Программа курса: 1.
Основные понятия квантовой оптики
Аналитический сигнал и флуктуации
интенсивности. Корреляционные функции. Радиус и длина когерентности.
Интерферометры Майкельсона и Юнга. Интерференция интенсивности и эффект Брауна-Твисса. Фактор вырождения. Эффекты группировки и антигруппировки фотонов. Статистика фотоотсчетов.
Полуклассическая формула Манделя. Роль объема
детектирования. Распределение чисел фотонов в тепловом и лазерном излучении в
случаях одной и многих мод. Эффекты группировки фотонов. Корреляция фотонов.
2. Квантование поля
Уравнение Максвелла в (kt)-представлении. Канонические переменные поля.
Гамильтониан поля и зарядов. Дипольное приближение. Скобки Пуассона и
коммутаторы. Симметризация. Нормально-упорядоченные
операторы. Формула Бейкера-Хаусдорфа. Квантование
поля в диэлектрике и в резонаторе. Динамика поля в представлениях Шредингера,
Гейзенберга, Дирака. Обозначения Дирака. Разложение операторной единицы.
3. Основные типы состояний поля
Энергетические состояния для одной и многих
мод. Зависимость от времени. Когерентные состояния. Связь с энергетическим
базисом. Оператор смещения. Координатные и импульсные состояния. Связь с
другими базисами. Смешанные состояния. Матрица плотности в энергетическом
представлении. Когерентное Р-представление. Функция Вигнера. Характеристическая функция. Статистика
хаотического поля. Признаки неклассичности световых
полей.
4. Статистика фотонов и
фотоэлектронов
Статистика фотоотсчетов.
Формула Манделя. Факториальные моменты. Производящая
функция. Распределения Пуассона и Бозе-Эйнштейна.
Формула Эйнштейна для дисперсии числа фотонов. Группировка и антигруппировка фотонов. Фотонный шум и его подавление.
5. Закон Кирхгофа для теплового излучения
Кинетическое уравнение для среднего числа
фотонов в моде. Закон Кирхгофа для одной поперечной моды: связь тепловых шумов
и поглощения (усиления). Заисимость спектральной
мощности шума от частоты, эффективной температуры, усиления. Шумы многомодового усилителя, оценка яркости и мощности сверхлюминесценции.
Литература
1. Д.Н.Клышко.
Физические основы квантовой электроники. М.:Наука,
1986.
2. П.В.Елютин. Теоретические основы квантовой радиофизики. М.:МГУ, 1982
3. Р.Лоудон. Квантовая теория света. М.:Мир, 1976.
4. Р.Глаубер. В сб. Квантовая оптика и радиофизика. М.:Мир, 1966.
5. У.Люиселл. Излучение и шумы в квантовой
электронике. М.:Наука, 1972.
6. Д.Клаудер, Э.Сударшан.
Основы квантовой оптики. М.:Мир, 1970.
7. Я.Перина. Когерентность света. М.: Мир,1974.
8. Д.Н.Клышко. Неклассический свет. УФН, т.166, №6,
с.613, 1996.
9. Л.Мандель, Э.Вольф. Оптическая когерентность и
квантовая оптика. М.:Физматлит, 2000.
10. М.О.Скалли, М.С.Зубайри.
Квантовая оптика. М.:Физматлит, 2003.