量子光学：从半经典到量子化

序

前言

致谢

第1部分 物质与光相互作用的半经典描述

第1章 相互作用量子系统的演化

1．1 量子力学主要结论回顾

1．2 含时微扰诱导的分立能级跃迁

1．3 分立能级与连续态耦合：费米黄金规则

1．4 总结

补充材料1．A 变宽度连续态

补充材料1．B 随机宽带微扰诱导的跃迁

第2章 半经典理论：与经典电磁场相互作用的原子

2．1 原子光相互作用过程

2．2 相互作用哈密顿量

2．3 振荡电磁场引起的原子能级间的跃迁

2．4 有限寿命能级间的吸收

2．5 激光放大

2．6 速率方程

2．7 总结

补充材料2．A 原子场相互作用的经典模型：洛伦兹模型

补充材料2．B 电偶极跃迁的选择定则：应用于共振荧光和光泵浦

补充材料2．C 密度矩阵与光学布洛赫方程

补充材料2．D 原子相干性的操纵

补充材料2．E 光电效应

第3章 激光原理

3．1 振荡条件

3．2 一些激光器的放大介质的描述

3．3 激光的谱特性

3．4 脉冲激光

3．5 总结：激光与经典光源

进一步的阅读材料

补充材料3．A 法布里珀罗谐振腔

补充材料3．B 激光的横模：高斯光束

补充材料3．C 激光和非相干光：每个模的能量密度和光子数

补充材料3．D 激光的谱线宽度：肖洛汤斯极限

补充材料3．E 激光作为能量源

补充材料3．F 激光作为一个相干光源

补充材料3．G 非线性光谱学

第2部分 光及其与物质相互作用的量子描述

第4章 自由辐射的量子化

4．1 经典哈密顿形式和正则量子化

4．2 自由电磁场和横向性

4．3 自由电磁场的简正模式展开

4．4 自由辐射哈密顿量

4．5 辐射的量子化

4．6 量子辐射态和光子

4．7 总结

补充材料4．A 经典哈密顿形式：电磁场中的带电粒子

补充材料4．B 辐射的动量和角动量

补充材料4．C 非平面行波模的光子

第5章 自由量子辐射

5．1 光电探测器和半反射镜：正交分量的零差探测

5．2 真空：量子辐射的基态

5．3 单模辐射

5．4 多模量子辐射

5．5 单光子干涉及波粒二象性：理论的一个应用

5．6 光子的波函数？

5．7 总结

补充材料5．A 光的压缩态：量子涨落的减少

补充材料5．B 单光子波包

补充材料5．C 偏振纠缠光子与贝尔不等式的破坏

补充材料5．D 纠缠双模态

补充材料5．E 量子信息

第6章 原子与量子化电磁场的相互作用

6．1 经典电动力学与相互作用的场和电荷

6．2 相互作用的辐射场和电荷及其在库仑规范下的量子描述

6．3 相互作用过程

6．4 自发辐射

6．5 光子被原子散射

6．6 总结：从光和物质相互作用的半经典理论到量子理论

补充材料6．A 相互作用的电荷与辐射场的哈密顿形式

补充材料6．B 腔量子电动力学

补充材料6．C 原子级联辐射中发射的极化纠缠光子对

第3部分 两种方法的应用

第7章 非线性光学：从半经典方法到量子效应

7．1 引言

7．2 非线性介质中的电磁场：半经典处理方法

7．3 三波混频：半经典处理方法

7．4 参量荧光的量子处理

7．5 总结

补充材料7．A 参量放大及振荡：半经典和量子性质

补充材料7．B 光学克尔介质中的非线性光学

第8章 激光调控原子：从非相干原子光学到原子激光器

8．1 原子光相互作用中的能动量交换

8．2 辐射力

8．3 激光冷却和原子囚禁，光学黏胶

8．4 气体的玻色爱因斯坦凝聚与原子激光

补充材料8．A 通过速度选择的相干布居囚禁获得亚反冲温度的冷却

索引