激光的相干性和光子統(tǒng)計(jì)

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1、第7講激光的相干性和光子統(tǒng)計(jì)章若冰人類認(rèn)識(shí)光的三個(gè)主要發(fā)展階段1．牛頓的微粒說(shuō)2．惠更斯的波動(dòng)說(shuō)3．愛因斯坦的量子論光電子技術(shù)精品課程激光的特性1．方向性好2．單色性好空間相干性——方向性3．相干性好時(shí)間相干性——單色性4．單色亮度高單色亮度為在光傳播方向單位面積，單位立體角，單位頻率間隔輻射的光功率從量子理論認(rèn)識(shí)激光1．除光子簡(jiǎn)并度高外還具有不同的光子統(tǒng)計(jì)特性2．除具有一階相干性外還具有各高階相干性光電子技術(shù)精品課程本講分三部分內(nèi)容一、激光理論概述二、激光的相干性三、激光的光子統(tǒng)計(jì)光電子技術(shù)精品課程一．

2、激光理論概述處理激光問題三個(gè)層次的理論1．速率方程理論2．半經(jīng)典理論3．全量子理論光電子技術(shù)精品課程激光振蕩與放大的物理基礎(chǔ)是光與物質(zhì)相互作用輻射場(chǎng)原子系統(tǒng)損耗機(jī)制泵浦過(guò)程原子與場(chǎng)相互作用激光系統(tǒng)環(huán)境光電子技術(shù)精品課程三個(gè)層次理論之間的關(guān)系全量子力學(xué)方程半經(jīng)典方程速率方程對(duì)泵浦和弛豫過(guò)程取平均忽略掉所有的相位關(guān)系用來(lái)研究激光線寬、強(qiáng)度的起伏、相干性、光子統(tǒng)計(jì)等用來(lái)研究閾值條件、輸出功率等(連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)Q激光器)用來(lái)研究頻率牽引和推斥、粒子數(shù)的脈動(dòng)、相位鎖定、超短脈沖、相干光學(xué)瞬態(tài)過(guò)程等光電子技

3、術(shù)精品課程SS1S2r1r2RDOrLxΔx二．激光的相干性一階相干性楊氏干涉實(shí)驗(yàn)一階相干度:光場(chǎng)時(shí)空坐標(biāo)和的一階相關(guān)函數(shù):光電子技術(shù)精品課程高階相干性混沌光的一階相干度混沌光的二階相干度a)高斯線型b)洛侖茲線型γ為線寬參數(shù)a)高斯線型b)洛侖茲線型γ為線寬參數(shù)二階相關(guān)函數(shù)二階相干度n階相干度光電子技術(shù)精品課程三．激光的光子統(tǒng)計(jì)單模激光場(chǎng)的光子數(shù)分布所滿足的方程式中　　可由歸一化條件　　　　　求出。達(dá)到平衡時(shí)的光子數(shù)分布式中:A－線性增益系數(shù)　Ｂ－自飽和系數(shù)?。茫瓝p耗系數(shù)在閾值附近簡(jiǎn)化為：在遠(yuǎn)高于閾值時(shí)

4、，激光的光子分布接近相干態(tài)的泊松分布：光電子技術(shù)精品課程達(dá)到平衡態(tài)時(shí)的光子數(shù)分布a.低于閾值２０％b．在閾值處；c．高于閾值２０％高于閾值２０％的激光光子數(shù)與相干態(tài)的泊松分布的比較光電子技術(shù)精品課程