Kvantové generátory optického záření 2

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra laserové fyziky a fotoniky

Anotace:

Předmět je zaměřen na odvození zákonitosti činnosti kvantových generátorů z obecných principů kvantové statistické fyziky. Přednáška si klade za cíl uvést teoretické základy činnosti laserového generátoru s využitím poloklasického a plně kvantového popisu interakce rezonančního záření s vázanými elektrony.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Fyzikální model laseru – laser jako uzavřený systém, Liouvilleova rovnice

2. Kvantová teorie tlumení – řídící rovnice pro evoluci tlumené kvantové soustavy

3. Poloklasická teorie interakce záření s prostředím – odezva dvouhladinového rezonančního prostředí

4. Šíření stacionárních signálů, disperzní vlastnosti rezonančního prostředí

4. Poloklasický popis šíření optických impulzů

5. Dynamika laserů v aproximaci rychlostních rovnic

6. Spektrální vlastnosti laserového záření - přitahování frekvencí, homogenní a nehomogenní rozšíření čáry

7. Generace ultrakrátkých impulzů – laser se synchronizovanými módy, odvození parametrů generovaného záření

8. Kvantový popis obecných systémů - kvazidistribuční funkce pro popis stavu elektromagnetického pole, časový vývoj kvazidistribuční funkce, Fokkerova-Planckova rovnice pro tlumený harmonický oscilátor

9. Fokkerova-Planckova rovnice pro soubor tříhladinových kvantových soustav

10. Kvantová teorie laseru - kvantový model laseru, Fokkerova-Planckova rovnice pro laserový systém

Osnova cvičení:

1. Evoluce statistického operátoru, poruchová teorie

2. Řídící rovnice v interakčním a Schrödingerově obraze

3. Řídící rovnice pro tlumený harmonický oscilátor

4. Disperzní a nelineární vlastnosti rezonančního prostředí

5. Laserový zesilovač, saturace zesílení, ztráty, ASE

6. Numerický model volné generace a Q-spínání laseru, pasivní Q-spínání

7. Kvazidistribuční funkce pro vybrané stavy elektromagnetického pole

8. Uspořádání operátorů obecných kvantových systémů, operátory nezávislých kvantových soustav

9. Řešení Fokkerovy-Planckovy rovnice pro tlumený harmonický oscilátor

10.Řešení Fokkerovy-Planckovy rovnice pro laser v aproximaci Van der Polova oscilátoru

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Vrbová, M., Šulc, J.: Interakce rezonančního záření s látkou, Skriptum ČVUT, Praha, 2006.

Doporučená literatura:

[2] Louisell, W. H.: Quantum statistical properties of radiation, John Wiley & Sons, New York, 1973. (dostupné v

knihovně FJFI ČVUT)

[3] Orszag, M.: Quantum Optics, Springer, 2016.

[4] Saleh, B. E. A., Teich, M. C.: Základy fotoniky - 3. díl, Matfyzpress, Praha, 1995.

[5] Drummond, P. D., Hillery, M.: The Quantum Theory of Nonlinear Optics, Cambridge University Press, 2014.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kvantové technologie (povinný předmět programu)