МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра радиофизики
В. К. Игнатьев
Квантовая электроника
Конспект лекций
Волгоград 2001
УДК 535.8
Рецензент: д.т.н. проф. Руденок И.П. (ВГАСА)
Печатается по решению Ученого совета Физического факультета ВолГУ (протокол № 1 от 21.09.2000)
Игнатьев В.К. Квантовая электроника: Конспект лекций. –
Волгоград: Издательство ВолГУ, 2001. – 114 с.
В методическом пособии содержатся основные теоретические сведения по дисциплине цикла специальности «Квантовая электроника» для специальности 013800 «Радиофизика и электроника». Курс построен в рамках классического и квазиклассического подходов и рассчитан на тесное взаимодействие с дисциплинами "Квантовая теория", "Основы теории колебаний", "Физика волновых процессов", "Электродинамика сплошных сред", "Квантовая радиофизика" и "Взаимодействие излучения с веществом" Список рекомендованной литературы дается в начале пособия.
В.К. Игнатьев, 2001
Издательство Волгоградского государственного университета, 2001
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. М.: Наука, 1983 – 320 с.
2. Кугушев А.М., Голубева И.С. Основы радиоэлектроники. М.: Энергия, 1977 – 400 с.
3. Ханин Я.И. Основы динамики лазеров. М.: Наука, 1999 – 368 с.
4. Дудкин В.И., Пахомов Л.Н. Основы квантовой электроники. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999 – 307 с.
5. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. М.: Изд-во МГУ, 1998 – 655 с.
6. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука, 1979 – 384 с.
Дополнительная:
7. Пантел Р., Путхов Г. Основы квантовой электроники. М.: Мир, 1972 – 384 с.
8. Ярив А. Введение в оптическую электронику. М.: Высш. школа, 1983 – 398 с.
9. Скотт Э. Волны в активных и нелинейных средах в приложении к электронике. М.: Сов. Радио, 1977 – 386 с.
10. Клаудер Дж., Сударшан Э. Основы квантовой оптики. М.: Мир, 1970 – 428 с.
11. Смирнов В.А. Введение в оптическую радиоэлектронику. М.: Советское радио, 1973 – 208 с.
Введение
Квантовая электроника – наука об усилении и генерации электромагнитных волн путем использования эффекта индуцированного излучения в термодинамически неравновесных квантовых системах. Существование такого излучения в квантовых системах с дискретными уровнями энергии было предсказано в 1916 г. А. Эйнштейном.
Использование индуцированного излучения позволило разрешить основное противоречие электроники – увеличение информационной емкости канала передачи требует расширения частотного диапазона, а из-за инерциальности электронов с увеличением рабочей частоты приходится уменьшать размеры устройств, в которых происходят процессы усиления, вплоть до длины волны. Поэтому переход к субмиллиметровым и оптическим волнам в рамках такого подхода невозможен из-за технологических ограничений. Приборы же квантовой электроники используют внутриатомные и внутримолекулярные явления, в отличие от индуцированного электрическим полем движения свободных носителей заряда в радиоэлектронных устройствах.
1.Электромагнитная волна в активной среде
Резонансное взаимодействие электромагнитного поля с квантовой системой, обладающей дискретным энергетическим спектром – основа функционирования всех приборов квантовой электроники. Сопутствующее ему перераспределение населенности по энергетическим уровням означает принципиальную нелинейность системы. Анализ такого взаимодействия и его влияния на пространственные, временные и спектральные характеристики лазеров – один из основных вопросов квантовой электроники. При этом анализ выполняется в рамках квазиклассического приближения, когда среда считается квантовой, а электромагнитное поле – классическим.
|
