Физические основы лазеров

1.1 Инверсия населённости

1.2 Вынужденное поглощение и испускание

1.3 Обратная связь

1.4 Механизмы релаксации

1.5 Схемы создания инверсной населенности

Взаимодействие атома с излучением

2.1 Когерентная динамика двухуровневого атома

     2.1.1 Амплитуды вероятности и волновая функция

     2.1.2 Вероятность возбуждения

2.2 Динамические уравнения для атомной матрицы плотности

     2.2.1 Неподвижный атом

     2.2.2 Движущийся атом

     2.2.3 Приближение вращающейся волны

     2.2.4 Матричные элементы дипольного момента

2.3 Релаксация атомной матрицы плотности

     2.3.1 Квантование вакуумного поля

     2.3.2 Релаксация состояний двухуровневого атома

2.4 Возбуждение атома бегущей световой волной

2.5 Возбуждение атома стоячей волной

Взаимодействие атомной среды с излучением

3.1 Уравнения электромагнитного поля

3.2 Материальные уравнения

3.3 Динамика среды в поле излучения

3.4 Когерентный отклик среды

3.5 Некогерентное взаимодействие на однородно уширенном переходе

     3.5.1 Квазистатическая поляризация среды

     3.5.2 Электрическая восприимчивость среды

     3.5.3 Диссипация электромагнитного поля

     3.5.4 Поглощение и дисперсия среды

3.6 Некогерентное взаимодействие на неоднородно уширенном переходе

3.6.1 Поглощение бегущей волны 

3.6.2 Поглощение стоячей волны  

Открытые оптические резонаторы

4.1 Закрытые и открытые резонаторы

     4.1.1 Плотность состояний

     4.1.2 Добротность резонатора

4.2 Плоскопараллельный резонатор

4.3 Конфокальный резонатор

4.4 Распространение световых лучей

     4.4.1 Параксиальные лучи

     4.4.2 Гауссов пучок

4.5 Обобщённый сферический резонатор

     4.5.1 Расчёт геометрии

     4.5.2 Устойчивость сферического резонатора

4.6 Неустойчивые резонаторы

4.7 Интерферометр Фабри-Перо

4.8 Методы селекции мод

     4.8.1 Селекция продольных мод 

     4.8.2 Селекция поперечных мод

4.9 Кольцевой резонатор

Диэлектрические волноводы и резонаторы

5.1 Уравнения распространения излучения

5.2 Планарные волноводы

     5.2.1 Поперечные электрические моды

     5.2.2 Поперечные магнитные моды

5.3 Цилиндрический ступенчатый волновод

     5.3.1 Уравнения распространения поля

     5.3.2 Граничные условия для локализованных мод

5.4 Диэлектрические микрорезонаторы 

Квазиклассическая теория лазера

6.1 Уравнения многомодового лазера

6.2 Уравнения одномодового лазера

6.3 Непрерывная генерация

6.4 Импульсная генерация при модуляции добротности

6.5 Многомодовая генерация

     6.5.1 Конкуренция мод

     6.5.2 Захват мод

6.6 Шумы лазерного излучения

     6.6.1 Спектральная плотность оптического сигнала

     6.6.2 Теорема Винера-Хинчина

6.7 Спектр лазерного излучения 

Генерация ультракоротких импульсов

7.1 Метод синхронизации мод

7.2 Активная и пассивная синхронизация мод 

Газовые лазеры

8.1 Гелий-неоновый лазер

8.2 Лазер на ионах Ar⁺

8.3 Лазер на смеси CO₂ - N₂

8.4 Химические газовые лазеры 

Лазеры на люминесцентных кристаллах и стёклах

9.1 Спектры ионов в кристаллах и стёклах

9.2 Рубиновый лазер

9.3 Неодимовые лазеры

9.4 Твердотельные лазеры с полупроводниковой накачкой

Жидкостные молекулярные лазеры

10.1 Спектры органических красителей

10.2 Лазеры на красителях

10.3 Методы перестройки частоты 

Однородные полупроводники

11.1 Плотность электронных состояний

     11.1.1 Представление стоячих волн

     11.1.2 Представление бегущих волн

11.2 Полупроводники A^IIIB^IV

11.3 Равновесные электронные состояния

11.4 Квазиравновесные электронные состояния

11.5 Накачка электронных состояний

11.6 Поглощение и усиление света

     11.6.1 Вынужденные переходы

     11.6.2 Приведённая плотность состояний

     11.6.3 Коэффициент поглощения

     11.6.4 Коэффициент усиления

Полупроводниковые диодные лазеры

12.1 Инжекционные лазеры на p-n переходах

12.2 Инжекционные лазеры на гетеропереходах

12.3 Резонаторы полупроводниковых лазеров

     12.3.1 Поперечные электрические моды  

     12.3.2 Поперечные магнитные моды 

     12.3.3 Поляризации TE и TM мод 

12.4 Распределённая обратная связь

12.5 Распределённые брэгговские отражатели 

Квантоворазмерные полупроводники

13.1 Структуры с квантовыми ямами

     13.1.1 Электронные состояния

     13.1.2 Плотность состояний

     13.1.3 Заселённости равновесных состояний

     13.1.4 Поглощение и усиление света

13.2 Квантовые нити и квантовые точки 

     13.2.1 Электронные состояния

     13.2.2 Плотность состояний 

Лазеры на квантоворазмерных структурах

14.1 Поверхностно-излучающие инжекционные микролазеры

     14.1.1 Материальная структура

     14.1.2 Распределённые брэгговские отражатели

     14.1.3 Частота генерации

14.2 Лазеры на квантовых нитях и квантовых точках 

     14.2.1 Оптическое усиление

14.3 Лазеры на полимерах 

Квантовые свойства световых полей

15.1 Состояния чисел заполнения

15.2 Когерентные состояния

15.3 Сжатые состояния 

Квантовая теория лазера

16.1 Формализм матрицы плотности

16.2 Статистика числа фотонов

     16.2.1 Подпороговый режим

     16.2.2 Надпороговый режим

     16.2.3 Точное решение для произвольного насыщения

16.3 Ширина линии генерации 

Специфические лазерные системы

17.1 Лазеры на свободных электронах

17.2 Рентгеновские лазеры

17.3 Проблема гамма лазера

Литература