量子光學導論（第二版） 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

譚維翰 著

圖書標籤:

• 量子光學
• 光學
• 量子力學
• 電磁學
• 光子
• 腔量子電動力學
• 非綫性光學
• 量子信息
• 原子物理
• 激光物理

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030339768

版次：2

商品編碼：11686182

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2015-04-01

用紙：膠版紙

頁數：404

字數：509000

內容簡介

　　《量子光學導論(第2版)》由譚維翰著，從 光與物質相互作用的經典與量子特性以及較新的實驗 與理論的研究成果齣發，係統介紹這門新學科(相對 於經典光學而言)即量子光學的建立和發展。內容共8 章，前三章為光與介質相互作用的半經典與光量子理 論，是全書的預備知識，4～7章為量子光學的主體， 含激光振蕩、光的相乾性、場的相關函數錶示、光的 相乾態、P錶象、光場二階相關函數、群聚與反群聚 、EPR悖論、Bell不等式、光的糾纏態、壓縮態，還 有共振熒光、激光偏轉原子束等，第8章為光學參量 下轉換的動力學及其應用。

目錄

第1章 光與非綫性介質相互作用的經典與量子理論
1.1 非綫性相互作用的經典理論
1.1.1 電磁波在非綫性介質中的傳播
1.1.2 極化率張量的對稱性
1.2 光學中的波波相互作用
1.2.1 三波耦閤
1.2.2 四波耦閤
1.3 光與非綫性介質相互作用的量子理論
1.4 弱場微擾法解SchrSdinger方程
1.5 密度矩陣方程及其微擾解法
1.5.1 密度矩陣方程
1.5.2 用微擾法解密度矩陣方程
1.6 波場ψ(r，t)的量子化
1.7 電磁場的量子化
1.7.1 電磁場的模式展開
1.7.2 電磁場的量子化
1.7.3 光子數態(Fock態1
1.8 原子輻射的綫寬與能級移位
1.8.1.單原子輻射
1.8.2 N原子輻射
附錄1A (1.2.27)式的解析求解
參考文獻
第2章 二能級係統的密度矩陣求解及光脈衝在非綫性介質中的傳播
2.1 二能級原子密度矩陣的矢量模型
2.2 Bloch方程及其解
2.3 綫性吸收與飽和吸收
2.4 光學章動與自由感生衰變
2.5 浸漸近似
2.6 光脈衝傳播的麵積定理
2.7 光脈衝自聚的多焦點現象
2.7.1 光脈衝自聚的準穩態理論
2.7.2 光脈衝自聚的不穩定性分析
2.7.3 光脈衝自聚的數值計算
2.8 光束傳輸的ABCD定理
2.8.1 近軸光束傳輸的A召GD定理
2.8.2 普適的光束傳輸ABCD定理的證明
2.8.3 光束傳輸的衍射積分計算
2.9 光脈衝的“超光速傳輸”
2.9.1 終端波在增益型反常色散介質中的傳播
2.9.2 矩形脈衝在增益型反常色散介質中的傳播
2.9.3 Gauss光脈衝在增益型反常色散介質中的傳播
附錄2A (2.6.24)式的推導
附錄2B (2.7.26)式的解析求解
參考文獻
第3章 原子的綴飾態
3.1 二能級原子Schrodinger方程的解
3.2 原子的綴飾態
3.3 Cohen-Tannoudji的綴飾原子
3.4 原子部分綴飾態及其展開
參考文獻
第4章 激光振蕩理論
4.1 激光振蕩的半經典理論
4.1.1 沒有激活離子f或原子)情形
4.1.2 綫性極化PαE
4.1.3 一級近似
4.1.4 氣體激光的燒孔效應與Lamb凹陷
4.1.5 多模振蕩
4.2 激光振蕩的全量子理論
4.3 熱庫模型與激光輸齣的統計分布
4.3.1 熱庫模型
4.3.2 激光場與熱庫相互作用的Langevin方程
4.3.3 原子體係與熱庫相互作用的Langevin方程
4.3.4 輻射場的密度矩陣方程
4.3.5 激光輸齣的統計分布
4.4 降低激光泵浦的量子噪聲
4.4.1 規則泵浦抽運
4.4.2 一般泵浦抽運
4.5 微激光的量子模式理論
4.5.1 激光情形密度矩陣主方程的穩態解
4.5.2 微腔的量子模理論
4.5.3 在閾值附近微腔量子模主方程解與分步模式解的偏差
4.6 單原子與雙原子微激光
4.6.1 雙原子與激光場的相互作用方程
4.6.2 單原子、雙原子微激光的穩態輸齣比較
參考文獻
第5章 輻射的相乾統計性質
5.1 x，Fi衡輻射的統計熱力學
5.2 光的相乾性
5.2.1 相乾條件
5.2.2 “光子自乾涉”與“同態光子乾涉”
5.3 光探測
5.3.1 理想探測器
5.3.2 量子躍遷
5.4 場的相關函數與場的相乾性
5.5 相乾態
5.6 用相乾態展開
5.6.1 相乾態的P錶示
5.6.2 在P錶象中參量下轉換所滿足的Fokker-Planck方程
5.7 光子的二階相關函數、群聚與反群聚效應、鬼態乾涉與粒子的糾纏態
5.7.1 光場分布的二階相關測量
5.7.2 經典光場與非經典光場
5.7.3 原子共振熒光場的二階相關函數分析
5.7.4 雙光子“鬼態乾涉”與EPR悖論
5.7.5 Bell不等式與粒子的糾纏態
5.7.6 違背Bell不等式的幾何推導
5.8 壓縮態光場
5.8.1 光量子起伏給光學精密測量帶來的限製
5.8.2 iE交壓縮態
5.8.3 振幅壓縮態
5.9 非經典光場的探測
5.9.1 強度差的零拍探測技術
5.9.2 當探測效率η≠1的零拍探測
5.10 壓縮態光的産生和放大
5.10.1 簡並參量放大(或簡並四波混頻)産生壓縮態光的原理與實驗結果
5.10.2 簡並參量放大與簡並四波混頻滿足的IJangevin方程與Fokker—Planck方程
5.10.3 簡並參量放大的Fokker-Planck方程的解
5.10.4 簡並四波混頻的Fokker-Planck方程的解
附錄5A Boson算子代數
附錄5B 最小測不準態
附錄5C 關於(5.7.59)式、(5.7.70)式的證明
參考文獻
第6章 原子的共振熒光與吸收
6.1 二能級原子與單色光強相互作用的實驗研究
6.1.1 二能級原子在強光作用下的共振熒光
6.1.2 在強場作用下的原子吸收綫型
6.1.3 二能級原子吸收譜的功率增寬與飽和
6.2 二能級原子的共振熒光理論
6.2.1 二能級原子與輻射場相互作用方程及其解
6.2.2 二能級原子的共振熒光計算
6.3 原子在壓縮態光場中的共振熒光
6.3.1 原子在壓縮態光場中的密度矩陣方程
6.3.2 原子在壓縮態光場中的共振熒光譜
6.4 不取鏇波近似情形二能級原子的共振熒光譜
6.4.1 Mollow的共振熒光理論與積分的初值條件
6.4.2 不采用：RWA二能級原子係統的RFS理論
6.4.3 數值計算與討論
6.5 含原子腔的QED
6.5.1 自發輻射的增強與抑製
6.5.2 單模場與二能級原子相互作用的J-C模型
6.5.3 有阻尼情況下單模場與二能級原子相互作用的解析解
6.5.4 關於新經典理論的實驗檢驗
6.6 含二能級原子腔的透過率譜
6.6.1 共振腔中原子的極化率計算
6.6.2 含二能級原子腔的透過率譜
參考文獻
第7章 激光偏轉原子束
7.1 激光偏轉原子束
7.1.1 早期的激光偏轉原子束方案
7.1.2 激光作用於原子上的力
7.1.3 原子在速度空間的擴散
7.2 激光冷卻原子與光學粘膠
7.3 激光偏振梯度冷卻原子
7.4 光學粘膠溫度測量
7.5 電磁衰波場對原子的作用力與原子鏡
7.6 原子鏡麵對原子量子態選擇反射實驗
7.7 二能級原子在激光衰波場中反射的準確解
7.7.1 二能級原子在激光衰波場中滿足的Schrodinger方程及其解
7.7.2 二能級原子波函數的邊值條件及反射率計算
7.7.3 數值計算與討論
7.8 激光冷卻原子與原子的BEC
7.8.1 由“光子服從Bose統計”到“理想氣體的Bose統計”
7.8.2 簡諧勢阱中的中性原子的BEC
7.8.3 排斥相互作用對：BEC的影響
7.8.4 吸引相互作用對.BEC的影響
7.8.5 中性原子的BEC
附錄7A I1、I2、I3、I4的計算
附錄7B 當y很小時ug(y)的極限解
參考文獻
第8章 光學參量下轉換的動力學及其應用
8.1 由非簡並光學參量放大獲得的壓縮態
8.1.1 産生簡並與非簡並參量下轉換的參量振蕩器
8.1.2 非簡並參下轉換係統滿足的Fokker—Planek方程
8.1.3 簡並參量下轉換係統的FokkerPlanck方程的求解
8.1.4 非簡並參量下轉換係統的量子起伏計算
8.1.5 正P錶象
8.2 位相不匹配Fokker-P1anck方程在QPM中的應用
8.2.1 位相不匹配情況下的Fokker-Planck方程的解
8.2.2 參量下轉換的Langevin方程與Fokker-Planck方程解的關係
8.2.3 位相不匹配的Fokker-Planck方程的解應用到QPM技術上
8.2.4 數值計算結果與分析
8.3 含時的綫性驅動簡並參量放大係統的量子起伏
8.3.1 含時的綫性驅動簡並參量放大Fokker-Planck方程
8.3.2 含時的綫性驅動Fokker-Planck方程的解
8.3.3 含時的綫性驅動簡並參量放大Fokker-Planck方程的解
8.3.4 簡並參量放大係統的量子起伏計算
8.3.5 小結
8.4 非綫性簡並光學參量放大係統的量子起伏
8.4.1 P錶象中非綫性簡並參量放大Fokker-Planck方程的通解
8.4.2 綫性近似解
8.4.3 非綫性項修正
8.4.4 小結
8.5 應用非簡並參量放大輸齣演示EPR佯謬
8.5.1 復閤係統不可分的V1V2判據
8.5.2 非簡並參量放大輸齣實現EPR佯謬的理論分析
8.5.3 考慮到泵浦吃空解含時的：Fokker—Planck方程對Ⅵ(％)的計算
8.5.4 小結
8.6 周期泵浦驅動的DOPA的量子起伏以及NOPA的量子糾纏
8.7 應用Ⅳ個非簡並參量放大輸齣演示EPR佯謬
8.7.1 單個簡並參量係統的Fokker-Planck方程的解
8.7.2 多粒子糾纏的V判據
8.7.3 三粒子糾纏(N=3)
8.7.4 Ⅳ粒子糾纏(N>3)
8.7.5 Ⅳ粒子糾纏的數值計算與討論
8.8 復閤係統的密度矩陣分解
8.8.12 ×2復閤係統
8.8.2 3×3復閤係統
8.8.3 小結
8.9 由超短光脈衝産生多光子糾纏態
附錄8A 關於方程(8.4.4)的證明
附錄8B 3×3密度矩陣函數，可分離的密度矩陣及可分離的密度矩陣方塊
附錄8C 對角方塊矩陣D1r的特徵值
參考文獻

前言/序言

《微納光子學與集成技術導論》 內容簡介 本書全麵深入地介紹瞭微納光子學的基本原理、關鍵技術、核心器件及其在現代信息技術中的應用。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎理論到前沿實驗的廣闊範圍，旨在為光學、電子工程、材料科學以及相關領域的學生、研究人員和工程師提供一本係統且實用的參考教材。 第一部分：微納光子學基礎理論 本書伊始，深入闡述瞭電磁波在亞波長尺度結構中的傳播規律。重點討論瞭麥剋斯韋方程組在周期性與非周期性結構中的應用，特彆是如何利用這些結構實現對光場的精確調控。 1. 介質光波導理論： 詳細介紹瞭平麵光波導和脊形光波導的模式分析方法，包括有效摺射率法、本徵波法以及更精確的有限元法（FEM）和時域有限差分法（FDTD）。討論瞭導波的色散關係、損耗機製以及模式耦閤現象。特彆關注瞭如何通過結構設計來控製和優化導波的傳輸特性，如彎麯損耗和模式分離。 2. 光子晶體基礎： 係統地介紹瞭光子晶體的基本概念，包括布拉格反射、光子帶隙（PBG）的形成機理及其與晶體結構、材料光學性質之間的關係。深入分析瞭一維、二維和三維光子晶體的能帶結構計算方法，並探討瞭缺陷態的引入對光場局域化的影響，這是實現高質量光子器件的基礎。 3. 近場光學與倏逝波： 闡釋瞭經典光學在衍射極限下的局限性，並引入瞭近場概念。詳細討論瞭錶麵等離子激元（SPP）的産生、傳播特性及其與金屬/介質界麵的相互作用。介紹瞭如何利用倏逝波進行高靈敏度的傳感和測量。 第二部分：微納光子器件原理與設計 本部分聚焦於微納光子學在實際器件構建中的應用，涵蓋瞭從基本元件到復雜集成係統的設計方法。 4. 諧振腔與濾波器： 深入分析瞭微環諧振腔（MRR）、分布式反饋（DFB）結構以及光子晶體腔（PhC Cavity）的工作原理。講解瞭如何通過腔體幾何尺寸、耦閤係數和損耗控製來設計具有高品質因子（Q值）和高透射率的諧振器。討論瞭諧振腔在波分復用、光開關和非綫性光學中的應用。 5. 調製器與開關： 詳細介紹瞭基於載流子效應、熱光效應和自由載流子吸收效應的集成光調製器。重點分析瞭電光調製器的性能指標，如半波電壓（$V_{pi}$）、帶寬和插入損耗。探討瞭新型快速光開關的設計，包括基於載流子注入和等離子體色散效應的原理。 6. 光柵與耦閤元件： 係統闡述瞭布拉格光柵（FBG）和準周期性光柵（Quasi-periodic Gratings）的設計與應用。重點分析瞭耦閤效率、帶寬和傾斜角的優化方法。此外，還涵蓋瞭光柵耦閤器（Grating Couplers）的設計，用於實現光縴與片上波導之間的有效耦閤。 第三部分：微納光子集成技術 本部分轉嚮先進製造工藝和異質集成技術，這是實現復雜光子電路的關鍵。 7. 材料係統與工藝基礎： 概述瞭主流的微納光子集成平颱，包括矽基光子學（SOI）、氮化矽（$ ext{Si}_3 ext{N}_4$）平颱和鈮酸鋰（$ ext{LiNbO}_3$）平颱。詳細介紹瞭電子束光刻（EBL）、深紫外光刻（DUV）在亞波長結構製造中的應用。討論瞭薄膜沉積、刻蝕技術（乾法與濕法）以及鍵閤技術對器件性能的影響。 8. 異質集成與片上光互連： 探討瞭如何將不同材料（如半導體激光器、探測器）集成到矽基光子芯片上的技術，特彆是光子和電子器件的共封裝。討論瞭高密度片上光互連的挑戰與解決方案，包括低損耗的片上傳輸綫和高效的端口連接技術。 第四部分：前沿應用與展望 最後一部分展望瞭微納光子學在信息、傳感和計算領域的最新進展。 9. 集成光通信與傳感： 介紹瞭基於微納光子器件的光收發模塊、相乾接收機和新型光濾波器在高速光通信中的應用。在傳感方麵，重點分析瞭基於錶麵等離子激元共振（SPR）和高Q值諧振腔的生物/化學傳感器的靈敏度提升機製。 10. 光計算與量子光子學接口： 初步探討瞭如何利用光子器件實現模擬計算和數字計算的潛力。特彆介紹瞭片上集成光源、單光子探測器以及光子量子態製備與操控的微納光子學基礎，為麵嚮未來的光量子信息處理奠定理論和技術基礎。 本書內容全麵、理論紮實且兼顧工程實踐，圖文並茂，配有大量的實例分析和設計案例，是緻力於微納光子學研究與應用工作者的重要參考書。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我感到知識體係像被重新梳理和結構化瞭一番，仿佛終於找到瞭一個清晰的坐標係來定位量子光學中的各個子領域。我特彆喜歡它在案例選擇上的獨到眼光，那些看似晦澀的理論，在作者的闡述下，忽然間與實際的實驗設置産生瞭奇妙的共振。比如，在處理光場與物質相互作用的章節時，作者沒有僅僅停留在薛定諤方程的求解上，而是引入瞭大量的有效哈密頓量和近似方法，這極大地提升瞭我們處理實際問題的能力。這本書的配圖質量雖然中規中矩，但其信息的密度和準確性是毋庸置疑的。它更像是一本高級的參考手冊，而不是一本激發興趣的入門讀物。如果你想知道“為什麼”以及“如何精確地”描述一個特定量子光學現象，這本書幾乎提供瞭所有必需的工具箱。對我而言，它最大的價值在於對不同理論框架之間轉換的清晰指引，比如如何從半經典處理平滑地過渡到全量子化的描述，這種“無縫銜接”的能力，是許多同類書籍所欠缺的。

評分☆☆☆☆☆

這部教材給我的感覺是“老派”而“厚重”。它沒有被近年來層齣不窮的新奇概念所裹挾，而是紮紮實實地打磨瞭量子光學的核心支柱——相乾性、疊加態、量子噪聲和非綫性光學基礎。它的結構安排非常經典，從最基礎的光子概念和量子場論的初步引入，逐步推進到更為復雜的相互作用。我特彆欣賞它在曆史脈絡上的梳理，雖然不直接講述曆史故事，但通過理論的演進順序，讀者能隱約感受到科學是如何一步步揭開量子光學術語的神秘麵紗的。這本書的習題部分，可以說是精髓所在，它們不僅是對章節內容的復習鞏固，更像是對理論的進一步延伸和挖掘，很多題目本身就是小型研究課題的雛形。不過，對於那些更偏嚮應用或工程實現的學習者來說，這本書的抽象程度可能會讓他們感到有些“不接地氣”，它更偏嚮於對基本原理的數學抽象與物理洞察的培養，而非快速實現某個具體技術的指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我書架上的位置非常特殊，它不是我閑暇時會翻閱的讀物，而是隻有在攻剋某個具體研究難題、需要迴歸理論源頭時纔會鄭重請齣的“鎮山之寶”。它在非綫性光學效應的半導體量子阱處理上，提供瞭一個極其詳盡和自洽的框架，這個框架的嚴謹性，使我能夠自信地將其應用於更復雜的係統建模中。這本書的語言風格是極其精確的，幾乎沒有任何冗餘的描述，每一個詞語的選擇都仿佛經過瞭韆錘百煉，力求達到物理描述的最高準確度。閱讀它需要極高的專注力，因為一旦錯過一個小小的下標或一個積分變量，接下來的整個段落可能都會變得晦澀難懂。對我個人而言，它最好的使用方式是將其作為工具書和理論校驗平颱，而不是綫性的閱讀材料。它代錶瞭一種對知識深度和純粹性的不妥協追求，非常適閤那些緻力於理論物理或需要對量子光學有哲學層麵理解的進階學習者。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的閱讀體驗是相當“硬核”的。它對待現代量子光學的前沿進展持有一種剋製但深入的態度。我發現它在某些新興領域如腔QED（腔量子電動力學）和量子信息基礎部分的處理上，展現瞭極強的深度和前瞻性。作者似乎有一種執念，就是要確保讀者理解每一個數學步驟背後的物理直覺，這使得閱讀速度自然而然地慢瞭下來。我記得在處理耗散係統和密度矩陣理論那一章時，我花費瞭數倍於其他章節的時間，因為它要求你同時在概率論、綫性代數和物理圖像之間進行多維度的切換。這本書的缺點也許在於其對讀者的先決知識要求過高，如果你是第一次接觸諸如受激發射、受激吸收等概念，這本書會讓你感到壓力山大，因為它假定你已經熟練掌握瞭量子力學的基本運算和矩陣力學。它更像是一部學術專著的入門篇，而非為初學者量身定製的“友好嚮導”。

評分☆☆☆☆☆

這部書給我的感覺就像是剛踏入一個迷霧籠罩的森林，充滿瞭未知和挑戰，但也預示著前方有令人振奮的發現。作者的敘述方式非常嚴謹，每一個概念的引入都像是精心鋪設的石階，要求讀者必須步步為營。我尤其欣賞它在基礎理論上的深度挖掘，沒有對任何一個物理圖像進行草率處理，而是力求從最底層的原理齣發，構建起整個量子光學的宏偉藍圖。然而，對於初學者來說，這無疑是一場艱苦的跋涉。大量的數學推導和抽象的符號堆砌，使得閱讀過程更像是在攻剋一道道復雜的數學難題，而不是享受知識的流動。有那麼幾次，我不得不停下來，反復查閱前置知識，纔能勉強跟上作者的思路。這不像是市麵上那種“通俗易懂”的科普讀物，它明確地將目標讀者定位於那些已經具備紮實經典物理和初步量子力學基礎的研究生或高年級本科生。可以說，如果你想在這門學科上建立起真正堅不可摧的理論根基，這本書是必要的“磨刀石”，但準備好迎接它帶來的思維上的高強度訓練吧。它不提供捷徑，隻提供最堅實、也最崎嶇的坦途。

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……

評分☆☆☆☆☆

好……