Курс посвящен введению в теорию процессов резонансного взаимодействия излучения с веществом. 

В первой части курса приводится вывод уравнений, используемых для описания процессов стационарной и квазистационарной генерации и усиления. Основное внимание уделяется анализу приближений, которые применяются при теоретическом описании указанных явлений. Далее рассматриваются процессы взаимодействия одиночного атома с резонансным электромагнитным полем. Вводятся понятия частоты Раби, площади импульса, одноатомного лазера и т.д. 

Вторая часть курса посвящена анализу процессов квазистационарной генерации и усиления. Этот анализ проводится на базе скоростных уравнений. Определяются пороговые условия генерации, условия стабильности генерации, оптимальные значения добротности резонатора лазера и т.д. 

Третья часть курса посвящена анализу специфики нестационарного усиления и генерации. В этом случае используется полная система укороченных уравнений Максвелла-Блоха. Обсуждаются отличия когерентного и некогерентного режимов усиления, солитонные решения укороченной системы уравнений Максвелла-Блоха, как для случая резонансно поглощающих, так и резонансно усиливающих сред. Дается интерпретация явления сверхсветового распространения импульсов.

Список всех тем лекций

Лекция 1. Уравнения Максвелла.
Переходы Материальные уравнения Процессы резонансного взаимодействия излучения с веществом Переход от вакуума к среде в уравнениях Максвелла Основные уравнения и понятия Уравнение для поля Первое приближение для уравнения осциллятора Задачи генерации и усиления

Лекция 2. Резонатор.
Приближение квазиоптики Оценка изменения поля внутри резонатора при взаимодействии с активной средой Описание векторного потенциала Собственные моды резонатора Разложение по собственным функциям идеального резонатора Добротность моды резонатора

Лекция 3. Скалярное материальное поле.
Повторение пройденного на прошлой лекции Дифракция Дифракционные потери Уравнения для амплитуд мод Классическая теория Лоренца Плазменная частота Квантово-механическая теория отклика атома Скалярное материальное поле Квантовая теория взаимодействия излучения с веществом Гамильтониан Уравнение Шрёдингера Нестационарное уравнение Амплитуды населенностей Флуктуации энергии Чётность свободных состояний атома Дипольный момент

Лекция 4. Дипольные взаимодействия.
Уровни энергии, заселенность уровней Эффекты, возникающие при больших напряженностях Электродипольное приближение Матричный метод

Лекция 5. Двухуровневый атом.
Повторение матричной формулировки Двухуровневый атом, заселенность уровней Отстройка от резонанса

Лекция 6. Эволюция поля в резонаторе.
Взаимодействие атома с самосогласованным полем в резонаторе Атом в резонаторе Интегралы движения самосогласованных уравнений Эволюция поля в резонаторе Одноатомный лазер Особенности многомодового распада Задачи распространения изучения в протяженных средах Релаксация

Лекция 7. Многоатомные системы.
Обсуждение системы укороченных уравнений Максвелла-Блоха, повторение пройденного Переход к многоатомной системе Рассмотрение потенциала в твёрдых телах Скоростные уравнения Стационарное усиление

Лекция 8. Стационарное усиление.
Резонанс с центром линии усиления Отстройка от резонанса Сужение контура усиления

Лекция 9. Нелинейный режим генерации.
Стационарное усиление Основные уравнения Экспоненциальное усиление Линейное усиление Экспоненциальное усиление в поглощающей среде Насыщение усиления Стационарная генерация Уравнения стационарной генерации Стационарная генерация в линейном случае Нелинейный режим генерации Непоглощающая среда Многозначные решения Мультистабильность

Лекция 10. Стационарная генерация.
Задача о стационарной генерации Интенсивность на выходе Условие стационарности генерации Стационарная генерация (линейный случай) Оптимальная прозрачность выходного зеркала Линейный режим Нелинейный случай Мультистабильность Пространственное распределение интенсивности встречных волн

Лекция 11. Усиление.
Нестационарная генерация и усиление Одномодовое приближение Стационарная генерация Классификация динамических режимов лазера Условие самовозбуждения генерации Стационарные решения

Лекция 12. Одномодовое приближение.
Одномодовое приближение Эволюция моды поля Устойчивость стационарных решений Динамика поля в резонаторе Суперлюминесценция

Лекция 13. Нестационарная генерация.
Нестационарное усиление Задачи усиления Стационарная генерация Классификация динамических режимов лазера Условие самовозбуждения генерации

Лекция 14. Солитоны в средах конечной длины.
Солитонные решения Солитоны в средах конечной длины Солитоны в резонансно поглощающих средах Солитоны в резонансно усиливающих средах