第三章-光學(xué)布洛赫方程

第三章-光學(xué)布洛赫方程第一頁，共31頁。3.2光與二能級原子的作用本征態(tài)

能量本征值

原子躍遷角頻率

波函數(shù)第一頁第二頁，共31頁?；刚粴w一,完備矩陣形式第二頁第三頁，共31頁。光與原子作用的總哈密頓量第三頁第四頁，共31頁。不允許

相互作用哈密頓量第四頁第五頁，共31頁。3.3純系綜的密度矩陣任一力學(xué)量的平均值

定義四個矩陣元

第五頁第六頁，共31頁。第六頁第七頁，共31頁。密度矩陣元的物理意義原子在上能級幾率原子在下能級幾率原子電偶極矩的正頻分量原子電偶極矩的負(fù)頻分量第七頁第八頁，共31頁。密度矩陣的狄拉克形式第八頁第九頁，共31頁。密度矩陣的運動方程

從薛定諤方程出發(fā)，

由密度矩陣的狄拉克形式，容易得到運動方程第九頁第十頁，共31頁。密度矩陣的運動方程

密度矩陣元的方程

第十頁第十一頁，共31頁。3.4光學(xué)布洛赫方程

密度矩陣的運動方程密度矩陣元的方程

第十一頁第十二頁，共31頁。沒有考慮泵浦和衰減過程的光學(xué)布洛赫方程

第十二頁第十三頁，共31頁?？紤]衰減過程

衰減過程的影響第十三頁第十四頁，共31頁。橫向弛豫參數(shù)

光學(xué)布洛赫方程

第十四頁第十五頁，共31頁。假定

光學(xué)布洛赫方程

（縱向弛豫參數(shù)）

光場為0時

第十五頁第十六頁，共31頁。3.5簡化布洛赫方程（慢變振幅近似與旋轉(zhuǎn)波近似）考慮線偏振光與二能級原子的作用光學(xué)布洛赫方程

第十六頁第十七頁，共31頁。旋轉(zhuǎn)波近似和慢變振幅近似的光學(xué)布洛赫方程

第十七頁第十八頁，共31頁。定義旋轉(zhuǎn)波近似和慢變振幅近似的光學(xué)布洛赫方程

第十八頁第十九頁，共31頁。引入第十九頁第二十頁，共31頁。定義色散吸收或放大極化強度反轉(zhuǎn)粒子數(shù)第二十頁第二十一頁，共31頁。3.6光學(xué)布洛赫方程的定態(tài)解

布洛赫方程求定態(tài)解第二十一頁第二十二頁，共31頁。反轉(zhuǎn)粒子數(shù)極化強度第二十二頁第二十三頁，共31頁。頻率失諧參數(shù)飽和光強小信號共振吸收系數(shù)極化率第二十三頁第二十四頁，共31頁。極化率相對介電常數(shù)折射率光強增益第二十四頁第二十五頁，共31頁。3.7光學(xué)布洛赫方程的矢量模型布洛赫矢量

矢量布洛赫方程不考慮泵浦額和衰減第二十五頁第二十六頁，共31頁。不考慮泵浦和衰減的光學(xué)布洛赫方程可寫成陀螺方程

當(dāng)考慮衰減

當(dāng)

光學(xué)布洛赫方程

的矢量模型

轉(zhuǎn)動方向由右手定則決定

繞

轉(zhuǎn)動

轉(zhuǎn)動角頻率

第二十六頁第二十七頁，共31頁。

布洛赫矢量旋轉(zhuǎn)的幾何圖像，非共振第二十七頁第二十八頁，共31頁。光學(xué)布洛赫量的旋轉(zhuǎn)的角頻率是

拉比頻率轉(zhuǎn)動方向由右手定則決定

若初始則無法取到若初始則無法取到第二十八頁第二十九頁，共3