Файл: Страховский Г.М. Основы квантовой электроники учеб. пособие.pdf

Стр.

Предисловие

3

Раздел I . Физические основы квантовой электроники

6

Глава 1. Основные физические понятия квантовой электроники

6

Чіированное

излучение.

Коэффициенты

Эйнштейна

. . . .

6

§

1.2.

Характеристики неравновесных состояний квантовых систем.

'Отрицательная

температура

11

§

1.3.

Возможность усиления

в средах с отрицательной температурой.

• Условие

самовозбуждения квантового генератора

14

§

1.4.

Основы

теории

взаимодействия

электромагнитного

излучения

с квантовыми

системами

19

§

1.5.

Форма и ширина спектральной линии

27

§

1.6.

Характеристики когерентности электромагнитного излучения.

Исследование

когерентности

излучения

квантовых

устройств

34

§

1.7.

Воздействие периодического возмущения на частицу

с двумя

энергетическими

уровнями

37

Глава

2.

Некоторые

вопросы

радиоспектроскопии

41

§

2.1. Вращательные спектры молекул

42

§

2.2.

Вращательный спектр жесткой двухатомной молекулы . . .

43

§

2.3.

Молекулы

типа

симметричного

и асимметричного волчков . .

47

§

2.4.

Центробежное возмущение

50

§

2.5.

Спектр

молекулы аммиака

53

§

2.6.

Причины

уширения

спектральных линий в радиоспектроско­

пии

58

§

2.7.

Магнитные моменты атомов (электронный и ядерный

магнит­

ные моменты)

61

§

2.8.

Магнитная сверхтонкая

структура атомных спектров. Эффект

Зеемана

63

§

2.9.

Отклонение, сортировка и фокусировка атомных и молекуляр­

ных пучков в постоянных неоднородных магнитных и электри­

ческих полях

67

§

2.10.

Магнитный резонансный метод. Квантовый стандарт

частоты

на пучке

атомов цезия

72

§

2.11.

Классическая теория движения магнитного момента

в

магнит­

ном поле

76

§ 2 . 1 2 .

Опыт Лэмба — Ризерфорда

83

Глава

3. Электронный парамагнитный

резонанс

(ЭПР)^

85

§

3.1. Метод парамагнитного резонанса

85

§

3.2.

Метод

электронного парамагнитного

резонанса

86

§

3.3.

Спин-спиновое и спин-решеточное взаимодействия

87

§

3.4.

Уравнения

Блоха

91

§

3.5.

Магнитная восприимчивость

93

§

3.6.

Решение

уравнений

Блоха

95

§

3.7.

Экспериментальное наблюдение электронного парамагнитного

резонанса

101

§

3.8.

Влияние

внутрикристаллического поля

103

§

3.9.

Особенности и методы наблюдения ядерного магнитного

ре­

зонанса

(ЯМР)

105

§

3.10.

Спиновое

эхо

109

§ 3.11. Применение Э П Р и ЯМР

112

Глава

4. Методы получения отрицательных температур

115

§

4.1.J

Получение отрицательных температур для системы

трех и

че­

тырех уровней

методом вспомогательного

излучения

в р а д и о ­

диапазоне

115

Стр.

§

4.2.

Получение отрицательных температур методом вспомогатель­

ного излучения в оптическом диапазоне

123

§ 4.3.

Методы получения отрицательных температур, применяемые

для узкого

класса квантовых генераторов и усилителей . . .

127

§

4.4.

Импульсные методы

возбуждения

129

§

4.5.

Химические

методы

возбуждения

. . . '

130

Раздел I I . Приборы квантовой

электроники

131

Глава 5. Квантовые парамагнитные усилители радиодиапазона

132

§

5.1.

Квантовый

парамагнитный

усилитель бегущей волны . . .

133

§

5.2.

Шум-фактор

квантового парамагнитного усилителя

бегущей

волны

139

§

5.3.

Квантовые

парамагнитные

усилители резонаторного

типа . .

143

§

5.4.

Трехуровневые квантовые парамагнитные усилители . . .

. 150

§

5.5.

Конструирование квантовых парамагнитных усилителей . . .

153

§

5.6.

Применение

квантовых парамагнитных усилителей

157

Глава

6. Молекулярные

генераторы

159

§

6.1.

Пучковые квантовые

генераторы

радиодиапазона

159 1

§

6.2.

Устройство молекулярного генератора на пучке молекул ам­

миака

160

§

6.3.

Общая

теория

квантовых генераторов

162

§

6.4.

Кинетические,

или

скоростные,

уравнения

177

§

6.5.

Уравнения

молекулярного

генератора и их решение

. . ' .

179

§ 6 . 6 .

Квантовый генератор на пучке атомов водорода

184

§

6.7.

Квантовые

стандарты

частоты

186

Глава

7. Оптические квантовые

генераторы на основе диэлектриков. . .

189

§

7.1.

Активные среды для лазеров на ионных кристаллах и стеклах

189

§

7.2.

Источники и системы

накачки лазеров на ионных

кристаллах

и стеклах

194

§

7.3.

Устройство

оптического квантового генератора

(лазера)

на

рубине и его работа в режиме свободной генерации

196

§

7.4.

Теория работы оптического квантового генератора в режиме

свободной генерации. Исследование спектра излучения кван­

товых генераторов

198

§

7.5.

Работа оптического квантового генератора в режиме гигант­

ских импульсов (в режиме с модуляцией добротности). Методы

получения гигантских

импульсов

квантовых генераторов .

. 207

Глава

8. Открытые

резонаторы

212

§

8.1.

Элементарная

теория

открытых

резонаторов

212

§

8.2.

Добротность и число возбуждаемых типов колебаний откры­

того резонатора

220

§

8.3.

Открытые резонаторы с зеркалами различной формы . . . .

221

§

8.4.

Внутренние типы

колебаний

и селекция типов колебаний . .

224

\|~лава

9. Полупроводниковые

лазеры

227

§

9.1.

Элементарные

сведения о полупроводниках

227

§

9.2.

Неравновесные

состояния

в полупроводнике.

Излучатель-

ная рекомбинация при межзонных переходах

229

§

9.3.

Условие существования отрицательной температуры в полу­

проводниках для случая прямых межзонных переходов . . . .

230

§

9.4.

Инжекция носителей тока через р-я-переход

235

§

9.5.

Инжекционный лазер на основе арсенида галлия

236

§

9.6.

Механизм излучательной рекомбинации в инжекционном ла­

зере на

основе

GaAs. Модели коэффициента усиления . . .

239

§

9.7.

Другие

полупроводниковые

лазеры

241