2.1

激光器的幾種理論一.激光器的幾種理論1.經(jīng)典理論該理論將原子系統(tǒng)與光頻電磁場(chǎng)都作靜電處理，即用經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)麥克斯韋方程組描述電磁場(chǎng)，將原子中的運(yùn)動(dòng)電子視為服從經(jīng)典力學(xué)的振子。該理論成功的解釋了物質(zhì)對(duì)光的吸收與色散現(xiàn)象，說(shuō)明了原子的自發(fā)輻射及譜線寬度。2.半經(jīng)典理論該理論仍采用頂點(diǎn)的麥克斯韋方程組描述光頻電磁場(chǎng)，而是用量子力學(xué)理論描述物質(zhì)的原子。采用這種方法建立激光器理論的工作是由蘭姆（W.E.Lamb）于1946年開(kāi)始的，又稱激光器的蘭姆理論。該理論可以較好地揭示激光器中的大部分物理現(xiàn)象，如強(qiáng)度特性、增益飽和效應(yīng)、模式競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)、頻率牽引想想及頻率推斥效應(yīng)等。一.激光器的幾種理論3.量子理論這是量子電動(dòng)力學(xué)處理方法，它對(duì)光頻電磁場(chǎng)以及物質(zhì)原子都作量子化處理，將兩者作為統(tǒng)一的物理體系加以研究。這種激光器全量子理論只是在需要嚴(yán)格確定激光相干性和噪聲以及線寬極限等問(wèn)題是才是必要的。這些內(nèi)容也超出了本門(mén)課程范圍，暫不講述。4.速率方程理論這是量子理論的一種簡(jiǎn)化形式。這個(gè)理論的基礎(chǔ)是自發(fā)輻射、受激輻射和受激吸收幾率與愛(ài)因斯坦系數(shù)間的關(guān)系，由此導(dǎo)出

激光器的速率方程。利用速率方程可以討論激光器的強(qiáng)度特性，并且可以給出對(duì)模式競(jìng)爭(zhēng)、線寬極限等現(xiàn)象的粗略解釋。但該

理論不能揭示增益介質(zhì)對(duì)光的色散現(xiàn)象以及由此而引起的頻率

牽引現(xiàn)象。經(jīng)典理論半經(jīng)典理論（蘭姆理論）量子理論速率方程理論光頻電磁場(chǎng)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的麥克斯韋方程組經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)的麥克斯韋方程組量子化處理量子化輻射場(chǎng)（忽略光子相位信息和光子數(shù)起伏特性）原子系統(tǒng)原子中的運(yùn)動(dòng)電子視為服從經(jīng)典力學(xué)的振子量子力學(xué)理論量子化處理沿用了愛(ài)因斯

坦推導(dǎo)黑體輻

射普朗克公式

時(shí)的唯象方法解釋現(xiàn)象物質(zhì)對(duì)光的吸收與色散現(xiàn)象、自發(fā)輻射強(qiáng)度特性，增益飽和效應(yīng)，模式競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)，頻率牽引與頻率推斥效應(yīng)嚴(yán)格確定激光相干性以及噪聲等問(wèn)題強(qiáng)度特性，如燒孔效應(yīng)，蘭姆凹陷，增益飽和現(xiàn)象局限性理論模型顯然粗糙自發(fā)輻射，線