Introduction to Quantum Electronics (eBook)
196 Seiten
Elsevier Science (Verlag)
978-1-4831-5671-2 (ISBN)
Introduction to Quantum Electronics is based on a one-semester lecture of electrical engineering for German students. The book is an introduction to the fundamentals of lasers and masers and a presentation of the principles of physics, their theory, and methods of analysis that seek to analyze, explain, and quantify related important phenomena. The properties of a laser is then discussed, the author comparing it to the properties of the maser. Although masers are based on the same physical properties as that of the lasers, masers amplify microwaves by induced emission. How the laser is amplified, its power and frequency of oscillation, and which media are suitable for lasers are analyzed. Descriptions of the laser take more emphasis as it is considered to have more technical applications than the maser. An example given is the operation of the gas laser, because it exhibits coherence in time and space, considered as the most important quality of laser beams. Physicists, students, and academicians in the field of electrical engineering and quantum electronics will find that this book addresses many of their interests.
Front Cover 1
Introduction to Quantum Electronics 4
Copyright Page 5
Table of Contents 6
PREFACE 8
INTRODUCTION 10
CHAPTER 1. STIMULATED EMISSION AND ABSORPTION 14
1.1. A simple classical model 14
1.2. The Hamiltonian function 15
1.3. Hamilton's function for charge carriers in an electromagnetic field 20
1.4. The Schrödinger equation 22
1.5. Non-stationary solutions of Schrödinger's equation 26
1.6. The Hamiltonian operator of charge carriers in an electromagnetic field 29
1.7. Approximations for the interaction operator 31
1.8. Interaction with sine waves 37
1.9. Interaction with thermal radiation 40
1.10. Spontaneous transitions 45
1.11. Thermal radiation 48
1.12. Non-radiative transitions 52
1.13. Linewidth of induced transitions 53
CHAPTER 2. THE LASER 61
2.1. Population inversion 61
2.2. Amplification 64
2.3. Laser noise 71
2.4. Laser oscillator 78
2.5. Power and frequency of oscillation 81
2.6. Relaxation oscillations 88
2.7. Multimode oscillations 91
2.8. Optical resonators 97
2.9. Beam wave guides 113
2.10. General requirements for laser media 115
2.11. Solid-state laser material 116
2.12. Semiconductor lasers 124
2.13. Gases and gas mixtures 127
2.14. Laser structures and their characteristics 135
2.15. Q-switching for giant pulses 141
CHAPTER 3. THE MASER 143
3.1. A classical model for paramagnetic resonance 143
3.2. Quantum mechanical treatment of spin interaction 147
3.3. Paramagnetic energy levels and induced transitions 156
3.4. Three-level maser 161
3.5. Travelling wave maser 166
3.6. Noise in the travelling wave maser 172
3.7. Travelling wave maser with comb line 176
BIBLIOGRAPHY 184
PROBLEMS 188
INDEX 192
OTHER TITLES IN THE SERIES 197
Erscheint lt. Verlag | 4.5.2017 |
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Sprache | englisch |
Themenwelt | Naturwissenschaften ► Physik / Astronomie ► Elektrodynamik |
Sozialwissenschaften ► Politik / Verwaltung | |
ISBN-10 | 1-4831-5671-0 / 1483156710 |
ISBN-13 | 978-1-4831-5671-2 / 9781483156712 |
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Größe: 17,8 MB
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