1、深圳大学电子科学与技术学院激光的物理基础 光的相干性和光波模式的联系 光的受激辐射 光放大和振荡的基本概念深圳大学电子科学与技术学院 1.1 相干性的光子描述 1.2 光的受激辐射基本概念 1.3 光的受激辐射放大 1.4 光的自激振荡深圳大学电子科学与技术学院一、光子的性质 具有能量 具有运动质量 具有动量 具有两种可能的独立偏振状态 光子具有自旋，且自旋量子数为整数，大量光子的集合，服从玻色 爱因斯坦统计规律，处于 同一状态的光子数目是没有限制 的1.1 相干性的光子描述深圳大学电子科学与技术学院量子电动力学从理论上把光的电磁（波动）理论和光子（微粒）理论在电磁场的量子化描述的基础上统一起
2、来，在理论上阐明了 光的波粒二象性 。深圳大学电子科学与技术学院 任意电磁波可看作是一系列单色平面电磁波（以波矢 为标志）的线性叠加，或一系列电磁波的本征模式（或本征状态）的叠加。每个本征模式所具有的 能量是量子化 的，是基元能量 的整数倍，本征模式的动量也可表示为基元动量 的整数倍。 具有基元能量 和基元动量 的物质单元称为属于第 l个本征模式（或状态）的光子。 具有相同能量和动量的光子彼此间不可区分，因而处于同一模式（或状态） 。每个模式内的光子数目是没有限制的。深圳大学电子科学与技术学院 二、光波模式和光子状态 按照量子电动力学概念，利用波动和粒子两种观点，说明： 光波的模式和光子的状态
3、是等效的 。深圳大学电子科学与技术学院 光电磁波的运动规律由麦克斯韦方程决定 单色平面波是一种特解 麦克斯韦方程的通解可表示为一系列单色平面波的线性叠加（一）波动观点深圳大学电子科学与技术学院 在自由空间，具有任意波矢 的单色平面波都可以存在。 在一个有 边界条件限制 的空间 V内 ， 只能存在一系列独立的具有特定波矢 的 平面单色驻波。 这种 能够存在于腔内的驻波（以某一波矢 为标志）称为电磁波的模式或光波模 。一种模式是电磁波运动的一种类型，不同模式以不同的 区分。 同一波矢对应着两个具有不同偏振方向的模。深圳大学电子科学与技术学院 设空腔为 的立方体，沿三个坐标轴方向传播的波分别应满足的驻波条件为 波矢 的三个分量应满足条件每一组正整数 m、 n、 q对应腔内一种模式 （包含两个偏振）求空腔内的模式数目：深圳大学电子科学与技术学院 以 kx、 ky、 kz为 轴建立直角坐标系，即在波矢空间中表示光波模， 每个模对应波矢空间的一点 。每一模式在三个坐标轴方向与相邻模的间隔为 每个模式在波矢空间占有一个体积元
