如何用理論模型介紹激光器不同層次的物理特性及規(guī)律呢？

關(guān)于光與組成物質(zhì)粒子之間的相互作用，目前已經(jīng)發(fā)展出了四種理論模型介紹激光器不同層次的物理特性及物理規(guī)律，分別為經(jīng)典理論、半經(jīng)典理論、量子理論及速率方程理論。

1，經(jīng)典理論是將電磁場(chǎng)用經(jīng)典的電動(dòng)力學(xué)描述，原子系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)的電子用經(jīng)典力學(xué)的振子模型描述。該理論可以較好地定性解釋原子的自發(fā)輻射、譜線寬度、物質(zhì)對(duì)光的吸收以及色散等現(xiàn)象。

2，半經(jīng)典理論也稱(chēng)激光器的蘭姆理論，是將原子的運(yùn)動(dòng)用量子力學(xué)的理論進(jìn)行描述，而電磁場(chǎng)仍用經(jīng)典的電動(dòng)力學(xué)描述。相較于經(jīng)典理論，半經(jīng)典理論可以更好地解釋激光的大部分現(xiàn)象，例如激光的增益飽和效應(yīng)、反轉(zhuǎn)粒子數(shù)燒孔效應(yīng)和模式的相位鎖定效應(yīng)等。

3，量子理論是將電磁場(chǎng)與原子當(dāng)作統(tǒng)一的物理體系，并將電磁場(chǎng)與原子都做量子化處理。該過(guò)程可以很好地解釋激光振蕩過(guò)程中出現(xiàn)的線寬極限及量子起伏（噪聲和相干性）。值得一提的是雖然量子理論在原則上可以表述激光器的所有特征，但實(shí)際應(yīng)用中沒(méi)有必要使用該理論解釋所有的激光特征。用簡(jiǎn)化的理論解釋激光某些特性和規(guī)律的同時(shí)，還可以避免計(jì)算的復(fù)雜性，使結(jié)構(gòu)更加的明了。

4，速率方程理論是從量子化的輻射場(chǎng)和原子相互作用的立場(chǎng)出發(fā)，可看作量子理論的簡(jiǎn)化形式，相對(duì)全量子理論的理論推導(dǎo)，速率方程更加的簡(jiǎn)潔明了，可以描述激光運(yùn)轉(zhuǎn)中的大部分特征。

審核編輯：劉清