Instabilities and Chaos in Quantum Optics

از انواع سیستم‌های دینامیکی غیرخطی که سیستم‌های نوری آشوب قطعی را نشان می‌دهند، هم لیزرها و هم دستگاه‌های غیرفعال، سیستم‌های تقریباً ایده‌آلی را برای بررسی کمی ارائه می‌کنند، زیرا هم در ساخت و هم در ریاضیاتی که آنها را توصیف می‌کنند، ساده هستند. با توجه به کاربرد فنی رو به رشد آنها، درک، کنترل و بهره برداری احتمالی از منابع ناپایداری در این سیستم ها اهمیت عملی قابل توجهی دارد. هدف این جلد ارائه یک پوشش جامع از درک فعلی ناپایداری های نوری از طریق یک سری بررسی توسط محققان برجسته در این زمینه است. این کتاب شامل نه فصل است، پنج فصل در مورد سیستم‌های فعال (لیزر) و چهار فصل در مورد سیستم‌های دوپایدار نوری غیرفعال. ناپایداری ها و هرج و مرج در لیزرهای حالت تک (و چند-) با رسانه افزایش همگن و گسترده ارائه شده و تأثیر سیگنال تزریقی، مدولاسیون تلفات و همچنین بازخورد خروجی لیزر بر این رفتار درمان می شود. هم لیزرهای گازی برانگیخته الکتریکی و هم لیزرهای گازی با پمپ نوری در نظر گرفته می‌شوند و تحلیلی از ناپایداری‌های دینامیکی در انتشار از لیزرهای الکترون آزاد ارائه می‌شود. ناپایداری‌ها در سیستم‌های دوپایدار نوری غیرفعال شامل تجزیه و تحلیل دقیق انشعاب‌ها و آشوب‌های جهانی است که در آن اثرات عرضی به حساب می‌آیند. تأیید تجربی ضربان‌های دژنراتیو و آشفتگی در سیستم‌های دوپایدار ذاتی برای سیستم‌های بازخورد نوری مختلف که در آن‌ها گازها و نیمه‌رساناهای اتمی و مولکولی به‌عنوان رسانه غیرخطی استفاده می‌شوند، توضیح داده شده است. نتایج برای یک سیستم نوری دوپایدار هیبریدی در ارائه یک آزمون مهم از درک فعلی رفتار دینامیکی سیستم‌های دوپایدار غیرفعال قابل توجه است.

Of the variety of nonlinear dynamical systems that exhibit deterministic chaos optical systems both lasers and passive devices provide nearly ideal systems for quantitative investigation due to their simplicity both in construction and in the mathematics that describes them. In view of their growing technical application the understanding, control and possible exploitation of sources of instability in these systems has considerable practical importance. The aim of this volume is to provide a comprehensive coverage of the current understanding of optical instabilities through a series of reviews by leading researchers in the field. The book comprises nine chapters, five on active (laser) systems and four on passive optically bistable systems. Instabilities and chaos in single- (and multi-) mode lasers with homogeneously and broadened gain media are presented and the influence of an injected signal, loss modulation and also feedback of laser output on this behaviour is treated. Both electrically excited and optically pumped gas lasers are considered, and an analysis of dynamical instabilities in the emission from free electron lasers are presented. Instabilities in passive optically bistable systems include a detailed analysis of the global bifurcations and chaos in which transverse effects are accounted for. Experimental verification of degenerative pulsations and chaos in intrinsic bistable systems is described for various optical feedback systems in which atomic and molecular gases and semiconductors are used as the nonlinear media. Results for a hybrid bistable optical system are significant in providing an important test of current understanding of the dynamical behaviour of passive bistable systems.