Laserleistung und kohärente Zustandsamplitude

Sie können sich die Details im Wikipedia-Artikel zur Quantisierung des elektromagnetischen Felds ansehen , aber ich werde unten einige relevante Bits zusammenfassen.

Erstens scheinen Sie die Analogie mit dem massiven harmonischen Oszillator zu wörtlich zu nehmen. Die Analogie ist ziemlich stark, aber rein formal, also hat die Masse hier, wie Sie erraten haben, keine Bedeutung. Wenn Sie außerdem von Amplitude sprechen, denken Sie vielleicht an das elektromagnetische Feld, der genaue Vorfaktor hängt davon ab, ob Sie das elektrische Feld betrachten$\left(\frac{\hbar}{2\omega V \epsilon_0}\right)$oder das Magnetfeld$\left(\frac{\hbar\omega}{2 V \epsilon_0}\right)$(wenn ich mich nicht geirrt habe).

Da Sie an Leistung interessiert sind, ist die Frage einfacher: Die durchschnittliche Energie eines kohärenten Zustands ist$\lvert\alpha\rvert^2\hbar\omega$in Joule (bzw$\lvert\alpha\rvert^2$in Photonen). Wenn dies ein kohärenter Zustand ist, der in einem Hohlraum eingeschlossen ist, ist es die Gesamtenergie des kohärenten Zustands. Für einen sich ausbreitenden Laser ist diese Information auch ausreichend, wenn$\left|\alpha\right>$beschreibt den kohärenten Zustand eines Pulses, da er die gesamte (durchschnittliche) Energie des Pulses angibt. Für einen Rechteckimpuls der Dauer$\Delta t$, einfach dividieren durch$\Delta t$die Macht zu haben. Wenn der Puls nicht quadratisch ist, sollten Sie das Pulsprofil verwenden, um die richtige Entwicklung der Leistung über die Zeit zu erhalten.

Bei einem Dauerstrichlaser (CW) ist es etwas subtiler.$\left|\alpha\right>$beschreibt den Zustand in einem einzigen zeitlichen Modus und ist mit einer Energie verbunden, nicht mit einer Kraft. Sie können wählen, ob Sie einen CW-Laser mit Leistung sehen möchten$P$als Folge von Rechteckimpulsen von Dauer$\Delta t$. In diesem Fall hat jeder dieser Impulse eine Energie$P\Delta t$und würde durch einen kohärenten Zustand beschrieben werden$\left|\sqrt{\frac{P\Delta t}{\hbar \omega}} e^{i \phi(t)}\right>$. Die Wahl der$\Delta t$ist willkürlich, aber die unterschiedliche Beschreibung des Zustands, den es führt, sind tatsächlich gleichwertig.