Мощность лазера и амплитуда когерентного состояния

Подробности можно посмотреть в статье Википедии о квантовании электромагнитного поля , но ниже я подытожу некоторые важные моменты.

Во-первых, похоже, вы слишком буквально понимаете аналогию с массивным гармоническим осциллятором. Аналогия довольно сильная, но чисто формальная, так что, как вы уже догадались, масса здесь не при чем. Кроме того, если вы говорите об амплитуде, вы можете думать об электромагнитном поле, точный предфактор будет зависеть от того, смотрите ли вы на электрическое поле.$\left(\frac{\hbar}{2\omega V \epsilon_0}\right)$или магнитное поле$\left(\frac{\hbar\omega}{2 V \epsilon_0}\right)$(если я не ошибся).

Поскольку вас интересует мощность, вопрос проще: средняя энергия когерентного состояния равна$\lvert\alpha\rvert^2\hbar\omega$в джоулях (или$\lvert\alpha\rvert^2$в фотонах). Если это когерентное состояние, запертое в полости, то это полная энергия когерентного состояния. Для распространяющего лазера этой информации также достаточно, если$\left|\alpha\right>$описывает когерентное состояние импульса, поскольку дает полную (среднюю) энергию импульса. Для прямоугольного импульса длительностью$\Delta t$, просто разделить на$\Delta t$иметь власть. Если импульс не прямоугольный, вам следует использовать профиль импульса, чтобы иметь правильное изменение мощности во времени.

Для лазера с непрерывной волной (CW) это немного более тонко.$\left|\alpha\right>$описывает состояние в едином временном режиме и ассоциируется с энергией, а не мощностью. Вы можете выбрать непрерывный лазер мощности$P$как последовательность прямоугольных импульсов длительностью$\Delta t$. В этом случае каждый из этих импульсов имеет энергию$P\Delta t$и будет описываться когерентным состоянием$\left|\sqrt{\frac{P\Delta t}{\hbar \omega}} e^{i \phi(t)}\right>$. Выбор$\Delta t$является произвольным, но различные описания состояния, которое он приводит, на самом деле эквивалентны.