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Optik und Photonik

von Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich


ISBN-13: 978-3-527-34723-0
Schriftenreihe: Nein
Erscheinungsjahr: 2020
Verlag: Wiley-VCH Verlag
Ausgabe: 3. Auflage 2020
Umfang / Format: 1076 Seiten, mit ca. 1000 Abbildungen, Hardcover
Medium: Buch

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Beschreibung

Vollständig überarbeitete Neuauflage des maßgeblichen Grundlagen-Lehrbuchs zur Optik und Photonik

Die Optik ist eines der ältesten und faszinierendsten Teilgebiete der Physik und fest in den Curricula des Physikstudiums verankert. Sie beschäftigt sich mit der Ausbreitung von Licht und Phänomenen wie Interferenz, Brechung, Beugung und optischen Abbildungen. Die Photonik umfasst optische Phänomene, die primär auf der Wechselwirkung von (quantisiertem) Licht und Materie beruhen, und befasst sich mit dem Verständnis und der Entwicklung optischer Bauteile und Systeme wie etwa Lasern, LEDs und photonischen Kristallen.

In bewährter Weise gibt die vollständig überarbeitete und erweiterte Neuauflage des "Saleh/Teich" eine Einführung in die Grundlagen der Optik und Photonik für Studierende der Physik und verwandter Wissenschaften. Ausführliche Erklärungen, rund 1000 Abbildungen und die zur quantitativen Durchdringung notwendige Mathematik ermöglichen ein tiefes Verständnis aller Teilgebiete der klassischen und modernen Optik.

  • Umfassend und verständlich: sämtliche Grundlagen der Optik und Photonik in einem Werk vereint
  • Geschrieben von hervorragenden Didaktikern mit langer Lehrerfahrung: optische Phänomene und deren Physik stehen im Vordergrund, der notwendige mathematische Apparat wird behutsam entwickelt
  • Überarbeitet und erweitert: alle Kapitel wurden mit Blick auf noch bessere Verständlichkeit kritisch geprüft und aktualisiert
  • Komplett neu: umfangreiches Kapitel zu Metamaterialoptik

"Optik und Photonik" richtet sich an Bachelor- und Master-Studierende der Physik, Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften. Die vollständig überarbeitete Neuauflage des maßgeblichen Grundlagen-Lehrbuchs zur Optik und Photonik wurde umfassend überarbeitet und mit einem neuen Kapitel zur Metamaterialoptik erweitert

Aus dem Inhalt

1 STRAHLENOPTIK
1.1 Postulate der Strahlenoptik
1.2 Einfache optische Komponenten
1.3 Gradientenindexoptik
1.4 Matrixoptik

2 WELLENOPTIK
2.1 Die Postulate der Wellenoptik
2.2 Monochromatische Wellen
2.3 Die Beziehung zwischen Wellenoptik und Strahlenoptik
2.4 Einfache optische Komponenten
2.5 Interferenz
2.6 Polychromatisches und gepulstes Licht

3 OPTIK VON STRAHLBÜNDELN
3.1 Der Gaußstrahl
3.2 Durchgang durch optische Komponenten
3.3 Hermite-Gauß-Strahlen
3.4 Laguerre-Gauß- und Besselstrahlen

4 FOURIEROPTIK
4.1 Lichtausbreitung im Vakuum
4.2 Die optische Fouriertransformation
4.3 Lichtbeugung
4.4 Bildentstehung
4.5 Holographie

5 ELEKTROMAGNETISCHE OPTIK
5.1 Die elektromagnetische Theorie des Lichts
5.2 Elektromagnetische Wellen in Dielektrika
5.3 Monochromatische elektromagnetische Wellen
5.4 Einfache elektromagnetische Welle
5.5 Absorption und Dispersion
5.6 Pulsausbreitung in dispersiven Medien
5.7 Optik von magnetischen und Metamaterialien

6 POLARISATIONSOPTIK
6.1 Die Polarisation des Lichts
6.2 Reflexion und Brechung
6.3 Die Optik anisotroper Medien
6.4 Optische Aktivität und Magnetooptik
6.5 Optik von Flüssigkristallen
6.6 Polarisierende Bauelement

7 OPTIK PHOTONISCHER KRISTALLE
7.1 Optik von dielektrischen Schichtmedien
7.2 Eindimensionale photonische Kristalle
7.3 Zwei- und dreidimensionale photonische Kristall

8 METALL- UND METAMATERIALOPTIK
8.1 Einfach- und doppelt-negative Medien
8.2 Metalloptik: Plasmonik
8.3 Metamaterialoptik
8.4 Transformationsoptik

9 WELLENLEITEROPTIK
9.1 Wellenleiter aus ebenen Spiegeln
9.2 Ebene dielektrische Wellenleiter
9.3 Zweidimensionale Wellenleiter
9.4 Photonische Kristalle als Wellenleiter
9.5 Optische Kopplung in Wellenleitern
9.6 Metallische Subwellenlängen-Wellenleiter (Plasmonen)

10 FASEROPTIK
10.1 Geführte Strahlen
10.2 Geführte Wellen
10.3 Dämpfung und Dispersion
10.4 Mikrostrukturierte Faser

11 RESONATOROPTIK
11.1 Resonatoren aus ebenen Spiegeln
11.2 Kugelspiegelresonatoren
11.3 Zwei- und dreidimensionale Resonatoren
11.4 Mikroresonatoren

12 STATISTISCHE OPTIK
12.1 Statistische Eigenschaften von stochastischem Licht
12.2 Interferenz von partiell kohärentem Licht
12.3 Transmission von partiell kohärentem Licht durch optische Systeme
12.4 Partielle Polarisation

13 PHOTONENOPTIK
13.1 Photonenströme
13.2 Quantenzustände des Licht

14 LICHT UND MATERIE
14.1 Die Besetzung von Energieniveaus
14.2 Die Wechselwirkung von Photonen mit Atomen
14.3 Thermisches Licht
14.4 Lumineszenz und Lichtstreuung

15 LASERVERSTÄRKER
15.1 Theorie der Laserverstärkung
15.2 Pumpen des Verstärkers
15.3 Verbreitete Laserverstärker
15.4 Die Nichtlinearität von Verstärkern
15.5 Verstärkerrausche

16 LASER
16.1 Theorie der Laseroszillation
16.2 Eigenschaften der Laserstrahlung
16.3 Häufige Lasertypen

17 HALBLEITEROPTIK
17.1 Halbleiter
17.2 Wechselwirkungen von Photonen mit Ladungsträger

18 LEDS UND LASERDIODEN
18.1 Lichtemittierende Dioden
18.2 Optische Halbleiterverstärker
18.3 Laserdioden
18.4 Quantum-Confined-Laser
18.5 Mikrokavität-Laser
18.6 Nanokavität-Laser

19 HALBLEITER-PHOTODETEKTOREN
19.1 Photodetektoren
19.2 Photoleiter
19.3 Photodioden
19.4 Lawinenphotodioden
19.5 Arraydetektoren
19.6 Rauschen in Photodetektoren

20 AKUSTOOPTIK
20.1 Die Wechselwirkung von Licht und Schall
20.2 Akustooptische Bauelemente
20.3 Akustooptik von anisotropen Medien

21 ELEKTROOPTIK
21.1 Grundlagen der Elektrooptik
21.2 Elektrooptik anisotroper Medien
21.3 Elektrooptik von Flü ssigkristallen
21.4 Photorefraktivität
21.5 Elektroabsorption

22 NICHTLINEARE OPTIK
22.1 Nichtlineare optische Medien
22.2 Nichtlineare Optik zweiter Ordnung
22.3 Nichtlineare Optik dritter Ordnung
22.4 Nichtlineare Optik zweiter Ordnung: die Theorie gekoppelter Wellen
22.5 Nichtlineare Optik dritter Ordnung: Theorie gekoppelter Wellen
22.6 Anisotrope nichtlineare Medien
22.7 Dispersive nichtlineare Medien

23 ULTRASCHNELLE OPTIK
23.1 Eigenschaften von Pulsen
23.2 Pulsformung und Kompression
23.3 Pulsausbreitung in optischen Fasern
23.4 Ultraschnelle lineare Optik
23.5 Ultraschnelle nichtlineare Optik
23.6 Pulsdetektion

24 OPTISCHE VERBINDUNGEN UND SCHALTER
24.1 Optische Verbindungen
24.2 Passive optische Router
24.3 Photonische Schalter
24.4 Optische Gatter

25 FASEROPTISCHE KOMMUNIKATION
25.1 Faseroptische Komponenten
25.2 Faseroptische Nachrichtensysteme
25.3 Modulation und Multiplexing
25.4 Faseroptische Netze
25.5 Kohärente optische Kommunikation

A DIE FOURIERTRANSFORMATION
A.1 Die eindimensionale Fouriertransformation
A.2 Zeitliche und spektrale Breite
A.3 Die zweidimensionale Fouriertransformation

B LINEARE SYSTEME
B.1 Eindimensionale lineare Systeme
B.2 Zweidimensionale Lineare Systeme

C DIE MODEN LINEARER SYSTEME
C.1 Die Moden eines diskreten linearen Systems
C.2 Die Moden eines kontinuierlichen durch einen Integraloperator beschriebenen Systems
C.3 Die Moden eines durch gewöhnliche Differentialgleichungen beschriebenen Systems
C.4 Die Moden eines durch eine partielle Differentialgleichung beschriebenen Systems

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ISBN-13: 978-3-527-34723-0
978-3527347230
EAN-13: 9783527347230