Optik und Photonik E-Book

Bahaa E. A. Saleh

• Herausgeber: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 2940

Veröffentlichungsjahr: 2020

Beschreibung

Vollständig überarbeitete Neuauflage des maßgeblichen Grundlagen-Lehrbuchs zur Optik und Photonik - umfassend überarbeitet und mit einem neuen Kapitel zur Metamaterialoptik erweitert

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.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Cover

Vorwort zur dritten Auflage

Vorwort zur zweiten Auflage

Teil I Optik

1 Strahlenoptik

1.1 Postulate der Strahlenoptik

1.2 Einfache optische Komponenten

1.3 Gradientenindexoptik

1.4 Matrizenoptik

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-Strahlen

3.5 Nichtbeugende Strahlen

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 Wellen

5.5 Absorption und Dispersion

5.6 Die Streuung elektromagnetischer Wellen

5.7 Pulsausbreitung in dispersiven Medien

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 Bauelemente

7 Optik photonischer Kristalle

7.1 Optik von dielektrischen Schichtmedien

7.2 Eindimensionale photonische Kristalle

7.3 Zwei- und dreidimensionale photonische Kristalle

8 Optik von Metallen und Metamaterialien

8.1 Einfach- und doppelt-negative Medien

8.2 Optik von Metallen: Plasmonik

8.3 Optik von Metamaterialien

8.4 Transformationsoptik

9 Wellenleiteroptik

9.1 Wellenleiter aus ebenen Spiegeln

9.2 Ebene dielektrische Wellenleiter

9.3 Zweidimensionale Wellenleiter

9.4 Optische Kopplung in Wellenleitern

9.5 Photonische Kristalle als Wellenleiter

9.6 Plasmonische Wellenleiter

10 Faseroptik

10.1 Geführte Strahlen

10.2 Geführte Wellen

10.3 Dämpfung und Dispersion

10.4 Hohlkernfasern und Fasern aus photonischen Kristallen

10.5 Materialien für optische Fasern

11 Resonatoroptik

11.1 Resonatoren aus ebenen Spiegeln

11.2 Kugelspiegelresonatoren

11.3 Zwei- und dreidimensionale Resonatoren

11.4 Mikro- und Nanoresonatoren

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 Das Photon

13.2 Photonenströme

13.3 Quantenzustände des Lichts

Teil II Photonik

14 Licht und Materie

14.1 Energieniveaus

14.2 Die Besetzung von Energieniveaus

14.3 Die Wechselwirkung von Photonen mit Atomen

14.4 Thermisches Licht

14.5 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 Verstärkerrauschen

16 Laser

16.1 Theorie der Laseroszillation

16.2 Die Eigenschaften der Laserstrahlung

16.3 Bauarten von Lasern

16.4 Gepulste Laser

17 Halbleiteroptik

17.1 Halbleiter

17.2 Wechselwirkungen von Photonen mit Ladungsträgern

18 LED und Laserdioden

18.1 Lichtemittierende Dioden (LED)

18.2 Optische Halbleiterverstärker

18.3 Laserdioden

18.4 Quanteneinschlusslaser

18.5 Mikroresonatorlaser

18.6 Nanoresonatorlaser

19 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 Flüssigkristallen

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: Die 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 Photonische Logikgatter

25 Faseroptische Kommunikation

25.1 Faseroptische Komponenten

25.2 Faseroptische Nachrichtensysteme

25.3 Modulation und Multiplexing

25.4 Kohärente optische Kommunikation

25.5 Faseroptische Netze

Anhang A Die Fouriertransformation

Anhang B Lineare Systeme

Anhang C Die Moden linearer Systeme

Lösungen zu den Übungen

Stichwortverzeichnis

Endbenutzer-Lizenzvereinbarung