Kohärente Optik: Grundlagen Für Physiker Und Ingenieure

ISBN-13: 9783540567691 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 290 str.

Werner Lauterborn; Thomas Kurz; Martin Wiesenfeldt

Opis

"Koh{rente Optik" beschreibt ausgehend von den Grundbegriffen der Koh{renz und seiner Messung die Grundlagen f}r Interferometrie, Holographie und Fourieroptik sowie die me technischen Methoden dieser Gebiete. V-llig neuartige Anwendungen werden durch das Gebiet der nichtlinearen Optik erschlossen: der Laser und seine nichtlineare Dynamik, das Wellenmischen, die Phasenkonjugation und die optische Nachrichtentechnik und Datenverarbeitung. Durch die verst{ndliche und anschauliche Darstellung mit vielen Beispielen und ]bungsaufgaben eignet sich das Lehrbuch sowohl als Vorlesungsbegleiter als auch zum Selbststudium. Ein Anhang zu Fouriertransformation und digitaler Hologrammberechnung sowie die L-sungen zu den etwa 50 ]bungsaufgaben runden das Buch ab.

Spis treści

1 Die Entwicklung der Optik.- 1.1 Vergangenheit.- 1.2 Gegenwart.- 1.3 Zukunft.- 2 Die Hauptgebiete der Optik.- 2.1 Geometrische Optik.- 2.2 Wellenoptik.- 2.3 Quantenoptik.- 2.4 Statistische Optik.- 3 Grundlagen der Wellenoptik.- 3.1 Die Maxwellsehen Gleichungen.- 3.2 Die Wellengleichung.- 3.3 Wellen.- 3.3.1 Eindimensionale Wellen.- 3.3.2 Ebene Wellen.- 3.3.3 Kugelwellen.- 3.3.4 Besselwellen.- 3.4 Der Begriff der Intensität einer Lichtwelle.- 4 Kohärenz.- 4.1 Zeitliche Kohärenz.- 4.2 Räumliche Kohärenz.- 4.3 Raumzeitliche Kohärenz.- 4.4 Zur komplexen Darstellung des Lichtwellenfeldes.- 4.5 Stellarinterferometrie.- 4.6 Fourier-Spektroskopie.- 4.7 Intensitätskorrelation.- 5 Vielstrahlinterferenz.- 5.1 Das Fabry-Perot-Interferometer.- 5.2 Modenspektrum eines Lasers.- 5.2.1 Interferenzspektroskopie.- 5.2.2 Differenzfrequenzanalyse.- 5.3 Rückgekoppelte Interferometer.- 6 Granulation.- 6.1 Intensitätsstatistik monofrequenter Speckelfelder.- 6.2 Speckelkorngrößen.- 6.3 Granulationsphotographie.- 6.3.1 Doppelbelichtungsverfahren.- 6.3.2 Zeitmittelungsverfahren.- 6.3.3 Strömungsmeßtechnik.- 6.4 Stellare Spieckel-Interferometrie.- 7 Holographie.- 7.1 Das Prinzip der Holographie.- 7.1.1 Der Aufnahmevorgang.- 7.1.2 Die Bildrekonstruktion.- 7.1.3 Die Lage der Bilder.- 7.1.4 Phasenkonjugation.- 7.2 Die Abbildungsgleichungen der Holographie.- 7.3 Holographische Aufbauten.- 7.3.1 Sichtlinienhologramme.- 7.3.2 Auflichthologramme.- 7.3.3 Durchlichthologramme.- 7.3.4 Weißlichthologramme.- 7.3.5 Regenbogenhologramme.- 7.3.6 Holographische Kinematographie.- 7.4 Digitale Holographie.- 7.4.1 Direkte Simulation.- 7.4.2 Simulation mit Rechteck-Lichtwellen.- 8 Holographische Interferometrie.- 8.1 Die holographisch-interferometrischen Verfahren.- 8.1.1 Echtzeitverfahren.- 8.1.2 Doppelbelichtungsverfahren.- 8.1.3 Zeitmittehingsverfahren.- 8.2 Theoretische Beschreibung.- 8.2.1 Echtzeit- und Doppelbelichtungsverfahren.- 8.2.2 Zeitmittelungsverfahren.- 8.2.3 Das Zeitmittelimgsverfahren in Echtzeit.- 9 Fourieroptik.- 9.1 Skalare Beugungstheorie.- 9.1.1 Fresnelsche Näherung.- 9.1.2 Fraunhofersche Näherung.- 9.2 Fouriertransformation durch eine Linse.- 9.3 Optische Fourierspektren.- 9.3.1 Punktlichtquelle.- 9.3.2 Ebene Welle.- 9.3.3 Unendlich langer Spalt.- 9.3.4 Zwei Punktlichtquellen.- 9.3.5 Kosinus-Gitter.- 9.3.6 Lochblende.- 9.3.7 Zusammengesetzte beugende Strukturen.- 9.4 Kohärente optische Filterung.- 9.4.1 Tiefpaß — Raumfrequenzfilter.- 9.4.2 Hochpaß — Dunkelfeldverfahren.- 9.4.3 Phasenfilter — Phasenkontrastverfahren.- 9.4.4 Halbebenenfilter — Schlierenverfahren.- 9.4.5 Entrasterung.- 9.4.6 Experimenteller Aufbau zur Filterung.- 9.4.7 Holographische Filter.- 9.4.8 Mustererkennung.- 10 Die nichtlineare Dynamik des Lasers.- 10.1 Der Laser — Aufbau und Prinzip.- 10.2 Die Laserratengleichungen.- 10.3 Stationärer Betrieb.- 10.4 Stabilitätsanalyse.- 10.5 Chaotische Dynamik.- 11 Nichtlineare Optik.- 11.1 Zwei-Photonen-Absorption und -Ionisation.- 11.2 Drei-Wellen-Wechselwirkung.- 11.2.1 Frequenzverdopplung.- 11.2.2 Summenfrequenzbildung.- 11.2.3 Differenzfrequenzbildung.- 11.2.4 Optischer parametrischer Verstärker.- 11.3 Vier-Wellen-Wechselwirkung.- 11.4 Mehrphotonenprozesse.- 11.4.1 Frequenzvervielfachung.- 11.4.2 Mehrphotonenabsorption und -ionisation.- 11.5 Weitere nichtlineare optische Phänomene.- 11.6 Nichtlineare Potentiale.- 11.7 Klassische Beschreibimg der Wechselwirkung von Lichtwellen.- 11.7.1 Drei-Wellen-Wechselwirkung.- 11.7.2 Skalare Drei-Wellen-Wechselwirkung.- 11.7.3 Frequenzverdopplung.- 11.7.4 Der optische parametrische Verstärker und Oszillator.- 11.7.5 Die Drei-Wellen-Wechselwirkung im Photonenbild.- 12 Optische Nachrichtentechnik und Datenverarbeitung.- 12.1 Glasfasern.- 12.1.1 Aufbau einer Glasfaser.- 12.1.2 Lichtleitung in Glasfasern.- 12.1.3 Dämpfung einer Glasfaser.- 12.2 Fasersensoren.- 12.3 Optische Solitonen.- 12.3.1 Dispersion.- 12.3.2 Nichtlinearität.- 12.4 Faseroptische Signalverarbeitung.- A Anhang.- A.1 Fouriertransformation.- A.1.1 Die eindimensionale Fouriertransformation.- A.1.2 Die zweidimensionale Fouriertransformation.- A.1.3 Faltung und Autokorrelation.- A.1.4 Eigenschaften der Fouriertransformation.- A.1.5 Spezielle Funktionen und ihre Fouriertransformierten.- A.2 Lösungen der Übungsaufgaben.- Namen- und Sachverzeichnis.