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Optik und Photonik


Optik und Photonik


3. Auflage

von: Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich

84,99 €

Verlag: Wiley-VCH
Format: PDF
Veröffentl.: 22.04.2020
ISBN/EAN: 9783527825912
Sprache: deutsch
Anzahl Seiten: 1076

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Beschreibungen

Vollständig überarbeitete Neuauflage des maßgeblichen Grundlagen-Lehrbuchs zur Optik und Photonik - umfassend überarbeitet und mit einem neuen Kapitel zur Metamaterialoptik erweitert<br> <br> 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.<br> <br> 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. <br> <br> * Umfassend und verständlich: sämtliche Grundlagen der Optik und Photonik in einem Werk vereint<br> <br> * Geschrieben von hervorragenden Didaktikern mit langer Lehrerfahrung: optische Phänomene und deren Physik stehen im Vordergrund, der notwendige mathematische Apparat wird behutsam entwickelt <br> <br> * Überarbeitet und erweitert: alle Kapitel wurden mit Blick auf noch bessere Verständlichkeit kritisch geprüft und aktualisiert<br> <br> * Komplett neu: umfangreiches Kapitel zu Metamaterialoptik<br> <br> <br> "Optik und Photonik" richtet sich an Bachelor- und Master-Studierende der Physik, Materialwissenschaften und Ingenieurwissenschaften.<br>
<p>Vorwort zur dritten Auflage xix</p> <p>Vorwort zur zweiten Auflage xxiii</p> <p><b>Teil I Optik 1</b></p> <p><b>1 Strahlenoptik 3</b></p> <p>1.1 Postulate der Strahlenoptik 4</p> <p>1.2 Einfache optische Komponenten 6</p> <p>1.3 Gradientenindexoptik 14</p> <p>1.4 Matrizenoptik 19</p> <p><b>2 Wellenoptik 29</b></p> <p>2.1 Die Postulate der Wellenoptik 30</p> <p>2.2 Monochromatische Wellen 31</p> <p>2.3 Die Beziehung zwischen Wellenoptik und Strahlenoptik 35</p> <p>2.4 Einfache optische Komponenten 36</p> <p>2.5 Interferenz 42</p> <p>2.6 Polychromatisches und gepulstes Licht 49</p> <p><b>3 Optik von Strahlbündeln 57</b></p> <p>3.1 Der Gaußstrahl 57</p> <p>3.2 Durchgang durch optische Komponenten 64</p> <p>3.3 Hermite-Gauß-Strahlen 70</p> <p>3.4 Laguerre-Gauß-Strahlen 72</p> <p>3.5 Nichtbeugende Strahlen 74</p> <p><b>4 Fourieroptik 79</b></p> <p>4.1 Lichtausbreitung im Vakuum 80</p> <p>4.2 Die optische Fouriertransformation 88</p> <p>4.3 Lichtbeugung 91</p> <p>4.4 Bildentstehung 98</p> <p>4.5 Holographie 105</p> <p><b>5 Elektromagnetische Optik 117</b></p> <p>5.1 Die elektromagnetische Theorie des Lichts 118</p> <p>5.2 Elektromagnetische Wellen in Dielektrika 121</p> <p>5.3 Monochromatische elektromagnetische Wellen 124</p> <p>5.4 Einfache elektromagnetische Wellen 126</p> <p>5.5 Absorption und Dispersion 130</p> <p>5.6 Die Streuung elektromagnetischer Wellen 137</p> <p>5.7 Pulsausbreitung in dispersiven Medien 143</p> <p><b>6 Polarisationsoptik 151</b></p> <p>6.1 Die Polarisation des Lichts 152</p> <p>6.2 Reflexion und Brechung 159</p> <p>6.3 Die Optik anisotroper Medien 163</p> <p>6.4 Optische Aktivität und Magnetooptik 172</p> <p>6.5 Optik von Flüssigkristallen 175</p> <p>6.6 Polarisierende Bauelemente 177</p> <p><b>7 Optik photonischer Kristalle 185</b></p> <p>7.1 Optik von dielektrischen Schichtmedien 187</p> <p>7.2 Eindimensionale photonische Kristalle 200</p> <p>7.3 Zwei- und dreidimensionale photonische Kristalle 211</p> <p><b>8 Optik von Metallen und Metamaterialien 221</b></p> <p>8.1 Einfach- und doppelt-negative Medien 223</p> <p>8.2 Optik von Metallen: Plasmonik 234</p> <p>8.3 Optik von Metamaterialien 245</p> <p>8.4 Transformationsoptik 253</p> <p><b>9 Wellenleiteroptik 261</b></p> <p>9.1 Wellenleiter aus ebenen Spiegeln 262</p> <p>9.2 Ebene dielektrische Wellenleiter 267</p> <p>9.3 Zweidimensionale Wellenleiter 273</p> <p>9.4 Optische Kopplung in Wellenleitern 276</p> <p>9.5 Photonische Kristalle als Wellenleiter 282</p> <p>9.6 Plasmonische Wellenleiter 283</p> <p><b>10 Faseroptik 289</b></p> <p>10.1 Geführte Strahlen 290</p> <p>10.2 Geführte Wellen 293</p> <p>10.3 Dämpfung und Dispersion 306</p> <p>10.4 Hohlkernfasern und Fasern aus photonischen Kristallen 314</p> <p>10.5 Materialien für optische Fasern 316</p> <p><b>11 Resonatoroptik 321</b></p> <p>11.1 Resonatoren aus ebenen Spiegeln 323</p> <p>11.2 Kugelspiegelresonatoren 330</p> <p>11.3 Zwei- und dreidimensionale Resonatoren 337</p> <p>11.4 Mikro- und Nanoresonatoren 340</p> <p><b>12 Statistische Optik 349</b></p> <p>12.1 Statistische Eigenschaften von stochastischem Licht 350</p> <p>12.2 Interferenz von partiell kohärentem Licht 359</p> <p>12.3 Transmission von partiell kohärentem Licht durch optische Systeme 364</p> <p>12.4 Partielle Polarisation 370</p> <p><b>13 Photonenoptik 377</b></p> <p>13.1 Das Photon 378</p> <p>13.2 Photonenströme 387</p> <p>13.3 Quantenzustände des Lichts 396</p> <p><b>Teil II Photonik 411</b></p> <p><b>14 Licht und Materie 413</b></p> <p>14.1 Energieniveaus 413</p> <p>14.2 Die Besetzung von Energieniveaus 428</p> <p>14.3 Die Wechselwirkung von Photonenmit Atomen 430</p> <p>14.4 Thermisches Licht 443</p> <p>14.5 Lumineszenz und Lichtstreuung 446</p> <p><b>15 Laserverstärker 457</b></p> <p>15.1 Theorie der Laserverstärkung 459</p> <p>15.2 Pumpen des Verstärkers 461</p> <p>15.3 Verbreitete Laserverstärker 468</p> <p>15.4 Die Nichtlinearität von Verstärkern 476</p> <p>15.5 Verstärkerrauschen 480</p> <p><b>16 Laser 485</b></p> <p>16.1 Theorie der Laseroszillation 486</p> <p>16.2 Die Eigenschaften der Laserstrahlung 490</p> <p>16.3 Bauarten von Lasern 500</p> <p>16.4 Gepulste Laser 523</p> <p><b>17 Halbleiteroptik 543</b></p> <p>17.1 Halbleiter 544</p> <p>17.2 Wechselwirkungen von Photonen mit Ladungsträgern 569</p> <p><b>18 LED und Laserdioden 585</b></p> <p>18.1 Lichtemittierende Dioden (LED) 586</p> <p>18.2 Optische Halbleiterverstärker 607</p> <p>18.3 Laserdioden 618</p> <p>18.4 Quanteneinschlusslaser 627</p> <p>18.5 Mikroresonatorlaser 636</p> <p>18.6 Nanoresonatorlaser 642</p> <p><b>19 Photodetektoren 651</b></p> <p>19.1 Photodetektoren 652</p> <p>19.2 Photoleiter 660</p> <p>19.3 Photodioden 663</p> <p>19.4 Lawinenphotodioden 669</p> <p>19.5 Arraydetektoren 679</p> <p>19.6 Rauschen in Photodetektoren 681</p> <p><b>20 Akustooptik 705</b></p> <p>20.1 DieWechselwirkung von Licht und Schall 706</p> <p>20.2 Akustooptische Bauelemente 714</p> <p>20.3 Akustooptik von anisotropen Medien 721</p> <p><b>21 Elektrooptik 727</b></p> <p>21.1 Grundlagen der Elektrooptik 728</p> <p>21.2 Elektrooptik anisotroper Medien 737</p> <p>21.3 Elektrooptik von Flüssigkristallen 742</p> <p>21.4 Photorefraktivität 749</p> <p>21.5 Elektroabsorption 753</p> <p><b>22 Nichtlineare Optik 759</b></p> <p>22.1 Nichtlineare optische Medien 760</p> <p>22.2 Nichtlineare Optik zweiter Ordnung 763</p> <p>22.3 Nichtlineare Optik dritter Ordnung 775</p> <p>22.4 Nichtlineare Optik zweiter Ordnung: Die Theorie gekoppelter Wellen 782</p> <p>22.5 Nichtlineare Optik dritter Ordnung: Die Theorie gekoppelter Wellen 789</p> <p>22.6 Anisotrope nichtlineare Medien 794</p> <p>22.7 Dispersive nichtlineare Medien 796</p> <p><b>23 Ultraschnelle Optik 803</b></p> <p>23.1 Eigenschaften von Pulsen 804</p> <p>23.2 Pulsformung und Kompression 810</p> <p>23.3 Pulsausbreitung in optischen Fasern 821</p> <p>23.4 Ultraschnelle lineare Optik 831</p> <p>23.5 Ultraschnelle nichtlineare Optik 838</p> <p>23.6 Pulsdetektion 854</p> <p><b>24 Optische Verbindungen und Schalter 869</b></p> <p>24.1 Optische Verbindungen 871</p> <p>24.2 Passive optische Router 881</p> <p>24.3 Photonische Schalter 887</p> <p>24.4 Photonische Logikgatter 908</p> <p><b>25 Faseroptische Kommunikation 919</b></p> <p>25.1 Faseroptische Komponenten 920</p> <p>25.2 Faseroptische Nachrichtensysteme 931</p> <p>25.3 Modulation und Multiplexing 945</p> <p>25.4 Kohärente optische Kommunikation 952</p> <p>25.5 Faseroptische Netze 958</p> <p><b>Anhang A Die Fouriertransformation 969</b></p> <p>A.1 Die eindimensionale Fouriertransformation 969</p> <p>A.2 Zeitliche und spektrale Breite 970</p> <p>A.3 Die zweidimensionale Fouriertransformation 973</p> <p><b>Anhang B Lineare Systeme 977</b></p> <p>B.1 Eindimensionale lineare Systeme 977</p> <p>B.2 Zweidimensionale lineare Systeme 979</p> <p><b>Anhang C Die Moden linearer Systeme 981</b></p> <p>C.1 Die Moden eines diskreten linearen Systems 982</p> <p>C.2 Die Moden eines kontinuierlichen durch einen Integraloperator beschriebenen Systems 982</p> <p>C.3 Die Moden eines durch gewöhnliche Differentialgleichungen beschriebenen Systems 983</p> <p>C.4 Die Moden eines durch eine partielle Differentialgleichung beschriebenen Systems 984</p> <p><b>Lösungen zu den Übungen 987</b></p> <p>1 Strahlenoptik987</p> <p>2 Wellenoptik 992</p> <p>3 Optik von Strahlbündeln 994</p> <p>4 Fourieroptik 996</p> <p>5 Elektromagnetische Optik 998</p> <p>6 Polarisationsoptik 998</p> <p>7 Optik photonischer Kristalle 999</p> <p>9 Wellenleiteroptik 999</p> <p>10 Faseroptik 1000</p> <p>11 Resonatoroptik 1002</p> <p>12 Statistische Optik 1003</p> <p>13 Photonenoptik 1004</p> <p>14 Licht und Materie 1005</p> <p>15 Laserverstärker 1006</p> <p>16 Laser 1008</p> <p>17 Halbleiteroptik 1010</p> <p>18 LED und Laserdioden 1012</p> <p>19 Photodetektoren 1014</p> <p>20 Akustooptik 1015</p> <p>21 Elektrooptik 1016</p> <p>22 Nichtlineare Optik 1016</p> <p>23 Ultraschnelle Optik 1020</p> <p>24 Optische Verbindungen und Schalter 1020</p> <p>Stichwortverzeichnis 1023</p>
Sehr schön sind auch die Kapitel über Photonenoptik, statistische Optik und Metamaterialien.<br> Physik in unserer Zeit, 24.09.2020<br>
Professor Bahaa E.A. Saleh promovierte 1971 an der Johns Hopkins Universität, Baltimore, Maryland, im Fach Elektrotechnik. Nach unterschiedlichen internationalen Forschungs- und Lehrtätigkeiten im In- und Ausland wechselte er 1994 an die Universität Boston als Direktor des Instituts für Elektro- und Computertechnik. Er ist Ehrenmitglied des IEEE und der Optical Society of America. Professor Saleh's Forschung umfasst die Gebiete Bildverarbeitung, optische Signalverarbeitung, statistische Optik, optische Kommunikation und Sehkraft.<br> <br> Professor Malvin C. Teich promovierte 1966 an der Cornell Universität in Ithaca, New York. Seit 1995 ist er als Professor für Elektro- und Computertechnik, Physik und Biomedizintechnik an der Universität Boston tätig. Professor Teich war Mitherausgeber der Zeitschrift Quantum Optics; er ist Ehrenmitglied der Optical Society of America sowie der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft. Seine Forschung umfasst u.a. die Gebiete Photonik, Quantenoptik und Bildgebung, Wavelets sowie fraktale stochastische Prozesse.<br> <br>

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