Optik und Photonik

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.

  Sehr schön sind auch die Kapitel über Photonenoptik, statistische Optik und Metamaterialien.
  Physik in unserer Zeit, 24.09.2020

  Autorentext
  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.

  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.

  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 zweidimen…