5. Physikalisches Institut
 
 
 
 

Vorlesung: Nichtlineare Optik

 
 

Veranstaltung


Veranstaltung: 04366

 

 

Dienstags, 11:30 Uhr, Vorlesungsbeginn 11.4.2017

Seminarraum des IHFG, Allmandring 3

 

Vorlesungstermine:

Die 11.4.2017

Die 18.4.2017

Die 25.4.2017

...

 

 

Dr. Robert Löw

Pfaffenwaldring 57, Raum 4.158
Tel. 07 11 - 685 64954

r.loew@physik.uni-stuttgart.de

Wahlpflichtmodul Ergänzung, Studiengang BSc/MSc

Kombinierbar mit: Halbleiter-Quantenoptik

Übungen nach Vereinbarung

 

 

Übung


Übungen:

 

Freitags, 14:00 Uhr,

 

Seminarraum des IHFG, Allmandring 3

1. Termin:  05. 05. 2017   -   Übungsblatt #1

2. Termin:  02. 06. 2017   -   Übungsblatt #2

3. Termin:  23. 06. 2017   -   Übungsblatt #3   Paper 1   Paper 2

 

 

 

 
     

    Inhalt


    Die Vorlesung befasst sich mit den Phänomenen der nichtlinearen Optik und deren Beschreibung, sowie mit praktischen Aspekten und Anwendungen der nichtlinearen Optik. Neben den fomellen Grundlagen sollen immer wieder praktische Gesichtspunkte in die Vorlesung einfließen. Dabei wird ein Schwerpunt auf der Verwendung nichtlinearer optischer Elemente in der Atom- und Quantenoptik liegen, daneben aber auch Designkriterien z.B. für Aufbau und Optimierung solcher Anwendungen angesprochen werden. Starke Analogien zur nichtlinearen Optik finden sich auch in der Physik wechselwirkender atomarer Quantengase.

    In einer Liste zusammengefasst werden etwa die folgenden Themen besprochen werden:

    - Phänomenologische nichtlineare Optik

    Einführung: einige bekannte Effekte nicht-linearer Optik, phänomenologische Beschreibung

    - Makroskopische Beschreibung

    Lichtausbreitung in Medien, Maxwell Gleichungen, nichtlineare Wellengleichung, skalare nichtlineare Optik

    - Parametrische nichtlineare Effekte

    Summen-/Differenzfrequenzerzeugung & Frequenzverdopplung,

    parametrische Verstärkung, Prozesse 3. Ordnung / Vierwellenmischen

    - Praktische Aspekte:

    Nichtlineare Optik im Labor, Erzeugung höherer Harmonischer, Optischer Parametrischer Oszillator, Down-Conversion

    - Der Suszeptibilitätstensor

    Kristalloptik, Symmetrien, Methoden der Phasenanpassung

    - Mikroskopische Beschreibung der nichtlinearen Suszeptibilität

    Lorentz Modell, Quantenmechanische Beschreibung/ Dichtematrixformalismus

    - Nichtlineare Effekte im zwei- und drei-Niveau Modell

    Vierwellenmischen, elektromagnetisch induzierte Transparenz

    - Nichtlinearität in der Atomoptik

    Analogien zwischen Quantengasen und nichtlinearer Optik

     

    Literatur


    Nichtlineare Optik:

    Robert W. Boyd: "Nonlinear Optics" 3rd Edition

    Elsevier / Academic Press

    ISBN 978-0-12-369470-6

     

    Optik/Photonik allgemein:

    Bahaa E. A. Saleh, Malvin Carl Teich: "Fundamentals of Photonics" 2nd Edition

    John Wiley & Sons

    ISBN 978-0471358329

     

    Links


    Vorlesungsmanuskript (geschützter Bereich)

    (wird jeweils nach der Vorlesung auf den Server gestellt)

    Vorlesung 1: 12.04.2017 Einführung, Maxwell-Gleichung, Wellengleichung in Materie  Aufschrieb Folien

    Vorlesung 2: 19.04.2017 Das Lorentz Modell - nicht zentrosymmetrische Potentiale  Aufschrieb Folien

    Vorlesung 3: 26.04.2017 Gekoppelte Differentialgleichungen im nicht-zentrosymmetrischen Potential, Abschätzung von Größenordnungen  Aufschrieb

    Vorlesung 4: 02.05.2017 Gekoppelte Differentialgleichungen im zentrosymmetrischen Potential, Nichtlineare Wellengleichung mit ebenen Wellen Aufschrieb Folien

    Vorlesung 5: 09.05.2017 Nichtlineare Wellengleichung mit ebenen Wellen, Manley-Rowe Beziehungen, Beispiel: SFG, SHG Aufschrieb

    Vorlesung 6: 16.05.2017 Symmetryproperties of the susceptibility and Kleinmann notation Aufschrieb Folien

    Vorlesung 7: 23.05.2017 Symmetry properties of crystals and intro to group theory Aufschrieb Folien

    Vorlesung 8: 30.05.2017 Phasematching Aufschrieb

    Vorlesung 9: 13.06.2017 Nonlinear optics with Gaussian beams Aufschrieb

     
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