Curriculum
Einführung in die Photonik

Curriculum als PDF

Vorlesungsinhalte – vorläufiger Vorlesungsplan

Kapitel 1 - Einführung:
Historische Entwicklung der Optik, Highlights der Optik (Nobelpreis), Systematik der Optik, Vorlesungsinhalte und Organisatorisches

Teil I: Laser und Grundlagen der Optik – Update und Neues

Kapitel 2: Laser und Laserstrahlung
Funktionsprinzip des Lasers, Laserratengleichungen, Laserdynamik - der Laser als nichtlineares System, technische Besonderheiten der Funktionsweise zur Erzeugung kurzer Pulse, kohärenter Strahlung, polarisierter Strahlung, Lasertypen und –systeme (u.a. Halbleitersysteme: von der LED zu Halbleiterlaser); Ein-Atom-Laser, Laserfallen

Kapitel 3: Reale optische Strahlen und Matrizenoptik
Lichtausbreitung an Grenzflächen und in Materie, Fresnel-Formeln, Totalreflexion und Wellenleitung, Matrixrechnung der geometrischen Optik

Kapitel 4: Wellenoptik
Gauß’sche Strahlen, Evaneszente Felder, Interferenz und Interferometer, Fresnelzahl, Beugung in Nah- und Fernfeld, Auflösung der Abbildung am Beispiel der Mikroskopie, Auflösungsgrenze, neue Methoden der Auflösungsverbesserung

Kapitel 5: Fourieroptik
Rolle der Fouriertransformation in der Optik, optische Filterung und Bildbearbeitung, mathematische Grundlagen der Fourieroptik

Kapitel 6: Polarisationsoptik
Polarisationsarten, Verzögerungselemente, optische Modulation; Bauelemente mit Polarisationseigenschaften

Teil II: Optische Datenübertragung – Angewandte Physik in der Optik

Kapitel 7: Geführte Wellen in der Optik
Geführte Wellen und Faseroptik, optische Fasern: Modenbild, verschiedene Typen, optische Fasersysteme

Kapitel 8: Kurzpulsoptik
Erzeugung von Nano-, Femto- und Attosekundenpulsen, Messung kurzer Pulse, nichtlineare Effekte von Pulsen in Glasfasern, Faseroptische Kommunikation und Probleme

Kapitel 9: Diskrete Optik / Nanooptik
Licht in strukturierten Systemen, photonische Kristallfasern, photonische Kristalle

Teil III: Kohärente Optik und Messtechnik – aktuelle Verfahren und Trends von morgen

Kapitel 10: Interferometrie
Interferometer-Konzepte, Vielfachinterferometer, Messverfahren mit Interferometer

Kapitel 11: Kohärenz
Kohärenz erster Ordnung und Monochromasie, Messmethoden der Kohärenz, Speckleinterferometrie, Kohärenz zweiter Ordnung, Sterneninterferometrie, Quantenoptik

Kapitel 12: Holographische Messmethoden
Holographie - Prinzip und Techniken, holographische Interferometrie, Volumenholographie, computergeneriere Holographie, Mikrooptik und holographische
Lichtstrukturen

Teil IV: Bauelemente und Systemkomponenten für die optische Kommunikation

Kapitel 13: Photonische Schalter, Sensoren für Licht und optische Detektoren
Schalten mit Licht: elektro- und magnetische Schalter, sättigbare Absorber, voll optische Schalter, bistable optische Elemente, optische Interconnections

Kapitel 14: Optische Kommunikation
Modulation, Multiplexing, und Kopplung, kohärente optische Kommunikation, neue optische Technologieentwicklungen wie optische Computer und Computerchips