Vorlesungsbeschreibung
Der Kurs führt in klassische Modelle optischer Phänomene ein, die für moderne Technologien von zentraler Bedeutung sind. Zunächst wird die Strahlenoptik behandelt, umSysteme mit diskreten optischen Elementen zu analysieren, und der Ansatz wird mithilfe der Strahlengleichung auf kontinuierlich variierende inhomogene Medien erweitert. Die skalare Wellenoptik wird zur Beschreibung von Interferenz- und Beugungsphänomenen eingesetzt sowie zur Entwicklung des Formalismus der Fourier-Optik, innerhalb dessen verschiedene Anwendungen in der Bildgebung behandelt werden.
Anschliessend werden die Maxwell-Gleichungen und die elektromagnetische Wellenoptik verwendet, um die Ausbreitung von polarisiertem Licht in Medien und an Grenzflächen, in dielektrischen Schichten sowie in Wellenleitern zu beschreiben. Die Wechselwirkung von Licht mit optischen Resonatoren wird vorgestellt, ebenso wie Gauss-Strahlen als Vorbereitung auf die Beschreibung von Lasern. Die Laseremission und die optische Verstärkung werden mithilfe der Einstein’schen Ratengleichungen modelliert, und die Bedingungen für den stationären Laserbetrieb werden hergeleitet.
Abschliessend wird das Gebiet der nichtlinearen Optik eingeführt, das durch das Aufkommen hochintensiver kohärenter optischer Laser ermöglicht wurde.
Die begleitende Übungseinheit dient dazu, praktische Beispiele zu erarbeiten und die in der Vorlesung eingeführten Konzepte zu vertiefen.
