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Physics - Optics & Lasers | Laser

Laser

Kneubühl, Fritz Kurt, Sigrist, Markus Werner

4. Aufl. 1989

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  • Über dieses Lehrbuch

Seit etlichen Jahren halten wir an der ETH Zürich gut besuchte einfüh­ rende Laser-Vorlesungen für Physik-Studenten ab 5. Semester und Dokto­ randen. Eine derartige Vorlesung wird an der ETH Zürich für Physiker ab 1990 ob 1 i gator i sch. Da zudem Laser und ihre Anwendungen in der Technik immer bedeutsamer werden, gibt es Laser-Vorlesungen auch für Ingenieur-Studenten. Unter diesem Gesichtspunkt kamen wir zum Schluss, unseren immer zahlreicheren Studenten anstelle unserer eigenen ver­ vielfältigten Vorlesungsnotizen ein Laser-Buch zu empfehlen. Wir fan­ den jedoch, wer hat anderes erwartet, dass die vorliegenden, meist älteren deutschsprachigen Laser-Lehrbücher unseren Wünschen nicht voll entsprechen. Nachdem von verschiedener Seite Interesse bekundet wurde, unsere Vorlesungsnotizen nach Ueberarbeitung als Buch zu veröffentli­ chen, haben wir uns nach verständlichem Zögern darauf eingelassen. Massgebend dafür war auch die Bereitschaft von Robert Kesselring. dipl. Phys. EIH mitzuwirken und uns mit Rat, Tat und Kritik beizustehen. Auch letzte­ res war uns wichtig, da er die Vor- und Nachteile unseres Unterrichts als Assistent und ehemaliger Hörer kennt. Ihm sind wir zu grossem Dank verpflichtet, ebenso unseren vielen Fachkollegen in Ost und West, wel­ che uns seit über zwei Jahrzehnten bei jedem Treffen in die Geheimnis­ se der Laser einweihen. Ein Resultat ist dieses Buch. Wir hoffen, die Fachkollegen, vor allem aber auch die Studenten, heissen es willkom­ men.

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Inhaltsverzeichnis 

A Einleitung.- B Allgemeine Grundlagen.- 1 Elektromagnetische Strahlung.- 1.1 Elektromagnetische Wellen und Photonen.- 1.2 Kohärenz.- 1.3 Photonen-Statistik.- 2 Wechselwirkungen von elektromagnetischer Strahlung mit atomaren Systemen.- 2.1 Das Strahlungsfeld.- 2.2 Zweiniveaux-Systeme.- 2.3 Emission und Absorption elektromagnetischer Strahlung.- 2.4 Bilanz der Besetzungsdichten und Photonen.- 3 Prinzip der Laser.- 3.1 Voraussetzungen für Strahlungsverstärker.- 3.2 Schwellenbedingung für Laseroszillation.- 3.3 Erzeugung der Besetzungsinversion.- 3.4 Dynamik eines Zweiniveaux-Lasers.- 4 Spektrallinien.- 4.1 Klassisches Modell der homogenen Linienverbreiterung.- 4.2 Natürliche Linienbreite.- 4.3 Verbreiterung durch strahlungsfreie Uebergänge.- 4.4 Druckverbreiterung.- 4.5 Doppler-Verbreiterung.- 4.6 Kombinierte Verbreiterungen.- 4.7 Wirkungen starker Laserstrahlung.- C Laser-Resonatoren und -Wellenleiter.- 5 Spiegel-Resonatoren.- 5.1 Strahlenoptik.- 5.2 Stabilitätskriterien für Spiegel-Resonatoren.- 5.3 Prinzipien der skalaren Feldtheorie von Resonatoren.- 5.4 Fabry-Perot-Resonator.- 5.5 Konfokaler Resonator.- 5.6 Allgemeine stabile Resonatoren mit sphärischen Spiegeln.- 6 Wellenleiter.- 6.1 Mikrowellen-Hohlleiter.- 6.2 Ueberdimensionierte Hohlleiter.- 6.3 Dielektrische Wellenleiter und optische Fasern.- 7 Periodische Laserstrukturen.- 7.1 Typen und Charakteristiken.- 7.2 Wellengleichung des „distributed feedback“.- 7.3 Matrix-Theorie.- 7.4 Theorie der gekoppelten Wellen.- 7.5 Strukturen mit Lücke.- 7.6 Helix-Laserstrukturen.- 7.7 „Grazing incidence“ Laser.- 8 Moden-Selektion.- 8.1 Transversale Modenselektion.- 8.2 Longitudinale Modenselektion.- D Laserpulse.- 9 Q-switch.- 9.1 Prinzip.- 9.2 Modell.- 9.3 Realisierung.- 10 Ultrakurze Laserpulse.- 10.1 Prinzip der Modenkopplung.- 10.2 Methoden der Modenkopplung.- 10.3 Kompression kurzer Laserpulse.- 11 Pulsierende Instabilitäten und Chaos.- E Lasertypen.- 12 Gaslaser.- 12.1 Helium-Neon-Laser.- 12.2 Kupfer- und Golddampflaser.- 12.3 Argonionenlaser.- 12.4 Excimerlaser.- 12.5 N2-Laser.- 12.6 CO2-Laser.- 12.7 CO-Laser.- 12.8 Ferninfrarot- und Submillimeterwellen-Gaslaser.- 13 Farbstofflaser.- 14 Halbleiterlaser inklusive Bleisalz-Diodenlaser.- 15 Festkörperlaser.- 15.1 Rubinlaser.- 15.2 Neodymlaser.- 15.3 Neuartige abstimmbare Festkörperlaser.- 15.4 Farbzentrenlaser.- 16 Chemische Laser.- 16.1 HF-Laser.- 16.2 Weitere chemische Laser.- 17 „Free-electron“ Laser.- A 1 Physikalische Konstanten.- A 2 Zehnerpotenzen und Logarithmen.- A 3 Elektromagnetisches Spektrum.- A 4 Laser-Literatur.

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