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Quantenoptik 2
Quantum Optics 2

Modul PH2026

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2017 (aktuell)

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2017SS 2011

Basisdaten

PH2026 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Applied and Engineering Physics
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Physik der kondensierten Materie
  • Spezialisierung im Elitemasterstudiengang Theoretische und Mathematische Physik (TMP)

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 60 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2026 ist Gerhard Rempe.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

  • Kurze und ultrakurze Lichtimpulse: u.a. Güteschalten und Modenkopplung (aktiv und passiv)
  • Photonenstatistik und nichtklassisches Licht: u.a. Schrotrauschen und Photonenkorrelationen, Mikromaser
  • Gaußsche Strahlen und Laserresonatoren: u.a. optische Moden und Bessel-Strahlen
  • Nichtlineare Optik: u.a. Frequenzverdopplung und Phasenanpassung
  • Drei-Wellen-Mischen: u.a. optisch parametrische Fluoreszenz und Oszillation
  • Vier-Wellenmischen: u.a. Frequenzverdreifachung und Phasenkonjugation

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage

  • Unterschiedlichen Konzepte zur Erzeugung von Lichtimpulsen mitzuteilen und anzuwenden

  • Fundamentale Rauscheigenschaften von Licht zu identifizieren und geeignete Kontrollmechanismen anzugeben

  • Die Entstehung und Eigenschaften von Lichtstrahlen zu diskutieren

  • Verschiedene Effekte der nichtlinearen Optik und die experimentellen Methoden zu deren Visualisierung und Implementierung zu beschreiben

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Quantenoptik 2 Rempe, G.
Mitwirkende: Hacker, B.
Mi, 10:00–12:00, PH II 127
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

Die Vorlesung konzentriert sich auf die Präsentation und Diskussion universeller Effekte der Quantenoptik, die in allen laserbasierten Forschungsfeldern zur Anwendung kommen. Anhand ausgewählter Beispiele werden die zugrunde liegenden Modelle quantitativ vorgerechnet und intuitiv erläutert. Die experimentelle Umsetzung im Labor wird qualitativ besprochen. Hoher Wert wird auf die Anregung interaktiver Diskussion mit den Studierenden und unter den Studierenden über das gerade Erlernte gelegt. In der Präsenzveranstaltung werden die Studierenden angeleitet, die in der Vorlesung erläuterten Themen durch eigene Recherchen selbständig zu vertiefen. Anhand von Problembeispielen werden die Lerninhalte eingeübt, so dass die Studierenden das Gelernte selbständig erklären und anwenden können. In wissenschaftlichen Diskussionen werden die Studierenden mit einbezogen und das eigene analytisch-physikalische Denkvermögen gefördert.

Medienformen

Tafelanschrieb bei der quantitativen Analyse der Effekte, Overheadprojektion bei der Diskussion experimentell erzielter Ergebnisse und implementierter Versuchsaufbauten.

Literatur

  • L. Allen, J.H. Eberly: Optical Resonance and Two-Level Atoms
  • R.W. Boyd: Nonlinear Optics
  • W. Demtröder: Laser Spectroscopy
  • L. Mandel, E. Wolf: Optical Coherence and Quantum Optics
  • P.W. Milonni, J.H. Eberly: Lasers
  • B. Saleh, M. Teich: Fundamentals of Photonics
  • A.E. Siegmann: Lasers
  • M. Weissbluth: Photon-Atom Interactions

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 25 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und einfachen Abschätzungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Wie unterscheidet man klassische Lichtquellen von Quantenlicht emittierenden Quellen?
  • Wie lassen sich durch intensives Laserlicht neue Spektralbereiche erschließen?

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

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