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Ultrakurzzeitphysik 1
Ultrafast Physics 1

Modul PH2158

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 WS 2018/9 (aktuell)

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

verfügbare Modulversionen
WS 2018/9WS 2017/8WS 2016/7WS 2012/3

Basisdaten

PH2158 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester 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

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 30 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2158 ist Reinhard Kienberger.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Das Modul umfasst Grundlagen der modernen Optik, der Laserphysik, insbesondere der Ultrakurzpulstechnik sowie Anwendungen ultrakurzer Laserpulse. Im Speziellen wird auf folgende Themen eingegangen:

  • Propagation von Lichtstrahlen durch einfache optische Systeme, Matrizenoptik, skalare Wellentheorie, Gaußscher Strahl, optische Resonatoren, Stabilität, Fabry-Perot Resonator
  • Moderne Mikroskopie: Fourier-Optik, Optische Transferfunktion, lineare und nichtlineare Mikroskopie
  • Nichtlineare (NL) Optik: NL Polarisation, Frequenzkonversion, parametrische Prozesse, kollineare und nichtkollineare optisch parametrische Oszillatoren (OPO) und Verstärker (OPA), Selbstmodulation
  • Nichtlineare Faseroptik: Fasermoden, nichtlineare Schrödingergleichung, Solitonen
  • Lasertechnik: Fermis Goldene Regel, atomare Ratengleichungen, Laser-Niveaus, Lasermedien, Güteschaltung und Modenkopplung

Lernergebnisse

Nach der erfolgreichen Teilnahme an dem Modul sind die Studierenden in der Lage

  • die Eigenschaften und die Ausbreitung von Laserstrahlen zu beschreiben und vorauszusagen.
  • die Matrizenoptik auf einfache lineare optische Systeme anzuwenden und optische Resonatoren zu verstehen.
  • die Fourieroptik bei Problemen der optischen Abbildung und moderne Mikroskopie anzuwenden.
  • die Methoden der nichlinearen Optik und Laserphysik zu verstehen und auf Probleme der Erzeugung, Verstärkung und Charakterisierung ultrakurzer Laserpulse anzuwenden.
  • die Ausbreitung ultrakurzer Lichtpulse in Glasfasern zu verstehen und zu beschreiben.
  • die Grundlagen eines Lasers, sowie die wichtigsten Lasermedien zu kennen
  • die Methoden zur Erzeugung von kurzen und intensiven Lichtpulsen zu kennen

Voraussetzungen

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

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Ultrafast Physics 1 Iglev, H. Kienberger, R. Do, 12:00–14:00, PH II 127

Lern- und Lehrmethoden

In der Vorlesung werden durch Vorträge die theoretischen Grundlagen und deren experimentellen Umsetzungen erläutert und durch anschauliche Beispiele verständlich gemacht. In der Vorlesung und in den Unterlagen werden Verweise auf Originalarbeiten gegeben, mit der die Studierenden dazu angeleitet werden, in eigenständiger Erarbeitung und weiterführender Literaturrecherche den Stoff weiter zu vertiefen. Das Gelernte wird direkt bei einer Besichtigung in den Laboren des Lehrstuhls für Laser- und Röntgenphysik am Ende der Vorlesungen und mit einer Exkursion an eine Großforschungsanlage demonstriert.

Medienformen

Vortrag, PowerPoint-Folien (speziell Bilder), Tafelarbeit bei Herleitung von Zusammenhängen

Literatur

Saleh, Teich: Fundamentals of Photonics.

Reider: Photonik

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Es findet eine mündliche Prüfung von etwa 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen und Beispielrechnungen überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

  • Was sind die Zusammenhänge zwischen Wellenlänge, Strahldurchmesser und Strahldivergenz eines Gaußschen Strahls?
  • Beschreiben Sie die optische Transferfunktion eines einfachen Linsensystems.
  • Beschreiben und erklären Sie die Intensitäts- und Winkelabhängigkeiten bei der Erzeugung der zweiten Harmonischen.
  • Erklären Sie die Entstehung optischer Solitonen anhand der nichtlinearen Schrödingergleichung.
  • Vergleichen Sie 2, 3 und 4-Niveau-Lasermedien hinsichtlich Ihrer Lasertätigkeit.

Hinweise zu assoziierten Modulprüfungen

Die Prüfung zu diesem Modul kann auch gemeinsam mit der Prüfung zum assoziierten Folgemodul PH2159: Ultrakurzzeitphysik 2 / Ultrafast Physics 2 nach dem Folgesemester abgelegt werden. In diesem Fall müssen Sie sich für beide Prüfungstermine erst im Folgesemester anmelden.

Wiederholbarkeit

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

Aktuell zugeordnete Prüfungstermine

Derzeit sind in TUMonline die folgenden Prüfungstermine angelegt. Bitte beachten Sie neben den oben stehenden allgemeinen Hinweisen auch stets aktuelle Ankündigungen während der Lehrveranstaltungen.

Titel
ZeitOrtInfoAnmeldung
Prüfung zu Ultrakurzzeitphysik 1
Mo, 4.2.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin vor So, 24.03.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date before Sun, 2019-03-24. bis 15.1.2019 (Abmeldung bis 3.2.2019)
Di, 26.3.2019 Dummy-Termin. Wenden Sie sich zur individuellen Terminvereinbarung an die/den Prüfer(in). Anmeldung für Prüfungstermin von Mo, 25.03.2019 bis Sa, 27.04.2019. // Dummy date. Contact examiner for individual appointment. Registration for exam date from Mon, 25.03.2019 till Sat, 27.04.2019. bis 25.3.2019
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