Lasertechnik
Lasers

Der erste Teil umfasst die Grundprinzipien und mathematische Beschreibung der elektromagnetischen Wellenausbreitung. Die Lehrveranstaltung fährt fort mit quantenmechanische Beschreibung von Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Wellen und atomaren Systemen. Anschließend wird das Prinzip des Lasers und die wesentlichen Voraussetzungen für optische Strahlungsverstärkung durch stimulierte Emission und optische Rückkopplung mittels Resonatoren diskutiert. Weiterhin werden Zwei- und Mehrniveau-Systeme im Hinblick auf Anwendbarkeit in Lasern besprochen. Besondere Aufmerksamkeit wird den Grundkonzepten, der Funktionalität und den charakteristischen Eigenschaften unterschiedlichen Laser gewidmet. Betrachtet werden u.a. der Helium-Neon Laser, der Ar-Ionenlaser, der Excimer Laser, der Ti:Saphir Laser und Halbleiter-Laserdioden. Nach einer Diskussion wichtiger Laser-Komponenten z.B. zur Wellenlängenselektion in Multimodalen Lasern, folgen Beispiele von Laser-Anwendungen in verschiedenen technischen Gebieten darunter die Interferometrie, Spektroskopie, Kommunikationstechnik, Sensorik und Materialbearbeitung. Zukünftige Trends werden abschließend andiskutiert.

Die Studierenden sind in der Lage, die prinzipielle Funktionsweise von Lasern grundlegend und umfassend zu beschreiben sowie die verschiedenen Lasertypen und Bauformen zu unterscheiden und spezifischen Einsatzgebieten zuzuordnen.

[1] Fritz Kurt Kneubühl und Markus Werner Sigrist, „Laser", Springer Fachmedien, Vieweg + Teubner Verlag
[2] Helmbrecht Bauer, „Lasertechnik", VOGEL Fachbuch, Kamprath-Reihe
[3] Wolfgang Bludau, „Halbleiter-Optoelektronik", Hanser-Verlag
[4] Jürgen Eichler und Hans Joachim Eichler, „Laser:Bauformen, Strahlführung, Anwendungen", Springer Verlag, http://link.springer.com/book/10.1007/3-540-30305-7
[5] Marc Eichhorn, „Laserphysik", Springer Verlag, http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-32648-6
[6] Anthony E. Siegman, "Lasers”, University Science Books
[7] Numai Takahiro, "Fundamentals of Semiconductor Laser”, Springer Series Optical Sciences, vol. 93

The first lectures within the course Lasers cover the basic principles and mathematical description of electromagnetic wave propagation. The course proceeds with describing quantum mechanical interactions between electromagnetic waves and atomic materials resulting in the two fundamental laser requirements, light amplification by stimulated emission of radiation and optical cavities. Special attention is then given to thoroughly explain the basic concepts, functionalities, and characteristic specifications of different laser types. This discussion includes the Helium-Neon laser, the Ar-ion laser, Excimer lasers, Ti:Sapphire laser, and semiconductor laser diodes. Finally, examples of exploiting laser in various application areas such as interferometry, spectroscopy, communications, sensors, and material processing are discussed together with future trends.

The students are able to thoroughly describe the principle function of a laser, to distinguish between the different laser types and designs, and to assign different laser types to specific applications.

[1] Fritz Kurt Kneubühl und Markus Werner Sigrist, „Laser", Springer Fachmedien, Vieweg + Teubner Verlag
[2] Helmbrecht Bauer, „Lasertechnik", VOGEL Fachbuch, Kamprath-Reihe
[3] Wolfgang Bludau, „Halbleiter-Optoelektronik", Hanser-Verlag
[4] Jürgen Eichler und Hans Joachim Eichler, „Laser:Bauformen, Strahlführung, Anwendungen", Springer Verlag, http://link.springer.com/book/10.1007/3-540-30305-7
[5] Marc Eichhorn, „Laserphysik", Springer Verlag, http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-32648-6
[6] Anthony E. Siegman, "Lasers”, University Science Books
[7] Numai Takahiro, "Fundamentals of Semiconductor Laser”, Springer Series Optical Sciences, vol. 93