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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Theoretische Physik VI (Vertiefung) : "Nichtlineare Dynamik und Kontrolle"

Lehrveranstaltung 3233 L 120 im Sommersemester 2016

Vorlesung:
Prof. Dr. Kathy Lüdge
Prof. Dr. Eckehard Schöll, PhD

Übung:




Wahlpflichtveranstaltung oder Vertiefungsfach Nr. 3233 L 120 für Physik-Master-Studierende und Studierende anderer naturwissenschaftlicher Studiengänge.

Der Besuch dieser Lehrveranstaltung (VL+UE) entspricht 10 ECTS-Punkten.

Zusammen mit der LV Theoretische Physik V: Quantenmechanik II ergibt sich
das Pflichtmodul Theoretische Physik V/VI des Masterstudiengangs Physik.
grundlagenorientierte Studienrichtung: TP V und VI
anwendungsorientierte Studienrichtung: TP V oder VI

Die Vorlesung kann auch als Wahlpflichtfach (8 SWS) mit dem Seminar Nichtlineare Dynamik (Chimera States and Applications) kombiniert werden(Insgesamt 12 ECTS-Punkte).

 

 

This is a required course of the Master of Science (MSc) in Physics program. When attending this course (lecture plus excercises) 10 credit points within the ECTS system can be obtained. 

The lectures will be taught in German, but during the first 15 minutes of each lecture an English summary of the previous lecture will be given.

Erasmus students are required to take an oral examination at the end of the semester to receive a grade.

Aktuelles

  • Die Übungsscheine können im Sekretariat des ITP (zur Zeit EW708) abgeholt werden.

 

 

Die Vorlesung

Inhalt:

  1. Dynamische Systeme und deterministisches Chaos
  2. Zeitverzögerte Rückkopplungsverfahren, Stabilitätsanalyse retardierter Differenzialgleichungen
  3. Gekoppelte Systeme und Netzwerke
  4. Wechselspiel von Zeitverzögerung und Rauschen
  5. Nichtlineare Laserdynamik: Einschaltverhalten, Normalformanalyse
  6. Laser mit optischer Injektion, Adler-Gleichung  
  7. Modengekoppelte Laser: Multiple-delay Modelle, Analyse komplexer Pulszüge 
  8. Analytische Beschreibung von Phasenrauschen 

Zeit und Ort:

Vorlesung (ab 21.04.2016):
Do 10:15 - 12:00, EW 203 
Fr 10:15 - 12:00, EW 202 (FREITAGS IMMER IM EW202)

Übung (ab 27.04.2016):
Mi 12:15 - 14:00, EW 731

Online-Anmeldung

Die Tutorieneinteilung, Punkteverteilung und Scheinvergabe erfolgt über das Mosessystem. Der Anmeldezeitraum geht bis Mittwoch, den 20. April 2016 18:00. Benötigt wird ein tubIT-Account.

Die Veranstaltung nimmt am universitätsweiten Raumpooling teil. VOraussichtlich findet eine Übung immer Mittwochs statt. Sollte erhöhter Bedarf und ausreichende Lehrkapazität bestehen, werden wir einen weiteren Termin anbieten. Bewerten Sie daher auch mögliche andere Termine.

Scheinkriterien

  • 50% der Punkte aus den Übungszetteln/Projekten (Abgabe in Dreiergruppen),
    aktive Teilnahme am Tutorium

Die Scheine werden elektronisch an das Prüfungsamt übermittelt.

Hörer anderer Universitäten

Hörer anderer Universitäten beantragen bitte die Nebenhörerschaft, nähere Information gibt es auf der Webseite des Campus-Centers .

Nach Beantragung der Nebenhörerschaft erhalten Sie alle notwendig Unterlagen insbesondere die tubit Zugangsdaten für das Moses-Konto per Post zugeschickt.

Computer-Visualisierungen (OWL-Projekt)

Das Projekt Offensive Wissen durch Lernen (OWL) hat zum Ziel, Inhalte der Vorlesung anschaulich mit kleinen Java-Programmen darzustellen. Auch für die Nichtlineare Dynamik gibt es einige Applets.

 

 

Vorlesung Datum Mitschrift
Dynamische Systeme 4/21/2016 farbig , schwarzweiss
Stabilität und Langzeitverhalten 4/22/2016 farbig , schwarzweiss
Attraktoren 4/28/2016 farbig , schwarzweiss
Bifurkationen 4/29/2016 farbig , schwarzweiss
Bifurkationen von Grenzzyklen 5/6/2016 farbig , schwarzweiss
Deterministisches Chaos 5/12/2016 farbig , schwarzweiss
Zeitverzögerte Rückkopplungskontrolle 5/13/2016 farbig , schwarzweiss
Stabilisierung instabiler Fixpunkte 5/19/2016 farbig , schwarzweiss
Stabilisierung instabiler periodischer Orbits 5/20/2016 farbig , schwarzweiss
Netzwerke 5/26/2016 farbig , schwarzweiss
Synchronisation von Netzwerken 5/27/2016 farbig , schwarzweiss
Master Stability Function 6/2/2016 farbig , schwarzweiss
Kohärenzresonanz 6/3/2016 farbig , schwarzweiss
Stochastische Differentialgleichungen 6/9/2016 farbig , schwarzweiss
Rückkopplungskontrolle von rauschinduzierten Oszillationen 6/10/2016 farbig , schwarzweiss
Nichtlineare Laserdynamik 6/16/2016 farbig , schwarzweiss
Asymptotische Entwicklungen 6/17/2016 farbig , schwarzweiss
Grenzfälle der Lasergleichungen 6/23/2016 farbig , schwarzweiss
Einschaltverzögerung und Amplituden-Phasen Kopplung 6/24/2016 farbig , schwarzweiss
Laser mit optischer Injektion 6/30/2016 farbig , schwarzweiss
Locking Bereich einens Halbleiterlasers 7/1/2016 farbig , schwarzweiss
Laser mit optischer Rückkopplung 7/7/2016 farbig , schwarzweiss
Stabilitätsgrenze der ECM Moden 7/8/2016 farbig , schwarzweiss
Linienbreite eines Lasers 7/14/2016 farbig , schwarzweiss
Linienbreite mit optischem Feedback 7/15/2016 farbig , schwarzweiss

Übungsblätter

Die Bearbeitung erfolgt in Dreiergruppen. Abgabe ist mittwochs in der Übung.

Übungsblätter
Blatt
Abgabe
Bemerkungen
Übungsblatt 1 (PDF, 102,6 KB)
04.05.2016
Übungsblatt 2 (PDF, 130,8 KB)
11.05.2016
Übungsblatt 3 (PDF, 125,9 KB)
18.05.2016
Hinweis zu A5.2: Real- und Imaginärteil des charakteristischen Polynoms getrennt betrachten.
Übungsblatt 4 (PDF, 166,0 KB)
25.05.2016
Hinweis zu A8: Startwerte x0 aus dem Intervall (0,1) wählen.
Übungsblatt 5 (PDF, 119,5 KB)
01.06.2016
Hinweis zu A9: Betrachten Sie nur den Fall λ>0.
Übungsblatt 6 (PDF, 134,7 KB)
08.06.2016
Übungsblatt 7 (PDF, 137,6 KB)
15.06.2016
A13: Aktualisierter Ausdruck für Λmax, der die numerische Berechnung vereinfacht
Übungsblatt 8 (PDF, 148,1 KB)
22.06.2016
Übungsblatt 9 (PDF, 143,3 KB)
29.06.2016
Korrektur A17.2: Gleichung x'(s) soll parameterfrei gewählt werden.
Übungsblatt 10 (PDF, 126,7 KB)
06.07.2016

 

 

Sprechzeiten

Sprechzeiten
Name
Raum
Tel.
Sprechzeiten
Prof. Kathy Lüdge
EW 741
314-23002
nach Vereinbarung
Prof. Eckehard Schöll
EW 735
314-23500
nach Vereinbarung
Dr. Benjamin Lingnau
EW 629
314-24254
Do 13:30-14:30
Andreas Koher
ER 240
314-29052
Di 13:00-14:00

Literatur

Grundlagen:

  • Steven H. Strogatz, Nonlinear Dynamics And Chaos: With Applications To Physics Biology, Chemistry And Engineering (Studies in Nonlinearity), Westview Press (2000)
  • Ed Ott, Chaos in dynamical systems, Cambridge Univ. Press (2002)
  • John Guckenheimer, Nonlinear oscillations, dynamical systems, and bifurcations of vector fields, Springer (1986)

Weiterführende Literatur:

Dynamische Systeme:

  • E. Schöll, S. Klapp, and P. Hövel, Control of self-organizing nonlinear systems, Springer (2016)
  • Fatihcan M. Atay, Complex Time-Delay Systems, Springer (2010)
  • Eckehard Schöll, Hans Georg Schuster, Handbook of chaos control (Second completely revised and enlarged edition) Wiley (2008)
  • Hermann Haken, Synergetics. Introduction and Advanced Topics, Springer (2004)

Laserdynamik:

  • K. Lüdge (Editor): Nonlinear Laser Dynamics – From Quantum Dots to Cryptography (WILEY-VCH Weinheim 2012)
  • T. Erneux, P. Glorieux, Laser Dynamics, Cambridge Univ. Press (2010)
  • H. Haken. Laser light dynamics. North Holland (1985)

Zeitverzögerte Dynamische Systeme:

  • Thomas Erneux, Applied Delay Differential Equations, Springer (2009)
  • A. Bellen and M. Zennaro and A. Bellen, Numerical Methods for Delay Differential Equations, Oxford Univ Pr (2003)

Stochastische Systeme:

  • Crispin W. Gardiner, Handbook of stochastic method, Springer (2004)
  • Nicolas G. van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry, North-Holland Publ. (2008)

Zusatzinformationen / Extras

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