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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Dichtematrixtheorie moderner optischer Experimente

Dr. Marten Richter

Wahllehrveranstaltung 3233 L 506 für Studierende des Diplomstudienganges, Bachelorstudienganges oder Promotionsstudiums: Physik.

ECTS Creditpoints: 3 CP

Inhalte der Vorlesung

Die Vorlesung soll die theoretischen Grundlagen zum Verständnis moderner optischer Experimente legen, die Gegenstand der aktuellen Forschung sind.

Sie ist dabei sowohl geeignet für Studenten im Studium, wie auch Diplomanden und Doktoranden aus der Theorie aber auch für Theorie interessierte Experimentatoren.
Einzige Vorrausetzung ist ein vorheriger Besuch der Quantenmechanik (Bachelor- oder Diplomstudiengang)

Folgende Themen werden bearbeitet:

Grundlagen der Dichtematrixtheorie:
Blochgleichungen, zeitliche Störungstheorie, Ratengleichungen

Beschreibung moderner optischer Experimente:
Vierwellenmischexperimente wie Pump-Test, Photon-Echo, zweidimensionale Spektroskopie (zeitaufgelöst und Fourier), Raman-, Fluoreszenzspektroskopie.

VL: Do 12:00-14:00 im EW 226 (ab 16.10) Richter

Gliederung der Vorlesung:

Der vorläufige Plan (kann sich im Detail noch ändern):


  1. Einführung
    1. Was ist ein optisches Experiment?
    2. Zusammenspiel von Material und Pulspropagation
  2. Allgemeine theoretische Grundlagen
    1. Maxwellgl. und inhomogene Wellengl.
      1. Wiederholung
      2. Homogenes Medium
      3. Absorptionsspektrum
      4. Rayleighscattering
    2. Quantenmechanik und Statistik
      1. Dichtematrixtheorie
      2. Semiklassische Theorie
      3. Ratengleichungen
      4. Rabiflopping
      5. Absorptionsspektrum
  3. Informationsgewinnung aus optischen Spektren am Beispiel vom Pump-Test Spektrum
    1. Homogene Linienbreite - Lebensdauer, Dephasierung
    2. Inhomogene Linienbreite - Ensemblemittelung
  4. Vierwellenmischexperimente
    1. Räumliche Separation über induzierte Gitter
    2. Photonecho (Gegenmittel gegen inhomogene Verbreiterung)
      1. Prinzip
      2. Detektionsarten
      3. verschiedene Typen
    3. 2D Elektronische Spektren
      1. Homogene und inhomogene Linienbreite unterscheiden
      2. Kopplungen sichtbar machen
      3. Zeitaufgelöst
    4. Hole-Burningspektroskopie
    5. Vier-Wellenmischen ohne räumliche Separation
      1. Anwendungsfälle: Messung am Nano-Einzelsystem und im Wellenleiter
      2. heterodyne Detektion, Separation im Zeitraum durch Repetition
  5. Raman und Flouresenzspektroskopie
    1. Quantenoptische Grundlagen
    2. Floureszenz
    3. Resonanzflourescence und Raman
  6. Ausblick auf bessere Materialmodelle





Literatur

  • Mukamel, Principles of Nonlinear Optical Spectroscopy (Oxford)
  • Haug, Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductors, (World Scientific)
  • Allen. Eberly, Optical Resonance and Two-Level-Atoms (Dover)
  • sowie ausgewählte Originalarbeiten


Kontakt

, EW 710, Sprechstunde: wird nach Absprache mit den Hörern festgelegt.

Vorlesungsmitschrift

Datum Thema Skript Aufzeichnung*
16.10.08 Einfuehrung und Edynamik farbig, schwarzweiss Replay
23.10.08 Wellengleichung und Absorptionsspektrum farbig, schwarzweiss Replay
30.10.08 Quantenmechanik und Statistik farbig, schwarzweiss Replay
06.11.08 Blochgleichungen Rabiflopping farbig, schwarzweiss Replay
13.11.08 Rabiflopping und Absorptionsspektrum farbig, schwarzweiss Replay
20.11.08 Absorptionsspektrum und Pump-Probe farbig, schwarzweiss Replay
27.11.08 Informationen aus Pump-Test Spektren farbig, schwarzweiss Replay
04.12.08 Inhomogene Verbreiterung und Vierwellenmischen farbig, schwarzweiss Replay
11.12.08 Photonecho farbig, schwarzweiss Replay
18.12.08 Photonecho 2 farbig, schwarzweiss Replay
08.01.09 Photonecho II:Verschiedene Typen farbig, schwarzweiss Replay
15.01.09 Hole Burning farbig, schwarzweiss Replay
22.01.09 Heteredyne Detektion und Quantenoptik farbig, schwarzweiss Replay
29.01.09 Fluoreszenz und Ramanspektroskopie farbig, schwarzweiss Replay
05.02.09 Raman, Bessere Materialmodelle(Cumulantenentwicklung) farbig, schwarzweiss Replay
12.02.09 Cumulantenentwicklung 2 farbig, schwarzweiss Replay
* bentigt Java

Zusatzinformationen / Extras

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