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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Quantenoptik

Wahllehrveranstaltung 3233 L 502 für Studierende im Physik Master im Wintersemester 2015/2016.

Vorlesung: Mo 10-12, EW 731

Dozent: Dr. Alexander Carmele

Für diese Veranstaltung gibt es ECTS Creditpoints: 3 CP.

Inhalt der Vorlesung

Die Vorlesung bietet eine gründliche Einführung in das Feld
quantenoptischer Phänomene mittels detaillierter Diskussion
bahnbrechender Beobachtungen wie dem Lambshift, dem Casimir
und Purcell-Effekt sowie der elektromagnetisch-induzierten Transparenz.
Neben dieser inhaltlichen Einführung ist das Ziel der Vorlesung
insbesondere die Vermittlung verschiedener moderner theoretischer
Methoden anhand konkreter Beispiele aus dem Bereich der
Photonenverschränkung, der Photonenstatistik sowie Halbleiter-Photonik.

Gliederung der Vorlesung

Vorläufiger Plan (kann sich im Detail noch ändern):

(1.) Historische Einführung

(2.) Semiklassisch-beschreibbare Effekte der Quantenoptik

- Photolelektrischer Effekt
- Mollowtriplett (Dressed-State-Picture)
- Elektromagnetisch-induzierte Transparenz (EIT)
- Propagationseffekte (Slow Light)

(3.) Quantenoptische Effekte im kontinuierlichen Strahlungsfeld

- Lambshift (Quantisierung des Lichtfeldes)
- Spontane Emission (Wigner-Weisskopf-Modell)
- Photonstatistik (Einzel-Photonen-Emitter)
- Ununterscheidbare Photonen (Hong-Mandel Effekt)
- Photonenrückkopplung (Quantum Feedback)
- Photonenverschränkung (Biexziton-Kaskade)

(4.) Quantenoptik in Resonatoren

- Purcell- und Casimir-Effekt
- Stark-gekoppelte Licht-Materie Wechselwirkung (Jaynes-Cummings-Modell)
- Laser (Lasing Without Inversion)
- Superradianz (Dicke States)

Literatur

  • Scully/Zubairy: "Quantum Optics" - Gutes Einstiegbuch für quantenoptische Methoden, weitestgehend im Schrödingerbild. Die Vorlesung richtet sich in weiten Teilen an dieses Buch. Besonders empfehlenswert ist die Einleitung.

  • Gardiner/Zoller: "Quantum Noise" - Für Fortgeschrittene eine ideale Ergänzung, insbesondere zu Detailfragen in "Open Quantum Systems". Kaum zu überbieten, sobald es um Noise, Stochastische Schrödinger Gleichung und Ito-Calculus geht.

  • Carmichael: "Statistical Methods in Quantum Optics" Band I - Ein Allrounder, sehr gute Einführung, etwas schwerfällig in der Diskussion, da zumeist im Dichtematrixbild.

  • Louisell: "Quantum Statistical Properties of Radiation" - Ein perfektes Buch, um in die mathematische und physikalische Problematik der Quantenoptik eingeführt zu werden. Sehr empfehlenswert, sowohl für Fortgeschrittene wie Einsteiger.

  • Loudon: "The Quantum Theory of Light" - Insgesamt ein sehr physikalisch argumentierendes Buch. Gewöhnungsbedürftige Notationen, aber hilfreich und als Nachschlagewerk kaum zu überbieten.

Kontakt

Dr. Alexander Carmele, EW 704: Die Sprechstunde wird nach Absprache mit den Studierenden festgelegt.

Mitschriften

Vorlesung Datum Mitschrift
Einführung: Das Photonenbild Wednesday, October 21, 2015 farbig , schwarzweiss
STIRAP und EIT Monday, October 26, 2015 farbig , schwarzweiss
Nichtlineares Spektrum: Mollow-Triplett Monday, November 02, 2015 farbig , schwarzweiss
Mollow Triplett Monday, November 09, 2015 farbig , schwarzweiss
Superradianz I Monday, November 16, 2015 farbig , schwarzweiss
Superradianz II Monday, November 23, 2015 farbig , schwarzweiss
Photonstatistik I - Korrelationsfunktion Monday, November 30, 2015 farbig , schwarzweiss
Photon Statistik II - Squeezed States Monday, December 07, 2015 farbig , schwarzweiss
Ununterscheidbare Photonen Monday, December 14, 2015 farbig , schwarzweiss
Rückkopplung: Halb-Resonatoren Monday, January 11, 2016 farbig , schwarzweiss
Biexziton.Kaskade I - Vorbetrachtungen Monday, January 18, 2016 farbig , schwarzweiss
Biexziton-Kaskade II - Rechnung Monday, January 25, 2016 farbig , schwarzweiss
Quanten-Zeno-Effekt Monday, February 01, 2016 farbig , schwarzweiss

Zusatzinformationen / Extras

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