Einfluss der nichtlinearen Strahlungsdiffusion in der nichtlinearen Optik am Beispiel von Experimenten zur Ringbildung und entarteten Vier-Wellen-Mischung:
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2000
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 EINFUEHRUNG 5
2.1 ZWEINIVEAUSYSTEM. 5
2.2 STRAHLUNGSDIFFUSION. 8
2.2.1 LINEARE STRAHLUNGSDIFFUSION . 9
2.2.1.1 FLUORESZENZLICHTSTREUUNG. 9
2.2.1.2 DIE HOLSTEIN-GLEICHUNG. 10
2.2.1.3 STRAHLUNGSTRANSPORTGLEICHUNGEN. 12
2.2.1.4 ERGEBNISSE ZUR ANREGUNGSVERTEILUNG. 12
2.2.1.5 OPTISCHES PUMPEN IM GRUNDZUSTAND. 13
2.2.2 NICHTLINEARE STRAHLUNGSDIFFUSION. 14
2.2.2.1 NICHTLINEARE STRAHLUNGSTRANSPORTGLEICHUNGEN. 15
2.2.2.2 ABSCHAETZUNG DER FLUORESZENZLICHTINTENSITAET. 16
2.3 DIE DYNAMIK DER ANREGUNG. 18
2.4 ANFORDERUNGEN AN DAS EXPERIMENT. 18
3 EXPERIMENTELLER AUFBAU 21
3.1 DAS NICHTLINEARE MEDIUM. 21
3.2 DIE VERSUCHSZELLE. 23
3.3 BESTIMMUNG WICHTIGER EXPERIMENTELLER PARAMETER. 24
3.3.1 TEILCHENZAHLDICHTE . 24
3.3.2 STRAHLUNGSDIFFUSION. 25
3.3.3 PUFFERGASE. 27
3.4 DAS PULSLASERSVSTEM . 29
3.4.1 PUMPLASER. 30
3.4.2 GEPULSTER FARBSTOFFLASER . 30
3.4.3 FARBSTOFFVERSTAERKERSYSTEM . 31
4 RINGBILDUNG 33
4.1 EINFUEHRUNG IN DIE RINGBILDUNG. 33
4.1.1 EINORDNUNG DES EXPERIMENTES. 33
4.1.2 VERHALTEN DER RINGDURCHMESSER IM FERNFELD . 35
4.1.3 VERHALTEN DER RINGDURCHMESSER IM NAHFELD. 36
4.2 SZENARIUM DER PHAENOMENE BEI DER AUSBREITUNG . 36
L
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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11
INHALTSVERZEICHNIS
4.3 EXPERIMENTE ZUR RINGBILDUNG IM FERNFELD.
4.4 PUMP-TESTSTRAHL-EXPERIMENTE.
4.4.1 EXPERIMENTELLER AUFBAU FUER TESTSTRAHL-EXPERIMENTE.
4.4.2 RESONANTER TESTSTRAHL: ABTASTUNG DER ANREGUNGSVERTEILUNG.
4.4.3 NICHTRESONANTER TESTSTRAHL: RINGBILDUNG AUF DEM TESTSTRAHLPROFIL .
.
4.5 INTERPRETATION DER EXPERIMENTE ZUR RINGBILDUNG.
4.5.1 BESCHREIBUNG DER STRAHLUNGSDIFFUSION IN ZYLINDRISCHER GEOMETRIE .
.
4.5.2 BERECHNUNG DER ENERGIEDICHTEVERTEILUNG DES LICHTFELDES UND DER AN
REGUNGSVERTEILUNG .
4.5.3 BERECHNUNG DER TRANSMITTIERTEN INTENSITAETSVERTEILUNG .
4.5.4 NUMERISCHE ERGEBNISSE ZUR RINGBILDUNG.
4.5.4.1 FERNFELD.
4.5.4.2 NAHFELD.
4.5.5 ZUSAMMENFASSENDER VERGLEICH NUMERIK - EXPERIMENT.
38
40
41
42
45
54
54
55
67
67
67
70
74
5.1.2
5.1.3
5 ENTARTETE VIER-WELLEN-MISCHUNG
77
5.1 EINFUEHRUNG IN DIE
ENTARTETE VIER-WELLEN-MISCHUNG. 77
5.1.1 VIER-WELLEN-MISCHUNG ALS
GRUNDLEGENDER PHYSIKALISCHER EFFEKT. 77
DIE GITTERREFLEKTIVITAET .
79
BERUECKSICHTIGUNG DER STRAHLUNGSDIFFUSION. 86
5.1.3.1 DAS EXPERIMENT VON
SCHIFFER.
5.1.3.2
THEORETISCHE BESCHREIBUNG VON
MULGAN
UND
BALLAGH
SPEZIELLER EXPERIMENTELLER AUFBAU ZUR VIER-WELLEN-MISCHUNG. 87
EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE. 89
5.3.1 VARIATION DER PUFFERGASE UND VERZOEGERUNGSZEITEN. 89
5.3.2 VARIATION DER TEILCHENZAHLDICHTE. 92
5.3.3 VARIATION DER FREQUENZ. 97
INTERPRETATION DER EXPERIMENTELLEN ERGEBNISSE ZUR VIER-WELLEN-MISCHUNG .
. 99
5.4.1 BERECHNUNG DER ANREGUNGSVERTEILUNG.101
NUMERISCH ERMITTELTE ANREGUNGSVERTEILUNGEN.
102
BERECHNUNG DER AUSBREITUNG DES PROBENSTRAHLES UND DER VIERTEN WELLE 107
NUMERISCHE ERGEBNISSE ZUR
ENTARTETEN VIER-WELLEN-MISCHUNG.HO
ZUSAMMENFASSENDER VERGLEICH NUMERIK - EXPERIMENT.121
5.2
5.3
5.4
86
86
5.4.2
5.4.3
5.4.4
5.4.5
6 ZUSAMMENFASSUNG
A DAS VIDEOAUFNAHMESYSTEM
B STRAHLUNGSTRANSPORT IN ZYLINDRISCHER GEOMETRIE
B.L ANALYTISCHE BERECHNUNG.
B.2 TRANSPORTGLEICHUNGEN.
B.3 VERGLEICH MIT EINDIMENSIONALER NAEHERUNG .
127
131
133
133
136
141
INHALTSVERZEICHNIS
III
C GITTERMODELL UND WELLENGLEICHUNG 143
C.L BERECHNUNG DES ANREGUNGSGITTERS.144
C.2 BERECHNUNG DER TRANSMISSION UND DER REFLEKTIVITAET.146
D EINBEZIEHUNG DES DYNAMISCHEN STARK-EFFEKTES 149
LITERATURVERZEICHNIS 151 |
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