| Kommentar |
If fast processes in nature and technology are to be recorded in slow motion with a camera, short exposure times and a high image capture rate (frames per second: f/s) are required. Modern high-speed cameras offer image acquisition rates of several thousand to one million frames per second. However, the resulting exposure time of e.g. one microsecond limits the temporal resolution e.g. for the observation of the dissociation of molecules; whereas for this application additionally the spatial resolution of a camera system is insufficient. For a more detailed investigation of molecular dissociation, indirect measurement techniques have to be applied accordingly, which do not require the usual camera technology and use ultrashort light pulses (UKLPs) in the femtosecond range. For further information, see e.g. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1999/advanced-chemistryprize1999.pdf for the 1999 Nobel Prize in Chemistry awarded to Ahmed H. Zewail. For a fundamental and application-oriented understanding of such modern measurement techniques in the interdisciplinary environment of physics, chemistry, and biology, Introduction to Ultrafast Pulse Optics first includes various application-specific motivations for the use of UKLPs. Subsequently, possibilities for the measurement and manipulation of UKLPs are discussed, and finally basic principles and characteristic examples for their generation are presented. For it was not until the late 1990s, with the development of new optical gain media as well as new methods for mode coupling of lasers, that the generation of UKPLs was routinely achieved, although UKPLs could be generated and measured shortly after the realization of the laser principle in 1960.
Wenn schnelle Vorgänge in Natur und Technik in Zeitlupe (engl.: slow motion) mit einer Kamera aufgenommen werden sollen, sind kurze Belichtungszeiten und eine hohe Bildaufnahmerate (Bilder pro Sekunde: f/s = frames per second) erforderlich. Moderne Hochgeschwindigkeitskameras bieten Bildaufnahmeraten von einigen Tausend bis eine Million Bildern pro Sekunde. Die resultierende Belichtungszeit von z.B. einer Mikrosekunde begrenzt aber die zeitliche Auflösung z.B. für die Beobachtung der Dissoziation von Molekülen; wobei für diesen Anwendungszweck zusätzlich auch die räumliche Auflösung eines Kamerasystems unzureichend ist. Für die nähere Untersuchung einer Moleküldissoziation müssen entsprechend indirekte Messverfahren zur Anwendung kommen, die ohne übliche Kameratechnik auskommen und ultrakurze Lichtimpulse (UKLPs) im Femtosekundenbereich einsetzen. Für weitergehende Informationen siehe z.B. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1999/advanced-chemistryprize1999.pdf zur Nobelpreisvergabe 1999 in Chemie an Ahmed H. Zewail. Zum prinzipiellen und anwendungsorientierten Verständnis solcher moderner Messverfahren im interdisziplinären Umfeld von Physik, Chemie und Biologie beinhaltet die Einführung in die Ultrakurzimpulsoptik zunächst verschiedene anwendungsspezifische Motivationen für den Einsatz von UKLPs. Anschließend wird auf Möglichkeiten zur Messung und Manipulation von UKLPs eingegangen, um letztlich grundlegende Prinzipien und charakteristische Beispiele zu deren Erzeugung vorzustellen. Denn erst gegen Ende der 1990er Jahre gelang mit der Entwicklung neuer optischer Verstärkungsmedien sowie neuer Verfahren zur Modenkopplung von Lasern routinemäßig die Erzeugung von UKPLs, obwohl UKPLs bereits kurze Zeit nach der Realisierung des Laserprinzips im Jahr 1960 erzeugt und gemessen werden konnten. |
| Voraussetzungen |
Knowledge of the basics of wave and laser physics is recommended. Depending on the homogeneity of the previous knowledge and the possibly identifiable need to catch up, a survey-like introduction to the basics of the propagation of electromagnetic waves as well as the physics of the laser can be preceded.
Kenntnisse über Grundlagen der Wellen- und Laserphysik sind empfohlen. Abhängig von der Homogenität der Vorkenntnisse und dem ggf. identifizierbaren Nachholbedarf kann eine überblickartige Einführung in die Grundlagen der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen sowie der Physik des Lasers vorgeschaltet werden. |
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