Inhalt

1. Einführung
   1. Worüber reden wir? (Definitionen)
   2. Was kann man mit angewandter Optik machen?
   3. Entwicklung der Optik
   4. Optische Technologien heute
   5. Perspektiven optischer Technologien
   
   
2. Geometrische Optik
   1. Einführung in die geometrische Optik
   2. Optische Abbildung
   3. Optische Instrumente
   4. Konstruktion abbildender Systeme mit Hilfe von Systemmatrizen
   5. Ray-Tracing (Strahlverfolgung)
   
   
3. Wellenoptik
   1. Die Maxwellschen Gleichungen
   2. Interferenz zweier Wellen
   3. Vielstrahlinterferenz: Fabry-Perot-Interferometer
   4. Kohärenz
   5. Polarisation
   6. Reflexion und Brechung ebener Wellen, Fresnel- Formeln
   
   
4. Fourier-Theorie
   1. Grundlagen der Signalverarbeitung
   2. Eigenschaften der Fourier-Transformation
   3. Lineare Systeme
   4. Fourier-Analyse abgetasteter Funktionen
   5. Die Chirp-Funktion
   6. Signalverarbeitung in zwei Dimensionen
   7. Die schnelle Fourier-Transformation (FFT)
   8. Zusammenfassung
   
   
5. Skalare Beugungstheorie
   1. Die Fresnel-Kirchhoffsche Beugungsformel
   2. Fresnel-Approximation
   3. Fraunhofer-Approximation
   4. Dünne Linse
   5. Lichtausbreitung als lineares System
   6. Beugungsspektren verschiedener Strukturen
   
   
6. Frequenzanalyse optischer Systeme
   1. Motivation
   2. Impulsantwort einer positiven Linse
   3. Frequenzanalyse eines abbildenden Systems bei kohärenter Beleuchtung
   4. Frequenzanalyse eines abbildenden Systems bei inkohärenter Beleuchtung
   5. Vergleich von kohärenter und inkohärenter Abbildung
   6. Auflösungsvermögen optischer Systeme
   
   
7. Holographie
   1. Prinzip
   2. Holographische Aufnahme und Wiedergabe von Wellenfeldern
   3. Typen von Hologrammen
   4. Holographische Interferometrie
   5. Digitale Holographie
   6. Digitale holographische Interferometrie
   7. Partikelanalyse mit digitaler Holographie
   8. Holographische Messung von Brechzahlverteilungen
   9. Entwicklungstrends in der Holographie
   
   
8. Kohärentoptische Informationsverarbeitung
   1. Filtern im Ortsfrequenzbereich
   2. 4-f-Aufbau
   3. VanderLugt-Filter
   4. Mustererkennung durch angepasste Filter
   
   
9. Phasensichtbarmachung
   1. Phasenkontrastmikroskop
   2. Phasenkontrast nach Frits Zernike
   3. Nomarski-Differential-Interferenzkontrast (NDIC) Mikroskop
   4. Schlierenmethode
   5. Mach-Zehnder-Interferometrie
   6. Zusammenfassung
   
   
10. Überwindung der beugungsbegrenzten Auflösung
    1. Definition der Apertur, beugungsbegrenzte Abbildung
    2. Beispiele: Mikroskopie, Astronomie
    3. Synthetische Aperturen
    4. Raster-Nahfeld-Mikroskopie (SNOM)
    5. STED (Stimulated Emission Depletion)
    6. Schlussfolgerungen
    
    
11. Diffraktive Optik
    1. Ablenkung von Licht
    2. Beugung an einfachen Strukturen
    3. Beugung an Phasengittern
    4. Arten von Gittern
    5. Blazed Gitter (Echelette-Gitter)
    6. Anwendungen von DOEs
    7. Zusammenfassung
    
    
12. Superlinsen aus Metamaterialien
    1. Brechungsindex
    2. Metamaterial
    3. Metamaterialien für Mikrowellen
    4. Superlinsen
    5. Experiment zum Superlinseneffekt
    6. Zusammenfassung

Literatur

• E. Hecht: „Optik“ 4. Auflage (Oldenbourg, München, 2005)
• Standardwerk für geometrische und Wellenoptik, gut illustriert, viele Übungsaufgaben, zum großen Teil mit Lösungen
• K. D. Möller: „Optics – learning by computing, with examples using Mathcad“ (Springer-Verlag New York, 2003)
• Geometrische Optik und Wellenoptik mit vielen kurzen Mathcad- Skripts auf der mitgelieferten CD, die das numerische Experimentieren mit den Zusammenhängen erlauben
• J. W. Goodman: „Introduction to Fourier Optics“, 3. Auflage (Roberts and Co. 2004)
• Grundlegendes Buch zur Wellenoptik, hervorragende Darstellung (aufgrund dieses Buches gibt es inzwischen den Joseph-Goodman-Award für wissenschaftliches Schreiben)
• K. Iizuka: „Elements of Photonics“, (Wiley-Interscience, 2002) Volume I: In free space and special media, Volume II: For fiber and integrated optics;
• Umfangreich, spricht eine Vielzahl von optischen Themen an
• W. Lauterborn, T. Kurz, M. Wiesenfeld: „Kohärente Optik“, (Springer 1993) Verständliche Einführung in ausgewählte Anwendungen der Wellenoptik
• Th. Kreis: „Handbook of Holographic Interferometry“, (Wiley, Weinheim, 2005) Standardwerk zur Holographie