Electromagnetic Noise and Quantum Optical Measurements
Haus
Electromagnetic Noise and Quantum Optical Measurements
Von H. A. Haus.
Springer, Heidelberg 2000. XVI + 562 S., 151 Abb., Hardcover,
ISBN 3-540-65272-8
Hermann Haus, der in seinem eigenen langen Wirken selbst entscheidende Schritte zur Beschreibung der Quanteneigenschaften des Lichtes beigetragen hat, gibt in diesem Lehrbuch eine praxisorientierte Einführung in das Kerngebiet der Quantenoptik. Die Themenauswahl, die Präsentation der Konzepte und die Interpretation der Resultate sind sehr von den Forschungsinteressen und der persönlichen Sichtweise des Autors geprägt, wodurch der Leser indirekt auch einen tiefen Einblick in sein sehr produktives Forscher leben erhält. Beginnend mit einer Kurzwiederholung der klassischen Elektrodynamik in Materie und der Beschreibung der Lichtausbreitung in Hohlleitern, steht im Folgenden die Beschreibung der Quantenfluktuationen des Lichts und deren praktische Auswirkungen auf Messungen des Lichtfeldes im Vordergrund. Die Materie selbst tritt dabei nur in Form von Materialparametern in Erscheinung, sodass der Autor gar ohne die Diskussion des Jaynes-Cummings-Modells auskommt.
Im Gegensatz zu vielen Standardlehrbüchern der Quantenoptik wird hier auch auf eine "Herleitung" des verwendeten Hamilton-Operators aus der Quantenelektrodynamik verzichtet und eine Diskussion der mathematischen Probleme bei der Quantisierung des Maxwellfeldes in Materie vermieden. Als einfache Alternative wird anhand des konkret vorgerechneten Modells eines einzelnen Quantenoszillators, der an einen offenen Wellenleiter gekoppelt ist, der Zusammenhang zwischen Dämpfung und Fluktuationen als einfache Konsequenz einer selbstkonsistenten Operatorbeschreibung der Feldamplituden dargestellt. Die Analogie zum thermischen Rauschen bildet dabei einen motivierenden und nützlichen Hintergrund. In den sorgsam aufeinander abgestimmten Kapiteln gelangt der Autor sehr schnell von den Grundlagen hin zu interessanten Anwendungen und nichttrivialen neuesten Forschungsergebnissen. Diese reichen von Quantenbegrenzungen bei der optischen Datenübertragung, über die Theorie des optischen parametrischen Oszillators bis hin zur Beschreibung der Quanten eigenschaften von optischen Solitonen. Dabei erweisen sich die wohl gewählten und sauber gelösten Übungsbeispiele für das Verständnis der Methodik und als Startpunkt zur Lösung von eigenen ähnlichen Fragestellungen Kapiteln als äußerst nützlich. Insgesamt deckt dieses Lehrbuch ein breites Gebiet der modernen Quantenoptik anschaulich und kompetent ab. Da der Autor nur einfache Grundkenntnisse der Quantentheorie, Elektrodynamik und Mathematik voraussetzt, kann das Buch sowohl Studenten höherer Semester als auch technischen Anwendern und Experimentatoren, die an eigene Modellrechnungen im wachsenden Feld der Mikrooptik und Photonik denken, nur wärmstens empfohlen werden.
Dr. Helmut Ritsch, Institut für Theoretische Physik, Universität Innsbruck
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