Nonlinear Optics
Mandel, P.
Laut Vorwort ist dieses Buch von Paul Mandel für Doktoranden und junge Postdocs gedacht, eine Einschätzung, welche sich nach dem Lesen des Buchs bestätigt. Das Werk behandelt eine Auswahl an Themen der klassischen nichtlinearen Optik von den Grundlagen der Maxwell-Bloch-Theorie über nichtlineare Propagationsgleichungen bis hin zu Anwendungen in der Lasertheorie. Dabei belässt der Autor es nicht dabei, die Phänomene physikalisch ausführlich zu erklären, sondern vollzieht die Herleitungen in einer weitgehenden mathematischen Strenge anhand von quantenmechanischen Mehrniveausystemen.
Nach einer kurzen historischen Übersicht beginnt das Buch mit der Behandlung des Zwei-Niveau-Systems und der Maxwellschen Propagationstheorie. Als Nächstes werden im Rahmen der Maxwell-Bloch-Theorie nichtlineare Kohärenzeffekte wie elektromagnetisch induzierte Transparenz und langsames Licht behandelt, gefolgt von einer Diskussion von Solitonlösungen der Sine-Gordon-Gleichung. Ein weiteres Kapitel widmet sich den Propagationslösungen in Kavitäten, mit einer Einführung in die Lasertheorie und optische Bistabilität. Zuletzt diskutiert der Autor verschiedene nichtlineare Effekte wie Frequenzvervielfachung, aber auch die im nichtlinear optischen Bereich wichtige nichtlineare Schrödinger-Gleichung.
Insgesamt legt das Buch Wert auf eine ausführliche Herleitung der Ergebnisse, wobei auch für die Lösungen wichtige Theoreme, wie z. B. die Bäcklund-Transformation und das Bianchi-Theorem für die Behandlung von Solitonlösungen, zur Sprache kommen. Bei der detaillierten Herleitung der nichtlinearen Schrödinger-Gleichung berücksichtigt der Autor auch Näherungen und Einschränkungen. Er geht ausführlich auf die grundlegenden Konzepte ein und veranschaulicht diese z. B. in der Lasertheorie oder der Frequenz-verdopplung mit konkreten ¬Zahlen. Wichtige Ergebnisse, wie die Abschnitte über langsames Licht oder optische Bistabilität, sind mit einer ausführlichen und aktuellen Liste von Referenzen versehen.
Eine kleine Einschränkung ist allenfalls, dass ein Kapitel über nichtlineare Spektroskopie fehlt, sowie die Verwendung phänomenologischer Suszeptibilitäten in Kapitel IV und V. Positiv hervorzuheben sind die aus den Vorlesungen Mandels entstandenen relativ kurzen und abgeschlossenen Kapitel, welche sehr zur Übersichtlichkeit und Klarheit der thematischen Behandlung beitragen.
Für Interessierte, die eine gute Einführung in die nichtlineare Optik suchen und gleichzeitig Wert auf nachvollziehbare Herleitungen legen, ist dieses Buch zu empfehlen. Wir haben das Buch jedenfalls mit Vergnügen gelesen.
Dr. Carsten Weber, Prof. Dr. Andreas Knorr, Institut für Theoretische Physik, Technische Universität Berlin
P. Mandel: Nonlinear Optics, Wiley-VCH, Berlin 2010, 259 S., broschiert, ISBN 9783527409235
