Dieses Werk wendet sich vor allem an Studierende der Ingenieurwissenschaften und anderer technik-naher Studiengänge an Hochschulen für angewandte Wissenschaften. Anschaulich und anwendungsorientiert vermittelt dieses Lehrbuch fundierte Kenntnisse über Laser, angefangen bei den physikalischen Grundlagen der Quantenoptik über den prinzipiellen Aufbau von Laserresonatoren bis hin zur praktischen Realisierung der in Industrie und Forschung derzeit verwendeten Lasertypen: Absorption und Emission von Strahlung Linienverbreiterung und Kohärenzlänge Stimulierte Emission, Drei- und Vier-Niveau-Systeme Laserlichterzeugung bei Halbleitern Axiale und transversale Moden Güteschaltung und Modenkopplung Frequenzverdopplung Festkörperlaser (u.a. Nd-YAG-Laser, Yb-YAG-Laser) Pumpanordnungen von Festkörperlasern (u.a. Faser- und Scheibenlaser) Gaslaser (CO2-Laser, Ionenlaser, Helium-Neon-Laser, Excimer-Laser) Halbleiterlaser (Einzelemitter, Laserbarren und Laserstapel, Strahlbündelung) Metalldampflaser, Farbstofflaser, Freier-Elektronen-Laser Beispiele von Anwendungen (u.a. Laserschneiden, Laserschweißen, Holographie, Doppler-Anemometrie) Lasersicherheit Das Buch enthält zahlreiche farbige Bilder und graphische Darstellungen, Aufgaben zur Quantenoptik und zu axialen und transversalen Moden mit ausführlichen Lösungen, ein Englisch-Lexikon der Fachbegriffe und ein Verzeichnis weiterführender Literatur.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Dieses Werk wendet sich vor allem an Studierende der Ingenieurwissenschaften und anderer technik-naher Studiengänge an Hochschulen für angewandte Wissenschaften. Anschaulich und anwendungsorientiert vermittelt dieses Lehrbuch fundierte Kenntnisse über Laser, angefangen bei den physikalischen Grundlagen der Quantenoptik über den prinzipiellen Aufbau von Laserresonatoren bis hin zur praktischen Realisierung der in Industrie und Forschung derzeit verwendeten Lasertypen: Absorption und Emission von Strahlung Linienverbreiterung und Kohärenzlänge Stimulierte Emission, Drei- und Vier-Niveau-Systeme Laserlichterzeugung bei Halbleitern Axiale und transversale Moden Güteschaltung und Modenkopplung Frequenzverdopplung Festkörperlaser (u.a. Nd-YAG-Laser, Yb-YAG-Laser) Pumpanordnungen von Festkörperlasern (u.a. Faser- und Scheibenlaser) Gaslaser (CO2-Laser, Ionenlaser, Helium-Neon-Laser, Excimer-Laser) Halbleiterlaser (Einzelemitter, Laserbarren und Laserstapel, Strahlbündelung) Metalldampflaser, Farbstofflaser, Freier-Elektronen-Laser Beispiele von Anwendungen (u.a. Laserschneiden, Laserschweißen, Holographie, Doppler-Anemometrie) Lasersicherheit Das Buch enthält zahlreiche farbige Bilder und graphische Darstellungen, Aufgaben zur Quantenoptik und zu axialen und transversalen Moden mit ausführlichen Lösungen, ein Englisch-Lexikon der Fachbegriffe und ein Verzeichnis weiterführender Literatur.
Aktualisiert: 2023-05-29
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Dieses Werk wendet sich vor allem an Studierende der Ingenieurwissenschaften und anderer technik-naher Studiengänge an Hochschulen für angewandte Wissenschaften. Anschaulich und anwendungsorientiert vermittelt dieses Lehrbuch fundierte Kenntnisse über Laser, angefangen bei den physikalischen Grundlagen der Quantenoptik über den prinzipiellen Aufbau von Laserresonatoren bis hin zur praktischen Realisierung der in Industrie und Forschung derzeit verwendeten Lasertypen: Absorption und Emission von Strahlung Linienverbreiterung und Kohärenzlänge Stimulierte Emission, Drei- und Vier-Niveau-Systeme Laserlichterzeugung bei Halbleitern Axiale und transversale Moden Güteschaltung und Modenkopplung Frequenzverdopplung Festkörperlaser (u.a. Nd-YAG-Laser, Yb-YAG-Laser) Pumpanordnungen von Festkörperlasern (u.a. Faser- und Scheibenlaser) Gaslaser (CO2-Laser, Ionenlaser, Helium-Neon-Laser, Excimer-Laser) Halbleiterlaser (Einzelemitter, Laserbarren und Laserstapel, Strahlbündelung) Metalldampflaser, Farbstofflaser, Freier-Elektronen-Laser Beispiele von Anwendungen (u.a. Laserschneiden, Laserschweißen, Holographie, Doppler-Anemometrie) Lasersicherheit Das Buch enthält zahlreiche farbige Bilder und graphische Darstellungen, Aufgaben zur Quantenoptik und zu axialen und transversalen Moden mit ausführlichen Lösungen, ein Englisch-Lexikon der Fachbegriffe und ein Verzeichnis weiterführender Literatur.
Aktualisiert: 2023-05-29
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https://cuvillier.de/de/shop/publications/8775-design-und-realisierung-gan-hemt-basierter-thz-detektoren
In dieser Arbeit wird gezeigt, wie State-of-the-Art THz-Detektoren mittels eines niederfrequenten Standard MMIC Prozesses zu realisieren sind. Für den zugrundeliegenden Detektionsmechanismus wird die theoretische Grundlage hergeleitet und herausgearbeitet, wie die einzelnen Elemente des Detektors interagieren. Die THz-Detektoren sind in einem GaN-on-SiC-HEMT-MMIC-Prozess realisiert. Dabei werden Bow-Tie-Antennen, logarithmische Spiralantennen und die jeweilige komplementäre Schlitz-Antennenkonfiguration miteinander verglichen. In diesem Zusammenhang wurde ein neuartiges Design entworfen, welches in Japan, den USA und der Europäischen Union erfolgreich zum Patent angemeldet ist.
Die gesamte Detektorstruktur wird durch Simulationen und Gegenüberstellungen von Messungen an gefertigten THz-Detektorstrukturen verifiziert. Im Vergleich zwischen den simulierten und den gemessenen Detektionsströmen zeigt sich, trotz noch vorhandener Unsicherheiten bei Messung und Modell, über der Frequenz von 0,1 THz bis 1,2 THz eine gute Übereinstimmung. Die Kombination einer mittels 3D-EM-Simulationen nachgebildeten passiven Antennenstruktur mit einem den inneren Transistor beschreibenden Modell zu einer Gesamtsimulation der Detektorstruktur ist ein fundamentaler Bestandteil dieser Arbeit. Die realisierten THz-Detektorstrukturen mit teils neuartigen Antennen sind bei Raumtemperatur besonders empfindlich und stellen den aktuellen Entwicklungstand von GaN-basierten THz-Detektoren dar. Der Hauptdetektionsmechanismus liegt dabei im resistiven Selbstmischen, wodurch die Detektoren ein instantanes Ansprechverhalten bei hoher Linearität besitzen.
Aktualisiert: 2023-04-20
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Die Bauelemente der Elektronik werden für Ingenieure, Techniker und Facharbeiter umfassend, übersichtlich und leichtverständlich dargestellt. Darüber hinaus finden auch Nichttechniker und Schüler einen ballastarmen Einstieg in das weite Gebiet der Elektronik. Durch seine übersichtliche Struktur kann das Werk sowohl unterrichtsbegleitend als auch im Selbststudium eingesetzt werden. Lernziel-Tests zu jedem Kapitel überprüfen den Wissensstand.
Einführung in die Oszillographenmeßtechnik
Lineare und nichtlineare Widerstände
Kondensatoren und Spulen
Frequenzabhängige Zwei- und Vierpole
Halbleiterdioden
Bipolare und unipolare Transistoren
Integrierte Schaltungen
Thyristoren, Diac und Triac
Fotorhalbleiter, Halbleiterelemente mit speziellen Eigenschaften
Elektronen- und Ionenröhren
Aktualisiert: 2022-12-31
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In der vorliegenden Arbeit werden Aspekte der Chipprozessierung untersucht, die die Zuverlässigkeit von (InAlGa)N-basierten Rippenwellenleiterlaserdioden beeinflussen. Als Ziel sollte die Lebensdauer von Laserdioden mit einer Emissionswellenlänge von 400 nm im Dauerstrichbetrieb gesteigert werden – bei zugleich hoher Ausbeute an Chips pro Wafer. Hierfür wurden zuerst einzelne Prozessschritte hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Ausbeute und die Zuverlässigkeit untersucht.
Die Optimierungsschleifen wurden zunächst aus Effizienzgründen an technologisch weniger komplexen Breitstreifenlasern durchgeführt. Hierbei waren Optimierungen der Abdünntechnologie für GaN-Substrate sowie des Spaltprozesses, mit dem Laserfacetten erzeugt werden, entscheidend für eine höhere Ausbeute. Um die Lebensdauer zu erhöhen, wurde die p-Kontakttechnologie optimiert und ein effizienterer Aktivierungsprozess der p-Leitfähigkeit etabliert. Anschließend wurden mithilfe der weiterentwickelten Prozesstechnologie Rippenwellenleiterlaser hergestellt und Degradationsmechanismen systematisch analysiert. Dadurch konnten eine inhomogene p-Leitfähigkeit und Degradationseffekte der Laserfacetten als Hauptursachen für die beobachteten Alterungseffekte identifiziert werden. Die dabei ablaufenden Prozesse werden in der Arbeit beschrieben.
Die vorgestellten Untersuchungen und Weiterentwicklungen erhöhen die Lebensdauer von Rippenwellenleiterlasern von wenigen auf mehrere 100 Stunden. Zugleich steigt die Ausbeute an dauerstrichfähigen Laserdioden pro Wafer deutlich an. Zusätzlich konnten weitere Optimierungspotenziale in der Epitaxie und Facettentechnologie aufgezeigt und Empfehlungen für zukünftige Entwicklungen gegeben werden.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Die Bauelemente der Elektronik werden für Ingenieure, Techniker und Facharbeiter umfassend, übersichtlich und leichtverständlich dargestellt. Darüber hinaus finden auch Nichttechniker und Schüler einen ballastarmen Einstieg in das weite Gebiet der Elektronik. Durch seine übersichtliche Struktur kann das Werk sowohl unterrichtsbegleitend als auch im Selbststudium eingesetzt werden. Lernziel-Tests zu jedem Kapitel überprüfen den Wissensstand.
Einführung in die Oszillographenmeßtechnik
Lineare und nichtlineare Widerstände
Kondensatoren und Spulen
Frequenzabhängige Zwei- und Vierpole
Halbleiterdioden
Bipolare und unipolare Transistoren
Integrierte Schaltungen
Thyristoren, Diac und Triac
Fotorhalbleiter, Halbleiterelemente mit speziellen Eigenschaften
Elektronen- und Ionenröhren
Aktualisiert: 2022-12-31
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Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Naturwissenschaften
Aktualisiert: 2022-09-22
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Bereits Galilei untersuchte, ob verschiedene frei fallende Körper im Schwerefeld der Erde gleich stark beschleunigt werden. Diese sogenannte Universalität des freien Falls wurde seither immer präziser experimentell untersucht. Quantenmechanische Messmethoden, die auf Materiewelleninterferometrie beruhen, bieten einen neuen Ansatz, die Messgenauigkeit noch weiter zu verbessern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Lasersystem für ein neues Experiment entwickelt, das erstmals Zwei-Spezies-Atominterferometrie in Mikrogravitation demonstrieren soll.
Dieses Lasersystem wurde so konzipiert und mechanisch designt, dass es die funktionalen Anforderungen erfüllt und auf dem Katapult des Bremer Fallturms eingesetzt werden kann – mit den folgenden Spezifikationen: Volumen < 44 l; Masse < 35 kg; sofort voll funktionsfähig nach Beschleunigungen von 30 g. Der in der Arbeit funktional sowie mechanisch qualifizierte Teil des Lasersystems wird inzwischen routinemäßig am Fallturm eingesetzt.
Dafür wurden kompakte und robuste schmalbandige Diodenlasermodule entwickelt, die Ausgangsleistungen von bis zu 3,7 W auf einer Grundfläche der optischen Bank von nur 10 mm x 50 mm liefern. Am Arbeitspunkt von1 W besitzen die Strahlquellen Linienbreiten im Bereich von 100 kHz (Lorentz) bzw. 1 MHz (-3 dB, 10 µs). Um die spektrale Stabilität der Lasermodule nachzuweisen, wurde ein spezielles Messverfahren zur Charakterisierung des Frequenzrauschens freilaufender Laser entwickelt.
Diese Entwicklungen tragen entscheidend dazu bei, ein Zwei-Spezies-Atominterferometer in Mikrogravitation zu demonstrieren – und sind damit einer der wichtigen Schritte auf dem Weg zu einem Test der Universalität des freien Falls mit Quantengasen unter Schwerelosigkeit.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Ziel der Arbeit ist es, Strahlgüte und Brillanz von Hochleistungs-Trapezlaserdioden bei 808 nm zu maximieren. Hierzu werden zahlreiche Designparameter mit der optischen Leistung und der Strahlgüte korreliert und systematisch untersucht. Einflüsse der Lateralstrukturen von RW- und Trapezsektion einschließlich Implantation sowie der optischen Eigenschaften, wie etwa der Frontfacettenreflektivität, werden analysiert. Dadurch ist die Physik der Strahlgüte von Trapezlasern besser zu verstehen, zudem werden konkrete Aussagen zur Optimierung des instabilen Trapezlaser-Resonators getroffen. Rekordwerte für die Brillanz von 808 nm Trapezlasern bei 4 W konnten so erzielt werden.
Die weiterentwickelte Schichtstruktur führte aufgrund des reduzierten vertikalen Fernfeldwinkels zu einer besseren Strahlgüte. In weiteren Schritten konnte ein Optimum aus hoher Strahlgüte und Konversionseffizienz für eine vertikale Divergenz von 18° abgeleitet werden. Die Ausgangsleistung wurde im Pulsbetrieb auf mehr als 27 W erhöht, mit nahezu beugungsbegrenzter Strahlqualität bei einer Leistung von 9 W. Begleitende Simulationsrechnungen leisteten einen wichtigen Beitrag zum physikalischen Verständnis der Strahlgüte von 808 nm Trapezlasern. Langzeittests über 7225 h bei 2 W demonstrierten die hohe Zuverlässigkeit der Laser bei nahezu beugungsbegrenzter Strahlgüte.
Aktualisiert: 2023-01-01
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Aktualisiert: 2023-01-31
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Grundkenntnisse über Physik und Technik des Lasers gehören heute zum Basiswissen eines jeden Ingenieurs und Naturwissenschaftlers. Diese grundlegende Einführung zu Bauformen und Eigenschaften des Lasers, Strahlführung und Anwendung soll ein möglichst breites Fundament legen. Moderne Entwicklungen und Anwendungen in verschiedenen Gebieten werden berücksichtigt. Zahlreiche Aufgaben mit vollständigen Lösungswegen dienen der Festigung des Stoffes und der Vertiefung.In der vierten Auflage dieses erfolgreichen Werkes, das jetzt als Lehrbuch erscheint, werden neue Entwicklungstendenzen ergänzt, insbesondere bei Festkörper- und Halbleiterlasern.
Aktualisiert: 2023-04-07
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Diese Einführung stellt die Konzepte der klassischen Optik für Physiker, andere Naturwissenschaftler und Ingenieure vor. Sie behandelt die Eigenschaften von Laser-Lichtquellen im Detail und schreitet bis zu optischen Detektoren und der nichtlinearen Optik voran. Ebenso beleuchtet wird die Verknüpfung traditioneller Themen mit ausgewählten Fällen moderner Forschungsarbeiten, um Begeisterung für neuere wissenschaftliche und technische Herausforderungen der Optik zu wecken.
Aktualisiert: 2023-04-07
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Diese Einführung stellt die Konzepte der klassischen Optik für Physiker, andere Naturwissenschaftler und Ingenieure vor. Sie behandelt die Eigenschaften von Laser-Lichtquellen im Detail und schreitet bis zu optischen Detektoren und der nichtlinearen Optik voran. Ebenso beleuchtet wird die Verknüpfung traditioneller Themen mit ausgewählten Fällen moderner Forschungsarbeiten, um Begeisterung für neuere wissenschaftliche und technische Herausforderungen der Optik zu wecken.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-01-22
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Um der raschen Entwicklung der Laserforschung Rechnung zu tragen, wurde die 5. Auflage überarbeitet und wesentlich erweitert. Vermittelt werden theoretische Grundlagen, Technik, Laserdaten und Anwendungshinweise von Gas-, Farbstoff-, Halbleiter-, Festkörper, chemischen und Free-Elektron-Lasern. Hierbei werden sowohl klassische Laser wie Rubin- oder CO-Laser als auch aktuellste Entwicklungen, z.B. Quantenkaskadenlaser, Dioden-gepumpte Festkörperlaser und Fentosesekundenlaser behandelt. Wie bisher enthält das Buch eine ausführliche Beschreibung aller Lasertypen mit Hinweisen auf die vielfältigen Anwendungen, die von der Materialbearbeitung, Holographie, Spektroskopie bis zur Medizin reichen.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Den Autoren gelingt es, alle für das Verständnis der Lasertechnik notwendigen physikalischen Zusammenhänge ohne aufwändigen mathematischen Apparat zu erläutern. In 24 Kapiteln stellen sie die verschiedenen Laserarten, deren Eigenschaften und optischen Elemente vor. Mit Übungen und vollständigen Lösungen zu jedem Kapitel.
Aktualisiert: 2023-04-07
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Den Autoren gelingt es, alle für das Verständnis der Lasertechnik notwendigen physikalischen Zusammenhänge ohne aufwändigen mathematischen Apparat zu erläutern. In 24 Kapiteln stellen sie die verschiedenen Laserarten, deren Eigenschaften und optischen Elemente vor. Mit Übungen und vollständigen Lösungen zu jedem Kapitel.
Aktualisiert: 2023-04-07
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Aktualisiert: 2023-01-27
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Die 8. Auflage dieses etablierten Lehrbuchs berücksichtigt neueste Entwicklungen: Hochleistungsdioden- und Festkörperlaser für ultraviolette, sichtbare und infrarote Strahlung, Faserlaser zur Erzeugung ultrakurzer Lichtimpulse und Röntgenstrahlung aus Freie-Elektronen-Lasern, sowie Anwendungen in der Laserchirurgie, medizinischen Diagnostik und Biophotonik.
Aktualisiert: 2023-03-14
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