Propagation höhermodiger Laserstrahlung und deren Wechselwirkung mit optischen Systemen

KlappentextLaser sind zu einer der wichtigsten Lichtquellen für optische Verfahren und Instrumente geworden. Die rechnerische Simulation optischer Systeme erfolgt klassisch mit den Ansätzen der geometrischen Optik und des Beugungsintegrals in Fraunhofernäherung. Modellrechnungen dieser Art sind für Auslegung und Optimierung optischer Anordnungen unverzichtbar. Im Bereich der Laserlichtquellen sind diese konventionellen Verfahren nicht ausreichend und müssen durch kompliziertere Methoden ersetzt werden. Es werden einfache Raytracingmodelle, elementare Ansätze der kohärenten Beugungstheorie und die paraxiale Näherung der Gaußbündel vorgestellt und hinsichtlich ihrer Gültigkeit gegeneinander abgegrenzt. Hierzu ist das Phasenraumbild eine anschauliche Hilfe. Für alle Verfahren werden Algorithmen für die praktische Anwendung unter Berücksichtigung numerischer Aspekte für die Implementierung sowie Berechnungsbeispiele aus den Bereichen Resonatoren bzw. passive Strahlführungssysteme angegeben. Die Berechnung partiell kohärenter Multimodestrahlung mit den Mitteln der Kohärenztheorie und die Definition und Berechnung der Laserstrahlqualität wird diskutiert und mit den klassischen Ansätzen verglichen. Ein eigenes Kapitel ist der im Bereich von Hochleistungslasern wichtigen Frage nach thermischen Einflüssen auf die optischen Eigenschaften gewidmet. Aus dem Inhalt Berechnung von optischen Systemen für Laser - Raytracing - Wellenoptische Verfahren - Praxiale Näherungen - Fouriermethoden - Partiell kohärente Multimodestrahlung - Laserresonatoren - Thermische Effekte - Charakterisierung der Strahlqualität