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Promotionsvortrag Physik: Speckle statistics and beyond: Evolution in curved space and weakly scattering media

Oct 28
28. October 2019 12:00 - 12:30
SR 00.732 , Gebäude B2, Staudtstr. 7, Erlangen

Einladung zum Promotionsvortrag von Herrn Vincent Schultheiß:
“Speckle statistics and beyond: Evolution in curved space and weakly scattering media”

Diese Arbeit beschäftigt sich mit statistischer Optik in modulierten, zweidimensionalen Räumen. Schwerpunkte werden auf das anomale Beugungsverhalten von Interferenzmustern in homogenen, aber intrinsisch gekrümmten Wellenleitern gesetzt, sowie auf das vermehrte Auftreten extremer Wellenereignisse in vielfach, aber schwach streuenden, planaren Strukturen. Beide Systeme lassen sich mit experimentell schwer zugänglichen Umgebungen vergleichen: das Weltall und die Hohen See.
Unter den Voraussetzungen des zentralen Grenzwertsatzes führen zufällige Phasenmodulationen oder Streuprozesse zur Ausbildung von Speckle. Im ersten Teil wird die Abhängigkeit der räumlichen Entwicklung der Korngröße von der Gaußschen Krümmung K des durchquerten Raumes untersucht. Dazu wird die Lichtausbreitung auf die zweidimensionale gekrümmte Oberfläche rotationssymmetrischer Vollkörper beschränkt. Die experimentelle Vorgehensweise entspricht der Intensitätsinterferometrie nach Hanbury Brown und Twiss. Räume mit K>0 führen zu einem oszillierenden Verhalten statistischer Kenngrößen, während diese in Räumen mit K<0 exponentiell divergieren.
Im zweiten Teil wird gezeigt, dass keineswegs jede unregelmäßige Störung des Lichtfelds zu Speckle führt. Ein Beispiel sind Monsterwellen auf Hoher See, die entschieden häufiger auftreten als erwartet. Wir untersuchen dazu die Intensitätsstatistik in einer planaren, zufällig gestörten Wellenleiterstruktur. Die schwache, aber wiederholt aufeinanderfolgende Rückstreuung an lokalen Defekten führt zur Ausbildung willkürlich verteilter resonanter Substrukturen. Dies bewirkt eine Betonung von Extremereignissen. Die experimentellen Ergebnisse stehen in guter Übereinstimmung mit einem numerischen Modell, dem ein zufällig verteiltes Netzwerk von diskreten Streuzentren zugrunde liegt. Eine Eigenwertbetrachtung zeigt, dass der zentrale Grenzwertsatz nicht gilt, weil der stationäre Zustand nur aus wenigen Feldkomponenten besteht. Entgegen der Erwartung unterdrückt eine fokussierende Nichtlinearität Extremereignisse. (Vortrag auf Deutsch)

Dem Vortrag schließt sich eine Diskussion von 15 Minuten an. Vortrag und Diskussion sind öffentlich. Diesen Verfahrensteilen folgt ein nicht öffentliches Rigorosum von 45 Minuten.