München, Univ., Diss., 2002. / Computerdatei im Fernzugriff.

München, Univ., Diss., 2002. / Computerdatei im Fernzugriff.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Effekte der Paarbildung durch Wechselwirkung von hochenergetischer Gammastrahlung mit dem metagalaktischen FIR-UV Strahlungsfeld (MRF) untersucht. Einerseits hat die Paarbildung Folgen f"ur die beobachteten Spektren aktiver Galaxienkerne, andererseits hat sie auch einen gro"sen Einflu"s auf den extragalaktischen Gammastrahlungshintergrund. Es wurde ein verbesserte Version f"ur das Modell des FIR-UV Strahlungsfelds vorgestellt, mit dessen Hilfe aus beobachteten Daten intrinsische Blazarspektren ermittelt wurden. Im weiteren wurde ein auf EGRET-Blazaren basierendes Modell f"ur den Gammastrahlungshintergrund berechnet, in dem besonderer Wert auf die korrekte Beschreibung der Absorption prim"arer und der daraus resultierenden sekund"aren Gammastrahlung gelegt wurde. Schlie"slich wurde gezeigt, da"s der Beitrag von BL Lac Objekten zum Gammahintergrund nicht nur der fehlende Flu"s, sondern auch die spektrale Form der aus EGRET Beobachtungen gewonnenen Daten erkl"art werden kann, ohne den gegenw"artigen TeV-Daten zu widersprechen. / In this work we investigate the cosmological gamma-ray attenuation due to pair production in photon-photon scattering. Pair production has an effect on observed spectra of active galactic nuclei (AGN) and the extragalactic gamma-ray background. Using an updated model of the time-dependent metagalactic radiation field (MRF), intrinsic blazar spectra have been calculated from observed gamma-ray data. In the next step, a model based on EGRET-blazars has been calculated including the effect of gamm<a-ray absorption and reemission due to interactions with the MRF. Finally, we have shown that a component of BL Lac objects can account for the missing flux and is able to reproduce the spectral shape of the EGRET data.

University, Diss., 2002--München.

Bei der theoretischen Beschreibung von spektroskopischen Experimenten wird in der Regel das Materiesystem quantenmechanisch beschrieben, während das Strahlungsfeld klassisch behandelt wird. Diese semiklassische Näherung ist zur Beschreibung von Experimenten, bei denen eine starke Kopplung zwischen dem Matriesystem und einzelnen Photonen besteht, nicht mehr gültig. Dies kann beispielsweise innerhalb eines optischen Resonators der Fall sein. In dieser Arbeit wird am Beispiel eines Pump-Test- Experiments zum Nachweis des optischen Stark-Effekts untersucht, welche zusätzlichen Effekte sich bei einer quantisierten Beschreibung des Strahlungsfeldes ergeben. Ein signifikanter Effekt ist, dass die Photonenstatistik des Pumpfeldes sich in der Linienform der verschobenen Resonanzlinie widerspiegelt. Weiter wurde in dieser Arbeit bei kleiner Pumpverstimmung ein Verstärkungseffekt gefunden, der ebenfalls auf der quantisierten Behandlung des Strahlungsfeldes beruht (nichtklassische Verstärkung). Es treten ferner bei grosseren Ensemblen von Zwei-Niveau -Systemen zusätzliche Unterstrukturen und Resonanzen auf. Auch kann der Nachweis des optischen Stark-Effekts Aufschluss über die Nichtdiagonalelemente bezüglich der Photonenzahl des quantisierten Pumpfeldes geben.Im Hinblick auf die Beschreibung komplexer Materiesystemen wurde in dieser Arbeit auch eine näherungsweise Berechnung der Testabsorption mit quantisiertem Strahlungsfeld im Rahmen einer Dichtematrixtheorie untersucht. Insbesondere war hier für die quantitative Beschreibung der nichtklassischen Verstärkung eine Berücksichtigung hoherer Korrelationen zwingend erforderlich. Auch wurden näherungsweise Entkopp- lungen unter Berücksichtigung der Erhaltungsgrossen durch- geführt. Die Dichtematrixtheorie wurde auf die Untersuchung des optischen Stark-Effektes an storstellengebundenen Exzitonen in Halbleitern angewandt. Da diese Resonanzen vergleichsweise kleine homogene und inhomogene Linienbreiten aufweisen,ist hier experimentell zu erwarten, dass sich feine Effekte des quantisierten Pumpfeldes bemerkbar machen konnen. / The theoretical description of spectroscopic experiments usu ally relies on a semiclassical approach where the matter system is described in terms of quantum mechanics while the radiation field is treated classically. This approach does n ot work well for systems with a strong coupling between the matter system and photons of the radiation field. The latter can be the case within an optical resonator.In this thesis, additional effects of a quantized radiation field are inves tigated on a pump-probe experiment for detecting the optical Stark effect. One significant effect is that the lineshape of the shifted resonance displays the photon statistics of the pump field. For small pump detuning probe gain results in a frequency regime where the semiclassical treatment predicts absorption. This effect is refered to nonclassical gain. For larger ensembles of two-level systems, additional substructures and resonances appear within the probe absorption spectrum. Also non- diagonal elements of the field density matrix can be detected in such an experiment. In order to describe a more complex matter systems, the optical Stark effect has been treated in terms of a density matrix approach with quantized radiation fields. For a quantitative description of nonclassical gain, higher correlation terms had to be treated properly. Moreover, conserved quantities were taken into account in approximate decouplings. The density matrix approach was applied to the description of the optical Stark effect on impurity-bound excitons in semiconductors. These systems are of high interest as their narrow resonances might allow the demonstration of fine effects of the quantized radiation field.