【フォトニクス】
(Photonics)
 
単  位:2単位 単位認定者: 吉國裕三
授業時期: 後期 15コマ 科目分担者: 黒田圭司 金本明彦 稲田妙子
授業形態: 講義 週1コマ
 
授業の目的

光の吸収・放出・伝播などの光と物質の相互作用について電磁気学と量子力学に基づいて理解し、光増幅、レーザ、干渉計測など光を用いた最先端の研究について解説する。

教育内容

光を用いて情報の伝達・処理等の様々な機能を実現する方法について学ぶ。マックスウェル方程式を用いて反射・屈折等の光の性質を電磁波の伝播問題として取扱い、光導波路・光共振器等のフォトニクスで重要な概念について学ぶ。原子・分子と電磁波の相互作用について基礎的な量子力学を基にして学習し、光の増幅現象やレーザ発振の原理を理解する。

教育方法

授業を中心とし、必要に応じて演習・小テストを実施する。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

フォトニクスの基礎

吉國

光を用いた情報の伝達・処理について概説する

2回

光の伝播

吉國

マックスウェル方程式から反射・屈折などの光の性質を導出し、光の電磁波としての取扱いを学ぶ

3回

光の反射・屈折

吉國

光の反射・屈折について学ぶ

4回

光の導波

吉國

光導路の解析法について学ぶ

5回

光導波路

吉國

2次元光導波路について学ぶ

6回

光の散乱

吉國

光と物質の相互作用について学ぶ

7回

光の吸収・放出

吉國

光と物質の間のエネルギー移動について学ぶ

8回

自然放出

吉國

自然放出と誘導放出について学ぶ

9回

反転分布

吉國

光の増幅現象について学ぶ

10回

レーザ共振器

吉國

レーザの共振器について学ぶ

11回

光と量子力学

吉國

光と量子効果の関連について学習する

12回

光と低次元電子

吉國

量子井戸、量子ドットなど量子効果に基づく光の吸収・放出について学習する

13回

フォトニクスの応用(1)

吉國・黒田・金本・稲田

レーザ、光増幅器、光導波路、光共振器等を応用した光計測技術について学習する

14回

フォトニクスの応用(2)

吉國・黒田・金本・稲田

レーザ、光増幅器、光導波路、光共振器等を応用した光計測技術について学習する

15回

まとめ

吉國

全体の確認と復習

 
到達目標

マックスウェル方程式を用いて反射・屈折等の光の性質を電磁波の伝播問題として取扱い、光導波路・光共振器等のフォトニックスで重要な概念について学ぶ。原子・分子と電磁波の相互作用について電磁気学と基礎的な量子力学を基にして学習し、光の増幅現象やレーザ発振の原理を理解する。

評価基準

レポートを中心に総合的に評価する。

準備学習
(予習・復習)

授業のホームページで指示する。

 
  (書  名) (著者名) (出版社名) (定価)
教科書 光波工学 栖原 敏明 コロナ社 3,360円
参考書 (なし)