シラバス参照
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シラバス参照
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| 科目名／Course: 光エレクトロニクス／Opto-Electronics | |
| 科目一覧へ戻る | 2023/11/02 現在 |
| 科目名（和文） ／Course |
光エレクトロニクス |
|---|---|
| 科目名（英文） ／Course |
Opto-Electronics |
| 時間割コード ／Registration Code |
21141501 |
| 学部（研究科） ／Faculty |
情報工学部 |
| 学科（専攻） ／Department |
情報通信工学科 |
| 担当教員（○：代表教員）
／Principle Instructor （○） and Instructors |
○福嶋 丈浩 |
| オフィスアワー ／Office Hour |
福嶋 丈浩(月曜日 ５限 2319室 ※在室中であれば他の時間帯でも対応可) |
| 開講年度 ／Year of the Course |
2023年度 |
| 開講期間 ／Term |
前期 |
| 対象学生 ／Eligible Students |
3年 |
| 単位数 ／Credits |
2.0 |
| 更新日 ／Date of renewal |
2023/02/22 |
|---|---|
| 使用言語 ／Language of Instruction |
日本語 |
| オムニバス ／Omnibus |
該当なし |
| 授業概略と目的 ／Cource Description and Objectives |
光エレクトロニクスは光学と電子工学の融合技術を扱う学問分野であり、その応用技術は私達の生活に深く入り込んでいます。例えば、CD, DVD, Blu-rayなどの光ディスク装置や高速光ファイバ通信は、その代表的な例になります。本講義では、光の基本的な性質を理解した上で，光エレクトロニクスに不可欠な半導体レーザや光導波路，受光素子、光制御素子等に関する基礎知識を学習します．さらに、光通信、光記録、レーザ加工など光産業への応用技術について学びます． |
| 履修に必要な知識?能力?キーワード ／Prerequisites and Keywords |
光学や半導体に関する基礎的な知識を有していることが望ましい。（波動工学を履修していることが望ましい。さらに、半導体工学Ⅰを並行して履修することも望ましい。） 光学，半導体レーザ，光ファイバ，光通信，光ディスク装置 |
| 履修上の注意 ／Notes |
前回の授業で学習した内容を復習した上で出席してください。 授業への出席は、毎回実施する小テストの提出の有無で確認します。なお、小テストは一つ前の授業の内容から出題します。 |
| 教科書 ／Textbook(s) |
「光エレクトロニクス入門」左貝潤一、森北出版 |
| 参考文献等 ／References |
光学や光エレクトロニクスに関する書籍（図書館に多数の書籍があります。） |
| 自主学習ガイド ／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework |
教科書を読んでから授業に出席する。 教科書の例題や演習問題を解いて理解を深める。 複数の書籍の説明を読んで、さらに深い理解を得る。 |
| 資格等に関する事項 ／Attention Relating to Professional License |
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| アクティブラーニングに関する事項 ／Attention Relating to Active Learning |
授業毎の小テスト |
| 実務経験に関する事項 ／Attention Relating to Operational Experiences |
民間企業の研究所において光半導体素子の開発に従事した経験を生かして、授業で学ぶ理論がデバイスの設計や特性評価を行う際に役立つことを講述する。 |
| 備考 ／Notes |
| No. | 単元（授業回数） ／Unit (Lesson Number) |
単元タイトルと概要 ／Unit Title and Unit Description |
時間外学習 ／Preparation and Review |
配付資料 ／Handouts |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | [光エレクトロニクスの概要] 光エレクトロニクス全般について概説する。特に、同じ電磁波である電波との類似点や相違点を学び、光波の特徴を理解する。 |
講義資料の最後に予習?復習に関する記述があるので、時間外学習に取り組むこと。２回目以降も同様である。 | 講義資料を配布する。 |
| 2 | 2 | [光の波動的側面の基礎] マクスウェルの電磁方程式から波動方程式の導出を行い，光を含む電磁波が波動の一種であることを学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 3 | 3 | [光の基本的性質] ホイヘンスの原理，偏光など光の基本的性質について学ぶ。さらに、屈折率や光強度の定義についても学習する。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 4 | 4 | [反射と屈折] 反射と屈折の法則、全反射、フレネルの公式、ストークスの定理について学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 5 | 5 | [干渉とその応用] ２光波の干渉と多光波の干渉について学ぶ。また、多光波の干渉の応用例として、ファブリー?ペロー干渉計について学ぶ。さらに、干渉と密接な関係にあるコヒーレンスの概念を学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 6 | 6 | [回折とその応用] 回折の基礎を学んだ後、開口をともなった透過型回折ならびに周期構造による反射型回折の応用例について学ぶ。後者の周期構造による反射型回折では特に重要なブラッグ回折とその応用について学習する。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 7 | 7 | [光導波路] 最も基本的な三層スラブ導波路を例にあげて光導波路の導波原理を学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 8 | 8 | [光ファイバ] 円筒形の導波構造を持つ光ファイバについて、伝搬する光波の基本的な性質を学ぶ。さらに、応用上重要になる損失特性、分散特性、非線形特性について学習する。 |
講義資料、小テストの問題、レポート問題を配布する。 | |
| 9 | 9 | [レーザの発振原理と特徴] 誘導放出，反転分布，光共振器について学んだのち，レーザ発振の原理を学ぶ。また、レーザの特徴についても学習する。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 10 | 10 | [気体レーザ、固体レーザ] レーザ媒質に気体や固体を用いたレーザについて、その構造や特徴を学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 11 | 11 | [半導体レーザと光増幅器] 半導体レーザの構造と動作原理について学んだあと、発振特性について学習する。また、光ファイバ増幅器と半導体光増幅器について学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 12 | 12 | [受光素子] 高速光信号を電気信号に変換する半導体受光素子（pinフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード）やカメラ等に用いられる固体撮像素子（CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサ）の動作原理や特性について学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 13 | 13 | [光制御素子] 偏光素子、分光素子、光アイソレータなどの光制御素子の動作原理について学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 14 | 14 | [光産業への応用] 光エレクトロニクスの応用技術として光ファイバ通信や光記録（光ディスク装置）、レーザ加工等について学ぶ。 |
講義資料と小テストの問題を配布する。 | |
| 15 | 15 | [総括] 講義全体の総括を行う。 |
講義資料とレポート課題を配布する。 | |
| 16 | 16 | [定期試験] 定期試験を実施する。 |
定期試験の問題と回答用紙を配布する。 |
| No. |
到達目標 ／Learning Goal |
知識?理解 ／Knowledge & Undestanding |
技能?表現 ／Skills & Expressions |
思考?判断 ／Thoughts & Decisions |
伝達?コミュニケーション ／Communication |
協働 ／Cooperative Attitude |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 光のもつ基本的な性質を説明できる。(E) | ○ | ○ | ○ | ||||
| 2 | 光導波路や光ファイバの性質を説明できる。(E) | ○ | ○ | ○ | ||||
| 3 | レーザ発振の原理を説明できる。(E) | ○ | ○ | ○ | ||||
| 4 | 各種光素子の動作原理を説明できる。(E) | ○ | ○ | ○ | ||||
| 5 | 光ファイバ通信と光記録のしくみを説明できる。(E) | ○ | ○ | ○ |
| No. |
到達目標 ／Learning Goal |
定期試験 ／Exam. |
レポート | 小テスト／Short exam | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 光のもつ基本的な性質を説明できる。(E) | ○ | ○ | ||||
| 2 | 光導波路や光ファイバの性質を説明できる。(E) | ○ | ○ | ||||
| 3 | レーザ発振の原理を説明できる。(E) | ○ | ○ | ||||
| 4 | 各種光素子の動作原理を説明できる。(E) | ○ | ○ | ||||
| 5 | 光ファイバ通信と光記録のしくみを説明できる。(E) | ○ | ○ | ||||
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評価割合（％） ／Allocation of Marks |
50 | 30 | 20 | ||||