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授業情報／Course information

科目名／Course: 光デバイス工学／
科目一覧へ戻る 2023/11/02 現在

授業基本情報
科目名（和文）
／Course		 光デバイス工学
科目名（英文）
／Course
時間割コード
／Registration Code		 61310401
学部（研究科）
／Faculty		 情報系工学研究科 博士前期課程
学科（専攻）
／Department		 システム工学専攻
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		 1年,2年
単位数
／Credits		 2
授業概要情報
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		 高速光ファイバ通信や高密度記録光ディスク装置において重要な役割を果たす半導体レーザと光ファイバについて、基本的な特性とその解析手法、特性評価法、そして応用分野を講述します。また、微小共振器レーザなど、最先端の光デバイスの研究も紹介します。
履修に必要な知識?能力?キーワード
／Prerequisites and Keywords		 光学に関する基礎的な知識を有していることが望ましい。
半導体レーザ、光ファイバ、光ファイバ通信、光ディスク装置
履修上の注意
／Notes		 授業の出席は、毎回出題する課題の提出の有無で確認します。レポートの提出期限は、別途通知します。
簡単な数値計算を行うので、C言語またはFORTRANを習得していることが望ましい。
教科書
／Textbook(s)		 教科書は使用しないが、毎回、講義資料を配布する。
参考文献等
／References		 半導体レーザ［基礎と応用」、伊藤良一、中村道治、培風館
半導体レーザ、伊賀健一、オーム社
光波電子工学、小山次郎、西原浩、コロナ社
自主学習ガイド
／Expected Study Guide outside Coursework/Self-Directed Learning Other Than Coursework		 参考書を読んで理解を深める。また、わからない箇所は放置せず質問する。
資格等に関する事項
／Attention Relating to Professional License
アクティブラーニングに関する事項
／Attention Relating to Active Learning		 授業毎の課題
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、光デバイスの基本的な特性やその評価方法などを講述する。
備考
／Notes
授業計画詳細情報
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 [授業内容の概説]
本講義で取り扱う内容を説明するとともに、履修上の注意や成績の評価について説明する。		 講義資料、課題を配布する。
2 2 [半導体レーザと光ファイバのあらまし]
半導体レーザと光ファイバの基本的な原理とその応用技術について学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
3 3 [半導体レーザの基本構造]
半導体レーザの基本的な構造と特性について学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
4 4 [マクスウェルの電磁方程式と波動方程式]
マクスウェルの電磁方程式から波動方程式を導く方法を学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
5 5 [スラブ導波路における光の導波]
３層スラブ導波路の光伝搬について学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
6 6 [近視野像と遠視野像]
半導体レーザの近視野像と遠視野像を計算する方法を学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
7 7 [レーザ発振の条件]
レーザが発振するために必要な条件（振幅条件と位相条件）を学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
8 8 [半導体レーザの縦モード]
半導体レーザの縦モードとその制御技術について学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
9 9 [半導体レーザの変調特性]
レート方程式を用いた半導体レーザの変調特性の計算方法を学ぶ。		 講義資料、レポートの問題を配布する。
10 10 [光ファイバの種類と応用分野]
光ファイバの種類とその応用分野について学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
11 11 [アイコナール方程式と光線方程式]
マクスウェルの電磁方程式からアイコナール方程式を導き、さらに、光線方程式を導出する方法を学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
12 12 [近軸光線方程式による多モード光ファイバの解析]
近軸近似を行った光線方程式（近似光線方程式）を用いて２乗屈折率分布の多モード光ファイバ中を伝搬する光線の経路を求める方法を学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
13 13 [多モード光ファイバ中の光の伝搬を表す光線方程式]
光線方程式を円柱座標系で表し、光ファイバ中における光線方程式を導出する方法を学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
14 14 [高速光ファイバ通信システムと高密度記録光ディスク装置]
半導体レーザと光ファイバの応用技術として高速光ファイバ通信システムと高密度記録光ディスク装置について学ぶ。		 講義資料、課題を配布する。
15 15 [光デバイスの高機能化と多機能化]
半導体レーザをはじめとする光デバイスの高機能化と多機能化について学ぶ。		 講義資料、レポートの問題を配布する。
授業評価詳細情報
到達目標及び観点／Learning Goal and Specific Behavioral Viewpoints
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
1 高度情報化社会において、光デバイスが果たす役割を説明できる。(A-1) ○ ○
2 半導体レーザの基本的な構造と動作原理を説明できる。(A-1) ○ ○
3 半導体レーザの性能を表す基本的な特性を理解するとともに、計算機を用いた簡単な解析を行うことができる。(A-1) ○ ○ ○ ○
4 光ファイバの基本的な構造と光導波の原理を説明できる。(A-1) ○ ○
5 光線方程式による多モード光ファイバの光線解析が行える。(A-1) ○ ○ ○ ○
成績評価方法と基準／Evaluation of Achievement
※出席は2/3以上で評価対象となります。
No. 到達目標
／Learning Goal		 定期試験
／Exam.		 レポート／Report 課題／Short exam
1 高度情報化社会において、光デバイスが果たす役割を説明できる。(A-1) ○ ○
2 半導体レーザの基本的な構造と動作原理を説明できる。(A-1) ○ ○
3 半導体レーザの性能を表す基本的な特性を理解するとともに、計算機を用いた簡単な解析を行うことができる。(A-1) ○ ○
4 光ファイバの基本的な構造と光導波の原理を説明できる。(A-1) ○ ○
5 光線方程式による多モード光ファイバの光線解析が行える。(A-1) ○ ○
評価割合（％）
／Allocation of Marks		 80 20

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