科 目 | 光電子工学 ( Optoelectronics ) | |||
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担当教員 | 林 昭博 | |||
対象学年等 | 電子工学科・5年・後期・選択・1単位 | |||
学習・教育 目標 |
工学系複合プログラム | JABEE基準1(1) | ||
A4-2(100%) | (d)1,(d)2-a,(d)2-d,(g) | |||
授業の概要 と方針 |
光の増幅,レーザの発振条件と発振モード,ガウスビーム波,偏光,干渉とコヒーレンスなどの光の性質,および各種レーザの構造,発振原理,特徴等を理解し,光エレクトロニクスの基礎を修得する。 | |||
到 達 目 標 |
1 | 【A4-2】 光の増幅とレーザ発振の原理,光共振器とレーザの発振モードを理解し,説明できる。 | 2 | 【A4-2】 光の波動パラメータ,ガウスビーム波,偏光,干渉とコヒーレンスなどの光の性質を理解し,説明できる。 | 3 | 【A4-2】 気体レーザ,液体レーザ,固体レーザ,半導体レーザなど,各種レーザの構造,発振原理,特徴等を理解し,説明できる。 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
評 価 方 法 と 基 準 |
到 達 目 標 毎 |
1 | 誘導放出・反転分布と光の増幅,3準位レーザと4準位レーザ,レーザの発振条件,光共振器とレーザの縦モード・横モードの理解度を中間試験とレポートにより評価する。 | |
2 | 光の波動パラメータ,ガウスビーム波の光強度分布,直線偏光と円偏光,干渉とコヒーレンスなど,光の性質の理解度を中間試験とレポートにより評価する。 | |||
3 | 気体レーザ,液体レーザ,固体レーザ,半導体レーザの構造,エネルギー準位と反転分布の形成法,特徴等の理解度を定期試験とレポートにより評価する。 | |||
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総 合 評 価 |
到達目標1〜3の中間試験と定期試験の平均値を90%,レポートを10%で総合評価する。 | |||
テキスト | 「光電子工学入門」:林 昭博 編著(槇書店) |
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参考書 | 「光エレクトロニクス入門」:福光於莵三 著(昭晃堂) |
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関連科目 | ||||
履修上の 注意事項 |
関連科目:半導体工学(本科4年),光波電子工学(専攻科1年) |
週 | 上段:テーマ/下段:内容(目標、準備など) |
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1 | ガイダンスおよび光の波動性 |
授業の進め方,到達目標と評価方法などを説明する。光の空間伝搬における波動としてのパラメータを理解する。 | |
2 | 光の誘導放出と増幅 |
自然放出,誘導吸収,誘導放出を理解し,2準位系における伝搬による光強度の変化を求め,光の増幅条件を理解する。 | |
3 | 3準位レーザと4準位レーザ |
反転分布および反転分布の実現法としての3準位レーザと4準位レーザを理解する。3準位レーザと4準位レーザにおけるエネルギー準位の役割を理解する。 | |
4 | レーザ発振器とレーザの発振条件,ファブリ・ペロー共振器 |
レーザ発振器の構成を理解し,レーザの発振条件を求める。また,光共振器としてのファブリ・ペロー共振器の共振特性を求める。 | |
5 | レーザの発振モード |
ファブリ・ペロー共振器の共振特性よりレーザ発振の縦モードを考察する。また,レーザ発振における縦モード,横モードの意味を理解する。 | |
6 | ガウスビーム波,偏光 |
レーザ発振器から得られる光であるガウスビーム波の基本モードの電界分布とスポットサイズを理解する。また,直線偏光,円偏光における光の電界ベクトルの変化を理解する。 | |
7 | 光の干渉とコヒーレンス |
ヤングの干渉実験により光の干渉を考え,干渉のしやすさを表す時間的コヒーレンスと空間的コヒーレンスの意味を理解する。 | |
8 | 中間試験 |
中間試験までの授業内容に関する試験を行う。出題方針は試験前に通知する。 | |
9 | 中間試験解答,気体レーザ(1) |
中間試験の結果を確認する。He-Neレーザの構造,エネルギー準位と反転分布の形成法,発振波長,特徴,用途などを理解する。 | |
10 | 気体レーザ(2) |
P偏光・S偏光とブルースタの法則を学習し,He-Neレーザにおけるブルースタ窓の働きを理解する。また,アルゴンレーザの構造,発振波長,特徴,用途などを理解する。 | |
11 | 気体レーザ(3) |
炭酸ガスレーザの構造,炭酸ガス分子の振動モード・エネルギー準位と反転分布の形成法,発振波長,特徴,用途などを理解する。 | |
12 | 液体レーザ,固体レーザ(1) |
液体レーザである色素レーザのエネルギー準位の特徴,波長可変レーザの構成法を理解する。また,固体レーザであるルビーレーザの構造,エネルギー準位と反転分布の形成法,発振波長などを理解する。 | |
13 | 固体レーザ(2) |
固体レーザから単一の大出力パルスを取り出すQスイッチ法を理解する。また,YAGレーザの特徴,用途などを理解する。 | |
14 | 半導体レーザ(1) |
半導体レーザを理解する上での基礎となる半導体のバンド構造と発光,直接遷移と間接遷移,化合物半導体の発光波長と屈折率分布,活性層などを理解する。 | |
15 | 半導体レーザ(2) |
二重ヘテロ接合半導体レーザの構造,エネルギー準位,屈折率分布などを学習し,ヘテロ接合の形成,キャリヤの閉じ込め効果,光波の閉じ込め効果,光共振器,ストライプ構造,レーザ発振,出力特性とスロープ効率などを理解する。 | |
備 考 |
・中間試験を実施する。 ・定期試験を実施する。 |