【 2008 年度 授業概要】
科   目 光エレクトロニクス ( Optoelectronics )
担当教員 林 昭博 教授
対象学年等 電子工学科・5年・後期・選択・2単位 ( 学修単位II )
学習・
教育目標
A4-2(100%)
JABEE
基準1(1)
(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,レーザの発振モード,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.



1 【A4-2】  レーザの発振原理およびレーザ光の基本的な性質を理解し,説明できる.
2 【A4-2】  各種レーザの構造,エネルギー準位,発振原理,特徴等を理解し,説明できる.
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1 光の増幅とレーザの発振条件,光共振器とレーザの発振モード,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等の理解度を中間試験とレポートにより評価する.
2 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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成績は,試験90% レポート10% として評価する.なお,試験成績は,中間試験と定期試験の平均点とする.100点満点で60点以上を合格とする.
テキスト 「光電子工学入門」:林 昭博 編著(槇書店)
参考書 「光エレクトロニクス入門」:福光於莵三 著(昭晃堂)
関連科目 半導体工学(本科4年),光波電子工学(専攻科1年)
履修上の
注意事項
 

【授業計画( 光エレクトロニクス )】
上段:テーマ/下段:内容(目標、準備など)
1 ガイダンスおよび光波
授業の進め方,到達目標と評価方法などを説明する.また,電磁波としての光波の位置付けと電磁波発生デバイスを理解する.
2 光の波動パラメータ,光の誘導放出
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.また,光の放出と吸収過程として自然放出,誘導吸収,誘導放出を理解する.
3 光の増幅,3準位レーザと4準位レーザ
2準位系における伝搬による光強度の変化を求め,光の増幅条件としての反転分布を理解する.また,反転分布の実現法としての3準位レーザと4準位レーザを学習し,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,ガウスビーム波
ファブリ・ペロー共振器の共振特性よりレーザの発振モードを考察し,レーザ発振における縦モードと横モードの意味を理解する.また,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.
6 偏光
光の電界ベクトルの振動方向によって決まる直線偏光,円偏光,だ円偏光を理解する.
7 光の干渉とコヒーレンス
ヤングの干渉実験を例にして,光の干渉による干渉縞の強度変化を求める.また,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.また,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),液体レーザ
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.また,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.
12 固体レーザ
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,およびYAGレーザの構造,特徴,用途などを理解する.また,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.
13 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.
14 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.
15 レーザ応用技術
半導体レーザを中心としたレーザ応用技術を理解する.


後期中間試験および後期定期試験を実施する.