2009 年度光エレクトロニクスシラバス

【 2009 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-D2(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．
到達目標		1	【A4-D2】　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-D2】　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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評価方法と基準	到達目標毎	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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	総合評価		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）】
週	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
1	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
2	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
3	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
4	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
5	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，光の干渉(1)
6	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．また，ヤングの干渉実験を例にして光の干渉を考える．
7	光の干渉(2)，コヒーレンス
7	光の干渉により生じ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を理解する．
8	中間試験
8	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)
9	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)
10	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
11	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
12	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)
13	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)
14	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
15	半導体レーザを中心としたレーザ応用技術を理解する．
備考	後期中間試験および後期定期試験を実施する．