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授業科目名
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担当教員
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光波動工学
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本間 聡
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時間割番号
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単位数
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コース
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履修年次
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期別
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曜日
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時限
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| TEE317 | 2 | (未登録) | 3 | 後期 | 火 | III | ||||||||||||
| ［概要］ | ||||||||||||||||||
| 光のテクノロジー、フォトニクスは、様々な物の加工や検査、分析、情報記録や通信、医療など身の回りの至るところで利用されています。これらの技術の多くは光の波動性を利用しており、その仕組みを理解するためには光の波動としての特性を知らなければなりません。したがって、本講義では、光波、電波の波動解析の基礎を理解することを目的とする。まず、Maxwellの式より波動方程式の導出と境界条件の適用が波動解析の基礎を与えることを学ぶ。次いで、種々の伝送路や媒質における正弦的平面波伝搬の解析や導波路解析を学ぶ。その後、アンテナ、空中線などからの電磁波放射、光波による信号伝送等の高周波通信の基礎を学ぶ。 | ||||||||||||||||||
| ［具体的な達成目標］ | ||||||||||||||||||
| ア）Maxwellの式とその積分形の物理的意味をおおむね説明できる。 イ）Maxwellの式から正弦的平面波の波動方程式が導出できる。 ウ）伝送線路モデルが描け、その基本式の導出と基礎的解析ができる。 エ）直線偏波、楕円偏波などを図的、式的に説明できる オ）誘電体境界での正弦的平面波の反射と透過を解析できる。 カ）表皮効果について解析、説明できる。 キ）誘電体光導波路中などの電磁界と分散式を求めることができ、伝搬モードの概要について説明できる。 ク）べクトルポテンシャル、スカラーポテンシャルの導入とそれらの波動方程式が導出できる。 ケ）ダイポールアンテナ、線状アンテナ等の放射電磁界を求めることができる。 |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||||||
| これまでに学習した電磁気学を基礎とし、光波動光学を理解する素養を持つことを基本とする。レーザー光は波としての性質と量子としての性質を合わせ持ち､その応用範囲は非常に広い。したがって、電磁気学、物理学、量子力学などの基礎的理解が必要である。 | ||||||||||||||||||
| ［評価方法・評価基準］ | ||||||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||
| ［講義項目］ | ||||||||||||||||||
| 第１回：電磁波とMaxwellの方程式（１） ガウスの法則 アンペールの法則 ファラデーの法則 第２回：電磁波とMaxwellの方程式（２） 磁場と電場の相互作用 第３回：電磁波の波動方程式の導出 第４回：光の伝搬とダランベールの解 第５回：伝送線路と基礎解析 第６回：平面電磁波の表現，直線偏波，楕円編波 第７回：伝送エネルギーとベクトルポテンシャル 第８回：中間評価（総括とまとめ） 第９回：電磁波の反射率と透過率（１） 異なる誘電体境界に境界条件 第１０回：電磁波の反射率と透過率（２） 偏光に対する反射率と透過率の違い 第１１回：誘電体導波路中の光の伝搬モード解析（１） スラブ導波路の構造と波動光学による解析 第１２回：誘電体導波路中の光の伝搬モード解析（２） 異なる誘電体境界における磁場と電場の条件 第１３回：誘電体導波路中の光の伝搬モード解析（３） 光導波路の固有モード、スラブ導波路 第１４回：電磁波放射とアンテナ 第１５回：評価（総括とまとめ） |
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| ［教育方法］ | ||||||||||||||||||
| 基本的に講義形式で進める。ただし、講義の際に、内容を確認するためにワークシートを使った演習問題を課すことがある。また、いくつかの回では、理解を深めるために事前に講義ビデオを配信するので、それを授業前に視聴してくることを求める。 | ||||||||||||||||||
| ［JABEEプログラムの学習・教育目標との対応］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||
| ［その他］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||