授業科目名				担当教員
光波工学特論				垣尾　省司／本間　聡
時間割番号	単位数	コース	履修年次	期別	曜日	時限
GTE501	2	(未登録)	1	前期	水	I
［概要と目標］
[Advanced Optical and Acoustic Waves Engineering ] Light and radio wave are used to carry a signal in modern optical and wireless communications, respectively. This class provide explanation of basic property of electromagnetic filed and its applications to communication/measurement techniques using wave characteristics. This class also introduce the advanced topics of optical devices such as light generators, detectors, and analyzers, and specific systems such as optical communication and information processing. 現在の通信技術において、超高速光通信システムでは光波が、移動体通信システムでは電波が大活躍している。本講義では、光波や電波といった電磁波の基本的性質にさかのぼって学習し、これらの波動を利用した通信技術・計測技術について基礎から応用までを解説する。したがってMaxwell方程式から、電界および磁界の相互作用を導出でき、さらに電磁波の伝搬状態を解析できる力を身に着けることを目標とする。さらに、通信技術や計測技術への応用についてその内容を説明できることを目標とする。また光発生器・検出器および分析器などの光学装置や、光情報伝送や光情報処理などの具体的なシステムへの応用に則して発展的な話題を解説する。
[到達目標]
1. to understand the nature of the phenomenon of wave movement and to express its characteristics mathematically 2. to derive wave equations from Maxwell equations and further apply boundary conditions 3. to analysis light wave propagating in free space and wave-guide. この講義の到達目標は「波動現象を物理的に捉え、その数学的記述と解析の基礎を理解できること」である。特に、 Maxwellの式より波動方程式を導出し、さらに境界条件が適用できること。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できること。
［必要知識・準備］
Requirements for admission to the course are basic mathematical knowledge such as calculus, linear algebra, and basic analysis and electromagnetics engineering 微分積分学、線形代数学、基礎解析学などの基礎的な数学知識と電磁気学の知識が要求される。
［評価基準］
No 評価項目 割合 評価の観点 1 試験：期末期  100  % 達成目標に関わる出題に対し6割以上達成した者を合格とする
［教科書］
担当教員により講義資料が提供される
［参考書］
(未登録)
［講義項目］
1. Maxwell equation and Basics of vector operation 2. Derivation of wave equation for plane wave, and its phase velocity 3. Fourier optics and beam propagation analysis in free space 4. Fourier beam propagation method and Fresnel？Kirchhoff integral theorem(1) 5. Fourier beam propagation method and Fresnel？Kirchhoff integral theorem(2) 6. Optical lens and Fourier transform (1) 7. Optical lens and Fourier transform (2) 8. Polarization and Fresnel coefficients 9. 2-wave interference / multiple interference 10. Wave propagation in wave-guide 11. Transmission dispersion equation and dispersion curve by waveguide 12. Electromagnetic field distribution of guided mode 13. Mode coupling (co-directional couplinng) 14. Mode coupling (contra-directional coupling) 15. Final examination 第１回　Maxwellの方程式＋ベクトル演算基礎（本間） 第２回　平面波の波動方程式の導出，位相速度導出（本間） 第３回　フーリエ変換と自由空間伝搬解析（本間） 第４回　フーリエビーム伝搬法とフレネルキルヒホッフ回折積分（１）（本間） 第５回　フーリエビーム伝搬法とフレネルキルヒホッフ回折積分（２）（本間） 第６回　レンズによるフーリエ変換作用（１）（本間） 第７回　レンズによるフーリエ変換作用（２）（本間） 第８回　偏波・フレネル係数（垣尾） 第９回　２波干渉・　多重干渉（垣尾） 第１０回　導波路による伝送（垣尾） 第１１回　分散方程式・分散曲線（垣尾） 第１２回　導波モードの電磁界分布（垣尾） 第１３回　モード結合（同方向結合）（垣尾） 第１４回　モード結合（逆方向結合）（垣尾） 第１５回　総合評価と総括・まとめ（本間・垣尾）
［前年度授業に対する改善要望等への対応］
前年度と同様に実施