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授業科目名
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担当教員
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フォトニクス特論
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張本 鉄雄／酒井 優
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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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| GTZ503 | 2 | (未登録) | 1 | 前期 | 木 | II | ||||||||||||
| ［概要と目標］ | ||||||||||||||||||
| [Advanced Photonics] To pursue understanding of optics and related basic principles investigated with optoelectronics and optical devices. The first half of the course focuses on the wave properties of light and its applied technologies. The second half covers the properties of light as photons and their interaction with matter, as well as the applied technologies of laser devices, from the basics to their applications in detail. 最新の光エレクトロニクスや光デバイスを紹介しながら、それらの基本原理の理解に不可欠な光学の基礎について学ぶ。前半では光の波動的性質とその応用技術を中心に解説し、後半では光の光子としての性質と物質との相互作用、また応用技術であるレーザー装置について、基礎から応用まで詳しく解説する。 |
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| [到達目標] | ||||||||||||||||||
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To acquire following basic knowledge of optics and photonics as they relate to forefront research of novel opto- and photo-electronic devices. (1) Wave-particle duality of light (2) Propagation, interference, and diffraction of light (3) Optical semiconductors (4) Nonlinear optics (5) Basic principles of the laser 光デバイスの基礎である光学を理解し、次世代の光科学技術の創造や開発に携わる上で重要となる以下の素養・知識を身につける。 (1) 光の二重性と諸性質について説明できる。 (2) 光の伝播、偏光、干渉、回折、散乱について説明できる。 (3) 光半導体の諸性質について説明できる。 (4) 非線形光学効果を説明できる。 (5) レーザーの基本原理を説明できる。 |
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| ［必要知識・準備］ | ||||||||||||||||||
| Wave theory, Electromagnetics, Elementary quantum mechanics, Mathematics. 振動・波動、電磁気学、初等量子力学、数学の基礎知識 |
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| ［評価基準］ | ||||||||||||||||||
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| ［教科書］ | ||||||||||||||||||
| (未登録) | ||||||||||||||||||
| ［参考書］ | ||||||||||||||||||
| ［講義項目］ | ||||||||||||||||||
| - Teachers: Prof. M. Sakai (1st-7th), Prof. T. Harimoto (8th-15th) 1. Light wave and Maxwell's equations 2. Propagation of light in materials 3. Total internal reflection and evanescent field 4. Polarization of light and polarization conversion 5. Lens and image formation 6. Gaussian beam optics 7. Light interference, multilayers and anti-reflective coating 8. Basic laser principles 9. Generation of ultrashort laser pulses 10. Amplification of lasers 11. Control and detection of ultrashort and high intensity laser beams 12. Lasers devices: laser diode, all-solid-state lasers, and high-power lasers 13. Applied laser technologies: high-accuracy measurement and nanotechnology 14. Applied laser technologies: fine processing and nuclear fusion 15. Summary and assessment ＊第１～７回は酒井，第８回～１５回は張本が担当する． 第１回 光の波動性（マクスウェル方程式と電磁波の導出を説明することができる） 第２回 物質中の光（物質中における光の伝搬、屈折率と吸収係数について説明することができる） 第３回 光の全反射（光の屈折・反射・全反射・エバネッセント場とその特徴について説明することができる） 第４回 光の偏光（光の偏光とその表示、偏光変換について説明することができる） 第５回 レンズと結像（近軸光線の考え方について説明することができる） 第６回 ガウス光学（ガウス光学と分解能の考え方について説明することができる） 第７回 光の干渉（光の干渉とその応用である多層膜や反射防止膜について説明することができる） 第８回 レーザーの基本原理（自然放出、誘導吸収・放出、反転分布、光増幅の基本概念を説明することができる） 第９回 レーザーの発生技術（超短パルスレーザー光の発生方法について説明することができる） 第１０回 レーザーの増幅技術（再生増幅器、ディスク増幅器、チャープパルス増幅等について説明することができる） 第１１回 レーザーの制御・検出技術（超短パルス高出力レーザー光の非線形光学効果を説明することができる） 第１２回 レーザー装置：半導体レーザー、全固体レーザー、超高出力レーザー（光パラメトリックチャープパルス増幅の基本概念を説明することができる） 第１３回 レーザーの応用：高精度計測、ナノ技術（レーザーを用いた干渉計測の基本概念について説明することができる） 第１４回 レーザーの応用：微細加工、核融合（ナノ加工とレーザー核融合の基本概念について説明することができる） 第１５回 総合評価 |
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| ［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 | ||||||||||||||||||