光物性特論2

Advanced Course of Optical Propertyof Solids 2

991CT06

12PHOPT502

徳永　英司

Eiji Tokunaga

2024年度前期

2024 First Semester

月曜5限

Monday 4th Period

理学研究科　物理学専攻

Department of Physics, Graduate School of Science

1.0単位

講義

Lecture

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⑧ [遠隔]オンライン授業（非同期）/ [Remote]Online (asynchronized remote)

1 で知った光の基本的な応用技術から最先端技術まで、量子光学・非線形光学・励起子物理学の理論的基礎に基づいて理解することを目的とする。近年の光科学の進歩は目覚しく、光通信・光メモリ・光量子情報処理・超解像など、光科学に関連する革新技術のニュースを聞かない日はない。光を発生・受光するのは物質（中の電子）であり、エレクトロニクスとフォトニクスをつなぎ光を高度に利用するためには、光自身の性質と光と物質の相互作用についての深い理解が欠かせない。
Acquire deeper understanding of basic to advanced technologies of light learned in 1 on
the theoretical basis of quantum optics, nonlinear optics, and exciton physics. The progress of optical science in recent years has been remarkable, and there is no day not to hear news of innovative technologies related to optical science, such as optical communication, optical memory, optical quantum information processing, and super-resolution. The substance that generates and receives light is the electrons in the materials, and a deep understanding of the properties of light itself and the light-matter interaction is essential in order to use light in an advanced manner by connecting electronics and photonics.

光の基本的な応用技術から最先端技術まで、量子光学・非線形光学・励起子物理学の理論的基礎に基づいて理解する。
To understand from basic to advanced technologies of light on the theoretical basis of quantum optics, nonlinear optics, and exciton physics.

量子光学（半古典論）・非線形光学・励起子物理学の基礎と応用を学習し、関連する最先端の論文を読解できる力をつけることを目標とする。学部レベルの幾何光学、波動光学、光と物質との線形相互作用についての知識を前提とする。
Acquire the ability to read and understand the latest papers on optical physics by learning the fundamentals and applications of quantum optics (semiclassical theory), nonlinear optics, and exciton physics. Supposed to have basic knowledge of geometric optics, wave optics, and the linear interaction of light with matter in the undergraduate courses.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

授業資料
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/eiji/lecture.html

The materials are available on the lecture page of Tokunaga Lab's HP:
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/eiji/lecture.html

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授業のページ
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/eiji/lecture.html
の資料を参考にすること。
Students should refer to the materials on the lecture page:
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/eiji/lecture.html

コロナ対策により毎回の提出課題で評価し、最終レポートは課さない。コロナ以降（非同期遠隔の場合）
Change due to corona: Assessment is based on the assignment submitted in each class. No final report will be required.

レポートにより評価する。コロナ以前（対面の場合）
Assessment is based on the final report. The report task is to summarize the latest papers related to the contents of the lecture.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

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櫛田孝司　　　光物性物理学
Loudon　　　　　光の量子論　第2版
Levenson,Kano 非線形レーザー分光学
服部利明　　　非線形光学入門
小林浩一　　　　光物性入門

第１回：光と物質の相互作用の半古典論（1 のつづき）
第２回：分極 (Rabi振動) のdressed atom model (or 結合量子井戸モデル) による理解
第３回：光学的Bloch方程式
第４回：非線形光学　様々な非線形光学効果
第５回：非線形光学　ダイアグラムによる解法
第6回：励起子物理学　Frenkel励起子
第7回：励起子物理学 Wannier励起子
第8回：レポート作成
1: Semiclassical theory of the light-matter interaction (continued from 1)
2: Polarization (Rabi oscillation) in terms of dressed atom model (or coupled quantum well model)
3: Optical Bloch equation
4: Nonlinear optics: various nonlinear optical effects
5: Nonlinear optics: solution using diagram
6: Exciton physics: Frenkel exciton
7: Exciton physics: Wannier exciton
8: Report preparation

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