光エレクトロニクス

Optoelectronics

994345M

43ELELD304

福地　裕

Yutaka Fukuchi

2025年度後期

2025年度

②Second semester

火曜5限

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工学部　電気工学科

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering

2.0単位

講義

Lecture

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⑥ [遠隔]ブレンド型授業/ [Remote] Blended format (may include less than 50% classes held on-site)

エレクトロニクス分野における光・レーザ技術の占める割合は大きい。本科目は、光エレクトロニクス全般を扱う。

本講義の目的は、光エレクトロニクスの研究開発や応用に必要な実力を養うことである。

本授業の到達目標は、電磁波理論、光と原子の相互作用、レーザ発振、光導波路、光の検出・変調・制御、非線形光学の基礎・応用、レーザの応用分野などについて学習し、これらの知識を習得することである。

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/​​​

電気磁気学と電子工学の基礎を理解していることが望ましい。

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test

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授業計画に沿って毎回準備学習を１時間程度行い、週毎に授業内容の復習を１時間程度行うこと。

中間試験と課題20%，期末試験80%により評価する。

・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

Y

書名：光エレクトロニクス 基礎編
著者：ヤリーヴ
出版社：丸善

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

教科書「光エレクトロニクス 基礎編」ヤリーヴ [丸善]は、必ずしも購入する必要はありません。購入するかどうかは、各自で判断して下さい。教科書を準備しなくても授業内容を最低限理解できるように、解説資料や補足説明資料などを配布します。適宜演習問題のプリントを配布します。

この授業は、最も効果的・効率的な授業の実施⽅法として[遠隔]ブレンド型授業を採用し、同時かつ双方向に行われます。

以下に示すシラバスの授業計画に沿って、LETUSに授業で用いる解説教材や、定期的な理解度を把握するための小テスト、振り返り、演習、課題等を計画的に展開します。

授業ではその回の解説の後、質問のための時間を確保するとともに、Zoomチャット機能等を用いて振り返り課題を毎回出し、提出を求めます。

振り返り課題に対する解説は、全て次回の授業の中で行い（フィードバック）ます。

教員と学生間および学⽣同⼠の意⾒交換やコミュニケーションの機会等も、対面回とオンライン回の両方で確保しす。

授業を進めて行く中での周知事項等は、授業の中で伝えるかLETUSへの掲示で行います。

授業の進め方や評価等についての詳しい説明は、LETUSの解説動画で確認できます。


1.　光エレクトロニクスの歴史
光エレクトロニクスの誕生から現在に至るまでの歴史を概観する。

2.　電磁波理論（１）
マクスウェル方程式から出発して、電界に比例した誘電分極が生じる線形性媒質中の電磁波伝搬に伴うエネルギーの損失、蓄積、輸送について学ぶ。

3.　電磁波理論（２）
線形性媒質中の電磁波伝搬を記述する波動方程式について学ぶ。さらに、異方性媒質について理解する。

4.　光の量子論の概要
光エレクトロニクスや光通信工学において、現状では必ずしも光の量子論の知識を必要としない。しかしこれは、量子論的な現象を無理矢理古典論で解釈した結果である。光の本質、すなわち光はなぜ波動性と粒子性を併せ持つのかを理解しておくことは、今後の技術発展に伴い重要性が増すと考えられる。ここでは、光の量子論の概要について学ぶ。

5.　光と原子の相互作用
光と原子系の相互作用について学び、自然放出、誘導放出、誘導吸収を理解する。さらに、レート方程式を用いた光の吸収と増幅について学ぶ。

6.　レーザ発振の理論
光共振器、反転分布、発振条件などについて学び、レーザの発振原理を理解する。

7.　導波路による光伝搬
光を伝搬させる通路を光導波路という。ここでは、まず光の位相速度と群速度を理解する。次に、スラブ光導波路や矩形光導波路、光ファイバ等の構造、伝搬特性について学ぶ。

8.　光の検出
フォトダイオードを中心に光検出器の種類とその動作、特徴を理解し、受光感度がどのように決定されるかについて学ぶ。

9.　光の変調と制御
電気光学効果や音響光学効果などを用いた、光の変調や制御について学ぶ。

10.　連続波レーザ各論
出力されるレーザ光の電力が一定の連続波レーザの種類とその動作、特徴について学ぶ。

11.　パルスレーザ各論
パルス発振に用いられるＱスイッチ法やモード同期法を理解し、パルスレーザの種類とその動作、特徴について学ぶ。

12.　非線形光学の基礎
電界に非線形に応答した誘電分極が生じる非線形媒質について学ぶ。さらに、非線形媒質中の電磁波伝搬について学ぶ。

13.　非線形光学効果の応用
非線形光学効果を用いると、第二高調波発生や光波長変換、位相共役光発生などの様々な光信号処理が可能になる。ここでは、非線形光学デバイスの種類とその動作、特徴を整理し、光信号処理への応用について学ぶ。

14.　レーザ光の応用分野と最近のトピックス
光通信や、光ディスク、光計測、ホログラムなどのレーザ光の応用分野を概観する。さらに、関連する最近のトピックスについて紹介する。

15.　到達度の確認と解説
講義内容のまとめを行い、本科目の授業内容に関する理解度や到達度の確認とその解説を行う。

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特になし。

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