授業科目名(和文)
[Course]
光デバイス工学
授業科目名(英文)
[Course]
Optical Devices Engineering
学部(研究科)
[Faculty]
情報系工学研究科
学科(専攻)
[Department]
システム工学専攻前期
担当教員(○:代表教員)
[Principle Instructor(○)
and Instructors]
福嶋 丈浩  自室番号(2310)、電子メール(fuku**c.oka-pu.ac.jp)
※利用の際は,** を @に置き換えてください
単位数
[Point(Credit)]
前期 2単位
対象学生
[Eligible students]
システム工学専攻前期課程 1・2年次生
授業概略と目標
[Course description and Objects]
高速光ファイバ通信や高密度記録光ディスク装置において重要な役割を果たす半導体レーザと光ファイバについて、基本的な特性とその解析手法、特性評価法、そして応用分野を講述する。また、微小共振器レーザなど、最先端の光デバイスの研究も紹介する。
到達目標
[Learning Goal]
・高度情報化社会において、光デバイスが果たす役割を理解する。
・半導体レーザの基本的な構造と動作原理を理解する。
・半導体レーザの性能を表す基本的な特性を理解するとともに、その解析方法を身につける。
・光ファイバの基本的な構造と光導波の原理を理解する。
・光線方程式による多モード光ファイバの解析方法を身につける。
履修上の注意
[Notes]
履修の要件:特になし
その他  :簡単な数値計算を行うので、C言語またはFORTRANを習得していることが望ましい。
授業計画とスケジュール
[Course schedule]
1.内容概説
 本講義で取り扱う内容を説明するとともに、履修上の注意や成績評価について説明する。
2.半導体レーザと光ファイバのあらまし
 半導体レーザと光ファイバの基本的な原理とその応用技術について学ぶ。
3.半導体レーザの基本構造
 半導体レーザの基本的な構造について学ぶ。
4.マクスウェルの電磁方程式と波動方程式
 マクスウェルの電磁方程式から波動方程式を導く方法を学ぶ。
5.スラブ導波路における光の導波
 3層スラブ導波路の光伝搬について学ぶ。
6.近視野像と遠視野像
 半導体レーザの近視野像と遠視野像を計算する方法を学ぶ。
7.レーザ発振の条件
 レーザが発振するために必要な条件(振幅条件と位相条件)について学ぶ。
8.半導体レーザの縦モード
 半導体レーザの縦モードとその制御技術について学ぶ。
9.半導体レーザの変調特性
 レート方程式を用いた半導体レーザの変調特性の計算方法を学ぶ。
10.光ファイバの種類と応用分野
 光ファイバの種類とその応用分野について学ぶ。
11.アイコナール方程式と光線方程式
 マクスウェルの方程式からアイコナール方程式を導き、さらに、光線方程式を導出する方法を学ぶ。
12.近軸光線方程式による多モード光ファイバの解析
 近軸近似を行った光線方程式(近似光線方程式)を用いて2乗屈折率分布の多モード光ファイバ中を伝搬する光線の経路を求める方法を学ぶ。
13.多モード光ファイバ中の光の伝搬を表す光線方程式
 光線方程式を円柱座標系で表し、光ファイバ中における光線方程式を導出する方法を学ぶ。
14.高速光ファイバ通信システムと高密度記録光ディスク装置
 半導体レーザと光ファイバの応用技術として高速光ファイバ通信システムと高密度記録光ディスク装置について学ぶ。
15.光デバイスの高機能化と多機能化
 半導体レーザをはじめとする光デバイスの高機能化と多機能化について学ぶ。
成績評価方法と基準
[Grading policy (Evaluation)]
出席状況とレポートにより総合的に評価する。
教科書
[Textbook]
教科書:教科書は使用しないが、初回の授業で担当教員が作成した講義資料を配布する。
参考書:半導体レーザ[基礎と応用」、伊藤良一、中村道治共著、培風館
半導体レーザ、伊賀健一編著、オーム社
光波電子工学、小山次郎、西原浩、コロナ社
自主学習ガイド及び
キーワード
[Self learning]
授業の前に講義資料をよく読んでおく。
参考書を読んで理解を深める。
キーワード:半導体レーザ、光ファイバ、光ファイバ通信、光ディスク装置
開講年度
[Year of the course]
28