光波電子工学

Lightwave Engineering

専門教育科目

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工学部

3年

HETBK3MCA1

2単位

講義 (Lecture)

2024年度前期

榎原 晃

工学研究科

日本語

目標9

随時　書写B617研究室

enokihara@eng.u-hyogo.ac.jp

3◎／5◎

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【講義目的】
　光技術は、光ファイバ通信や光応用計測など現在の最先端の科学技術を担っており、また、将来においても、大容量情報伝送や超高速信号処理など我々の情報化社会には不可欠な技術である。本講義では、このような光学技術の基礎となる知識を修得する。
【到達目標】
　光波の性質や特性を把握し、それを用いて光波の振る舞いについての解析･計算ができる。また、初歩的な光導波路や光学素子の特性を理解し、具体的な構成についての知識を習得する。具体的には、
・光波の伝搬を定式化でき、平面波の導出と伝搬の特性を定量的に説明できる。光波の偏光状態を説明でき、具体的に解析できる。光波のエネルギーと電力を算出できる。
・光波の反射、屈折、2光波の干渉の性質を説明できる。回折、レンズによる集光について解析できる。
・三層スラブ導波路の導波モードの性質、カットオフについて、定量的に解析できる。光ファイバの構造と伝搬モードを説明できる。
・光受動素子である干渉計、偏光子、波長板、回折素子、光共振器等の光受光素子の構造、特性を説明できる。

【講義内容】
　本講義は、光技術の基礎と初歩的な応用技術を学ぶ。まず、前半では基礎的な項目として、光波の伝搬、および、干渉や回折などの光波の性質について詳しく学び、後半では、光回路への応用技術として、光導波、および、光受動素子などについて解説する。また、毎回の授業の最後に簡単な課題を出す。課題の解答において生成系AIの利用は認めない。
【講義計画】
１．光波電子工学の背景技術と基礎知識、光波の表現
２．光波の伝搬から、平面波の導出と伝搬の特性
３．光波の偏光
４．光波のエネルギーと電力
５．光波の性質から、屈折率境界面での反射と屈折
６．２光波の干渉
７．スリット、円形開口からの回折と回折限界
８．レンズによる集光、１，２章全般の中間まとめ
９．光導波から、三層スラブ導波路の構造と導波条件
１０．三層スラブ導波路の導波モードとカットオフ
１１．光ファイバの構造と種類と電磁界分布
１２．光ファイバの伝搬モードと単一モード伝送
１３．光受動素子から、干渉計、偏光子
１４．波長板波長フィルタ、回折素子
１５．光共振器、全体のまとめ

「フォトニクスの基礎」榎原晃、川西哲也共著、コロナ社

「新版光エレクトロニクス入門」西原浩、裏升吾、共著、コロナ社

【予習】授業に際して指示するテキストの対応する部分、配付資料がある場合は配付資料をよく読み込んでおく。また、不明な点、疑問点などをまとめておくことが望ましい。（30ｈ）
【復習】講義内容の理解を深め定着させるために、自分で取ったノートなどを参考にして、テキストの該当部分を再度読み直す。また、必要に応じて該当する部分の章末問題を解く。（30ｈ）

採用しない

【到達目標】に記載された能力への到達度を中間試験と期末試験の結果で評価する。試験の点数を基に、S(90点以上)、A(80点以上)、B(70点以上)、C(60点以上)で成績評価し、単位を付与する。

毎回行う課題は次回授業で解説する。中間試験についても授業中に解説して模範解答を掲示する。また、授業において、平均点、点数の分布、全体的な傾向などを説明して、希望者には点数を開示する。定期試験の結果については希望者にはフィードバックする。

履修に際しては、電磁気学A,Bの知識を有していることが望ましい。

該当しない