到達目標
半導体レーザを例に取り上げ,レーザのおおまかな概念と有用性が説明できる。レーザ光の性質,吸収と自然放出,誘導放出などのレーザの原理が説明できる。レーザの基本構成と種類が説明できる。半導体レーザの電流―電圧特性と電流―光出力特性と測定回路が説明できる。発光ビームのパターンと発光スペクトルが説明できる。ダブルヘテロ接合構造,キャリア,光,電流閉じ込め,量子井戸構造について説明できる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| エネルギー準位、反転分布、利得の発生が説明できる | 2準位のエネルギー順位を書いて電子の動きを説明できる | エネルギー準位、電子の動きの理解が不十分 |
| ダブルヘテロ構造のキャリア、光の閉じ込めを説明できる | ダブルヘテロ接合、利得の発生を説明できる | ダブルへテロ構造全体の有機的な理解が不十分 |
| 半導体レーザと石英光ファイバの両者の特性を理解し、有機的なシステム構築を説明できる | 半導体レーザと光ファイバの特性の大筋が説明できる | 半導体レーザと光ファイバの有機的な関連性の理解が不十分 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
光,とりわけレーザはエレクトロニクスの分野で半導体デバイスとともに広く用いられ,両者はそれぞれの急速な進展に対して互いに密接に関連しあいながら,現在も応用分野を広げ続けている。この科目では光とレーザ工学の基礎を学習することを目的として,半導体レーザを中心にして光波の発生、増幅と伝播,光波と物質との相互作用,レーザの原理,レーザ光の応用についての基礎を学習する。
授業の進め方・方法:
教室での講義。授業内容は以下に各週ごとに記述する
注意点:
少なくとも復習をしっかり行うこと。復習を通じて,ノートに記載したことを理解できるか確認のこと。物理、化学の基礎知識、半導体材料関連の知識、基礎的な量子論に関するごく簡単な書籍が図書館などに揃っているので、読んでみることをお勧めする。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
半導体レーザとは |
イントロダクション 半導体レーザの中身を見る
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2週 |
レーザとレーザ光 |
レーザ光の性質 レーザの原理―吸収と発光 レーザの基本構成と種類 エネルギー帯構造 光の吸収と発光
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3週 |
光半導体 |
ダブルヘテロ接合構造キャリア,光,電流閉じ込め, 光検出器
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4週 |
半導体レーザの動作特性 |
電流―電圧特性と電流―光出力特性 発光ビームのパターンと発光スペクトル
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5週 |
半導体レーザの動作特性 |
電流―電圧特性と電流―光出力特性 発光ビームのパターンと発光スペクトル
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6週 |
半導体レーザの動作特性 |
電流―電圧特性と電流―光出力特性 発光ビームのパターンと発光スペクトル
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7週 |
半導体レーザの動作特性 |
電流―電圧特性と電流―光出力特性 発光ビームのパターンと発光スペクトル
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8週 |
光導波路と光共振器 |
光の屈折と反射 導波される光波 光導波路から出る光 光共振器の設計法 光ファイバの種類と伝送特性
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4thQ |
9週 |
光導波路と光共振器 |
光の屈折と反射 導波される光波 光導波路から出る光 光共振器の設計法 光ファイバの種類と伝送特性
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10週 |
分布帰還型半導体レーザ,面発光レーザ,ASEレーザ
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DFBレーザ,DBRレーザ,ASEレーザの原理 スペクトル制御とその意味
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11週 |
分布帰還型半導体レーザ,面発光レーザ,ASEレーザ |
DFBレーザ,DBRレーザ,ASEレーザの原理 スペクトル制御とその意味
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12週 |
分布帰還型半導体レーザ,面発光レーザ,ASEレーザ |
DFBレーザ,DBRレーザ,ASEレーザの原理 スペクトル制御とその意味
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13週 |
レーザの応用 |
長距離超高速通信 フォトン圧力とその超微細加工への応用 医学への応用
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14週 |
レーザの応用 |
長距離超高速通信 フォトン圧力とその超微細加工への応用 医学への応用
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15週 |
試験問題解説 |
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16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 |
専門的能力 | 50 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 50 |
分野横断的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 |