レーザー応用計測

科目基礎情報

学校 鶴岡工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 レーザー応用計測
科目番号 0020 科目区分 専門 / 選択
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 生産システム工学専攻 対象学年 1
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 光・レーザ工学入門 博士(工学)中野人志 著 コロナ社
担当教員 宮﨑 孝雄

目的・到達目標

 レーザは光通信,家電製品,情報処理機器,レーザ加工,医療分野など産業界広く利用されている.
ここでは,レーザの応用に必須であるレーザの基本的性質,発振原理,種類や特徴を理解した上で,レーザを応用した各種装置やシステムなどの動作原理と特徴を習得し,レーザが担う役割の重要性と多様性について理解を深めてレーザ
を応用した新しい機器や技術開発に向けての基礎力を身につけることを目標とする.

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
評価項目1自然光と異なるレーザ光の特徴を光学および量子論の知識に基づいて定量的に説明できる.自然光と異なるレーザ光の特徴を光学および量子論の知識に基づいて定性的に説明できる.自然光と異なるレーザ光の特徴が説明できない.
評価項目2各種レーザの発振原理及び特徴を光学および物理の理論を利用して定量的に説明できる.各種レーザの分類,構造,発振原理及び特徴を定性的に説明できる.各種レーザの分類,構造,発振原理及び特徴を説明できない.
評価項目3各種レーザを応用した装置やシステムの原理,構成,特徴及び性能について定量的に説明できる.各種レーザを応用した装置やシステムの原理,構成,特徴及び性能について定性的に説明できる.各種レーザを応用した装置やシステムの原理,構成,特徴及び性能について説明できない.

学科の到達目標項目との関係

(E) 一つの得意専門分野をもち,生産技術に関する幅広い対応能力を身につける。 E-1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
レーザーの応用において必須であるレーザー光の特性,レーザーの動作原理及び種類などについて理解するために,光学および量子力学
の基礎知識に基づいて解説する.また,各種レーザを応用した最新の装置やシステムの動作原理,特徴をわかり易く説明する.
授業の進め方と授業内容・方法:
講義の進捗状況に応じて,小テストあるいはレポート提出を課して理解度を深める.達成度を評価するために,中間試験と期末試験試験
を実施する.授業は,講義が主体となる.成績評価は,試験成績,小テストおよびレポートを総合評価して行う.
注意点:
成績評価の割合は,中間試験40%,後期末試験40%,小テストおよびレポート20%で総合評価し,60点以上を合格とする.
試験問題は,到達目標に則した内容とする.

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週  波動光学の基礎と光の粒子性 光の反射・屈折,回折,干渉,偏光,散乱について説明できる.
2週  光の粒子性と電子の相互作用 黒体放射,光電効果,不確定原理を説明できる.コンプトン効果を
計算できる.
3週  発光メカニズム 電子の準位間遷移による光放射やエネルギーバンド間再結合による光放射について説明できる.
4週  レーザ光の基本的性質 指向性,単色性,可干渉性について説明できる.可干渉距離を導出できる.
5週  レーザの原理 自然放出と誘導放出,反転分布 光増幅器の利得,レーザ発振条件
について説明できる.
6週  レーザの原理(続き) 光共振器,レーザ光の縦モード,横モード,レーザ媒質の励起方法
について説明できる.
7週  レーザ光の特性評価 連続発振,パルス発振のレーザ出力,ビーム品質,集光径の測定方法が説明および計算できる.
8週  中間試験 レーザ光の基本的性質と発振原理
特性評価に関する理解度を評価する.
4thQ
9週  各種レーザの特徴 気体レーザ,固体レーザ,色素レーザ,半導体レーザの構造と特徴について説明できる.
10週  各種レーザの特徴(継続) エキシマレーザ,光ファイバレーザ,X線レーザの構造と特徴について説明できる.
11週  レーザ光内部制御技術 Qスイッチングおよびモードロック制御技術を理解し,発振されたレーザ光の特徴を説明できる.
12週  レーザ光外部制御技術 高調波変換,光音響光学素子,リレーレンズ系,空間フィルタリングについて説明できる.
13週  レーザの応用 光ディスクによる情報の記録・再生,光計測,光通信における技術的特徴について説明できる.
14週  レーザ加工 レーザ光の特徴を利用した精密加工や熱加工,核融合技術について理解できる.
15週  後期末試験 各種レーザの特徴と特徴を生かした応用に関する理解状況の評価を
行う.
16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80000020100
基礎的能力2000001030
専門的能力5000001060
分野横断的能力100000010