到達目標
１．伝搬する光波の位相は時間的、空間的に変化することを説明できる。
２．フラウンホーファ回折とフレネル回折の違いを説明できる。
３．光強度と電界の関係が述べられる。
４．光波伝搬の境界条件が述べられる。
５．誘電率テンソル、複屈折の概念を述べられる。
６．半導体レーザの原理を説明できる。
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 |
| 評価項目1 | 伝搬する光波の位相は時間的、空間的に変化することを明確に説明できる。 | 伝搬する光波の位相は時間的、空間的に変化することを説明できる。 | 伝搬する光波の位相は時間的、空間的に変化することを説明できない。 |
| 評価項目2 | フラウンホーファ回折とフレネル回折の違いを明確に説明できる。
| フラウンホーファ回折とフレネル回折の違いを説明できる。
| フラウンホーファ回折とフレネル回折の違いを説明できない。 |
| 評価項目3 | 光強度と電界の関係を明確に述べられる。 | 光強度と電界の関係が述べられる。 | 光強度と電界の関係を述べることができない。 |
| 評価項目4 | 伝搬途中で媒質が変わるときの光波伝搬の境界条件を明確に述べられる。
| 伝搬途中で媒質が変わるときの光波伝搬の境界条件を述べられる。 | 伝搬途中で媒質が変わるときの光波伝搬の境界条件が述べられない。 |
| 評価項目5 | 誘電率テンソル、複屈折の概念を正確に述べられる。 | 誘電率テンソル、複屈折の概念を述べられる。 | 誘電率テンソル、複屈折の概念を述べられない。 |
| 評価項目6 | 半導体レーザの原理を明確に説明できる。 | 半導体レーザの原理を説明できる。 | 半導体レーザの原理を明確に説明できない。 |
学科の到達目標項目との関係
学習・教育到達度目標 ④
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JABEE (A)
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JABEE (d-1)
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JABEE (g)
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教育方法等
概要:
光と結晶との相互作用、おもに屈折率の扱い方について参考資料を用いて講義する。
（参考書：梅垣 真祐「フォトニクス基礎」（培風館）、西原 浩 ほか「光エレクトロニクス入門（改訂版）」（コロナ社）、藤岡知夫 ほか「光・量子エレクトロニクス」（コロナ社）等）
授業の進め方・方法:
１．授業方法は講義と演習を組み合わせて行う。
２．この科目は学修単位科目のため、事前・事後学習として、レポートまたは小テストを課す。
注意点:
・定期試験後の再試験実施対象者については、試験返却時に別途申し伝える。
・学生からの質問を大いに歓迎する。電子メールも可。
・２／３以上の自学自習レポート提出または小テスト受験を必須とする（自学自習テーマは配布プリントに記載）。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
マクスウェル方程式と電磁波 |
【事前学習】マクスウェルの電磁方程式を復習する。
【事後学習】ポインティングベクトル、電界と光強度について理解する。
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| 2週 |
電磁波の波動方程式 |
【事前学習】波動方程式について調べておく。
【事後学習】電磁波の波動方程式を理解する。
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| 3週 |
平面波の反射と屈折の一般則 |
【事前学習】スネルの反射、屈折則を復習
【事後学習】ｐ偏向、ｓ偏向における反射、屈折則を理解する。
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| 4週 |
回折する光波（等方性均一媒質中の光波） |
【事前学習】電波の回折と光の回折の違いについて調べておく。
【事後学習】光回折は２次波源の発生事象として理解する。
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| 5週 |
フラウンホーファ回折とフレネル回折 |
【事前学習】回折式を展開しておく。
【事後学習】遠視野回折と近視野回折の違いを理解する。
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| 6週 |
時間フーリエ変換と空間フーリエ変換 |
【事前学習】時間と周波数の関係を表す時間フーリエ変換を調べておく。
【事後学習】位相の観点から、時間フーリエ変換と空間フーリエ変換を理解する。
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| 7週 |
金属内の光波 |
【事前学習】光が金属板でほとんど反射されるのはなぜかを調べておく。
【事後学習】金属の導電率が極めて高いことで光が浸入できないことを理解する。
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| 8週 |
中間試験 |
これまでの学習内容を理解する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験の解説、
結晶内の光波（異方性媒質中の光波）―誘電率テンソルとは―
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【事前学習】テンソルについて調べておく。
【事後学習】誘電率と屈折率の関係、光と結晶との相互作用を理解する。
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| 10週 |
異方性媒質中の平面波の取り扱い方 ―屈折率楕円体―
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【事前学習】電気的（磁気的）エネルギー密度とは何かを調べておく。
【事後学習】光学結晶中では屈折率が楕円体状に分布することを理解する。
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| 11週 |
結晶内の光波 ―複屈折、１軸結晶、２軸結晶―
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【事前学習】結晶内での光伝搬のしかたについて調べておく。
【事後学習】屈折率楕円体で観測される特別な場面、複屈折を理解する。
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| 12週 |
導波路光学 ―モードチャート―
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【事前学習】光を閉じ込めて伝搬させる光の全反射条件を調べておく。
【事後学習】導波路中を光波が伝搬する際にできるモードを理解する。
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| 13週 |
光の分散 ―光と物質の相互作用―
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【事前学習】光の分散について調べておく。
【事後学習】ローレンツモデルを理解する。
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| 14週 |
フォトニック結晶 |
【事前学習】フォトニックバンドギャップについて調べておく。
【事後学習】光波を閉じ込める技術について理解する。
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| 15週 |
半導体レーザ |
【事前学習】粒子としての光の性質，バンド構造と電子の遷移について調べておく。
【事後学習】半導体レーザの原理を理解する。
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| 16週 |
定期試験 |
これまでの学習内容を理解する。
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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 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 専門的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 100 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |