概要:
【生産 平成28年度は開講しない 】
電気による信号伝送と光による信号伝送の違いを説明しながら、長距離通信における光による信号伝送の優位性を理解する。
授業の進め方・方法:
1. 授業方法は講義を中心とし、演習問題や課題を出して解答の提出を求めます。
注意点:
電気回路・電磁気学・電子回路・ディジタル回路・電子材料・電子計測・電気機器に関する内容を復習しておくこと。
授業では毎回資料を配布する。試験は資料を中心に作成する。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
概要説明 |
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| 2週 |
電磁波1（変位電流とマクセル方程式） |
変位電流について説明でき、マクセル方程式の解の工学的な重要性を説明できる。
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| 3週 |
電磁波2（平面波の伝播特性） |
平面波の伝搬特性を定量的に説明できる。
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| 4週 |
電磁波の反射と透過 |
誘電率のことなる材料を電磁波（光）が通過した時の電磁波の振る舞いを説明できる。
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| 5週 |
損失のある誘電体中の電磁波の伝播特性 |
損失のある誘電体中を電磁波（光）が伝搬する時の伝搬特性を定量的に説明できる。
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| 6週 |
電磁波の伝送（導波管、同軸ケーブル、レッヘル線での伝送特性） |
主に、同軸ケーブルとレッヘル線で電磁波の伝搬特性が異なることを説明できる。
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| 7週 |
中間試験 |
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| 8週 |
発光ダイオードの構造と特性
半導体レーザーの構造と特性
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発光ダイオードの構造と発光の原理を説明できる。
半導体レーザーの構造や発光ダイオードとの光の性質違いを説明できる。
ダブルへテロ構造を説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
光伝播と光物性の基礎および光ファイバー用材料について |
光ファイバーでの光の伝搬特性を説明でき、電気信号による信号伝送より長距離では優れていることを説明できる。
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| 10週 |
光ファイバの基礎的性質（光ファイバの幾何光学など） |
光ファイバーでの伝搬特性を定性的または定量的に説明できる。
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| 11週 |
光ファイバーによる信号伝送（伝送路および材料による各種損失特性など） |
光ファイバーでの信号伝搬特性を知り、誘電体中での光の散乱および光の吸収について定性的に説明できる。
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| 12週 |
光ファイバーの製造と構造（製造工程、機械的特性、接続方法など） |
光ファイバーの製造方法や機械的特性を説明できる。
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| 13週 |
光デバイスの構造 |
各種光デバイスの構造を説明できる。
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| 14週 |
光検波器の原理と簡単な光通信実験 |
太陽電池とLEDまたは電球による光通信実験の理論や動作原理を説明できる。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
復習 |
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| 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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 電気・電子系分野 | 電気回路 | インピーダンスとアドミタンスを説明し、これらを計算できる。 | 5 | |
| 正弦波交流の複素表示を説明し、これを交流回路の計算に用いることができる。 | 5 | |
| 電荷と電流、電圧を説明できる。 | 5 | |
| オームの法則を説明し、電流・電圧・抵抗の計算ができる。 | 5 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、直流回路の計算ができる。 | 5 | |
| 合成抵抗や分圧・分流の考え方を用いて、直流回路の計算ができる。 | 5 | |
| ブリッジ回路を計算し、平衡条件を求められる。 | 5 | |
| 電力量と電力を説明し、これらを計算できる。 | 5 | |
| 正弦波交流の特徴を説明し、周波数や位相などを計算できる。 | 5 | |
| 平均値と実効値を説明し、これらを計算できる。 | 5 | |
| 正弦波交流のフェーザ表示を説明できる。 | 5 | |
| R、L、C素子における正弦波電圧と電流の関係を説明できる。 | 5 | |
| キルヒホッフの法則を用いて、交流回路の計算ができる。 | 5 | |
| 合成インピーダンスや分圧・分流の考え方を用いて、交流回路の計算ができる。 | 5 | |
| 直列共振回路と並列共振回路の計算ができる。 | 5 | |
| 相互誘導を説明し、相互誘導回路の計算ができる。 | 3 | |
| 理想変成器を説明できる。 | 3 | |
| 交流電力と力率を説明し、これらを計算できる。 | 3 | |
| RL直列回路やRC直列回路等の単エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。 | 3 | |
| RLC直列回路等の複エネルギー回路の直流応答を計算し、過渡応答の特徴を説明できる。 | 3 | |
| 電磁気 | 電荷及びクーロンの法則を説明でき、点電荷に働く力等を計算できる。 | 5 | |
| 電界、電位、電気力線、電束を説明でき、これらを用いた計算ができる。 | 5 | |
| ガウスの法則を説明でき、電界の計算に用いることができる。 | 5 | |
| 導体の性質を説明でき、導体表面の電荷密度や電界などを計算できる。 | 4 | |
| 誘電体と分極及び電束密度を説明できる。 | 4 | |
| 静電容量を説明でき、平行平板コンデンサ等の静電容量を計算できる。 | 4 | |
| コンデンサの直列接続、並列接続を説明し、その合成静電容量を計算できる。 | 4 | |
| 静電エネルギーを説明できる。 | 5 | |
| 電流が作る磁界をビオ・サバールの法則およびアンペールの法則を用いて説明でき、簡単な磁界の計算に用いることができる。 | 5 | |
| 磁性体と磁化及び磁束密度を説明できる。 | 5 | |
| 自己誘導と相互誘導を説明でき、自己インダクタンス及び相互インダクタンスに関する計算ができる。 | 5 | |
| 磁気エネルギーを説明できる。 | 5 | |
| 電磁誘導を説明でき、誘導起電力を計算できる。 | 5 | |
| 電力 | 電気エネルギーの発生・輸送・利用と環境問題との関わりについて説明できる。 | 5 | |
| 情報系分野 | その他の学習内容 | オームの法則、キルヒホッフの法則を利用し、直流回路の計算を行うことができる。 | 5 | |
| トランジスタなど、ディジタルシステムで利用される半導体素子の基本的な特徴について説明できる。 | 5 | |