光エレクトロニクス

科目基礎情報

学校 津山工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 光エレクトロニクス
科目番号 0094 科目区分 専門 / 選択
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 電気電子工学科 対象学年 5
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 伊藤ほか「これからスタート!光エレクトロニクス」(電気書院)
担当教員 香取 重尊

到達目標

1.原子構造を理解し,原子からの発光が説明できる。
2.プラズマ中の発光の特徴や応用(気体レーザ)が説明できる。
3.半導体材料のエネルギーバンドと発光波長の関係を説明できる。
4.半導体を応用した光素子(LED,半導体レーザ,太陽電池)および,光記録について手法と原理を理解できている。

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原子構造を理解し,原子からの発光が説明できる光の粒子性,物質の波動性が理解でき,原子構造を各種量子数により述べることができる光の粒子性,物質の波動性が理解でき,原子構造を各種量子数により説明するためにはクリアすべき課題がある
評価項目2プラズマ中の発光の特徴や応用(気体レーザ)が説明できるプラズマ中で発光スペクトルが幅を持つ原因が理解でき,レーザ光発生メカニズムを説明できるプラズマ中で発光スペクトルが幅を持つ原因が理解でき,レーザ光発生メカニズムを説明するためにはクリアすべき課題がある
評価項目3半導体のエネルギー帯図を用いてバンドギャップと発光波長との関連を説明できる半導体のバンドギャップと発光波長の関連を説明できる半導体のバンドギャップと発光波長の関連を理解していない
評価項目4各種光記録の原理について図を用いて説明できる光記録の手法,原理について説明でき,お売れよう例を挙げることができる光記録の原理に関して理解できていない
評価項目5有機系半導体材料と無機系導体材料の物性の違いを理解し説明できる。有機系半導体材料の特徴を理解し,図を用いて説明できる。有機系半導体材料の特徴を説明することができない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
光エレクトロニクスは光技術とエレクトロニクスの融合から成り立っている学問・技術分野でありこれから大きく発展していく分野である。本講座では光エレクトロニクスを大局的に理解する力の養成を目指す。
授業の進め方・方法:
1週2単位時間(90分)で開講する。板書を中心に進めていく。前期は気体からの光放射の原理に関する基礎と応用を中心に,後期は,半導体光素子として,発光ダイオード・半導体レーザ・太陽電池を中心に講義を進めていく。
注意点:
本科目は「授業時間外の学習を必修とする科目」である。1単位あたり授業時間として15単位時間開講するが,これ以外に30単位時間の学習が必修となる。これらの学習については担当教員の指示に従うこと。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス,量子力学的な考え方
2週 電子軌道と発光スペクトルの関係 光の粒子性,物質の波動性,原子構造について説明できる
3週 シュレーディンガーの波動方程式 光の粒子性,物質の波動性,原子構造について説明できる
4週 分光表記法,パウリの排他律,選択則,プラズマ中の発光スペクトル 光の粒子性,物質の波動性,原子構造について説明できる。プラズマ中で発光スペクトルが幅を持つ原因が理解し,説明できる。
5週 誘導放射,吸収,スペクトル広がり 誘導放射,吸収,スペクトル広がりについて説明できる
6週 光半導体物性の基礎,発光ダイオードの動作原理と特性 半導体のバンドギャップと発光波長について説明できる
7週 半導体レーザの動作原理と特性気体レーザの原理・特徴 発光ダイオードの動作原理について説明できる
8週 (中間試験)
2ndQ
9週 返却と解答解説,ガイダンス,半導体物性の基礎
10週 光半導体素子の基礎物理 光半導体素子の基礎物理について説明できる
11週 光記録の種類と原理 光記録の手法,原理について説明できる
12週 液晶材料の基本物性と応用 液晶材料の基本物性と応用について説明できる
13週 光受光素子の動作原理と特性 光受光素子の動作原理と特性について説明できる
14週 有機系半導体の基礎物性 有機系半導体の基礎物性について説明できる
15週 前期末試験の答案返却と試験解説
16週

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演習合計
総合評価割合140000060200
基礎的能力70000030100
専門的能力70000030100
分野横断的能力0000000