授業計画 | テーマ | 内容 | 授業を受けるにあたって |
第1回目 | 光の基礎的性質 | 光の周波数と波長、光波と電波の違い、光波の表現、 マクスウェルの方程式、平面波 | 光も電磁波の一種であること。波のフェーザ表示、オイラーの公式を思い出しておこう。 |
第2回目 | 偏光
ガウスビーム | 偏光、一般媒質中の平面波、ガウスビーム、走査型レーザ顕微鏡、液晶ディスプレイ | 偏光サングラスは、どのような役目があるのか。 |
第3回目 | 反射と屈折 | 反射と屈折の境界条件、金属（完全導体）による反射、 誘電体の反射と屈折（スネルの法則）、全反射、薄膜コーティング | 水から空気に光が進むとき、全反射が起きます。スネルの法則を、思い出しておこう。 |
第4回目 | レンズによる結像 | 球面の屈折による結像、薄いレンズによる結像、厚いレンズによる結像、像形成のための光線と倍率、球面反射鏡による結像、光線伝搬のマトリックス表示、光線の微分方程式、組合せレンズと非球面レンズ | 虫眼鏡の焦点や、レンズの公式を思い出しておきましょう。 |
第5回目 | 光の回折 | 回折現象とその表現、フレネル回折とフラウンホーファー回折、レンズによるフラウンホーファー回折の観測、方形開口と円形開口のフラウンホーファー回折、スリットによるフレネル回折、光エンコーダ、回折光学素子、近接場光学顕微鏡 | 音楽CD面を見ると七色に見えるのは、回折現象です。開口面近傍と遠方では、回折現象が異なり、それぞれ名前が付いています。 |
第6回目 | 干渉 | 二光束干渉、干渉縞、干渉によるビート、空間の干渉縞と定在波、繰返し反射による干渉 | 干渉縞はどのような時に生じるのか、無反射コーティングとは何か、考えておきましょう。 |
第7回目 | 干渉計 | スペックル、コヒーレンス、代表的な干渉計、位相シフト干渉計、レーザ測長器、光ジャイロ | コヒーレント光とは、波長と位相が揃って干渉の起きる光を言います。レーザ光は、コヒーレント光です。 |
第8回目 | ホログラフィー | 光波の記録と再生、インラインホログラフィー法、オフアクシスホログラフィー法、ホログラフィー干渉法 | 立体的に見えるホログラフィーの原理を学びます。 |
第9回目 | 光導波路 | 光を閉じこめて伝送する、光ファイバの基本構造と光の伝搬、光導波路におけるモード、光ファイバ通信、波長多重通信 | 光ファイバを用いると、なぜ通信容量がふえて、通信速度も速くなるのでしょう。 |
第10回目 | 光ファイバ型センサ | ファイバとの結合、ファイババンドルによる照明，画像の伝送、ファイバ型センサ、基板上の光導波路 | 光ファイバは、センサにも利用されていることを、理解しましょう。 |
第11回目 | フーリエ光学 | 画像の周波数成分、光学系の伝達関数、伝達関数、コヒーレント伝達関数、インコヒーレント伝達関数、フィルタリングと光情報処理 | 信号波形を、基本と高調波周波数のサイン・コサイン関数で分解するのがフーリエ変換です。電子・通信・情報・光工学で大事な概念です。 |
第12回目 | レーザの基礎 | 光増幅器と発振器、誘導放出、共振器、レーザ発振、発光ダイオード、半導体レーザ | レーザポインタと、懐中電灯（LEDや豆電球）の光の違いを考えておこう。 |
第13回目 | 光検出器 | フォトダイオード、光電子増倍管、CCDイメージセンサ、半導体位置検出センサと応用 | デジタルカメラは、CCDセンサで光（景色など）を取り込んでいることを思い出そう。 |
第14回目 | マイクロ光学と光マイクロマシン | フォトリソグラフィーと光マイクロマシン、シリコンのマイクロマシニングとミラーデバイス、表面マイクロマシニングと可変デバイス | フォトリソグラフィー技術で、半導体集積回路の線幅は、数10nmになってきています。 |
第15回目 | 期末試験 | 総合テスト | 試験勉強をしっかりやろう。 |