2018年度 レーザー物理   Laser Physics

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開講元
物理学コース
担当教員名
金森 英人 
授業形態
講義     
曜日・時限(講義室)
木3-4(H119B)  
クラス
-
科目コード
PHY.C449
単位数
1
開講年度
2018年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2018年3月20日
講義資料更新日
-
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

自然放出、誘導放出といった光と物質の基本的な相互作用の理解からはじまり、反転分布と光共振器から構成されるレーザーの原理について説明をします。その結果、発生するレーザー光の性質を特徴づける上で有効なコヒーレンスという概念を導入し、一般的な光との違いを明確にします。次に物質がコヒーレントな光と相互作用した結果として生成されるコヒーレントな状態について説明します。最後に各種レーザーの特徴を挙げ、それらを分類した上で実際の応用例を紹介します。

到達目標

空間モードを踏まえたレーザー共振器の役割、物質の反転分布、光の増幅過程、極超短パルス発生のメカニズムを理解します。また、コヒーレンスという概念を元にレーザー光と通常の光との本質的な違いを理解します。さらに各種レーザーの動作原理と特徴を理解し、その応用についての知識を身につけることを目的とします。

キーワード

空間モード、自然放出と誘導放出、光共振器、反転分布、コヒーレンス、超短パルス

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

講義の要点や重要な数式、グラフ、図を一部マスクした未完成な講義ノートを予め配布します。
授業中は板書の代わりに、スクリーン上のパワーポイン画面に必要事項を書き加えながら説明していきます。
諸君は説明を聞きながら、ブランクの部分を書込み、説明事項を補填することによって講義ノートを完成させます。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 一般の光とレーザー光 指向性、単色性、短パルス、輝度
第2回 光の吸収と放出 自然放出と誘導放出についてのEinsteinの理論
第3回 レーザーの基礎原理 反転分布と光共振器
第4回 レーザー増幅と発振条件 利得係数と損失係数 3準位系、4準位系レーザー
第5回 レーザー発振の出力特性 レーザー発振のレート方程式
第6回 CWレーザーと超短パルスレーザー Qスイッチとモード同期
第7回 光のコヒーレンス 時間的コヒーレンスと空間的コヒーレンス
第8回 原子・分子集団とのコヒーレント相互作用 密度行列を使ったレーザー方程式、T1,T2緩和過程

教科書

講義中に配布する資料を用います.

参考書、講義資料等

レーザー物理入門 霜田光一 岩波書店
光の量子論、 ラウドン、 内田老鶴圃

成績評価の基準及び方法

到達度を時授業中の小レポートと期末テストにより評価する。

関連する科目

  • PHY.C446 : 光と物質Ⅰ
  • PHY.C447 : 光と物質Ⅱ
  • PHY.C448 : 光と物質Ⅲ
  • PHY.C343 : 化学物理学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

量子力学の基本知識

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