2020年度 光エレクトロニクス   Opto-electronics

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開講元
電気電子系
担当教員名
植之原 裕行  西山 伸彦 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
火1-2(S223)  金1-2(S223)  
クラス
-
科目コード
EEE.S361
単位数
2
開講年度
2020年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2020年9月28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

 光とエレクトロニクスの融合分野である光エレクトロニクスについて、光通信システムの構成、用いられるいろいろな光部品と原理を習得し、更に光ファイバの持つ性能から導かれる性能限界を修得する。光に信号を乗せて長距離に伝送し、受信するための変調・復調の原理について学び、ビット誤り率を通した性能限界について学ぶ。半導体レーザの性能を向上するためのモード制御の考え方を学ぶとともに、その基本性能限界についても修得する。
近年の光エレクトロニクスの応用展開として重要な、センシング・計測に関するシステム観点の動作原理を修得するとともに、そこに用いられる光部品の特性について理解する。

 光エレクトロニクスは,デバイスにおいては半導体材料の性質の理解に基づき、光ファイバの特性については電磁波解析、光ファイバの伝送については伝送路の周波数伝達関数への理解を利用する。光センシング・計測においては、時間領域・周波数領域での信号処理についての理解を利用する。電気電子工学で学ぶ基礎的な数学的手法・知識の応用を学ぶことができる。

到達目標

 本講義を履修することで以下の能力を修得する。

(1) 光ファイバ通信のさまざまな種類についての知識を得る。
(2) 光エレクトロニクスで扱う主な光部品の原理や種類について説明することができる。
(3) 光ファイバの伝送性能限界を解析的な側面から導出できるようになる。
(4) 光信号の変調・復調を理解し、ビット誤り率を計算することができる。
(5) 半導体レーザのモード制御について考え方を用いることができるようになる。
(6) 半導体レーザの性能限界について設計することができる。
(7) 光のセンシング・計測応用の基本原理を説明することができる。
(8) 光センシング・計測に用いられる光デバイスの特徴を説明することができる。

キーワード

光通信システム、光変復調、光部品、伝送特性、伝送限界、光計測、光センシング、光レーダー

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)
・電気電子分野の応用専門力

授業の進め方

毎回の講義の冒頭で、前回の演習問題の解説を行います。引き続いて、各回の内容について講義します。講義の後半で該当内容の演習問題に取り組んでもらいます。復習を怠らないようにしてください。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 イントロダクション(通信における信号、光学現象の復習) OCW-iのアップロード資料の精読 通信における信号変復調と光学の原理について説明できる
第2回 光導波路の基礎 (光ファイバ・モード) OCW-iのアップロード資料の精読 光導波路の原理と性質(光ファイバ)について理解できる
第3回 光デバイス応用 (変調器・AWG・偏波・アイソレータ) OCW-iのアップロード資料の精読 光導波路のデバイス応用について理解できる
第4回 半導体レーザの基本原理・モード制御 OCW-iのアップロード資料の精読 講義資料の内容の再確認
第5回 レーザの変調・雑音特性 OCW-iのアップロード資料の精読 講義資料の内容の再確認
第6回 光デバイスの作製法 OCW-iのアップロード資料の精読 講義資料の内容の再確認
第7回 光エレクトロニクス関連デバイスの基礎に関する演習 OCW-iのアップロード資料の精読 OCW-iのアップロード資料(第1回~第6回)の復習
第8回 光変復調(直接検波・コヒーレント検波・ビット誤り率) OCW-iのアップロード資料の精読 長距離光ファイバ通信について理解できる
第9回 いろいろな光通信システムI(長距離) OCW-iのアップロード資料の精読 光変復調(直接検波・コヒーレント検波)の原理とビット誤り率の考え方を理解できる
第10回 いろいろな光通信システムII(メトロ・アクセス・インターコネクト) OCW-iのアップロード資料の精読 光ファイバ通信(メトロ、アクセス、インターコネクション)について理解できる
第11回 光計測へのいろいろな応用 OCW-iのアップロード資料の精読 講義資料の内容の再確認
第12回 光センシング・光レーダーの測定原理 OCW-iのアップロード資料の精読 講義資料の内容の再確認
第13回 光センシング・光レーダー用光デバイス OCW-iのアップロード資料の精読 講義資料の内容の再確認
第14回 総合演習 OCW-iのアップロード資料(第9回~第13回)の復習

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

教員の作成した資料を基に講義を行う。資料は事前にOCW-iに掲載する。

参考書、講義資料等

末松安晴・伊賀健一 『光ファイバ通信入門』 (改訂5版)オーム社, ISBN 978-4-274-22094-4

成績評価の基準及び方法

光通信システム・光計測技術の基本原理や光変復調、光部品の基礎などについての理解度を評価。
配点は、第7回演習・期末試験(80%)、演習(20%)。
【2020年度においては、理解度確認総合演習2回(60%),毎回の予習レポートおよび演習(40%)で成績を評価する。】

関連する科目

  • EEE.E211 : 波動工学
  • EEE.S301 : 導波路工学および電波法
  • EEE.D332 : 光物性基礎とデバイス応用
  • EEE.S351.L : 信号システム

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

フーリエ変換及びラプラス変換(EEE.M211)、電磁気学第一(EEE.E201)を履修していること、または同等の知識があること。

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