2016年度 光学材料特論   Advanced Course of Materials Optics

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開講元
材料コース
担当教員名
矢野 哲司  松下 伸広 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月3-4(S7-201)  木3-4(S7-201)  
クラス
-
科目コード
MAT.C500
単位数
2
開講年度
2016年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2016年12月14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

この講義では、光学材料特論として、無機材料を中心とした物質と光、電磁波、磁場との相互作用に基づいた機能性材料について講義する。
前半では、無機材料の持つ特徴的な構造と性質から生じる優れた光学的性質について説明し、それを利用した光学材料・素子として、光ファイバー、光導波路、レーザー、光増幅器、光共振器、電気光学素子、非線形光学素子の機能、発現原理について説明する。
後半では光・電磁波と磁気の相関現象という観点について学ぶ。光と磁気に関するデバイス応用について修得した上で、代表的な高周波磁性材料としてのフェライトの磁化挙動や強磁性共鳴について確認する。また、人工的な構造体導入による誘電率と透磁率の制御で、特異な屈折率を持つ物質などを作りうるメタマテリアルについて学ぶ。

到達目標

本講義を履修することにより、以下の知識と能力を修得する。
1) 光学材料の構造、性質
2) 光ファイバーや光導波路の光導波原理、特徴
3)レーザー発振、光増幅の原理と共振器構造との関係
4)電場と無機材料との相互作用と物質の光学定数との関係
5)高周波磁性材料や磁気光学材料の物性、デバイス応用について理解し、知識を得ることができる。
6)メタマテリアルに関する基本的な概念を学ぶととともに、マイクロ波、テラヘルツ波、光波の各領域におけるメタマテリアルの構造・特性ならびに基礎的設計指針を習得することができる。

キーワード

光学材料、光波、伝搬、光ファイバー、光導波路、光共振、光増幅、電気光学効果、非線形光学効果、光と磁気, メタマテリアル, 誘電率, 透磁率, 強磁性共鳴

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力

授業の進め方

適宜、講義に関連する演習問題等に取り組みながら理解を深められるように授業を進める。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 光学材料としての無機材料 光透過窓 単結晶 ガラス
第2回 光ファイバーと無機材料 光ファイバー 光損失 コアクラッド構造 シリカガラス
第3回 光導波路と無機材料 光導波路 シリカガラス 誘電体結晶
第4回 光共振器と無機材料 光共振器 Q値 
第5回 光増幅と無機材料 光増幅 利得 反転分布
第6回 レーザーと無機材料 レーザー 閾値
第7回 電気光学効果と無機材料 電気光学効果 ポッケルス効果 カー効果 変調
第8回 非線形光学と無機材料 非線形光学 屈折率楕円体 高調波発生 電気光学効果 光波混合
第9回 光と磁気ならびにデバイス応用 磁気光学効果 光を用いた磁気記録/アイソレータ
第10回 高周波磁性材料 磁化の動力学 強磁性共鳴 フェライト
第11回 メタマテリアルの概要 誘電率と透磁率 負の屈折率
第12回 マイクロ波メタマテリアル 左手系
第13回 テラヘルツ波/光メタマテリアル 構造と特性制御
第14回 先進光学・磁性材料に関する論文調査と発表 I 先進光学材料 先進磁性材料
第15回 先進光学・磁性材料に関する論文調査と発表 II 先進光学材料 先進磁性材料

教科書

特になし。

参考書、講義資料等

特になし。

成績評価の基準及び方法

出席,宿題(授業中の課題),期末試験により評価する.

関連する科目

  • MAT.C402 : 量子光物性特論
  • ENR.I510 : 固体光物性特論

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

電磁気学を履修していること。

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