講義資料

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3年生・4年生の授業

3年生 秋学期 月曜5限

授業の概要:

フォトニクスという言葉は,1960年代から70年代に,光ファイバ技 術と量子力学に基づいた半導体レーザ技術が急激に発展するととも に,フォトンと半導体エレクトロニクスを融合させた技術を発展せようという発想から生まれた.これまでもフォトニクスは光通信システム発展の中核を担ってきたが,今後も光インターコネクト,光集積回路,光量子情報処理など 次世代の通信・情報処理の中枢技術の発展には欠かせない.そうい った意味で,フォトニクスは比較的古い電磁気学を出発点としているにも関わらず,その工学的応用と価値は現在も刻々と変化してい る進行形で記述される学問でもある.
フォトニクスの基礎は電磁気学であるので,本講義ではマクスウェルの方程式から始め,初めに光の基本的な振る舞いについて学ぶ.次に現在の光通信の基礎をなしている光ファイバや人工的な導波路 中での光の伝搬について学ぶ.その際には,ナノテクノロジーの進歩によって実現可能となったナノ構造中での光の伝搬などの最先端 研究トピックも紹介する.最後に,フォトニクスのもう一つの柱である光と半導体デバイスの物理について,半導体レーザを中心として学ぶ.
講義は,電磁気学や半導体物性等の物理を,工学的トピックを織り 交ぜることでなるべく直感的に納得できるように進める.しかし本当の意味で理解を促進させるためには,自分自身で手を動かすことも必要なので,直感的な解釈をサポートする数式の展開等はレポートで確認するという形式を取る.

学生へのメッセージ:

物理を「わかる」ためには,現象を直感的に捉えられることと,現象をモデル化して扱いやすくした数式として記述できるようにすることの両方が必要であり,そのどちらかが欠けてもいけない.参考書を一人で読んだり演習問題を解いたりするだけでは,数式ばかりに捕われがちであり,現象のスムーズな理解は容易ではない.授業は(数式による記述だけでなく)現象をどのように直感的に解釈すればよいかの説明にも注意して進める予定である.したがって,授業に出席することが最も効率の良い学習法である事を理解されたい.なお,1年生の物理学Dを良く復習しておいてください.

資料配布はkeio.jpにて行います.
3年生 春学期 木曜日1~3限 担当実験:共振回路

授業の概要:

交流回路で使用される変圧器について学びます.

学生へのメッセージ:

変圧器の銅損・鉄損について学び,実際の変圧器の効率を求めます.

1年生・2年生の授業

2年生 春学期 金曜日1~2限 担当実験:回路の共振

授業の概要:

共振回路は様々な電子機器で使われています.その基本であるRLC回路を例に電気の共振器回路について学びます.

学生へのメッセージ:

教科書で学んだRLC回路を実際に体験できて,内容がわかると非常に面白い実験です.またしっかりと実験を行えば,ほぼ理論通りの結果が得られる点も感動します.もちろん実験ですので誤差はありますが,理論がわかれば誤差も定量的に推定でき,現象を理解でき,大変楽しい実験です.

1・2年生 春・秋学期 月曜日3限

授業の概要:

作製中

学生へのメッセージ:

作製中

大学院の授業

春学期 金曜日4限

授業の概要:

Progresses on nanotechnologies are contributing to the development on various fields including photonics. The property of light can be controlled by using sophisticated nanostructures that have a structural size on the order of an optical wavelength. Among various nanostructures, structures that control the property of light are called the photonic nanostructure. Photonic nanostructure is now an important building block for constructing novel optical devices. Some examples of nanostructures are, photonic crystals, meta-materials, plasmonic nanostructures, and silicon-photonics, all of which are belonging to photonic nanostructures.
In this course, I will introduce the basics and applications of photonic nanostructure. First, I will lecture the basic of light; in particular, the behavior of light in nano space. Next I will introduce the unique property of light in photonic nanostructure. In particular, the student is required to understand and write a program on finite-difference time-domain (FDTD) method, which is a powerful tool for analyzing nano-photonics.

学生へのメッセージ:

マクスウェルの方程式を基本としてナノ構造中の光の振る舞い(伝搬)を中心に学びます.電磁気学の基礎の理解が前提条件です.