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書籍詳細

  フォトニクスの基礎

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榎原晃 兵庫県立大教授 工博 著

川西哲也 早大教授 博士(工学) 著

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発行年月日:2019/06/10 , 判 型: A5,  ページ数:200頁

ISBN:978-4-339-00922-4,  定 価:2,808円 (本体2,600円+税)

光波の性質,偏光制御や波長選択などの基礎的な受動素子,半導体レーザを中心にその原理や特性,さらに光通信とそのための光変調技術など,将来エンジニアとして触れておくべき最低限の内容に絞り,1冊で学べるように工夫している。

【目次】

★発行前情報のため若干変更されることがございます。ご了承ください。★

1. 光波の伝搬
1.1 波の表現
1.2 平面波
★発行前情報のため若干変更されることがございます。ご了承ください。★

1. 光波の伝搬
1.1 波の表現
1.2 平面波
 1.2.1 マクスウェルの方程式
 1.2.2 平面波の導出
 1.2.3 光波の伝搬に関する量
 1.2.4 観測方向による平面波の特性
1.3 偏光
1.4 光波のエネルギーと電力
演習問題

2. 光波の性質
2.1 反射と屈折
 2.1.1 屈折率境界面での反射と透過
 2.1.2 屈折率境界面への斜め入射
2.2 干渉
 2.2.1 同一周波数の二光波の干渉
 2.2.2 斜め交差による二光波の干渉
 2.2.3 異なる周波数の二光波間の干渉
2.3 回折と集光
 2.3.1 単スリットからの回折
 2.3.2 円形開口からの回折
 2.3.3 レンズによる集光
演習問題

3. 光導波
3.1 三層スラブ導波路
 3.1.1 導波構造と全反射
 3.1.2 導波条件
 3.1.3 電磁界分布と固有値方程式
 3.1.4 導波モードとカットオフ
3.2 三次元光導波路
3.3 光ファイバ
 3.3.1 光ファイバの種類
 3.3.2 光波の入力
 3.3.3 電磁界分布
 3.3.4 伝搬モード
 3.3.5 単一モード伝送
 3.3.6 LPモード
演習問題

4. 受動素子
4.1 干渉計
 4.1.1 マッハ・ツェンダー干渉計
 4.1.2 マイケルソン干渉計
4.2 偏光制御
 4.2.1 偏光子
 4.2.2 波長板
 4.2.3 ファラデー効果
 4.2.4 光アイソレータ
4.3 波長フィルタ・回折素子
 4.3.1 多層膜フィルタ
 4.3.2 回折素子
4.4 光共振器
 4.4.1 共振条件
 4.4.2 縦モードとフィネス
演習問題

5. レーザ
5.1 レーザ発振の原理
 5.1.1 レーザ発振の条件
 5.1.2 光波と電子の相互作用
 5.1.3 自然放出と誘導放出
 5.1.4 反転分布と利得係数
 5.1.5 光子寿命
5.2 各種レーザ
 5.2.1 気体レーザ
 5.2.2 固体レーザ
 5.2.3 半導体レーザ
5.3 半導体レーザ
 5.3.1 基本構造
 5.3.2 レート方程式としきい値電流
 5.3.3 光出力と効率
 5.3.4 直接変調
5.4 モード同期
5.5 さまざまなレーザおよび発光ダイオード
 5.5.1 分布帰還形レーザ
 5.5.2 面発光レーザ
 5.5.3 材料と構造による発光波長の違い
 5.5.4 発光ダイオード
演習問題

6. 受光素子
6.1 pinフォトダイオード
 6.1.1 構造と感度
 6.1.2 応答特性
 6.1.3 応答速度
 6.1.4 雑音
6.2 イメージセンサ
6.3 太陽電池
演習問題

7. 光変調
7.1 変調と帯域幅
 7.1.1 変調動作のモデル化
 7.1.2 振幅変調
 7.1.3 角度変調
 7.1.4 被変調信号の帯域幅
7.2 直接変調と外部変調
 7.2.1 直接変調
 7.2.2 外部変調
7.3 電気光学効果による光変調
 7.3.1 ニオブ酸リチウムのもつ電気光学効果
 7.3.2 電気光学効果による光変調の原理
 7.3.3 光位相変調器の実際
 7.3.4 マッハ・ツェンダー干渉計による振幅変調
 7.3.5 二並列マッハ・ツェンダー(MZ)変調器による直交振幅変調
演習問題

8. 光通信
8.1 光ファイバの特性と伝送性能
 8.1.1 光損失
 8.1.2 波長分散
 8.1.3 非線形性
8.2 高速化のための多重化と多値化
 8.2.1 波長多重
 8.2.2 時分割多重
 8.2.3 空間多重
 8.2.4 多値変調
 8.2.5 デジタルコヒーレント
演習問題

9. 光記録
9.1 光ディスクの概要
9.2 光ピックアップ
9.3 各種光ディスクの規格
演習問題

10. 光計測
10.1 光による距離計測の原理
10.2 光の干渉による高精度距離計測
10.3 周波数変調による距離計測
10.4 コヒーレンス
演習問題

引用・参考文献
演習問題解答例

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