科学技術と共に歩む

1.　通信における光デバイスの役割
1.1　光ファイバ通信システムの基本構成
1.2　光ファイバ通信システムの特徴
1.3　光ファイバ通信システムの変革
1.4　将来の光ファイバ通信と光デバイスの方向
参考文献
2.　光波工学の基礎
2.1　マックスウエル方式と波動方程式
　　2.1.1　マックスウエル方程式
　　2.1.2　波動方程式
　　2.1.3　平面波の伝搬
2.2　平面波の反射と屈折
　　2.2.1　反射・屈折の法則
　　2.2.2　フレネルの式
　　2.2.3　全反射とグース・ヘンシェンシフト
2.3　光導波路の解析法
　　2.3.1　光導波路の導波原理
　　2.3.2　光導波路の基本方程式
　　2.3.3　2次元光導波路
　　2.3.4　3次元光導波路
2.4　光波回路の動作原理
　　2.4.1　モード結合理論
　　2.4.2　方向性結合器
　　2.4.3　DFB・DBR形周期構造の光導波路
　　2.4.4　マッハ・ツェンダー形光波回路
　　2.4.5　ファブリペロー共振器
参考文献
3.　光半導体材料工学の基礎
3.1　III-V族半導体材料
　　3.1.1　2元化合物半導体
　　3.1.2　結晶構造
　　3.1.3　3元混晶
　　3.1.4　4元混晶
　　3.1.5　工学的性質
3.2　ヘテロ接合
　　3.2.1　材料選択の指針
　　3.2.2　バンド端不連続
　　3.2.3　格子変形とバンド構造変化
3.3　量子井戸と超格子構造
　　3.3.1　量子井戸
　　3.3.2　MQWレーザ構造
　　3.3.3　ひずみ量子井戸構造
参考文献
4.　光デバイスにおける半導体の光物性
4.1　光の吸収・増幅・自然放出
　　4.1.1　複素分極率と光増幅
　　4.1.2　電子分極の量子論的取り扱い
　　4.1.3　光デバイス内での増幅作用
　　4.1.4　半導体結晶中のエネルギーバンド
　　4.1.5　自然放出
　　4.1.6　クラマース・クローニッヒの関係式
　　4.1.7　線幅増大係数
4.2　III-V族半導体の光物性
　　4.2.1　III-V族半導体の対称性と工学的性質
　　4.2.2　半導体の電気工学効果
　　4.2.3　III-V族半導体の非線形効果
参考文献
5.　光デバイスの結晶成長工学
5.1　光デバイスの特徴と結晶成長技術
　　5.1.1　結晶成長技術から見た光デバイスの特徴
　　5.1.2　各種の結晶成長法とその分類
　　5.1.3　結晶成長法の選択
5.2　液相エピタキシャル成長法（LPE法）
　　5.2.1　LPE法の特徴
　　5.2.2　LPE法の原理
　　5.2.3　各種のLPE成長技術とその分類
　　5.2.4　混晶の組成制御
　　5.2.5　成長層の厚さ制御
5.3　分子線エピタキシー技術
　　5.3.1　分子線エピタキシー装置
　　5.3.2　GaAs/AlGaAs系の固体ソースMBE技術
　　5.3.3　InGaAs/InAlGaAs,, GaSb/AlGaSb系のMBE技術
　　5.3.4　InGaAsP系のMBE技術
5.4　有機金属気相成長方法
　　5.4.1　はじめに
　　5.4.2　長波長帯半導体光素子用結晶のMOVPE成長
　　5.4.3　MOVPE成長法
　　5.4.4　結晶成長
　　5.4.5　ダブルヘテロ（DH）構造の成長
　　5.4.6　多重量子井戸構造の成長
5.5　選択成長
　　5.5.1　選択成長
　　5.5.2　選択成長によるバンドキャップ制御
　　5.5.3　埋込み成長
5.6　結晶評価方法
　　5.6.1　X線回折
　　5.6.2　ホトルミネセンス（PL）測定
　　5.6.3　キャリヤ濃度分布測定
　　5.6.4　膜厚測定
　　5.6.5　しきい値電流密度の測定
参考文献
6.　光デバイスのプロセス工学
6.1　光半導体デバイスとリソグラフィー技術
　　6.1.1　パターン設計
　　6.1.2　光露光
　　6.1.3　電子ビーム露光
　　6.1.4　そのほかの露光
　　6.1.5　回折格子形成
6.2　半導体レーザプロセスの概要
　　6.2.1　プロセスの流れ
　　6.2.2　再成長と埋込み構造
　　6.2.3　膜形成技術
　　6.2.4　ドライエッチング技術
　　6.2.5　端面コーティング
参考文献
7.　発光デバイス
7.1　半導体発光素子
7.2　半導体レーザの構造
　　7.2.1　導波構造
　　7.2.2　共振器構造
7.3　レーザ発振の基本原理
　　7.3.1　ファブリペローレーザの発振条件
　　7.3.2　レート方程式
　　7.3.3　半導体の利得スペクトル
7.4　静特性
　　7.4.1　発振しきい値，量子効率
　　7.4.2　自然放出光の影響
　　7.4.3　自然放出による雑音
　　7.4.4　強度雑音
　　7.4.5　位相雑音
7.5　動特性
　　7.5.1　小信号解析
　　7.5.2　共振状周波数，緩和振動
　　7.5.3　周波数変調，チャーピング
7.6　単一モードレーザ
　　7.6.1　導波形解析格子中の光の伝搬
　　7.6.2　転送行列
　　7.6.3　分布反射器の解析
　　7.6.4　分布反射形（DBR）レーザ
　　7.6.5　分布帰還形（DFB）レーザ
参考文献
8.　量子井戸レーザ
8.1　ひずみ量子井戸レーザまでの歴史
8.2　しきい値特性
8.3　オージェ再結合と価電子帯間吸収
8.4　工学利得
8.5　非線形利得
8.6　温度特性
8.7　線幅増大係数
8.8　高速変調
参考文献
9.　受光デバイス
9.1　pinホトダイオード
　　9.1.1　光検出の原理と量子効率
　　9.1.2　高周波特性
　　9.1.3　導波路形pinホトダイオード
9.2　雑音
　　9.2.1　量子雑音
　　9.2.2　熱雑音
9.3　アバランシホトダイオード
　　9.3.1　光電流の増倍
　　9.3.2　イオン化率
　　9.3.3　増倍雑音
　　9.3.4　アバランシ立上り時間
9.4　暗電流
　　9.4.1　暗電流の原因
　　9.4.2　ツェナー降伏とアバランシ降伏の競合
9.5　長波長帯APDの展開
　　9.5.1　Ge-APD
　　9.5.2　InGaAs/InP SAGM-APD
　　9.5.3　超格子APD
9.6　MSM光検出器
9.7　受信感度
　　9.7.1　信号誤り率
　　9.7.2　直接検波方式
　　9.7.3　ヘテロダイン検波
参考文献
10.　光制御デバイス
10.1　パッシブ光導波路
　　10.1.1　光導波路の種類
　　10.1.2　光の挿入損
　　10.1.3　伝搬損の測定
10.2　高速光変調器
　　10.2.1　動作原理
　　10.2.2　各種変調器
　　10.2.3　各種変調器の比較
　　10.2.4　レーザと変調器の集積化
　　10.2.5　新しい応用
10.3　光スイッチ
　　10.3.1　分類
　　10.3.2　空間形光スイッチ
　　10.3.3　集積化光スイッチ回路網
　　10.3.4　具体例
　　10.3.5　まとめ
10.4　面形光デバイス
　　10.4.1　面発光レーザ
　　10.4.2　面形受動光スイッチ
10.5　双安定レーザ応用素子
　　10.5.1　双安定レーザの基本原理
　　10.5.2　双安定レーザの応用
参考文献
11.　半導体レーザ増幅器
11.1　はじめに
11.2　半導体レーザ増幅器の種類と特徴
11.3　半導体レーザ増幅器の構成技術
　　11.3.1　反射率の低減化
　　11.3.2　偏波依存性の解消
　　11.3.3　ファイバとの整合性
11.4　半導体レーザ増幅器の動作特性
　　11.4.1　小信号利得
　　11.4.2　利得飽和
　　11.4.3　時間応答
　　11.4.4　雑音特性
11.5　光増幅器の応用
　　11.5.1　単体機能デバイス
　　11.5.2　集積化アプローチ
参考文献
12.　光集積回路
12.1　光デバイス集積化の効用
12.2　モノリシック光集積回路の分類
　　12.2.1　光集積の3軸
　　12.2.2　面形集積と導波形集積
　　12.2.3　OEICとOOIC
12.3　モノリシック集積技術
　　12.3.1　LSIと比較した光集積回路技術
　　12.3.2　光導波路接続技術
　　12.3.3　面内バンドギャップ制御技術
　　12.3.4　光集積回路用材料
12.4　アレー集積形デバイス
　　12.4.1　分布帰還形（DFB）レーザアレー
　　12.4.2　WDM/FDM用ホトダイオードアレー
12.5　機能集積形デバイス
　　12.5.1　集積化光源
　　12.5.2　周回レーザ
　　12.5.3　ヘテロダイン受信用集積デバイス
　　12.5.4　スポットサイズ拡大回路
12.6　光電子集積デバイス
　　12.6.1　受信用高速OEIC
　　12.6.2　Si基板上の長波長帯レーザ
12.7　あとがき
参考文献
索引