2025年度/1AJF049001 (公大) / (市大)

【水3】量子エレクトロニクス <後期>

レーザー光は，光と物質との相互作用を巧みに利用した人類の英知の結晶であり, 工学や自然科学の分野で広範囲に利用されている。「量子エレクトロニクス」では, 光と物質との相互作用を基礎物理学の視点から議論することで，レーザー工学の基礎を習得する。

担当教員氏名

渋田 昌弘、金 大貴

科目ナンバリング

AJFAPP33012-J1 (公大) / TMEPL3304 (市大)

授業管轄部署

工学部

授業形態

講義

開講キャンパス

中百舌鳥

開講区分

週間授業

配当年次

3年 (公大) / 3年 (市大)

注意: 配当年次は学部・学科によって異なる場合があるので、UNIPAで確認してください。

単位数

2単位 (公大) / 2単位 (市大)

注意: 実際の単位数は学部・学科によって異なる場合があるので、必ずUNIPAで確認してください。

到達目標

レーザー光は特殊な条件下で発振する人工の光であり, 通常の光にはない特徴を有している。本講義ではレーザー光の発振原理と特徴を理解するとともに, 近年の高度な人類の営みがこの光によっていかに支えられているかを説明できるようになる。さらに, フェムト秒パルスレーザーのような先端レーザー光源などについてもその発振機構, 利用法, 応用法について議論できるようになる。

各授業回の説明

授業	授業内容	事前・事後の学習内容
第1回	ガイダンスと量子エレクトロニクスの概要	「量子エレクトロニクス」という用語について、書籍、インターネットなどで調べておくこと。
第2回	レーザーの特徴：コヒーレント性 時間的コヒーレンスと空間的コヒーレンス	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第3回	レーザーの構成要素：共振器 ファブリ・ペロー共振器	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第4回	レーザーの構成要素：レーザー媒質	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第5回	光と物質の相互作用：吸収と誘導放出	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第6回	双極子近似によるモデル計算	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第7回	レーザーの発振特性：利得と損失	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第8回	演習問題	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第9回	レーザーの構成要素：励起源	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第10回	反転分布の達成：３準位系と４準位系	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第11回	レーザーのパルス発振：Qスイッチとモード同期	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第12回	光の量子化：調和振動子モデルから	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第13回	レーザーの実際：産業への応用	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第14回	レーザーの実際：学術的利用	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第15回	レーザーの実演実験と演習問題	毎回の講義の最後に、次回の講義の概要について説明するのでそこで紹介する用語などについて調べておくこと。 講義の後には復習をすること。
第16回	試験	試験の後には分からなかった点を復習すること。

成績評価方法

到達目標の達成度について評価を行う。 期末試験(70点相当)と演習問題(30点相当)の成績合計60点以上で合格とする。

履修上の注意

量子力学, 電磁気学, 半導体工学を履修していることが望ましい。

教科書

参考書として, 大津元一著「量子エレクトロニクスの基礎」（裳華房）, 霜田光一著「レーザー物理入門」（岩波書店）など。

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参考文献

適宜資料を配布する。

オフィスアワー

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教員への連絡方法（メールアドレス等）

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