ファイバフォトニクス

１．光波の基礎 Basics of lightwave ファイバフォトニクス：イントロダクション, マックスウェル方程式, 光の伝搬, 光パルスと光スペクトル Introduction to fiber photonics, Maxwell equations, Propagation of lightwave, Optical pulses and their spectra ２．光波の干渉とコヒーレンス Interference and coherence 波動の基礎, 白色干渉, 定在波, ビート, 干渉計, 多波干渉, 共振器, 光学薄膜, コヒーレンス Basics of waves, White light interference, Standing wave, Beat, Interferometers, Multi-wave interference, Resonators, Optical thin film, Coherence ３．光波の偏波状態 Polarizations states 直線偏光・円偏光・楕円偏光, ジョーンズベクトル, ストークスパラメータ, ポアンカレ球, 複屈折, 偏光素子, ジョーンズ行列, ファラデー回転子とアイソレータ Linear, circular, and elliptical polarizations, Jones vector, Stokes parameter, Poincaré sphere, Birefringence, Polarizing elements, Jones matrix, Faraday rotator and isolator ４．方形光導波路 Planar waveguides スラブ光導波路, TE・TMモード, 三次元光導波路 Slab waveguides, TE and TM modes, Rectangular waveguides ５．均一コア(SI)光ファイバ Step-index (SI) optical fibers 均一コア光ファイバ中の伝搬モード, 弱導波近似, ＬＰモード, シングルモード光ファイバ(SMF)とマルチモード光ファイバ(MMF), 光ファイバの分散, 光ファイバの損失 Modes of step-index fibers, Weakly guiding approximation, LP modes, Single-mode fibers (SMF) and multi-mode fibers (MMF), Loss in fibers, Dispersion in fibers ６．特殊光ファイバ Special fibers 分散制御光ファイバ, 偏波維持光ファイバ (PMF), フォトニック結晶光ファイバ (PCF), マルチコア・マルチモード光ファイバ (MCF, MMF) Dispersion-modified fibers, Polarization-maintaining fibers (PMF), Photonics crystal fibers (PCF), Multicore and multimode fibers (MCF, MMF) ７．光導波路・ファイバにおけるモード結合 Mode coupling in optical waveguides and fibers モード結合理論, 同方向結合, 逆方向結合, 光ファイバカップラ, 光ファイバグレーティング(FBG) Coupled mode theory, Co-directional coupling, Counter-directional coupling, Fiber coupler, Fiber Bragg gratins (FBG) ８．光ファイバ増幅と光ファイバレーザ Fiber amplifiers and lasers 希土類ドープ光ファイバによる光増幅, 光増幅における雑音, 光ファイバレーザ Optical amplification by rare-earth (RE) doped fibers, Noise in optical amplification, Fiber lasers ９．光ファイバ中の非線形現象 Nonlinear fiber optics 光ファイバの非線形性, 非線形シュレディンガー方程式(NLSE), 自己位相変調(SPM), ソリトン, 相互位相変調(XPM), 四光波混合(FWM), 誘導ラマン散乱(SRS), 誘導ブリルアン散乱(SBS) Nonlinearity in fiber, Nonlinear Schrödinger equations (NLSE), Self-phase modulation (SPM), Soliton, Cross-phase modulation (XPM), Four-wave mixing (FWM), Stimulated Raman scattering (SRS), Stimulated Brillouin scattering (SBS) １０．光導波路・光ファイバの数値解析法 微分方程式の数値解法, 等価屈折率法, 階段近似法, 有限要素法(FEM), ビーム伝搬法(BPM) Numerical solutions of differential equations, Effective index method, Staircase concatenation method, Finite element method (FEM), Beam propagation method (BPM)

基本的に英語で進めます。 Lectures will be given in English

英語でレポート課題を３回出します。英語で回答してUTOLで提出してください。すべてのレポートの提出が単位取得条件です。Reports will be assigned 3 times, which should be answered in English and submitted at UTOL. All reports must be submitted for credits.

電磁気学・光学・光電子工学の基礎的な知識を前提とする。 Basic understanding of Electromagnetism, Optics, and Optoelectronics is required.