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科目一覧へ戻る | 2025/03/27 現在 |
開講科目名 /Course |
光・量子エレクトロニクス/Optical and Quantum Electronics |
---|---|
時間割コード /Course Code |
S2201476_S6 |
開講所属 /Course Offered by |
システム工学研究科/Graduate School of Systems Engineering |
ターム・学期 /Term・Semester |
2025年度/Academic Year 第3クォーター/3Q |
曜限 /Day, Period |
火/Tue 2, 金/Fri 2 |
開講区分 /Semester offered |
第3クォーター/3Q |
単位数 /Credits |
2.0 |
学年 /Year |
1,2 |
主担当教員 /Main Instructor |
宮崎 淳 |
科目区分 /Course Group |
_ |
授業形態 /Lecture Form |
|
教室 /Classroom |
北1号館A203/北1号館A203 |
開講形態 /Course Format |
|
ディプロマポリシー情報 /Diploma Policy |
教員名 /Instructor |
教員所属名 /Affiliation |
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宮崎 淳 | システム工学部(教員) |
授業の概要・ねらい /Course Aims |
光学と電子工学を組み合わせた分野である光・量子エレクトロニクスの技術は、光計測や光通信をはじめとして現在の社会を支える基盤となっている。その技術の中心に位置するレーザーの仕組みや応用、および今後の発展が期待されている光を用いた量子技術を理解するには、光の量子的な性質を学ぶことが必須である。本講義では光の量子的な性質、光計測における量子効果、さらには光・量子エレクトロニクス分野における新技術と課題について学ぶ。 |
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到達目標 /Course Objectives |
・光の量子論的な概念を理解し、説明することができる。 ・古典的な光と、非古典的な光の違いを説明することができる。 ・光の検出、干渉における量子的な性質を理解し説明することができる。 ・非線形光学現象について理解し説明することができる。 |
成績評価の方法・基準 /Grading Policies/Criteria |
授業内に実施する試験により成績を評価します。 |
教科書 /Textbook |
教科書は特に使用しない。 |
参考書・参考文献 /Reference Book |
「工学系のための量子光学」(井上恭著、森北出版、ISBN 978-4-627-15411-7、4,200円) 朝倉物性物理シリーズ3「量子光学」(久我隆弘著、朝倉書店、ISBN 978-4-254-13723-1、4,200円) 朝倉現代物理学講座8「量子光学」 (櫛田孝司著 朝倉書店、ISBN 978-4-254-13101-7、3,400円) ※授業で直接使用しませんが、授業時間外学修の際に参考になります。 |
履修上の注意 ・メッセージ /Notice for Students |
旧科目「量子光学」の単位を既に取得している学生は履修できません。 |
履修する上で必要な事項 /Prerequisite |
量子力学と電磁気学(波動光学)を理解していることを前提として授業を進めます。さらに統計力学の基礎について理解していることが望ましい。 |
履修を推奨する関連科目 /Related Courses |
記載事項なし |
授業時間外学修についての指示 /Instructions for studying outside class hours |
本授業の準備学習2時間と復習2時間を行ってください。学部で量子力学を履修していない場合は十分に時間をかけてあらかじめ自習し、量子力学の基礎的概念と表記法について事前に理解しておく必要があります。 |
その他連絡事項 /Other messages |
連絡が必要な場合は,Moodleまたはメールにより行います。講義の内容に関する質問もMoodleまたはメールにより随時受け付けます。 |
授業理解を深める方法 /How to deepen your understanding of classes |
本講義で扱う内容はほぼ全て数式による記述により説明しますが、その物理的な意味を理解することが大切です。いくつかの参考書を併用して本講義で扱った内容をさまざまな記述を通して反復して学習することで、理解をより深めることができます。 |
オフィスアワー /Office Hours |
木曜日 12 : 30~13:00(北1号館 A317号室) |
科目ナンバリング /Course Numbering |
S2201476_S6 |
実務経験 /Practical Experience |
無 |
No. | 回(日時) /Time (date and time) |
主題と位置付け /Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 /Methods and contents |
備考(担当) /Notes |
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1 | 1回目 | 光の粒子性 | プランクの法則、光電効果、コンプトン散乱を例に、光の粒子性について説明します。 | |
2 | 2回目 | 調和振動子 | 調和振動子とその量子力学的取り扱いについて説明します。 | |
3 | 3回目 | 電磁場の量子化 | 電磁場の量子化について説明します。 | |
4 | 4回目 | 光の量子状態1(光子数状態) | 光子数状態とよばれる量子的な光の状態について説明します。 | |
5 | 5回目 | 光の量子状態2(コヒーレント状態) | 電磁場が正弦波的な波動の状態となっているコヒーレント状態について説明します。 | |
6 | 6回目 | 光の量子状態3(スクイズド状態) | 直交位相スクイズド状態について説明します。 | |
7 | 7回目 | スクイズド光の性質と応用 | スクイズド光の生成と損失、スクイズド光を用いた計測応用について説明します。 | |
8 | 8回目 | 光の直接検出 | 光の直接検出における古典・量子論的取り扱いについて説明します。 | |
9 | 9回目 | 光の干渉検出 | 光の干渉検出における古典・量子論的取り扱いについて説明します。 | |
10 | 10回目 | 光のコヒーレンス | 光の可干渉性(コヒーレンス)について説明します。 | |
11 | 11回目 | コヒーレンスの量子論 | コヒーレンスに関する量子論的取り扱いについて説明します。 | |
12 | 12回目 | 非線形光学効果 | 非線形分極、非線形光学における光の伝搬について説明します。 | |
13 | 13回目 | 光パラメトリック効果 | 光パラメトリック効果について説明します。 | |
14 | 14回目 | 量子もつれ | 量子もつれ光子の生成と性質について説明します。 | |
15 | 15回目 | まとめと振り返り | 本講義で扱った内容を整理し振り返ります。 |