| 年度 |
2024年度 |
開講部局 |
工学部 |
| 講義コード |
K6122020 |
科目区分 |
専門教育科目 |
| 授業科目名 |
光半導体素子工学 |
授業科目名
（フリガナ） |
ヒカリハンドウタイソシコウガク |
| 英文授業科目名 |
Optoelectronic Semiconductor Devices |
| 担当教員名 |
角屋 豊 |
担当教員名
(フリガナ) |
カドヤ ユタカ |
| 開講キャンパス |
東広島 |
開設期 |
3年次生 後期 ３ターム |
| 曜日・時限・講義室 |
(3T) 月5-6,木1-2：工102 |
| 授業の方法 |
講義 |
授業の方法
【詳細情報】 |
|
| 実施方法は未定．オンライン（Microsoft teams とBb9を併用）の場合，受講登録者にはteamsから，広大公式メールアドレスに招待が届くはずですので，メールに注意してください．初回にガイダンスを行いますので，必ず出席してください． |
| 単位 |
2.0 |
週時間 |
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使用言語 |
B
:
日本語・英語 |
| 学習の段階 |
3
:
中級レベル
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| 学問分野（分野） |
25
:
理工学 |
| 学問分野（分科） |
12
:
電子工学 |
| 対象学生 |
第二類 ３年次生 |
| 授業のキーワード |
光波伝搬，光と物質，電気光変換（半導体レーザ） |
| 教職専門科目 |
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教科専門科目 |
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プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ） | 第二類専門科目の中で専門細目分野「集積システム」に属し，基礎的な科目で学習した内容を用いて，専門的な技術に関する知識や理解を深める．
・この授業の前提となる科目：電気磁気学I，電気磁気学II，電子物性基礎，量子力学，固体電子工学，半導体デバイス工学 |
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到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ） | 電子システムプログラム
（能力・技能）
・電子システム分野の基礎概念，知識および手法を具体的・専門的な問題に応用する能力 |
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| 授業の目標・概要等 |
光エレクトロニクスにおいて重要な，波動としての光の伝搬の性質，物質の光学応答の基礎，および半導体レーザーのデバイス物理や動作特性について講義する．
以下の事柄を理解することが目標である．
(1) 光波伝搬（平面波，反射と屈折，干渉，回折，コヒーレンス）
(2) 物質の光学応答（感受率と屈折率，光学遷移レートと量子力学）
(3) 半導体中のバンド間遷移と半導体レーザーのデバイス物理（レーザー発振条件，レート方程式解析）
(4) 最近の光科学技術 |
| 授業計画 |
第1回 イントロダクション：授業のながれと進め方
宿題：次回の予習（マクスウェル方程式の復習）
第2回 平面波の伝搬
宿題：平面波伝搬の基本事項
第3回 反射と屈折（垂直入射）
宿題：反射率の復習
第4回 反射と屈折（斜め入射）と全反射
宿題：反射率，透過率の復習
第5回 多重反射と光共振器
宿題：光共振器の特性の復習
第6回 回折と集光
宿題：回折に基づくレンズ動作の説明
第7回 光導波路
宿題：プレーナ導波路の特性の復習
第8回 中間試験，複素感受率
宿題：複素感受率の復習
第9回 量子力学のおさらい（固有状態と重ね合わせ状態）
宿題：量子力学の復習
第10回 量子力学のおさらい（摂動論），光学遷移
宿題：摂動とフェルミの黄金律の復習
第11回 電子遷移に伴う感受率と複素屈折率
宿題：感受率の量子論の復習，次回の予習（状態密度）
第12回 半導体の感受率とゲイン
宿題：次回の予習（pn接合）
第13回 pn接合における反転分布と半導体レーザーの発振条件
宿題：pn接合における反転分布の復習
第14回 半導体レーザーのレート方程式解析
宿題：レート方程式解析の復習
第15回 半導体レーザーの変調特性，発光ダイオードとの比較
宿題：なし
中間試験：第8回
期末試験：第16回 |
| 教科書・参考書等 |
スライドのハードコピーを配布する．
参考書(1)：栖原敏明著「光波工学」コロナ社
参考書(2)：栖原敏明著「半導体レーザの基礎」共立出版
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授業で使用する
メディア・機器等 |
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| 【詳細情報】 |
PowerPointを用い，そのpdfを資料として配布する． |
授業で取り入れる
学習手法 |
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予習・復習への
アドバイス |
この授業では最低限の予復習として，ほぼ毎回宿題を課すが，これらは最低限の内容である．従って，与えられた宿題の問題に回答するだけでなく，授業で説明した関係事項をしっかり学習すること．また，習った内容を知識として記憶するのではなく，理解することが，重要かつ有効である． |
履修上の注意
受講条件等 |
受講生が電気磁気学I・II，電子物性基礎，量子力学，固体電子工学，半導体デバイス工学を習得ずみであることを前提として講義する．これらの理解が不十分な者は，事前によく復習しておくこと． |
| 成績評価の基準等 |
小テスト(40%)，中間試験(30%)，期末試験(30%)． |
| 実務経験 |
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実務経験の概要と
それに基づく授業内容 |
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| メッセージ |
授業開始時にオフィスアワーを設定するので，質問等がある場合は，積極的に来室して下さい．
（メール形式の可能性もあり） |
| その他 |
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すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。 |