2025/07/31 光エレクトロニクスⅠ対策
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2.
持ち込み
比屈折率差の定義
開口数の定義
屈折率の定義
屈折の法則
NAと比屈折差の関係
計算テスト
3.
確認事項
固有値方程式は、位相のずれが起こらないための条件。すなわち、固有値方程式を満たす波のみが、位相のずれを起こさずに反射し続ける。
光波のモード
離散的である：y方向の定在波の節の数に応じて存在するから。
有限である：モード番号を増やすと、波の反射角$ \thetaは小さくなるが、反射角には物理的に下限があるから。
伝播方向に対して垂直な偏光のうち、基盤面に対して平行なものをp波（Paralell）と呼ぶ。もう一方をs波という。
光波は横波である。
光導波路によって光エネルギーが損失する。カットバック法で2点間での損失を計算できる。
演習問題1
演習問題2（第15回で言及）
計算課題
持ち込み：
規格化周波数
伝搬定数
規格化導波路幅
カットバック法の定義
4.
💀一番出ると思う
確認事項
5.
確認事項
計算課題
持ち込み
反射損失の定義
6.
確認事項
光合分岐回路は光の強度を特定の比に分けるものである。
光スプリッタ：Y字の分岐形状の光導波路を用いる方法
方向性結合器
伝播定数
演習問題（第15回で言及あり）
計算課題
持ち込み
方向性結合器・光ファイバカプラにおける結合長$ Lと結合係数$ \chiの関係
光ファイバの結合係数の定義
7.
確認事項
グレーティング型：ブラッグの回折条件を満たす波長の波のみを反射する。
周期的に変化する構造（グレーティング）が設けられており、その部分は屈折率が異なる。屈折率に差があるとき反射が起こる。
入射波と反射波が干渉しあうことにより、位相差が$ 2\piになるときのみ適切に反射される。その条件をブラッグの回折条件と呼ぶ。
マッハツェンダ干渉計：異なる2つの波長$ \lambda_1, \lambda_2を2つのポートから分離して出力する。
原理：TODO
アレイ導波路格子（AWG）：複数の波長を同時に合分波する。
薄膜
演習問題1
周波数間隔から隣接チャネルを求める問題。PDF中には含まれていない
計算課題
持ち込み
ブラッグの回折条件
周波数間隔の関係
9.
確認事項
振幅反射率は、もとの入射光に対する反射光の振幅の比。p波とs波に対してそれぞれ定義される。
振幅透過率は、屈折光に関して同様の概念。
ブリュースター角：振幅反射率$ R_p=0となるような角度の条件。
1/4波長板の動き
1/4回転させるので、波長板によって位相に生じる変化$ \deltaは$ 2\pi/4となる。
演習問題
計算問題
持ち込み
振幅反射率
強度反射率
強度透過率
ブリュースター角に関する関係式
波長板の位相差と厚さの関係式
10.
確認事項
磁気光学効果：磁界のなかを光が通過すると、光の偏光状態が変化する現象。
光アイソレータは、磁気光学効果による非相反性を利用し、光が一つの方向にだけ流れるようにする。
電子回路でいうダイオードの役割、整流作用に相当する。
光アイソレータとして適切な磁場の大きさは、材料によって異なるベルデ定数$ V、光アイソレータの長さ$ Lによって決まる。
ファラデー回転角は$ \theta_F=\pi/4とする。
持ち込み
ファラデー回転角の式
11.
確認事項
電気光学効果：電界の中を光が通過すると、光の屈折率が変化する現象
光変調器：電気光学効果を用いて、外部からの信号に応じて出力光を制御するデバイス
光強度変調器
マッハツェンダ干渉計による方法
同一の入力を、マッハツェンダー干渉計の2つのポートに加える。
一方のみ変調電極から位相を変えられるようにして合波する。
出力を0にするためには、一方の位相を半波長遅らせればよい。そのために変調電極に加える電圧を半波長電圧という。
光位相変調器
持ち込み
位相変化と屈折率変化の関係
マッハツェンダ干渉計の光出力
結晶中の光波の走行時間$ \tau
集中定数型変調器における光変調角周波数の限界
進行波形変調器の変調帯域
12.
確認事項
光共振器の共振条件：共振器の中で定在波が立つこと
振幅条件
位相条件
位相条件から、縦モード間隔が導かれる。ファブリペローレーザの出力は複数のモードをもつ。
DFBレーザの出力は単一のモードをもつ。
計算問題
持ち込み
振幅条件
パワー反射率
パワー反射率から、発振しきい値利得を求める（振幅条件を満たす条件）
位相条件
縦モード間隔
DFBレーザにおける回折格子とブラッグ波長の関係
13.
持ち込み
太陽電池のエネルギー変換効率