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講義概要/Course Information

2024/04/19 現在

科目基礎情報/General Information

授業科目名 /Course title (Japanese)	固体・ソフトマターフォトニクス特論（H27年度以前入学生）
英文授業科目名 /Course title (English)	Solid-State and Soft Matter Photonics
開講年度 /Academic year	2019年度	開講年次 /Year offered	全学年
開講学期 /Semester(s) offered	前学期	開講コース・課程 /Faculty offering the course	博士前期課程、博士後期課程
授業の方法 /Teaching method	講義	単位数 /Credits	2
科目区分 /Category	大学院専門教育科目 - 専門展開科目
開講類・専攻 /Cluster/Department	先進理工学専攻
担当教員名 /Lecturer(s)	富田　康生
居室 /Office	西1-205
公開E-mail /e-mail	ytomita@ee.uec.ac.jp
授業関連Webページ /Course website	http://talbot.es.uec.ac.jp/ssphotonics.html
更新日 /Last update	2019/02/22 15:59:46	更新状況 /Update status	公開中 /now open to public

講義情報/Course Description

主題および 達成目標（2,000文字以内） /Themes and goals（up to 2,000 letters）	光エレクトロニクスにおいて固体（結晶、アモルファス）およびソフトマター（液晶、高分子、コロイドなど）は光波の発生、制御、記録、処理などを行う上で重要な役割を果たしている。本講義ではそれら材料の物理・化学的特性を理解するともに、それらの光学応答諸特性、光伝搬諸特性、光との相互作用などについての理解を第一の目標とする。さらに、それら諸特性を利用した様々な光機能デバイスへの応用や最近のトピックスも交えて論述する。　 (Crystalline and amorphous solids and soft matters (liquid crystal, polymer, colloid etc.) play  important roles in the field of optical electronics. These include generation, control, recording and processing of optical waves. In this lecture we primarily aim at good understanding of the physical and chemical properties of solids and soft matters and at their optical responses, wave propagation characteristics and interactions with light. Furthermore, applications to functional optical devices and recent topics are discussed.
前もって履修 しておくべき科目（1,000文字以内） /Prerequisites（up to 1,000 letters）	電磁気学第一、第二 (Electromagnetics I and II)
前もって履修しておくこ とが望ましい科目（1,000文字以内） /Recommended prerequisites and preparation（up to 1,000 letters）	光波工学、光電子材料工学 (Optical engineering, Opto-electronic materials engineering)
教科書等（1,000文字以内） /Course textbooks and materials（up to 1,000 letters）	教科書 (Textbook) 特になし。(N/A) 参考書・参考資料等 (References) ･ N. Paychambarian et al., Introduction to Semiconductor Optics, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1993. ･ I.W. Hamley, Introduction to Soft Matter, Wiley, New York, 2000. ･ A. Yariv and P. Yeh, Optical Waves in Crystals, Wiley, New York, 2002. ･ P. Markos and C. M. Soukoulis, Wave Propagation, Princeton Univ. Press, Princeton, 2008. ･ P. Yeh and C. Gu, Optics of Liquid Crystal Displays, Wiley, New York, 1999. ･ G.ストローブル「凝縮系物理学」（丸善出版） (Gert R. Strobl, Condensed Matter Physics: Crystals, Liquids, Liquid Crystals, and Polymers, Springer, Berlin, 2004.) ･ 竹添秀男、渡辺順次　「液晶・高分子入門」（裳華房）
授業内容と その進め方（2,000文字以内） /Course outline and weekly schedule（up to 2,000 letters）	【進め方】(Weekly schedule) タイプII (type II) 【授業内容】(Course outline) 第１回：イントロダクション (1. Introduction) 第２回：結晶の電子的特性I – 結晶構造と対称性 – (2. The electronic properties of crystals I - crystal structures and symmetries -) 第３回：結晶の電子的特性II – エネルギーバンドとブロッホ関数 – (3. The electronic properties of crystals II- energy bands and Bloch functions -) 第４回：結晶の電子的特性III – 固体の分類と状態密度– (4. The electronic properties of crystals III - classification of crystals and density of states -) 第５回：結晶の電子的特性IV – 低次元ナノ構造 – (5. he electronic properties of crystals IV - low dimensional nanostructures -) 第６回：結晶における光学応答 – 分散関係と振動子モデル – (6. Optical responses in crystals  - dispersion relations and an oscillator model -) 第７回：ナノコンポジットマテリアルにおける光学応答 – 局所場効果 – (7. Optical responses in nanocomposite materials - the local field effect -) 第８回：半導体の光学特性I – 自由電子光吸収 – (8. The optical properties of semiconductors I - free electron absorption -) 第９回：半導体の光学特性II – エキシトン光吸収 – (9. The optical properties of semiconductors II - excitonic absorption -) 第１０回：フォトニック結晶の光学特性I – フォトニックバンド構造 – (10. The optical properties of photonic crystals I - photonic band structures -) 第１１回：フォトニック結晶の光学特性II – 結合モード理論 – (11. The optical properties of photonic crystals II - the coupled-mode theory -) 第１２回：フォトニック結晶の光学特性III – 位相速度、群速度、エネルギー速度 – (12. The optical properties of photonic crystals III - phase velocity, group velocity and energy velocity -) 第１３回：液晶の物性 – 配向オーダーと電磁場応答 – (13. The physical properties of liquid crystals - orientational order and electromagnetic responses -) 第１４回：液晶の光学特性I – ネマティック液晶中の光波伝搬 – (14. The optical properties of liquid crystals I -optical wave propagation in a nematic liquid crystal) 第１５回：液晶の光学特性II – コレステリック液晶中の光波伝搬 – (15. The optical properties of liquid crystals II -optical wave propagation in a cholesteric liquid crystal)
実務経験を活かした 授業内容 (実務経験内容も含む) /Course content utilizing practical experience
成績評価方法 および評価基準 （最低達成基準を含む） （1,000文字以内） /Evaluation and grading （up to 1,000 letters）	（評価方法）(Grading) 講義に基づいた課題レポートにより評価する。(Reports based on the lecture) 評価合計点で６０％以上が合格の基準となる。(Pass grading for scores higher than 60%) （評価基準）(Criteria of grading) ・固体とソフトマターの相違点について理解している。 (One can understand a difference between solids and soft matters.) ・半導体、金属、液晶の物性の基本的特徴について理解している。 (One can understand the basic properties of semiconductors, metals and liquid crystals.) ・結晶および液晶中での光学応答と光波伝搬についてMaxwell方程式に基づき理解している。 (One can understand optical responses and propagation characteristics based on Maxwell equations.)
オフィスアワー： 授業相談（1,000文字以内） /Office hours（up to 1,000 letters）	西１号館 ２０５号室 月曜日　１５時-１６時 (Office 205 in W-1 building during 15:00-16:00 on Mondays)
学生へのメッセージ（1,000文字以内） /Message for students（up to 1,000 letters）	本講義を通して固体およびソフトマターの光学応答とその応用について単なる知識の暗記ではなく、その意味を深く理解して理論を実際に活用できる能力をつけることを望む。 (The instructor expects students to throughly understand and practice applications of solids and soft matters as well as their optical responses through this lecture.)
その他 /Others	特になし。(N/A)
キーワード /Keywords	固体 (solids)、ソフトマター (soft matter)、半導体 (semiconductors)、液晶 (liquid crystals)、フォトニック結晶 (photonic crystals)、ナノコンポジットマテリアル (nanocomposite materials)、周期構造中およびナノ構造中の光波伝搬 (optical wave propagation in periodic/ nanostructured materials)