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講義概要/Course Information
2024/04/29 現在

科目基礎情報/General Information
授業科目名
/Course title (Japanese)		 光通信システム特論
英文授業科目名
/Course title (English)		 Advanced Optical Communication System
科目番号
/Code
開講年度
/Academic year		 2021年度 開講年次
/Year offered		 全学年
開講学期
/Semester(s) offered		 後学期 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 - 専門科目Ⅱ
開講類・専攻
/Cluster/Department		 情報・ネットワーク工学専攻
担当教員名
/Lecturer(s)		 來住　直人
居室
/Office		 東3-1027
公開E-mail
/e-mail		 kishinaoto@uec.ac.jp
授業関連Webページ
/Course website		 http://www.opt.cei.uec.ac.jp/optsysp
更新日
/Last update		 2021/03/17 16:58:51 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）		 20世紀末期における低損失広帯域光ファイバ製造技術の成熟と、光ファイバやガラス導波路で構成された受動・能動光素子の急速な発展は、光回路・光通信システム・光計測などの概念の大きな変革をもたらした。ことに希土類添加光ファイバと光ファイバ回折格子の登場によって、近赤外光領域における種々の高性能光信号源・光素子・光システムが実現され、光ファイバ通信システムの長距離化・大容量化に拍車をかけた。このような高度化に伴い、光ファイバの非線形効果や偏波状態の揺らぎ等の従来は問題とならなかった現象も無視できなくなり、これらを制御・抑制する技術の重要度も増大している。
　この講義では上記のような発展過程と問題を踏まえて、光通信システムを支える基盤技術である光ファイバの光波伝搬特性を中心とした光技術の数学的・物理的基礎の理解に重心をおき、光ファイバ伝送路や光増幅器、種々の光能動・受動素子、光歪み補償や光スイッチング等の光信号の制御技術と、これらを利用した実際の光通信システムに対する理解を深めることを目標とする。また、光通信システムの進展のみに目を奪われることなく、これに付随する種々の光学的現象や技術に対する理解を深めることも目標としたい。

Rapid development of optical fibres and related optical devices at the
end of 20th century has greatly changed  the concept of fibre-optic
communications  and related optical technologies.   
Due to such evolution, optical communication technologies  are
facing challenging problems such as fibre nonlinearities and
polarisation fluctuation in optical fibre which used to be dismissed in the past.
This course covers several advanced topics in optical communication
engineering with paying attention to the above issue.
Attendees are encouraged to understand such optical technologies from both
physical and mathematical viewpoints.   It is also recommended to
acquire good understanding for various optical phenomena and
technologies without paying too much attention to the technological
development only.
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）		 特にないが、強いていえば理工系学部で通常履修すべき数学及び物理学と、電気電子工学や波動工学の専門科目。

Not any particular subjects are required.   However, it is essential to understand elementary mathematics, physics, electrical engineerings, and wave engineerings.
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）		 上記と同じ。
Similar as above.
教科書等（1,000文字以内）
/Course textbooks and materials（up to 1,000 letters）		 特定の教科書は使用しない。講義資料は「授業関連Webページ」にて公開する。
このページは学外からはパスワードによる閲覧のみが可能である。
No text books are designated.   The materials for the class are available
at the website shown above.    Access to the website is internal only
unless you know the password-protected web-page.
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）		 この授業は教材が英語で、授業言語は日本語の、英語タイプIIである。

TypeII：Japanese-based course, with English materials.
The lecture in this course, type II, is mostly offered in Japanese;
materials provided in PDF slides are given in English.

以下の項目を学習する。

1 光の数学的記述法や光の基本的な性質について学ぶ。
2 光導波路の基本的性質および光ファイバの基本特性を学ぶ。
3 光ファイバの伝送損失や伝送帯域等の光ファイバ線路を特徴づける事項を学ぶ。
4 光導波路中のモード間の結合理論を与え、その応用例を提示する。
5 光ファイバの非線形特性の意義と、伝送特性に対する影響を学ぶ。
6 光信号源の原理を理解するための光と物質の相互作用について学ぶ。
7 前項の基礎に立ち、光信号源としてのレーザの原理を学ぶ。
8 代表的な光信号源である半導体レーザの動作原理と種類について学ぶ。
9 単一の周波数光のみを出力するレーザ光源の仕組みと特性について学ぶ。
10 パルス形態の光を生成する各種光源の仕組みと特性について学ぶ。
11 光通信に不可欠な光増幅器である希土類添加光ファイバ増幅器の歴史と原理・特長を学ぶ。
12 希土類添加光ファイバ増幅器以外の光増幅器の原理と特長を学ぶ。
13 光通信システムを構成するために不可欠な各種光素子について学ぶ。
14 光通信システムの種々の形態の特色を理解する。
15 光通信に関するいくつかの技術について提示する。


The following subjects are presented.
1. Fundamentals of light
2. Introduction to optical fibres and optical waveguide
3. Properties of optical fibres
4. Coupled-mode theory
5. Optical fibre nonlinearities
6. Principles of light sources
7. Principles of lasers
8. Semiconductor lasers
9. Single-frequency lasers
10. Pulsed and multi-frequency light sources
11. Rare-earth doped optical fibre amplifiers
12. Other optical amplifiers
13. Optical components for communication systems
14. Optical communication system configuration
15. Topics of optical communication systems
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
授業時間外の学習
（予習・復習等）（1,000文字以内）
/Preparation and review outside class（up to 1,000 letters）		 授業関連Webページにて公開する資料などを用いて復習を行うことを推奨する。予習の必要性は高くない。
Review after the class is recommended by using the  materials on the
website.
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）		 授業内容の中で各自が興味を持った事項に関するレポートを個別に出題し、
そのレポートの内容によって評価する。やや不正確でも独自性と一貫性のあるものに比べて、正解であっても大学院学生としては稚拙なものは評価が下がる。
Report problem will be given upon individual student's interested topics.
Credit will be given upon the contents of the submitted report.
オフィスアワー：
授業相談（1,000文字以内）
/Office hours（up to 1,000 letters）		 水曜日の午後もしくは授業終了直後の時間帯。
Wednesday afternoon and just after the class.
学生へのメッセージ（1,000文字以内）
/Message for students（up to 1,000 letters）		 できるだけ、教科書にはない新しい、しかも普遍的な内容を盛り込みます。受講に際しては、量子力学などの特定の科目の深い知識はいりませんが、数学と工学の関係に興味を持つことで理解が深まります。
The class covers a number of topics not only new, but including
universal concept.   No deep knowledge of specific subjects
such as quantum mechanics is not required.   However,
better scientific/engineering viewpoints make your understanding
better.
その他
/Others		 2020年度より、学域学生の履修は出来なくなります。履修希望者は必ず大学院進学後に履修するように。
キーワード
/Keywords		 光通信, 光ファイバ, レーザ, 光増幅器, 光素子、光通信システム

optical communication, optical fibers, lasers, optical amplifiers,
optical communication systems