レーザー科学

概要

レーザーが発明されてから既に50年以上が経過した。レーザーは20世紀最大の発明の一つと言われていることからも分かるように,情報・通信,医療,エネルギー,基礎科学から電化製品に至るまで様々な場面で応用され,我々の生活に無くてはならないものとなっている。このような状況において,レーザーの原理やその特性を理解しておくことは理工系の人材にとって極めて重要である。そこで,本講義ではレーザーの原理とその実際を理解することを目標とする。まず,光とは何かについて復習した後,レーザーの基本的性質を概観する。その後,レーザーの原理を理解するための基礎知識(電磁波,光の反射・屈折,光共振器)について学ぶ。また,レーザーを利用するために必要な知識(光学部品・計測技術)についても学び,実際のレーザー装置を用いた演示も行う予定である。最後にレーザーを用いた原子・分子物理学分野の研究例を紹介する。本講義は理工学部のカリキュラム・ポリシー4に関連しており，”物質とナノテクノロジー，高機能材料の創成に関する高度な学問的内容を学修し，応用・展開する能力を身につけることに対応している．

目標

本講義はディプロマ・ポリシー３と関連しており，原子・分子から高分子，生体分子にわたる物質の創成と技術開発に貢献できる能力を修得することを目標とする．具体的には，レーザーの原理とその基本的性質を理解し,実際のレーザーを取り扱う際に必要となる知識を得ることが目標である．

授業外の学習

講義スケジュールに従い，指定された講義テキストを事前にダウンロードし，内容を把握しておくこと．講義後に，理解が不十分であった部分を復習し，理解を完全なものにしておくこと。以上について，講義前に100分の予習，講義後に100分の復習を行う。また，定期的に与えられるレポートの解答を通して講義内容への理解を深める。以下に授業計画毎の内容を記す。 授業計画1:「レーザーとは何か」について事前に調査しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画2:「レーザーの概要」について理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画3:「平面波と光の偏光」について理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画4:「直線偏光と円偏光の状態の表し方」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画5:「光の反射と屈折」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画6:「光のエネルギー反射率・透過率」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画7:「ガウシアンビーム」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画8:「光共振器とその特性」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画9:「原子分子による光の吸収・放出過程」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画10:「光の吸収・放出スペクトル」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する 授業計画11:「レート方程式による光の吸収・放出過程の説明」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する 授業計画12:「レーザー発振の原理 」について調べ，理解していない部分を確認しておく。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画13:「レーザー装置の具体例 」について調べ，まとめる。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。 授業計画14:事前に与えれられた「レーザーを用いた応用研究 」に関する資料を読み込んで，まとめる。授業後は講義スライドの内容を確認し，与えられた課題を実施する。

所要時間: 200分