| 1.光デバイスの光エレクトロニクス的背景 |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.2 光エレクトロニクス分野の背景 3 |
| 1.3 光デバイスと波長帯 5 |
| 1.4 光デバイスの基礎 7 |
| 2.量子力学の基礎 |
| 2.1 量子力学発達の背景と物質の粒子・波動の2面性 8 |
| 2.2 シュレディンガーの波動方程式 11 |
| 2.3 波動関数 13 |
| 2.4 括弧ベクトル:ブラベクトルとケットベクトル 15 |
| 2.5 期待値と跡 16 |
| 演習問題 18 |
| 3.半導体による発光と吸収 |
| 3.1 電子遷移 19 |
| 3.2 自然放出と吸収および誘導放出 22 |
| 3.3 電子の寿命 23 |
| 3.4 半導体の電気の性質 26 |
| 3.5 ヘテロ構造とキャリヤの注入 30 |
| 3.5.1 ヘテロ接合 30 |
| 3.5.2 ヘテロ接合の電圧電流特性 32 |
| 3.6 化合物半導体とエネルギー間隔 36 |
| 3.6.1 化合物半導体のエネルギー間隔 36 |
| 3.6.2 半導体の屈折率と吸収係数 39 |
| 3.6.3 混晶のエピタキシー 43 |
| 演習問題 43 |
| 4.光波と電子の相互作用の量子論 |
| 4.1 はじめに 44 |
| 4.2 波動方程式による光増幅の説明 46 |
| 4.3 密度行列による分極の表し方 48 |
| 4.4 密度行列の運動方程式 51 |
| 4.5 2準位系近似の物質の分極と光の増幅 53 |
| 4.6 誘導放出と電子遷移:レート方程式 58 |
| 4.7 電子遷移と誘導放出のまとめ 60 |
| 4.8 多準位系の分極 61 |
| 4.9 極薄膜の量子効果(量子井戸効果) 62 |
| 演習問題 64 |
| 5. 光誘電体導波路 |
| 5.1 光導波路と集光 65 |
| 5.2 導波モード 68 |
| 5.3 等価屈折率と閉じ込め係数 73 |
| 5.4 光伝搬の電力整合 74 |
| 5.5 集光と出射 77 |
| 演習問題 78 |
| 6. 半導体レーザと発光デバイス |
| 6.1 はじめに 80 |
| 6.2 発光ダイオード(LED) 81 |
| 6.3 半導体レーザ(レーザダイオード,ID) 86 |
| 6.3.1 はじめに 86 |
| 6.3.2 半導体レーザの構造 87 |
| 6.3.3 半導体レーザの発振しきい値と光出力 89 |
| 6.4 半導体レーザの発振波長と増幅利得 94 |
| 6.5 半導体レーザの静特性 98 |
| 6.6 動的単一モード動作 102 |
| 6.7 発光ダイオードと半導体レーザの光波の特質の比較 103 |
| 6.8 各種のレーザ 108 |
| 演習問題 108 |
| 7.発光デバイスの直接変調 |
| 7.1 光変調 109 |
| 7.2 半導体レーザの直接変調 111 |
| 7.3 発光ダイオードの直接変調 120 |
| 演習問題 122 |
| 8. 受光・撮像・表示デバイス |
| 8.1 はじめに 123 |
| 8.2 光検出器 124 |
| 8.3 pinホトダイオード 125 |
| 8.4 アバランシェホトダイオード(APD) 128 |
| 8.5 実際の光検出器 132 |
| 8.6 撮像デバイス 134 |
| 8.7 表示デバイス 139 |
| 演習問題 143 |
| 9. 光線路と光コンポーネント |
| 9.1 光ファイバ 144 |
| 9.2 光ファイバと光デバイスの結合 151 |
| 9.3 光回路素子 153 |
| 9.4 光変調器,光スイッチ,光偏向器 158 |
| 9.5 光集積回路 163 |
| 演習問題 163 |
| 10. 光デバイスの応用 |
| 10.1 はじめに 164 |
| 10.2 光通信 164 |
| 10.3 光情報記録・再生 166 |
| 10.4 像情報の入出力 167 |
| 10.5 光情報処理 167 |
| 10.6 光計測と医療への応用 168 |
| 10.7 光電力応用 169 |
| 文献 170 |
| 演習問題解答 171 |
| 索引 183 |
