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1.

図書

東工大
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東工大
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大津元一著
出版情報: 東京 : 朝倉書店, 1999.3  vi, 170p ; 21cm
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1.光科学の第一歩 1
   1.1 光線に色はない 光と色 1
   1.2 カラーテレビは革命だ 物体の色 5
   1.3 光,色から光科学へ 6
2.光線の示す振る舞い 10
   2.1 急がば回れ 10
   ライフセーバーの使命 10
   靴ひもの無駄遣いはやめよう 11
   2.2 光線の不思議な現象 14
   レンズのぼけ 球面収差 15
   虹とブロッケンの妖怪 16
   蜃気楼 21
   歪んだ夕日 23
   魔鏡 24
   エジソンの?管とアイヌ語復元 26
   基礎知識
   (1)「最小作用の法則 フェルマーの原理」 13
   (2)「虹とコースティック」 18
3.光の基本的な性質 29
   3.1 周波数,波長,速度 30
   mμを偲んで 31
   光の速度の測定とメートルの定義 32
   3.2 偏光 36
   太陽の偏光 36
   太陽の光はミツバチの羅針盤 37
   複屈折 38
   液晶 39
   スカラべの背中の色 40
   3.3 エネルギー,強度,圧力 42
   レーザー・ロケット 42
   微粒子,原子をつかむ光のピンセット 43
   夏目漱石と光の圧力 46
   (3)「光の波の表示」 33
   (4)「偏光とその表示」 40
   (5)「光のエネルギーと運動量」 47
4.反射と屈折のもたらす現象 50
   4.1 光の進む方向と量 50
   万華鏡 50
   透明人間を探せ 52
   4.2 全反射と表面の光 56
   魚の見る天空 56
   光では見えなかった小さい物が見える 近接場光学顕微鏡 57
   光はトンネルをくぐる? 60
   顕微鏡から顕塵針へ 62
   (6)「反射率と透過率」 53
   (7)「全反射のための条件とエバネッセント光」 63
5.光の波がもたらす現象 66
   5.1 干渉 66
   5.1.1 二つの光による干渉 67
   精密で大きな測定 67
   写真フィルムはなぜ感光する? 70
   5.1.2 多数の光による干渉 75
   コンパクトディスクの色 75
   モルフォ蝶の翅の色 75
   孔雀の羽の色 76
   貝殻の色 76
   オパールの色 76
   シャボン玉の色 77
   向こうの景色が見える鏡 77
   はかない光の命 78
   丈夫で長持ちする立体写真の技術 ホログラフィ 80
   5.2 回折 90
   壁に耳あり,障子に目あり 90
   木漏れ日 91
   光を使って情報処理 91
   光学顕微鏡から電子顕微鏡へ 92
   日本列島は動いている 92
   5.3 光の散乱 104
   空の青さとモルゲンロート 104
   月の色 105
   雲の色 106
   日の色 107
   (8)「干渉」 71
   (9)「定在波」 74
   (10)「回折格子」 81
   (11)「多数の開口によるヤングの実験」 82
   (12)「ファブリーペロー共振器」 84
   (13)「ホログラフィの原理」 87
   (14)「回折の定式化」 95
   (15)「フラウンホーファ回折の性質」 98
   (16)「干渉との組合せ」 102
   (17)「散乱の機構」 107
6.物質の中の光 110
   6.1 光の吸収,発光 110
   太陽光の暗線 原子による吸収 110
   ルビーの魅力 クロムによる吸収 111
   愚か者の金 強い吸収 111
   刀鍛冶の技 熱放射 111
   ヘリウムの発見 放電 112
   蛍光灯とカラーテレビー蛍光 114
   ほ,ほ,蛍来い 化学発光 115
   6.2 金属の色と輝き 120
   6.3 半導体の色 124
   6.4 光はまわる 旋光性 128
   ショ糖のらせん 自然旋光性 128
   レーザー光をもどさないために ファラデー効果 129
   光メモリへの応用 磁気ケル効果 131
   6.5 透明な材料 光ファイバ 133
   6.6 光の現象を微視的に考える 135
   プリズムで光を分ける 屈折率とその分散 135
   電子の振動の足並み 透過,反射,散乱 136
   蛇口からの水漏れにご注意を 近接場光の起源とその測定 140
   6.7 原因と結果が比例しない光 非線形光学 148
   6.7.1 二乗に比例する成分による効果(第二次非線形光学現象) 149
   赤い光を紫外線にかえる 第二次高調波発生 149
   和と差の周波数の光を発生する 和,差周波数発生 149
   電気で光を調節する ポッケルス効果 150
   6.7.2 三乗に比例する成分による効果(第三次非線形光学現象) 151
   (18)「光の吸収,発光」 116
   (19)「吸収と反射との関係」 120
   (20)「金属中の電子のエネルギー帯」 121
   (21)「自由電子のモデル」 122
   (22)「半導体中の電子のエネルギー帯」 125
   (23)「旋光性とファラデー効果」 132
   (24)「ローレンツモデルと分散」 136
   (25)「一次元原子配列による光の透過,反射,散乱強度の指向性」 139
   (26)「モデルの階層性とアトム」 147
7.光についてさらに考える 156
   7.1 光は粒子? 波? 光の量子論 156
   あなたは電球1個分 再び熱放射について 157
   光で電子が飛び出す 光電効果 157
   光の固有な状態 158
   アインシュタインさん,お電話ですよ 再び光の吸収,発光について 158
   7.2 レーザーは熱いか冷たいか? レーザーの原理 160
   光の増幅と発振 160
   吸収の役割 161
   自然放出の役割 162
   7.3 小さな光で原子を操る 再び近接場光について 163
   索引 167
1.光科学の第一歩 1
   1.1 光線に色はない 光と色 1
   1.2 カラーテレビは革命だ 物体の色 5
2.

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東工大
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東工大
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大津元一著
出版情報: 東京 : 裳華房, 1999.4  viii, 338p ; 22cm
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第0章 はじめに
   0・1 レーザー光の基本的特性 3
   0・2 光の増幅とレーザー 9
   0・2・1 光の誘導放出 11
   0・2・2 光の吸収 14
   0・3 レーザーの秩序性 14
   0・4 本書の構成 18
第1章 共振器
   1・1 平面鏡からなる共振器 21
   1・1・1 共振特性 21
   1・1・2 共振器の損失 27
   1・1・3 モード密度 31
   1・2 球面鏡からなる共振器 34
   1・3 ガウス形ビームの伝搬 39
   1・4 光の波面の曲率半径とスポットサイズ 42
   1・4・1 対称共焦点系の共振器 42
   1・4・2 一般の球面鏡共振器 46
   1・5 共振器のモードの特性 51
   1・5・1 モードスペクトル 51
   1・5・2 共振器の回折損失 54
   演習問題 56
第2章 光と原子
   2・1 原子のエネルギー状態 57
   2・2 光と原子の相互作用の形態 60
   2・2・1 単一モードの光と原子の相互作用 60
   2・2・2 自然放出 65
   2・2・3 誘導放出と吸収 67
   2・2・4 スペクトルの広がり 69
   2・3 熱放射光 75
   演習問題 78
第3章 レーザー増幅器
   3・1 光の増幅 83
   3・1・1 利得 83
   3・1・2 位相ずれ 86
   3・2 増幅器の励起エネルギー源 88
   3・2・1 レート方程式 89
   3・2・2 四準位系,三準位系 94
   3・3 増幅器の非線形性と利得の飽和 99
   3・3・1 利得係数 99
   3・3・2 全利得 101
   演習問題 107
第4章 レーザー
   4・1 レーザー発振の定式化 111
   4・1・1 レーザー発振条件 111
   4・2 レーザー出力の特性 115
   4・2・1 パワー 115
   4・2・2 スペクトル分布 122
   4・3 パルス発振の特性 128
   4・3・1 パルス発振の方法 128
   4・3・2 過渡現象の解析 134
   演習問題 149
第5章 レーザーの半古典的理論
   5・1 ファンデルポル方程式 151
   5・1・1 誘起分極の導出 152
   5・1・2 電界の決定 159
   5・2 定常状態でのレーザー発振光の特性 163
   5・2・1 単一モードの場合 163
   5・2・2 2モードの場合 168
   5・3 レート方程式への近似 178
   演習問題 182
第6章 外部信号の効果
   6・1 注入同期 184
   6・1・1 周波数の変化 186
   6・1・2 振幅の変化 189
   6・2 レーザーの量子雑音 195
   6・2・1 雑音源のエネルギー 195
   6・2・2 量子雑音の大きさ 199
   演習問題 205
第7章 光とレーザーの量子論
   7・1 光の量子化 206
   7・1・1 量子化の手続き 206
   7・1・2 光子数状態と光の吸収,放出 211
   7・1・3 コヒーレント状態 218
   7・1・4 光子計数統計 224
   7・2 レーザーの量子力学的理論 227
   7・2・1 ランジュバン方程式による理論 230
   7・2・2 光子に関する密度行列を使う理論 234
   7・2・3 フォッカープランク方程式による理論 239
   演習問題 243
第8章 レーザー装置の実際
   8・1 気体レーザー 245
   8・1・1 He-Neレーザー 245
   8・1・2 Ar+レーザー 248
   8・1・3 CO2レーザー 250
   8・2 色素レーザー 253
   8・3 固体レーザー 257
   8・4 半導体レーザー 262
付録A フーリエ変換と関連事項
   A・1 フーリエ変換 278
   A・2 パワースペクトル密度 285
   A・3 線形システム 286
付録B マクスウェル方程式と関連事項
   B・1 マクスウェル方程式 293
   B・2 光の波の表示 298
   B・3 偏光 300
   B・4 光のエネルギーとその流れ 301
付録C 量子力学の基本事項
   C・1 量子力学の要請 304
   C・2 定常状態 306
   C・3 演算子のエルミート性 307
   C・4 不確定性原理 310
   C・5 運動の恒量 312
   C・6 波動関数の偶奇性 312
   C・7 波動関数の展開係数 313
   C・8 ハイゼンベルクの運動方程式 314
   付録D 密度行列
   D・1 純粋状態の密度行列 317
   D・2 混合状態の密度行列 319
   D・3 密度行列の運動方程式 320
   参考図書 324
   演習問題の略解 327
   索引 333
第0章 はじめに
   0・1 レーザー光の基本的特性 3
   0・2 光の増幅とレーザー 9
3.

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東工大
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図書
東工大
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Motoichi Ohtsu and Hirokazu Hori
出版情報: New York : Kluwer Academic/Plenum Pub., c1999  xii, 386 p. ; 24 cm
シリーズ名: Lasers, photonics, and electro-optics
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Chapter 1. Introduction
   1.1. Near-Field Optics and Photonics 1
   1.1.1. Optical Processes and Electromagnetic Interactions 1
   1.2. Ultra-High-Resolution Near-Field Optical Microscopy (NOM) 4
   1.2.1. From Interference-to Interaction-Type Optical Microscopy 4
   1.2.2. Development of Near-Field Optical Microscopy and Related Techniques 6
   1.3. General Features of Optical Near-Field Problems 10
   1.3.1. Optical Processes and the Scale of Interest 10
   1.3.2. Effective Fields and Interacting Subsystems 12
   1.3.3. Electromagnetic Interaction in a Dielectric System 15
   1.3.4. Optical Near-Field Measurements 20
   1.4. Theoretical Treatment of Optical Near-Field Problems 25
   1.4.1. Near-Field Optics and Inhomogeneous Waves 25
   1.4.2. Field-Theoretic Treatment of Optical Near-Field Problems 28
   1.4.3. Explicit Treatment of Field-Matter Interaction 32
   1.5. Remarks on Near-Field Optics and Outline of This Book 33
   1.5.1. Near-Field Optics and Related Problems 33
   1.5.2. Outline of This Book 34
   1.6. References 35
Chapter 2. Principles of Near-Field Optical Microscopy
   2.1. An Example of Near-Field Optical Microscopy 43
   2.2. Construction of the NOM System 45
   2.2.1. Building Blocks of the NOM System 45
   2.2.2. Environmental Conditions 47
   2.2.3. Functions of the Building Blocks 48
   2.3. Theoretical Description of Near-Field Optical Microscopy 50
   2.3.1. Basic Character of the NOM Process 50
   2.3.3. Demonstration of Localization in the Near-Field Interaction 53
   2.3.4. Representation of the Spatial Localization of an Electromagnetic Event 55
   2.3.5. Model Description of a Local Electromagnetic Interaction 55
   2.4. Near-Field Problems and the Tunneling Process 56
   2.4.1. Bardeen's Description of Tunneling Current in STM 57
   2.4.2. Comparison of the Theoretical Aspects of NOM and STM 58
   2.5. References 61
Chapter 3. Instrumentation
   3.1. Basic Systems of a Near-Field Optical Microscope 63
   3.1.1. Modes of Operation 66
   3.1.2. Position Control of the Probe 69
   3.1.3. Mechanical Components 74
   3.1.4. Noise Sources Internal to the NOM 75
   3.1.5. Operation under Special Circumstances 78
   3.2. Light Sources 82
   3.2.1. Basic Properties of Lasers 82
   3.2.2. Characteristics of CW Lasers 84
   3.2.3. Additional Noise Properties of CW Lasers 88
   3.2.4. Short-Pulse Generation 94
   3.2.5. Nonlinear Optical Wavelength Conversion 97
   3.3. Light Detection and Signal Amplification 98
   3.3.1. Detector 98
   3.3.2. Signal Detection and Amplification 103
   3.4. References 111
Chapter 4. Fabrication of Probes
   4.1. Sharpening of Fibers by Chemical Etching 113
   4.1.1. A Basic Sharpened Fiber 114
   4.1.2. A Sharpened Fiber with Reduced-Diameter Cladding 118
   4.1.3. A Pencil-Shaped Fiber 119
   4.1.4. A Flattened-Top Fiber 122
   4.1.5. A Double-Tapered Fiber 127
   4.2. Metal Coating and Fabrication of a Protruded Probe 130
   4.2.1. Removal of Metallic Film by Selective Resin Coating 132
   4.2.2. Removal of Metallic Film by Nanometric Photolithography 135
   4.3. Other Noverl Probes 139
   4.3.1. Functional Probes 139
   4.3.2. Optically Trapped Probes 141
   4.4. References 141
Chapter 5. Imaging Experiments
   5.1. Basic Features of the Localized Evanescent Field 143
   5.1.1. Size-Dependent Decay Length of the Field Intensity 143
   5.1.2. Manifestation of the Short-Range Electromagnetic Interaction 146
   5.1.3. High Discrimination Sensitivity of the Evanescent Field Intensity Normal to the Surface 149
   5.2. Imaging Biological Samples 152
   5.2.1. Imaging by the C-Mode 152
   5.2.2. Imaging by the I-Mode 161
   5.3. Spatial Power Spectral Analysis of the NOM Image 170
   5.4. References 177
Chapter 6. Diagnostics and Spectroscopy of Photonic Devices and Materials
   6.1. Diagnosing a Dielectric Optical Waveguide 179
   6.2. Spatially Resolved Spectroscopy of Lateral p-n Junctions in Silicon-Doped Gallium Arsenide 184
   6.2.1. Photoluminescence and Electroluminescence Spectroscopy 185
   6.2.2. Photocurrent Measurement by Multiwavelength NOM 191
   6.3. Photoluminescence Spectroscopy of a Semiconductor Quantum Dot 196
   6.4. Imaging of Other Materials 201
   6.4.1. Fluorescence Detection from Dye Molecules 201
   6.4.2. Spectroscopy of Solid-State Materials 205
   6.5. References 207
Chapter 7. Fabrication and Manipulation
   7.1. Fabrication of Photonic Devices 209
   7.1.1. Development of a High-Efficiency Probe 212
   7.1.2. Development of a Highly Sensitive Storage Medium 212
   7.1.3. Fast Scanning of the Probe 213
   7.2. Manipulating Atoms 213
   7.2.1. Zero-Dimensional Manipulation 214
   7.2.2. One-Dimensional Manipulation 216
   7.3. References 231
Chapter 8. Optical Near-Field Theory
   8.1. Introduction 235
   8.2. Electromagnetic Theory as the Basis of Treating Near-Field Problems 237
   8.2.1. Microscopic Electromagnetic Interaction and Averaged Field 237
   8.2.2. Optical Response of Macroscopic Matter 241
   8.2.3. Optical Response of Small Objects and the Idea of System Susceptibility 244
   8.2.4. Electromagnetic Boundary Value Problem 245
   8.3. Optical Near-Field Theory as an Electromagnetic Scattering Problem 255
   8.3.1. Self-Consistent Approach for Multiple Scattering Problems 255
   8.3.2. Scattering Theory in the Near-Field Regime Based on Polarization Potential and Magnetic Current 260
   8.4. Diffraction Theory in Near-Field Optics 275
   8.4.1. Diffraction of Light from Subwavelength Aperture 275
   8.4.2. Kirchhoff's Diffraction Integral and Far-Field Theory 276
   8.4.3. Small-Aperture Diffraction and Equivalent Problem 277
   8.4.4. Magnetic Current Distribution and Self-Consistency 278
   8.4.5. Leviatan's "Exact" Solutions for the Aperture Problem 280
   8.5. Institutive Model of Optical Near-Field Processes 281
   8.5.1. Short-Range Quasistatic Nature of Optical Near-Field Processes 281
   8.5.2. Intuitive Model Based on Yukawa-Type Screened Potential 282
   8.5.3. Application of Virtual Photon Model for Diffraction from a Small Aperture 285
   8.5.4. Virtual Photon Model of NOM 288
   8.5.5. Meaning of the Screened Potential Model and Physical Meaning of the Virtual Photon 292
   8.6. References 297
Chapter 9. Theoretical Description of Near-Field Optical Microscope
   9.1. Electromagnetic Processes Involved in the Near-Field Optical Microscope 300
   9.2. Representation of the Electromagnetic Field and the Interaction Propagator 302
   9.2.1. Spherical Representation of Scalar Waves 302
   9.2.2. Vector Nature of the Electromagnetic Field 307
   9.3. States of Vector Fields and Their Representations 316
   9.3.1. State of Vector Plane Waves 316
   9.3.2. State of Vector Spherical Waves 318
   9.3.3. State of Vector Cylindrical Waves 319
   9.3.4. Spatial Fourier Representation of Electromagnetic Fields 319
   9.3.5. Multipole Expansion of Vector Plane Waves 321
   9.4. Angular Spectrum Representation of Electromagnetic Interactions 324
   9.4.1. Angular Spectrum Representation of Scattering Problems 325
   9.4.2. Meaning of the Angular Spectrum Representation 327
   9.4.3. Angular Spectrum Representation of Scalar Multipole Field and Propagator 329
   9.4.4. Angular Spectrum Representation of Vector Multipole Field and Propagator 332
   9.4.5. Angular Spectrum Representation of Cylindrical Field and Propagator 340
   9.4.6. Transformation between Spherical and Cylindrical Representations 341
   9.4.7. Summary: Representations of the Electromagnetic Fields Transformations between Mode Functions 343
   9.5. Near-Field Interaction of Dielectric Spheres Near a Planar Dielectric Surface 347
   9.5.1. Sample-Probe Interaction at a Dielectric Surface 348
   9.5.2. Mode Description of Evanescent Waves of Fresnel 351
   9.5.3. Multipolar Representation of Evanescent Modes 352
   9.5.4. Near-Field Interaction of Dielectric Spheres at a Planar Dielectric Surface 359
   9.6. References 379
Index 381
Chapter 1. Introduction
   1.1. Near-Field Optics and Photonics 1
   1.1.1. Optical Processes and Electromagnetic Interactions 1
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