☆半導体光デバイス特論（Advanced Semiconductor Photonic Devices）[3106]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

　「半導体光デバイス特論」は前期で実施した「光量子エレクトロニクス特論」を基にこれを更に発展，より専門的な視点からの理論へと発展させる。特に，光の誘導放出は「光と電子の相互作用」に基づくことから，「密度行列」により分極を記述し，この相互作用を理論的に取り扱う。この結果を二準位系の物質（半導体レーザ）を例に適用し，その動作特性を理論的に解析し実際のデバイスの動作を理解する。導出した「レート方程式」を用い，一般的な他の動作特性も理解する。

＜授業計画及び準備学習＞

１) 光と電子の相互作用：分極を含む電磁界の波動方程式
２) 光増幅の量子論
３) 密度行列による分極の表現
４) 密度行列の運動方程式
５) 2準位系近似による物質の分極と光増幅
６) レート方程式：電子遷移と誘導放出，自然放出係数
７) 多準位系物質の分極
８) 半導体レーザの構造
９) 半導体レーザの動作特性：発振閾値と光出力，量子効率
10) 半導体光デバイスの直接変調，変調歪み，緩和振動，共振状周波数
11) 半導体光デバイスの量子効果：量子箱，量子細線，量子ドット
12) 量子井戸構造デバイス：バンド構造，ミニバンド
13) 半導体光デバイスの応用

＜成績評価方法及び水準＞

期末試験により評価する。

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