本書について
本書は,2018年4月号から2021年4月号まで月刊OPTRONICSに掲載された連載を2冊の電子書籍としてまとめたものです。「光エレクトロニクスのシミュレーション技術I」には,第1章から第19章までを収録しています。
<著者>
波多腰 玄一(元 東芝,早稲田大学)
<本書の概要>
光エレクトロニクスデバイスの特性解析,設計に関するシミュレーション技術を解説します。付録のExcelファイルを用いて,実際にシミュレーションを体験することもできます。
目次
まえがき
第1章 光の伝搬 (1) 平面波
1.2 電磁波とマクスウェル方程式
1.3 アニメーション
1.4 平面波
1.5 波束と群速度
コラム 平面波の図示
第2章 光の伝搬 (2) 円筒波
2.2 波動方程式と光導波路
2.3 円筒波
コラム 横と縦
第3章 光の伝搬 (3) 球面波
3.2 球面波
3.3 球面波と平面波の相互展開
3.4 電気双極子放射
コラム ローレンツ
第4章 反射と屈折
4.2 媒質界面における反射と屈折
4.3 反射係数,透過係数
4.4 反射・屈折における平面波の振幅分布
4.5 全反射
コラム メタマテリアルにおけるパルスの伝搬
第5章 屈折率 (1)
5.2 屈折率とは
5.3 誘電体の屈折率
5.4 金属の屈折率
コラム 完全導体表面での反射
第6章 屈折率 (2)
6.2 半導体のバンド構造と屈折率
6.3 半導体の誘電率と屈折率のモデル
6.4 CPPB モデル
6.5 半導体の誘電率と屈折率の測定例と計算例
コラム 屈折率虚数部の符号
コラム クラマース-クローニヒの関係式と因果律
第7章 ガウスビーム (1)
7.2 エルミート-ガウスビーム
7.3 ガウスビームの性質
コラム 近軸近似と回折限界
第8章 ガウスビーム (2)
8.2 エルミート-ガウスビームとラゲール-ガウスビーム
8.3 ガウスビームと光線行列
コラム 光渦の回転速度
第9章 レーザー光のビーム品質 (1)
9.2 ビーム特性とビーム品質
9.3 エルミート-ガウスビーム,ラゲール-ガウスビームのM2因子
コラム エルミート多項式,ラゲールの陪多項式と量子力学
第10章 レーザー光のビーム品質 (2)
10.2 光導波路モードのビーム品質
10.3 いろいろなビームのビーム品質
コラム 矩形開口の光を絞ったビームスポットのビーム品質は最悪?
第11章 ウィグナー分布関数
11.2 ウィグナー分布関数
11.3 エルミート-ガウスビームとウィグナー分布関数
11.4 ビーム品質とウィグナー分布関数
11.5 ビーム行列
11.6 不確定性との関係
コラム レイリー長
第12章 光学多層膜 (1)
12.2 光学多層膜における特性行列
12.3 計算例
コラム 複素数のプログラミング
第13章 光学多層膜 (2)
13.2 単層膜
13.3 分布ブラッグ反射鏡
13.4 エタロン
13.5 波長域選択フィルター
13.6 いろいろなフィルター
コラム 逆問題としてのフィルター設計
第14章 光導波路 (1)
14.2 光導波路におけるモード
14.3 導波光の伝搬
コラム 導波モードの光線イメージ
第15章 光導波路 (2)
15.2 半導体レーザーにおける導波モード
15.3 端面反射率と遠視野像
コラム 複素平面でのニュートン法による解の収束
第16章 表面プラズモンと金属光導波路
16.2 表面プラズモンポラリトン
16.3 金属/誘電体光導波路
コラム 自由空間と界面
第17章 光ファイバー (1)
17.2 光ファイバーのモード
17.3 l=0の固有値方程式の解
コラム 光ファイバーの TEモード,TMモードは偶関数?奇関数?
第18章 光ファイバー (2)
18.2 光ファイバーのモードの分類
18.3 固有値方程式
18.4 カットオフ条件
コラム 光ファイバーは Excelで
第19章 光ファイバー (3)
19.2 光ファイバーのモードの計算例
19.3 HEモードとEHモードの近似式
19.4 電磁力線
19.5 固有値方程式の近似式
コラム 光ファイバーのモード次数と節の数
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