偏光・複屈折・光回折の基礎と活用方法

液晶表示・高密度光記録・大容量光通信などの光エレクトロニクス分野の高度化のみならず、生体観察などの新規分野の進展に伴い、複屈折・偏光制御・偏光計測などの重要性が増している。光の持つ諸現象のうち、屈折、反射、回折、などはいろいろな優れた教科書などが多数あるが、「偏光」については、まとまった教科書も少なく、光学の中でももっともわかりにくい分野であると考えている方も少なくないと思われる。このような状況で、偏光の概念そのものはかなり伝統的な分野であるにもかかわらず、実際の工学においてうまく使いこなされているとは言えない状況にある。 　本講義は、光波伝搬の基礎として「偏光」と「光回折」を取り上げ、複屈折媒体中の伝搬について習得する。偏光の伝搬の応用例としての液晶デバイス、光回折の応用例としての回折格子デバイス、さらに偏光と回折の機能複合の応用例としての偏光回折格子デバイスの実際を紹介する。 　特に「偏光」と「光回折」の基礎については受講後の自習が可能なように詳細なテキストを配布すると共に、講座で使用した全図面についても配布する。

1. 光波伝搬と光学の基礎
   1. Maxwell方程式と波動方程式
   2. 偏光表記とStokesパラメータ
   3. ポアンカレ球
2. 異方性媒体中の光波伝搬
   1. 誘電率テンソル
   2. 複屈折媒体中の電磁界ベクトル
   3. 屈折率楕円体と一軸異方性媒体中の光波伝搬
   4. 構造性複屈折
   5. 代表的偏光子・位相子の動作原理
3. Matrix光学による偏光解析
   1. Jonesマトリックス
   2. 複屈折偏光子のJones法による解析
   3. 複数の位相子・偏光子の組合せとJones解析
   4. 液晶の複屈折とJones法による解析
   5. 4×4行列法
   6. Muller行列
4. 光波干渉の基礎
   1. 光波の干渉とコヒーレンス
   2. 自己相関関数とコヒーレンス関数
   3. 2光波干渉
   4. 光波干渉と構造色
   5. 薄膜の干渉
   6. Fabry-Perotエタロン
   7. 2光波干渉
   8. 偏光干渉
5. 光回折の基礎と回折格子
   1. Huygensの原理と回折
   2. Kirchhoffの回折理論
   3. Fresnelの回折理論
   4. フレネルレンズ
   5. Fraunhoferの回折理論
   6. 矩形開口の回折と多重スリットへの拡張
   7. 種々の薄い回折格子の回折特性
   8. 光学異方性を有する回折格子理論
   9. 厚い回折格子の回折特性 (結合波理論)
   10. フーリエ光学
6. ホログラフィの基礎
   1. In-line hologram
   2. Off-axis hologram
   3. Fourier hologram
   4. Lens less Fourier hologram
   5. 球面波のホログラムとホログラムレンズ
   6. 記録材料
7. 偏光ホログラム
   1. 偏光干渉の基礎
   2. 偏光記録媒体の理論的取り扱い
   3. 直交した偏光の記録と再生
8. 回折格子液晶セル
9. 時間領域差分法 (FDTD) の概要

• 質疑応用・名刺交換