コロナ社創立 70周年記念出版〔創立 1927年〕

１
光エレクトロニクス教科書シリーズ ⃞新版 光エレクトロニクス入門
西原

浩

工学博士

裏

升吾

著

コ

ロ
ナ

共

社

工学博士

コロナ社

刊行のことば「光エレクトロニクス」は，レーザ光を利用した電子技術に関する学問であり，この 15年間に急速に発展してきた。そして，今後ますますエレクトロニ
クスの広い範囲に浸透していくものと思われる。したがって，この分野の重要に大切なことである。

社

な基本事項をよく整理して学んでおくことは，これからの技術者にとって非常

このたび，大学の学部学生および高専の学生あるいは若い技術者を対象に，
光エレクトロニクス全体をバランスよく扱った平易な教科書シリーズの出版をロナ企画した。本シリーズの第１巻は光エレクトロニクス全般を解説しており，全体の道しるべの役をし，続巻は光エレクトロニクスを代表する分野を扱っている。すなわち，光波の性質の基礎，半導体レーザなどの光デバイス，光ファイバを中心とする光通信，光ディスクで代表される光情報工学，および計測，加工などのレーザ応用工学である。執筆者はそれぞれの分野で第一線の研究者とコして活躍しておられる方々である。

コロナ社創立 70周年記念出版として本シリーズを世に贈ることは，次代の電子技術を担うことが期待されている学生諸君，ならびに若い技術者に対する光エレクトロニクス分野の基礎学力涵養に貢献することになり，誠に意義深いことであると考える。
1
997年 10月
企画世話人
大阪大学教授工 学 博 士
東京大学教授工 学 博 士

西原

浩

神谷

武志

新版の執筆にあたって本書が出版されて以来，15年経過し，その間多くの方々に本書をご利用い
ただきありがたく思っている。時代とともに光エレクトロニクス技術がどんどん進歩するので，内容を新しくする必要があり，７年目に改訂版を出して対応
したが，それでは対応できなくなったので，15年目のこのたび全体を見直し

社

不適当な部分を書き換え，また新しい項を加筆することにした。
光エレクトロニクスの応用分野の進展は，新しい波長の光源の開発によるところが大きい。青紫色や緑色半導体および発光ダイオードの出現とその実用化

ロナ

によって，光ディスクメモリ技術が進展した。そして三原色の小型光源がそろったので，小型レーザプロジェクタが新たに脚光を浴びるようになった。また
光ファイバ通信ネットワークは，世界中に構築される一方で各家庭に接続される円熟期に入ったことに加え，コンピュータ内部の信号を光ファイバで接続する，いわゆる光インターコネクション技術が実用化されるようになった。

コ

そのような事情に対応して，１章，６章，７章，９章，10章，12章のそれぞれ関連箇所の加筆，削除，書き換えを行った。また，今回「新版」発行にあたり，口絵を大幅に刷新した。
本書で取り扱っている内容は，学生諸君が将来どのような分野で活躍するにせよ修得しておくべき事柄であるので，ぜひ学びに努めていただきたいと思っている。
2012年 12月

著者らしるす

ま

え

が

き

電子技術と光とは密接な関係があり，その始まりは，1879年のエジソンにさかのぼよる白熱電球の発明にまで遡る。それ以来，光技術は電子技術（エレクトロニ
クス）の中での地位を確立してきた。
「光エレクトロニクス」の「光」はレーザ光を指しており，したがって，光社

エレクトロニクスとは，レーザ光をうまく利用したエレクトロニクスの新しい分野の学問を意味している。レーザが開発されるにつれて，この光エレクトロニクスといわれる学問が急速に発展した。それに応じて，光エレクトロニクス

ロナに関連した講義が多くの大学でなされるようになった。

本書は工学部電気系の３年次，４年次学生，または高専の電気系学生，ある
いは，この分野についてその基礎を急いで学んでみたい技術者を対象にまとめた光エレクトロニクスへの入門のための教科書である。光波の性質，光導波，レーザ，光制御，およびレーザ応用システムなどのレーザ光の基礎を，演習もコ

含めて，ほぼ１年で学ぶことができるように内容を工夫したつもりである。執筆にあたっては，数式はできるだけ基礎的なものに限り，その代わりに物理的意味を述べることに重点をおき，記述はできるだけ平易になるように努めた。
本書の講義を受ける前に，電磁気学，量子力学の基礎を学んでおくことが望ましい。
光エレクトロニクスは夢を持たせてくれる学問である。その中で中心を占めるレーザ光は実に興味深い光である。学生諸君は，なぜ，自然光ではなくてレーザ光が使われなければならないかをつねに念頭において勉強していただきたい。そうすれば，レーザ光の特徴は何か，レーザ光のどの特徴がその装置の中で生かされているかなど，自然に重要な点を的確に習得することができるであろう。将来，どんな専門分野に進むにしても，本書の内容程度は学んでおくこ

ま

i
v

え

が

き

とが必要である。
本書は１～３，５，６，８，1
2章をおもに西原が，また４，７，９～11章
をおもに裏がその執筆を担当した。また，理解を深めていただけるように，演習問題とその略解を付けた。両者で頻繁に打ち合わせをしたつもりであるが，不十分な点が多々あるのではないかと恐れる。読者のご寛容と叱正を請う次第である。
本書では，電気系工学分野での慣習にならって，光の波動を ����ω�－�･���で表現している。また，できるだけ SI単位を使用するように心がけたが，光の波
長がマイクロ波の波長に比べて短いことによる光学分野での習わしに従って，も慣れていただきたい。

社

mm， m，nm などの単位を使用しているが，読者はこれらの単位について本書が光エレクトロニクスの入門書として，この分野の勉強を志す方々に少1
997年 10月

ロナ

しでもお役に立てれば，著者らの存外の喜びである。
大阪大学吹田キャンパスにて

著者らしるす改訂版にあたって21世紀に入り，I
T 社会の発展とともに，光エレクトロニクス分野の重要性

コはますます高まってきている。本著書を出版したのは 1997年であり，あれから７年が経過した。今回の改訂版にあたっては，この間の技術面における目覚
ましい進展を取り入れるべく一部大幅に改訂することにした。青紫色半導体レーザおよび面発光レーザの実用化が進んだことを６章の一部に書き加えた。また，光ファイバ通信の分野では日本情報ハイウェイの完成や波長多重化技術の実用化が進み，光メモリの分野ではレーザ光源の短波長化に刺激され，光ディ
スクの大容量化へと進展した。これらを取り入れ，９章と 10章の記述を大幅に書き換えることにした。それに応じて口絵を刷新した。
本書がこの分野に興味を持ち，新しく学ぶ方々の入門テキストとして今後も役立つことを願っている。
2
005年２月著者らしるす目次. 光エレクトロニクスの生い立ち
1
1.1 光エレクトロニクスの誕生 ………………………………………………1
1.2 光エレクトロニクスの発展 ………………………………………………2

2. レーザ光の特徴

社

2.1 自然光とレーザ光 …………………………………………………………6
2.2 単

色

性 ……………………………………………………………8

2.3 指

向

性 ……………………………………………………………10

習問

題 …………………………………………………………………12ロナ

演

3. 光 波 動 と 光 線

3.1 波動光学による取扱い ……………………………………………………13
3.1.1 マクスウェルの方程式
3.1.2 平面

波……………………………………………………………15

光……………………………………………………………17…………………………………………………………19

コ

3.1.3 偏……………………………………………………13

3.2.1 光 線 と 波 面……………………………………………………………21

3.2.2 光 線 方 程 式……………………………………………………………23

3.2.3 光 線 の 性 質……………………………………………………………24

3.1.4 光波のエネルギー

3.2 光線光学による取扱い ……………………………………………………21

3.3 反 射 と 屈 折 ……………………………………………………………25
3.3.1 ホイヘンスの原理…………………………………………………………25

3.3.2 反射・屈折の法則…………………………………………………………26

3.4 干渉とコヒーレンス ………………………………………………………30
3.4.1 ２光波による干渉縞………………………………………………………30

3.4.2 可干渉性（コヒーレンス）

3.5 回………………………………………………33

折 ……………………………………………………………37

目

v
i

次

3.5.1 回折

現象……………………………………………………………37

3.5.2 回折公式……………………………………………………………38

3.5.3 単スリットからの回折……………………………………………………39

3.5.4 円形開口からの回折………………………………………………………41

3.5.5 周期構造からの回折（ブラッグ回折）

3.6 集…………………………………42

光 ……………………………………………………………45

3.6.1 レンズによる集光…………………………………………………………45

3.6.2 空間的コヒーレンスと集光………………………………………………47

3.7 光学系と力学系の対応 ……………………………………………………48
演習問

題 …………………………………………………………………48

導

波

社

4. 光

4.1 光波の閉じ込めと光導波 …………………………………………………50
4.2 導 波 モ ー ド ……………………………………………………………52
反射……………………………………………………………52

ロナ

4.2.1 全

4.2.2 固 有 値 方 程 式……………………………………………………………53

4.2.3 実効屈折率と界分布………………………………………………………56

4.2.4 導波モードのカットオフ…………………………………………………59

4.3 チャネル光導波路 …………………………………………………………61
4.4.1 種 類 と 特 長……………………………………………………………62コ

4.4 光 フ ァ イ バ ……………………………………………………………62
4.4.2 導 波 モ ー ド……………………………………………………………63

4.4.3 固 有 値 方 程 式……………………………………………………………64

4.4.4 単一モード光ファイバ……………………………………………………65

4.4.5 分布屈折率多モード光ファイバ

演

習

問

…………………………………………66

題 …………………………………………………………………67

5. レーザの発振原理
5.1 光波と電子の相互作用 ……………………………………………………68
5.2 自然放出，誘導放出および誘導吸収 ……………………………………69
5.3 反

転

分

布 ……………………………………………………………71

5.4 光 増 幅 利 得 ……………………………………………………………72

目

次

v
i
i

5.5 光共振器と光子寿命 ………………………………………………………74
5.6 発

振

条

演

問

題 …………………………………………………………………78

習件 ……………………………………………………………76

6. レーザおよび発光ダイオード
6.1 レ ー ザ の 分 類 ……………………………………………………………79
6.2 気 体 レ ー ザ ……………………………………………………………81
6.2.1 代表的な気体レーザ
6.2.2 動作

原………………………………………………………81

理……………………………………………………………82

6.2.3 構 造 と 特 性……………………………………………………………83

6.3.1 ランプ光励起固体レーザ

社

6.3 固 体 レ ー ザ ……………………………………………………………85…………………………………………………85

6.3.2 半導体レーザ励起固体レーザ……………………………………………86

6.4 半 導 体 レ ー ザ ……………………………………………………………88……………………………………………………88ロナ

6.4.1 代表的な半導体レーザ

6.4.2 電子遷移と化合物半導体結晶
6.4.3 動作原理と反転分布

6.4.4 光子の寿命時間とレート方程式
6.4.5 発振特性……………………………………………89………………………………………………………91…………………………………………94……………………………………………………………96

6.4.6 半導体レーザの展開 ………………………………………………………103

コ

6.5 発光ダイオード …………………………………………………………104
6.5.1 可視光および赤外光発光ダイオード ……………………………………104
6.5.2 白色発光ダイオード ………………………………………………………106

演

習

問

題 ………………………………………………………………106

7. 光 受 動 素 子
7.1 偏

光

素

子 …………………………………………………………108

7.1.1 位相

板 ……………………………………………………………108

7.1.2 波長

板 ……………………………………………………………109

7.1.3 偏光

子 ……………………………………………………………110

7.1.4 光アイソレータ ……………………………………………………………112

7.2 波長フィルタ・分波素子 ………………………………………………112
7.2.1 プリズ

ム ……………………………………………………………112

目

v
i
i
i

次

7.2.2 干 渉 フ ィ ル タ ……………………………………………………………113
7.2.3 多層膜反射と分布ブラッグ反射 …………………………………………114
7.2.4 波長分波グレーティング …………………………………………………116

7.3 非 相 反 素 子 …………………………………………………………117
7.3.1 ファラデー効果 ……………………………………………………………117
7.3.2 光アイソレータ ……………………………………………………………118

7.4 光

検

出

7.4.1 光電

器 …………………………………………………………119
効

果 ……………………………………………………………119

7.4.2 pin ホトダイオードの構造 ………………………………………………119
7.4.3 応答速度と検出感度 ………………………………………………………120
7.4.4 固体イメージセンサ ………………………………………………………121

習

問

陽

電

池 ……………………………………………………………122社

7.4.5 太演

題 …………………………………………………………………124

8. 光 制 御 素 子
変8.1.1 変調 …………………………………………………………125

ロ
ナ

8.1 光

調

方

式 ……………………………………………………………125

8.1.2 機械的光変調器 ……………………………………………………………126
8.1.3 音響光学光変調器 …………………………………………………………127
8.1.4 電気光学光変調器 …………………………………………………………130
8.1.5 その他の電気的光変調器 …………………………………………………134

コ

8.2 光 ビ ー ム 走 査 …………………………………………………………136
8.2.1 機 械 的 走 査 ……………………………………………………………136
8.2.2 電 気 的 走 査 ……………………………………………………………138
8.2.3 鏡・対象物移動による走査 ………………………………………………141

演

習

問

題 …………………………………………………………………141

9. 光ファイバ通信
9.1 光ファイバ通信システム ………………………………………………143
9.2 コード変調と伝送信号 …………………………………………………145
9.3 伝送帯域と分散 …………………………………………………………147
9.4 光ファイバの伝送損失 …………………………………………………150
9.5 光 多 重 技 術 …………………………………………………………151

目

次

i
x

9.6 光 増 幅 技 術 …………………………………………………………154
9.7 光インターコネクション ………………………………………………156
9.8 その他の光通信技術 ……………………………………………………157
演

習問

題 …………………………………………………………………158

10. 光

メ

モ

リ

10.1 光ディスクの特長 ………………………………………………………159
10.2 ピックアップ光学系 ……………………………………………………160
10.3 光ディスクの変遷（CDから DVD，BDへ） ………………………163
10.4 多波長用光ピックアップ ………………………………………………165

演

習

問

社

10.5 光ディスクの記録方式 …………………………………………………167
題 …………………………………………………………………169

計

測

ロ
ナ

11. 光

11.1 距離・長さ計測 …………………………………………………………170
11.1.1 光パルス伝搬時間測定法 ………………………………………………170
11.1.2 光 強 度 変 調 法

11.2 変位

計…………………………………………………………171

測 …………………………………………………………173

11.2.1 レーザ干渉計による微小変位計測 ……………………………………173…………………………………………………………175

コ

11.2.2 高 精 度 干 渉 法

11.2.3 エ ン コ ー ダ …………………………………………………………176

11.3 速度計

測 …………………………………………………………177

11.3.1 ドップラーシフトと速度計測 …………………………………………177
11.3.2 サニャック効果と角速度計測 …………………………………………179

11.4 面 ひ ず み 計 測 …………………………………………………………180
11.5 電 気 量 計 測 …………………………………………………………182
演

習問

題 …………………………………………………………………183

12. レーザ応用機器
12.1 レーザビームシステムの基本構成 ……………………………………184
12.2 バーコード読取りシステム ……………………………………………185

x

目

次

12.3 レーザビームプリンタ …………………………………………………187
12.4 高品質カラー写真プリント ……………………………………………189
12.5 レーザディスプレイ ……………………………………………………190

コ

ロ
ナ

社

付
録 ………………………………………………………………193
参 考 � 献 ………………………………………………………………195
演 習 問 題 略 解 ………………………………………………………………196
索
引 ………………………………………………………………204

社

1.1 光エレクトロニクスの誕生

ロナ

われわれは，日常の生活において，きわめて広い周波数領域にわたって存在する種々の電磁波を利用している。それらの電磁波を周波数または波長に応じコて順に並べたものを電磁波の周波数スペクトルまたは波長スペクトルと呼んで

図 1.
1 日常利用している電磁波の周波数スペクトルまたは波長スペクトル2

1. 光エレクトロニクスの生い立ちいる。このスペクトルの帯域には，その用途に応じて，X 線，可視光，マイ
クロ波，ラジオ波などの名前が付けられている。図 1.
1は，そのスペクトルを図示したものである。波長の短いガンマ線から始まり，長い方の商用電力まで，波長比にすると 10��にもなる。
電磁波には，太陽からの光のように自然に発生するものと，人工的に発生させるものとがあり，後者は人類社会の発展に寄与することがきわめて大きかった。1888年に，ドイツの物理学者ヘルツ（Hertz）が電磁波の発生にはじめて成功した。それ以来，人類はより短い波長のコヒーレント（可干渉）な電磁波をつぎつぎと発生させ，それらを電気通信による情報処理に巧みに利用しなが社

ら，電子技術を発展させてきた。いわば，電子技術の発展の歴史は，電磁波の発生波長の短縮化の歴史ともいえよう。

光が電磁波であることは，1864年にすでにマクスウェル（Maxwel
）によ
l

ロ
ナ

って理論的に予見された。しかし，その後もインコヒーレント（非可干渉）な光波しか得ることができなかったため，光技術の応用は限られ，通信をはじめとする情報処理などにあまり利用されず，コヒーレントな光源の出現が待たれていた。1960年にメイマン（Maiが，はじめてルビーレーザの発振（波長man）
0.
6943 m）に成功した。このように，われわれは，コヒーレントな電磁波発コ

生の短波長化の延長線上でレーザ光を手に入れることに成功したのである。その後，40年間，さまざまなレーザが研究され，その波長範囲が広がり，これらの波動の性質を持ったレーザ光をエレクトロニクスとうまく融合させて，光エレクトロニクスと呼ばれる分野を誕生させ，確立させてきたのである。

1.2 光エレクトロニクスの発展
光には，太陽光で代表される自然光と人類が発明したレーザ光があるが，光エレクトロニクス（opt）とは，主として，レーザ光を利用する
oe
l
e
c
t
r
oni
c
s
）との融合学問領域を指す。し光学（l）と電子工学（e
l
e
c
t
r
oni
c
s
as
eropt
i
cs
たがって，対象とする光の波長範囲は，実用化されているレーザの波長範囲に

1.
2 光エレクトロニクスの発展

3なり，それは 0.2 m ぐらいから数十 m ぐらいまでの範囲であろう。
光エレクトロニクスのエレクトロニクスにおける位置付けを図 1.
2に示した。レーザ光は波動の性質を持ち合わせているので，波動の特徴が発揮される
光通信や光ディスクなどがこの領域のおもな応用システムになる。一方，自然光とエレクトロニクスとの融合領域は，本書の対象とはしないが，応用システロナ社

ムには，例えば，液晶ディスプレイなどの大産業がこれに属する。

図1.2 光エレクトロニクスの位置付け

さて，レーザ（l）の語源は，“lase
ri
ghtampl
i
ﬁcat
i
onbys
t
i
mul
at
edemi
s
誘導放出による光増幅）の頭文字をとったものであり，
sion ofr
adi
at
i
on”(
レーザ発振の特徴が的確に表されている。レーザ発展の歴史を振り返ってみる

コと，レーザの理論的な準備は，19
50年代に，旧ソ連（現ロシア）の物理学者
バソフ（Bas，アメリカの物理学者シャウロウov），プロホロフ（Pr
okhor
ov）
（Shawl）らによってなされていた。そして，まず，
ow），タウンズ（Townes
メーザ（mas：m は miercrowaveの意）の研究がなされ，それに続いて最初のレーザの発振が 1960年にアメリカのメイマン（Maiman）によってもたらされた。彼は，らせん状の励起用のランプの中心にルビー（Cr
：Al
）の
�
�
�
O�
棒状結晶をセットした構成で実験を行った。発振波長は 0.
6943 m の暗い赤色で，パルス動作であった。この歴史的な発明に続いて，He-Neレーザなどの気体レーザをはじめ，種々のレーザが急速に開発され，20世紀の一大発明といわれるまでに成長した。

4

1. 光エレクトロニクスの生い立ち

光エレクトロニクスを発展させる原動力になったのは，何といっても，半導体レーザ（1970）と光ファイバであろう。半導体レーザは，1962年，アメリ
カの GE社，IBM 社，MIT の三つのグループによって，それぞれ独立に実験に成功したが，低温（77K）パルス動作であった。1970年，当時ベル研究所にいた林，Pani/GaAs結晶を用いたヘテロ接合型半導体レshらが，GaAl
As
ーザの室温での連続動作に成功した。
その後，結晶成長技術が格段に進歩し，数ボルトの電源で動作する，小さな体積から効率良く発光する半導体レーザの実用化は，光技術の分野を一変し，光通信の光源として，また光ディスクのピックアップの光源として，広く使わ社れるようになった。そして，コンパクトディスク（CD）の普及に拍車をかけ，
いまや，ほとんどの家庭に少なくとも１台の CD，DVD，または BDプレーヤを見かけるまでになった。

ロナ

光ファイバは，196
8年にイギリスのカオ（Kao），1970年にアメリカのコー
ニング社の研究者らによって，石英材料を用いて，当時としては 20dB/kmという低伝送損失ファイバが発表されて以来，光ファイバ通信の可能性の気運が一挙に高まった。その後，主たる損失要因である OH 基を除く努力がなさ
れ，1979年わが国の NTT が理論限界に近い 0.2dB/
km を達成した。

コ

光ファイバの実用化により半導体レーザと相まって光ファイバ通信が急速に進展し，現在のような国内および国際ファイバネットワークが確立されるに至っている。半導体レーザと光ファイバの二つのデバイスの実用化は，長い間の材料研究者の努力のおかげである。そして，新しいハードウェアが技術の世界を一変させた良い例である。
以上のような歩みを経て，光エレクトロニクスは 1970年代以降，着実な進展をみせてきた。そして，世の中は大容量情報を高速に伝送することのできる技術を要求するようになった。光ファイバ通信技術はまさにその要求に応える
べく，優れた特性をもつ光ファイバや，半導体レーザをはじめとする種々の光源素子や，多くの光回路部品が開発された。一方，大容量情報の記録可能な光ディスク技術が進展した。

1.
2 光エレクトロニクスの発展

5

光ファイバ通信技術や光ディスク技術の発展を見ると，光源である半導体レーザ素子の発展と密接に関連している。例えば，最初に見出された光ファイバの低損失波長領域は 0.
8マイクロメートル〔 m〕（1 m＝1000分の 1mm）付近であったが，最初に開発された半導体レーザの発振波長はたまたまこの波
長帯域であったことが幸いした。光ファイバの低損失化が進み，1.3 m および 1.5 m 低損失波長帯域が見つかり，それらに合わせた半導体レーザが開発されることにより，光ファイバ通信技術が完成されていった。
光ディスク用に開発された半導体レーザは 0.
78 m（赤外）であったが，記録密度を向上するために波長の短縮化が求められ，波長 0.65 m（赤色）社

レーザが開発されたため DVDが可能になり，続いて波長 0.405 m（青紫色）の半導体レーザが開発され，ブルーレイディスクが世に出るようになり，ディ
スク１枚あたりの記録容量が 100GBにもなった。このように，光源である半ロ
ナ

導体レーザの発展が光ディスク技術の新しい発展につながっていった。
また，半導体技術により青紫色 LEDが発明され た た め に，照 明 光 源 がLED励起蛍光体に変わり，さらに，いまや世界中の道路交通標識や野外のディスプレイの光源が３色の LEDに置き換わりつつある。
今後も種々な光源が発明され，新しい応用分野を拡大していくと思われる。

コ

光エレクトロニクスの応用システムは，このほか，測距などの光計測器，レーザメスなどの医療機器，溶接をするレーザ加工機など，広い分野にわたっている。しかし，光エレクトロニクスの持っている多くの可能性を実現し発展させていくには，今後とも種々の新しい光材料や光デバイスのいっそうの研究開発が期待される。

アイコナール
アイコナール方程式
青色半導体レーザ
青紫色半導体レーザ
赤色半導体レーザ
アクセス時間
アゾ系

22
22
103
103
103
137
167

い
130
147
109
130
153

音響光学光変調器

127

く

か

空間的コヒーレンス
34
開口数
157
51 空間伝送通信
カイザー
135
69 空間光変調器
回 折
191
37 空間光変調素子
回折限界
151
42 空間分割多重
解像点数
119
139 空乏層
回転速度一定164 グース-ヘンヒェンシフト
外部鏡型
83
52
外部光電効果119 クラッド
50
カ オ
4 群屈折率149
可干渉性30,33 群速度147
書換え可能型
167 群遅延時間147
書換え可能型光ディスク

ロ
ナ

異常光線
位相速度
位相板
１次電気光学効果
一心双方向伝送方式

引

社

あ

索

け

コ

168
化合物半導体混晶
90 結晶相168う
可視度
32 検光子110
ヴェルデ定数120
182 カットオフ周波数
こウォラストンプリズム 111 価電子帯89
干 渉
30 光学軸130
え
光子の寿命時間干渉計型の導波路変調器
75
エアリーディスク
21
41
134 光線光学
液晶 TV
23192 干渉縞
32 光線方程式
液晶パネル
149
191 干渉フィルタ
113 構造分散
エネルギー間隔
1489 間接遷移90 光速度
光電子増倍管エネルギー変換効率
119
123
き
光電流
エバネッセント波
11953
エピタキシャル成長
161
91 機械的走査
136 誤差信号
エルビウム添加ファイバ
機械的光変調器
80,85
126 固体レーザ
増幅器
48
155 気体レーザ
80,
81 古典力学
円形開口からの回折30,3341 擬フェルミ準位
93 コヒーレンス
エンコーダ
35
176 キャリヤ
145 コヒーレンス長円偏光
154
18 キャリヤ周波数
145 コヒーレント光通信
キルヒホッフ55,
58,
64
26 固有値方程式
お近軸光線方程式
24
さ
応答速度
120
音響光学効果
再生専用型
128
167

索

し

147
148 相変化168 伝送帯域89179 相変化光ディスク
168 伝導帯
双方向光送受信器 144,153 伝搬定数
18,56
伝搬方向スペクトル
11
た
167
と
13 太陽光634 タウンズ
3 等位相面53
19 楕円偏光
18,109 導波コア
50
8 楕円偏光波131 導波光50
6 多重量子井戸構造
102 導波モード
51――のカットオフ
70 多層膜114
59
56 多値化154 導波路型光変調器
134
151 多値信号
153 導波路分散
149
109 縦モード
78 ドップラー効果
177
3 多モード発振
101 トラッキング誤差
162
42 多モードファイバ
62 トラックピッチ
160
45 単一モード導波路
61 トランスデューサ
128
114 単一モード発振
101
な
1,9 単一モードファイバ
62
125 単色光
15 内部鏡型
83
130 単色性
7,9 内部光電効果
119
単スリットからの回折
39
に
119
ち
二重ヘテロ接合型
121
88
1/2波長板
40 チタン・サファイアレーザ
109
119
87
ね
136 直接遷移90125 直線偏光
18 熱雑音
121

コ

ロ
ナ

シアニン
磁 界
時間的コヒーレンス
磁気的エネルギー密度
指向性
自然光
自然放出
実効屈折率
時分割多重
1
/
4波長板
シャウロウ
周期構造からの回折集 光
自由スペクトル間隔
周波数スペクトル
周波数変調
常光線
ショットキー障壁ホト
ダイオード
ショット雑音
シンク関数
真性層
振動鏡
振幅変調

205

社

材料分散
サニャック効果

引す

スカラー波動方程式
スネルの法則
スペクトル
スペクルノイズスラブ光導波路せ正弦波
線スペクトル
線速度一定

そ
走査点数

つ

14 追記型
27 追記型光ディスク
6 ツリウム添加ファイバ
増幅器
191
50

て

テクスチャ
8 データトラック
9 電 界
164 電気光学光変調器
電気的エネルギー密度
電気的走査
137 電磁波ノイズは167 ハイゼンベルグの不確定性
原理
167
48
白色発光ダイオード
104
157
155 パケット通信
バーコード
185
バソフ
3
1
123 波長スペクトル159 波長分割多重
151
13 バックライト
192
130 発光ダイオード
104
19 発振スペクトル101
138 波動光学
21
9 波動ベクトル
20

206

索

引

コ

ロ
ナ

社

ポッケルス効果波動方程式
14
ふホトダイオード
波 面
54
パルスコード変調
145 ファイバラマン増幅器 156 ホログラム
ポンピング
パワー利得係数
ペロー型共振器
74 ファブリ反射・屈折の法則
26
74
ま
反射防止膜
123 ファラデー回転
117
搬送波
145 ファラデー効果
117 マイケルソン干渉計
反転分布
71 フェルミ分布関数
93 マクスウェル
半導体光増幅器――の方程式154 フォーカス誤差162
半導体励起固体レーザ
86 複屈折性111 マルチコアファイバ
半導体レーザ81,
88 フタロシアニン
162
み
半波長電圧
133 フラウンホーファ回折39
プラズマ TV
192 緑色半導体レーザ
ひブラッグ回折42
め光アイソレータ
128
112,118 ブラッグ角ブラッグ条件
光インターコネクション
45 メイマン48 メーザ144,
156 プランク定数
光回線終端装置
9 面発光レーザ
144 フーリエ変換
光時間分割多重112
151 プリズムも光ジャイロ
27
179 ブルースター角光増幅
84 モード屈折率
96 ブルースター窓
フレネル回折光第２高調波発生素子
39 モード分散
3
81,189 プロホロフ
ゆ
光チョッパ
116
127 分光器
光ディスク
147 有機 EL
159 分 散非点収差法
56 誘導吸収162 分散関係式
光導波路
102 誘導放出
50 分布帰還型構造
光配線144,157 分布屈折率多モード
よファイバ
光パラメトリック発振素子
63
横形光変調器81 分布ブラッグ反射型構造
光ピックアップ
102 ４分割ホトダイオード
160
光ファイバグレーティングへ

光ファイバジャイロ
光ファイバ増幅器
光ファイバ通信
光ファイバ無線伝送
光ヘテロダイン検波
非晶質相
非線形光学効果
非相反な現象ピックアップレンズ
ピット

116
180 平面波155 劈開面
143 ヘテロ接合
157 偏光子
175 変調方式
168 偏波保存ファイバ

130
119
179
72

173
2
13
151

103

2
3
103

56
149

192
70
71

130
162

ら

8,15 ラマン効果
156
94 ランダム偏光18
88 ランド-グルーブ
167
110 ランプ光励起固体レーザ 85
125
63

量子力学
189
ほ
臨界角
117
160 ホイヘンスの原理
25
159 ポインティングベクトル 19

り
48
29

索

引

レーザディスプレイ
190
レーザドップラー速度計

れ

207

ろ

レイリー散乱レーザ――の発振条件
レーザ直接変調150
3,71 レーザビームプリンタ
76 レーザロッド
136 レート方程式

178 ロータリーエンコーダ 177
187わ86
94 ワイヤレス通信
157

AO変調器
AOC
Arイオンレーザ

127 DVD＋RW
156 DWDM
85 EDFA
159 EO変調器
167 Eバンド

168 POSシステム
152 P偏光155 QPD
130 R
152 RAM
188 RE
63 ROM
155 RW
155 SDM
85 SOA
82 Sバンド
185 S偏光

コ

ロ
ナ

社

BD
BD-R
BD-RE
168 fθ
BD-ROM
167 GI多モードファイバ
CD
159 GS-EDFA
CD-R
167 GS-TDFA
CDROM
167 HeCdレーザ
CDRW
168 HeNeレーザ
CMOSイメージセンサ 121 J
AN マーク
Cバンド
152 LバンドDVD
159,167 Oバンド
DVD-R
167 ONU
DVD＋R
167 OTDM
DVDRAM
168 PCDVD-ROM
167 PCM
DVD-RW
168 pinホトダイオード

152 TDFA
152 TDM
144 TEモード
151 TM モード
168 U バンド

145 WDM
120 YAGレーザ

186
27
162
166
167
167
167
167
151
154
152
27
155
151
51
51
152
151
85

著者略歴
西原

浩（にしはら

ひろし)

裏

1
9
6
0年 大阪大学工学部通信工学科卒業
1
9
6
5年 大阪大学大学院博士課程修了(
通信工学専攻）
工学博士（大阪大学）
1
9
7
3年 大阪大学助教授
198
4年 大阪大学教授
200
1年 福井工業大学教授
大阪大学名誉教授
20
0
2年 放送大学教授
2
0
0
8年 放送大学退職

新版

升吾（うら

しょうご)

1
982年 大阪大学工学部電気工学科卒業
1
987年 大阪大学大学院博士課程修了(
電子工学専攻）
工学博士（大阪大学）
1
987年 大阪大学助手
1995年 大阪大学学内講師
2000年 京都工芸繊維大学助教授
2004年 京都工芸繊維大学教授
現在に至る

光エレクトロニクス入門

社

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1
3

ロ
ナ

1
9
9
7年 1
1月 2
5日 初版第 １ 刷発行
20
05年 ４ 月 ５ 日 初版第 ９ 刷発行（改訂版）
20
12年 ９ 月 3
0日 初版第 1
6刷発行（改訂版）
20
13年 ４ 月 30日 新版第 １ 刷発行
20
19年 ２ 月 2
5日 新版第 ６ 刷発行
著

検印省略

者

発 行 者

西
裏

原

浩
吾

升

株式会社

コ ロ ナ 社

代 表 者

牛 来 真 也壮光舎印刷株式会社

製 本 所

牧製本印刷株式会社

コ

印 刷 所

112-0011 東京都文京区千石4
-4
6
1
0
発 行 所

株式会社

コ

ロ

ナ

社

CORONA PUBLISHING CO.
,LTD.
TokyoJ
apan
振替00140-8-14844･電話(03)3941-3
13
1
(
代)
ホームページ ht
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I
SBN 9
7
8
4
3
3
9
0
1
1
517 C3355 Print
edi
nJapan(高橋)