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レーザー及び非線形波長変換：Yushi Kaneda |
11月19日(水) 9:00-17:30 |
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レーザーおよび非線形波長変換に関する基本コンセプトを学習します。前半の時間で、様々な種類のレーザーの原理に関する説明とレーザーの動作モードに関するお話をします。後半では、２次の光学的非線形効果について、効率的な非線形波長変換のための、種々のテクニックを概説します。基礎的な実験技術を含め、レーザーデバイスの実用面に重点をおいて講義します。 |
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学習の成果:
本講座では次の成果を目標とします：
●レーザーの動作原理を理解する
●非線形波長変換を理解する
●種々のレーザー構成要素の機能を理解するとともに、それら要素が効率的な変換のためにいかに使用されているかを理解する
対象とする受講者
レーザー並びに波長変換レーザーの実用的な知識を必要とするエンジニア、研究者、並びに管理職の方々。レーザーの基礎原理に関する事前知識は必要ありません。
講義：日本語
講義資料：日本語/英語
レベル：入門 |
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Yushi Kaneda:Assistant Research Professor, Optical Sciences
University of Arizona |
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金田助教授は２００４年以来アリゾナ大学カレッジオブオプティカルサイエンスにてその職にある。アリゾナ大学に先立っては、NP Photonics 社及びソニー株式会社に勤務。東京大学にて学士並びに博士号を、スタンフォード大学にて修士号をそれぞれ応用物理学の分野で取得。 経歴としては、レーザーデバイス、特に固体レーザー（ロッド、スラブ、ファイバー並びにディスク）及び 非線形周波数変換に従事。約５０の論文の執筆と１８の特許を取得。 |
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基礎物理光学：Scott Tyo |
11月19日(水) 9:00-17:30 |
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この講義では画像形成システムの物理光学的解析手法に関する基礎的な数学的及び物理学的概念を学習します。フラウンホーファー及びフレネル回折からスタートし、フーリエ光学、結像系の空間周波数表記へと展開します。 |
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学習の成果/学習の目的
本講座では次の成果を目標とします：
●フレネル及びフラウンホーファー回折を画像形成システムの解析に生かすことができるようになる。
●フーリエ変換法が光学システムの回折特性の評価にどのように利用できるかを理解する。
●空間的にコヒーレントまたは空間的にインコヒーレントな光源を用いた結像系の性能を予測することが可能となる。
●結像光学システムを記述するためにフーリエ光学と線形システムの原理を使用することができる。
●離散近似を用いた回折現象の数値解析をＰＣソフトウェア上で実行できる。
対象とする受講者：
このコースは、基本的な物理光学のコンセプトおよびそれらが画像形成システムにどのように応用されているかに興味をもたれているエンジニア、研究者、管理職、専門職の方々を対象とします。
講義：英語
講義資料：日本語/英語
レベル：大学学部程度 |
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Scott Tyo:Professor, Optical Sciences
University of Arizona |
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Ｊ. スコット タイヨ教授は２００６年よりアリゾナ大学 College of Optical Sciences の教授を務めており、それに先立っては、ニューメキシコ大学アルバカーキー校で教授職にあった。学究界に身をおく前にはアメリカ空軍の将校として、先進的光学及びマイクロ波システムの研究開発に従事。タイヨ教授はリモートセンシングに関する、イメージング、レーダー、センサー及びその他実現技術等の幅広い分野で、１００以上の研究論文を発表。ＩＥＥＥのシニアメンバーであり、ＳＰＩＥのフェローも務める。 |
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偏光入門：Russell A. Chipman |
11月20日(木) 9:00-17:30 |
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この入門コースでは、偏光、偏光素子、偏光測定の基礎について学習します。
偏光素子と偏光測定の実用的側面に重点を置きます。ポアンカレ球、ストークスベクトル、ミュラー行列の数学的な基礎を説明し、偏光と偏光素子をそれらを用いて記述します。偏光板と位相差板を取り上げ、その主な用途を説明します。偏光素子の非理想特性、液晶、複屈折膜について例をあげて説明します。 |
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学習の成果:
本講座では次の成果を目標とします：
● 基本的な偏光素子である偏光板、1/4 波長・1/2 波長位相差板、円位相差板、偏光解消板の機能を理解する。
●光学機器および自然環境における直線偏光、円偏光、楕円偏光を記述するのに、ジョーンズベクトル、ストークスベクトルを使うことができる。
●干渉計における偏光の干渉を理解する。
●ミュラー行列を使い偏光素子の並びをシミュレーションする。
●偏光素子の一般的な欠陥とその欠陥の測定方法・特性化の方法を理解する。
対象とする受講者:
本講座は、偏光の入門的知識が必要なエンジニア、研究者、管理職の方々を対象とします。
講義：英語
講義資料：日本語/英語
レベル：入門 |
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Russell A. Chipman:Professor, Optical Sciences
University of Arizona,
Course Director |
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チップマン教授はCollege of Optical Sciences の偏光研究室を主宰。本研究室では偏光機能素子、液晶、偏光による収差などが研究テーマとなっている。JDS Uniphase 社、ジョンソン・アンド・ジョンソン社では光学関連部門のマネージャーとして、また、アラバマ大学ハンツビル校では物理学教授としての経歴もある。 分光偏光測定機やイメージ偏光測定機の開発を手がけ、ファイバー用光学部品、ウェーブガイド、液晶、偏光機能部品、及び自然界の偏光に関する研究に従事。光学の分野で１２の特許を持つ。 ＭＩＴを卒業、アリゾナ大学光科学学部で修士、博士の学位を得る。ＯＳＡ及びＳＰＩＥのフェローをつとめ、Applied Optics の編集委員（Topical Editor）でもある。２００７年度、偏光の研究によりストークス賞を受賞。ＯＳＡ偏光工学グループのチェアでもある。 |
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物理光学:実践的アプローチ Tom Milster |
11月20日(木)／21日(金) 9:00-17:30 |
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基礎的な“実践型”の講義を行います。講義では、受講者の方々に、光源、レンズ、回折格子等の、いろいろな光学コンポーネントをお渡しします。これらを用いて各自の実験台を作ります。講師の指示のもと、干渉、コヒーレンス、回折の基本コンセプトを少数のグループで動作させながら学びます。これらのコンセプトは実際の光学システムや光学機器に関連したものです。
実験装置の数量による制限のため各クラス１６名までとさせて頂きます。 |
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学習の成果/学習の目的
本講座では、次の成果を目標とします：
● 干渉、干渉縞の形状を波の組合せとして理解する。
● 波の組合せに関する空間的、時間的コヒーレンス性の効果を理解する。
●フレネル回折を光路長の観点から理解する。
● 単純な関係式と公式から、近似的なフレネル回折パターンを記述できる。
● 結像と解像度に関して、フラウンホーファー回折と光学システムにおけるその役割について説明できる。
対象とする受講者：
実験を行うこと、並びに結果を見ることで物理光学の基本コンセプトを理解することに興味をお持ちのエンジニア、研究者、管理職、専門職の方々を対象とします。
講義：英語
講義資料：英語
レベル：入門 |
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Tom Milster:Professor, Optical Sciences
University of Arizona |
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ミルスター教授はＩＢＭでの光学技術者としての勤務経験をもつ。現在、アリゾナ大学College of Optical Sciences の教授である。ミルスター教授は大学院でのコアコースの講義、及びそれに付随する物理光学実験の授業を担当。今回のショートコースの内容はこの実験コースの中に含まれている。研究分野は、オプティカル・データ・ストレージ、リソグラフィー、及びマイクロスコピーの各分野における高性能光学システムである。１００以上の論文の執筆と、５つの特許を所有。ＳＰＩＥとＯＳＡのフェローを務める。 |
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フーリエ光学：Scott Tyo |
11月21日(金) 9:00-17:30 |
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このクラスでは、回折やイメージングの様々な課題に対してフーリエ変換の手法を活用します。回折現象の基礎についての復習からスタートし、コヒーレント並びにインコヒーレント結像系、回折格子、及びホログラムの特性を記述するためにリニアシステムの理論がどのように用いられるかを学習します。 |
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学習の成果/学習の目的
本講座では次の成果を目標とします：
●イメージをその空間周波数の面から記述する。
●空間的フィルタリング機能の光学システムの特性を予測する。
●グレーティングによる回折やホログラムによる像形成などの回折現象を記述するためにフーリエ変換の手法を活用する。
● 画像形成システムの解像限界を記述するためにフーリエの手法を用いる。
対象とする受講者：
物理光学の基礎を理解しつつも、さらに高度な光学的な課題を取り扱うためのスキルを磨くことに興味をお持ちのエンジニア、研究者、管理職、専門職の方々を対象とします。
講義：英語
講義資料：日本語/英語
レベル：大学学部程度 |
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Scott Tyo:Professor, Optical Sciences
University of Arizona |
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幾何光学入門：John E. Greivenkamp |
11月19日(水) 9:00-17:30 |
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この講座では、結像光学システムがどのように機能するかを理解する上で必要となる原理及び背景について学習します。光学的結像システムは、ガウスの主要点によってまたは近軸光線追跡によって容易に計算することができます。これらの原理は、複数のコンポーネントシステムのレイアウト設計や解析にも拡張できます。この講座では薄肉レンズを用いた結像系と薄肉レンズシステム、絞りと瞳、アフォーカルシステム、及び放射伝達に関するトピックを学習します。光学システムの例を数多く取り上げてご説明します。必要とされるコンポーネントやそれらのレイアウトを決定するプロセスによって、光学システムのファーストオーダーのレイアウトに到達し、またそれを理解するための 簡単な手法を学習します。このプロセスによって、所期のサイズの像を所期の位置に形成することができます。光学システム設計の実用面に特に重点を置きます。
受講者には英語の講座資料と、日本語版テキスト「フィールドガイド幾何光学」（グリービンキャンプ著）をご提供致します。 |
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学習の成果:
本講座では次の成果を目標とします：
●倍率、物体-像間距離、焦点距離等を含む機器の要求仕様を決定する
●光路を図示し、簡単な光線追跡を実施する。
●回折現象、肉眼やスループット限界によって光学システムに課された性能上の限界を記述する。
●複数コンポーネントシステムの結像特性を予測する。
●各エレメントの必要径を決定する
●レイアウトの原理を望遠鏡、顕微鏡、拡大鏡、フィールドレンズ、リレーレンズ、ズームレンズ、アフォーカル系等さまざまな光学装置に応用する。
●光学システムの設計及びレイアウトのプロセスを理解する。
対象とする受講者：
この講座は光学システムを使用する必要のある方、または設計する必要のある方で、光学システムによる
画像形成の原理を理解しようとされる方でしたら、どなたでも受講頂けます。光学に関する知識は不要で、
簡単な数式（代数、幾何、三角法）のみを用います。コース終了時には、これらの技法を用いた、比較的洗練された光学システムの設計と解析が可能になります。
講義：英語
講義資料：日本語/英語
レベル：入門 |
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John E. Greivenkamp:Professor, Optical Sciences
& Ophthalmology
University of Arizona |
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グリービンキャンプ教授は１９９１年以来、アリゾナ大学で光工学コースの教鞭をとっている。１９８０年オプティカルサイエンスセンター（College of Optical Sciences の前身）で博士号を取得後、イーストマン・コダック社に入社。ＳＰＩＥ (the
International Society for Optical Engineering and of the Optical Society of America)フェロー。干渉測定法、光学試験、光学加工、眼科光学、光学測定システム、光学システム設計、電子撮影システム光学などの研究に従事。 |
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収差論入門：Michihisa Onishi and John E. Greivenkamp |
11月20日(木) 9:00-12:30 |
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この講座では、（「幾何光学」の講座内容である）光学システム設計のファーストオーダーでの取扱いよりさらに進んで、収差が結像光学系の特性に与える影響について学習します。波面収差、光線収差の概念を先ずご紹介し、３次収差の各項について議論します。レイファン、ウェーブファン及びスポットダイアグラムについてもご紹介します。収差がある場合の結像光学系の焦点近傍での特性について学習します。収差の組合せ、非球面の使用についても議論します。
受講者には英語の講座資料と、日本語版テキスト「フィールドガイド幾何光学」（グリービンキャンプ著）をご提供致します。 |
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学習の成果：
本講座では次の成果を目標とします：
●波面収差、光線収差の概念を理解する。
●３次収差の各項を理解する:球面収差、コマ、非点収差、像面湾曲および歪曲収差
●各収差に関して、ウェーブファン、レイファンをグラフ化する。
●各収差のスポットダイアグラムを描写する。
●収差がある場合の焦点近傍での光学系の特性を理解し、最適な像面位置を決定する。
●各収差項を組み合わせて理解する。
●光学設計での非球面の用法を理解する。
対象とする受講者:
光学システムによって形成されたイメージの品質に対する収差の影響を理解する必要がおありの、エンジニア、研究者の方々。
講義：日本語
講義資料：日本語
レベル：入門 |
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Michihisa Onishi:Optical Engineer, NALUX /
Graduate Research Associate, Optical Sciences
University of Arizona |
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大西研究員はアリゾナ大学College of Optical Sciences の光学設計及び偏光光学講座に博士課程学生として在籍している。ナルックス株式会社およびシャープ株式会社にて、光学設計、光学加工、及び液晶関連技術の開発に従事。大阪大学を卒業、アリゾナ大学にて修士号を取得。 |
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光学干渉測定法入門：John E. Greivenkamp
Developed in conjunction with James C. Wyant |
11月20日(木) 14:00-17:30 |
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本講座では干渉を用いた光学測定について紹介します。特に光学測定干渉計の基礎、位相シフト干渉法の概念、平板、球体、ウィンドウ、プリズム、コーナーキューブ等の測定、長波長干渉測定法、非球面測定法、表面微細構造の測定等について学習します。
コース概要：
序論
光学測定のための基本的な干渉計
●２光束干渉
●フィゾー、トワイマン−グリーン干渉計
●平面及び球面測定の基礎技術
●シェアリング干渉計
●標準的なインターフェログラム
位相シフト干渉法
●アルゴリズムの基礎
●位相の不明確さの除去
●シングルショット位相シフト（振動による影響の低減）
特殊な光学測定
●ウィンドゥ、プリズム、コーナーキューブの測定
●シリンドリカル面の測定
非球面測定法
●非球面測定技術とその説明
●非球面測定技術の適用限界
表面微細構造の測定
●非接触式光学プロファイラー
●垂直走査光学プロファイラ
結び
●直接位相干渉測定法の適用限界
●覚えておきたい重要事項
●参考資料 |
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学習の成果:
この講座では次の成果を目標とします。
●干渉光学測定法の基本概念に関して解説できる。
●位相シフト干渉測定法に関してそのパワー、能力、及び限界を理解する。
●振動、乱流が存在する環境下でいかにして干渉光学測定を行うかを学ぶ。
●ミラー、レンズ、ウィンドゥ、プリズム、コーナーキューブの測定技術を理解する。
●様々な非球面測定技術を比較しながら理解する。
●表面微細構造の測定に関する機能と技術とを理解する。
●直接位相干渉測定法の現在の最新技術について記述できる。
対象とする受講者:
最新の光学干渉測定法に関する技術、様々な光学測定の利点と欠点を理解したいエンジニア、研究者、及び管理職の方々。
講義：英語
講義資料：英語
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James C. Wyant:Professor and Dean
Optical Sciences
University of Arizona |
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ワイアント教授は１９６５年、ケイス・ウェスタン・リザーブ大学を卒業。ロチェスター大学にて光学の分野で、６７年修士、６８年博士号を取得。６８年から７４年にかけて、アイテック社に光学技術者として従事。その後、アリゾナ大学オプティカルサイエンスセンター教員となり、現在、光科学部教授兼学部長。ワイコ社(WYCO Corp.) の共同創立者の一人で、８４年から９７年まで社長を務める。４Ｄテクノロジー社の共同創立者の一人でもあり、現在、取締役会長でもある。３００以上の論文を執筆。干渉測定法、ホログラフィー、光学試験法等の分野で多数の講演を依頼されている。「応用光学と光工学 (Applied Optics and Optical Engineering)」シリーズの共同編集者でもあり、「Field Guide to Interferometric Optical Testing」の共同著者でもある。現在、Applied Optics の主席編集委員。 |
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光学設計における偏光：Russell A. Chipman |
11月21日(金) 9:00-17:30 |
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本講座では、光学設計プログラムを使い、光学系における偏光効果の計算に関連する問題の概要についての講義を行います。多くの光学系では偏光が重要なファクター( polarization critical)ですので、 偏光問題について細心の注意が必要です。このような光学系には、液晶プロジェクター、アクティブレーザー照射によるイメージング、微細リソグラフィとデータストレージにおける高NA 光学系、DVD プレーヤー、細胞組織や混濁媒体へのイメージング、光コヒーレンス・トモグラフィ（断層映像法）、干渉計が含まれます。
光学設計における偏光効果は複雑です。位相遅延(retardance)には３度の自由度、消光比(diattenuation)にも３度の自由度、偏光解消(depolarization)つまり偏光光の部分偏光光へのカップリングには９度の自由度があります。この複雑さが理由で、光学系の偏光成分と偏光性能が完全に規定されることはまれです。
薄膜と単軸結晶が引き起こす偏光収差は、いくつかの市販の光学設計ソフトで評価することがすでに可能ですが、このルーチンは複雑で出力フォーマットや利用の可能性について知らない光学エンジニアが大多数です。偏光光線追跡ルーチンによって、複雑な光学問題を扱うグループの間で偏光特性と偏光仕様を伝達する良い方法が可能となります。技術的な伝達の方法が良くなると、複雑なシステムの開発速度が速くなります。 |
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学習の成果：
この講座では次の成果を目標とします。
●一連のレンズ、ミラー、偏光素子、異方性材料を通過する光線に沿った偏光変化を追う方法を理
解する。
●光学素子をコーティングした薄膜の配列を通過する光線についてジョーンズ行列の計算、偏光収
差の分析について学ぶ。
●偏光状態依存点広がり関数と変調伝達関数の計算方法について理解する。
●光学系について適切な偏光仕様を作る。
対象とする受講者：
この講座は、偏光概念を理解し光学系に応用が必要な光学エンジニア、研究者、管理職の方々を対象とし
ます。光学設計プログラム、線形代数に若干の経験があればさらに成果があがると考えられます。
講義：英語
講義資料：英語
レベル：中級
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Russell A. Chipman:Professor, Optical Sciences
University of Arizona,
Course Director |
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