Electronic Journal Archives No.570
偏光・複屈折・光回折の基礎と応用★徹底解説
〜映像/記録/通信における偏光機能の応用を詳解〜
【編 著】長岡技術科学大学 工学部 教授 小野浩司
【発 行】電子ジャーナル
【発行日】2013年1月25日
【頁 数】198頁
【体 裁】モノクロ印刷、A4 2穴綴じ
【定 価】21,000円(送料・消費税込み)

光波は、位相・振幅・偏光・波長などのパラメータを有し、それらを制御することによって、情報化社会において様々な使われ方をされてきました。これらのパラメータの中で「偏光」は古くから知られた概念でありながら、その取り扱いについて系統的に記述された書物は少ないのが現状です。近年、情報の表示・記録・通信といった各分野において、「偏光」はなくてはならない概念となっており、その重要性が増しています。例えば、表示分野では、液晶表示そのものが「偏光」を具現化したものであるだけでなく、映像スクリーンに「偏光機能」を付与することによって、映像コントラストを増強することが可能となっています。さらに映像情報に「偏光」を付与することにより、Stereoscopicな3次元映像を形成する技術としても応用されています。また、記録分野では、偏光情報を光学異方性として記録が可能な材料(偏光記録材料)が多数研究され、将来の偏光多重高密度記録として有望となっています。通信分野においても、異なる偏光状態に異なる情報を乗せて多重化して通信する偏光多重方式が検討されています。このように様々な光システム・デバイスに「偏光機能」を付与することによって高度な機能を実現する試みが今後もなされていくことは疑う余地のないことです。本資料集では、偏光ホログラム・偏光デバイス研究の第一人者である長岡技術科学大学 教授 小野浩司氏が、偏光・複屈折・光回折の基礎、それを実際に利用した液晶の光学的取り扱い、回折格子の光学計算などを分かりやすく、かつ詳細に解説しました。また、光機能性液晶を用いた偏光回折格子、回折格子液晶セルなどの応用研究についても詳解しました。関連技術者にとって、貴重、かつ不可欠な情報が網羅されています。

注:この資料集は、Electronic Journal 第1470回 Technical Seminar「偏光・複屈折・光回折の基礎と応用★徹底解説」の予稿集を一冊の資料集としてまとめたものです。
第1章 光波伝搬と偏光の基礎
1. 光波伝搬と偏光の基礎
第2章 異方性媒体中の光波伝搬
1. 誘電率異方性と屈折率異方性
2. 構造性複屈折
第3章 Matrix光学による偏光解析
1. Jones法
2. 拡張Jones法
3. 4×4行列法
4. Mueller計算
4.1. 光吸収型偏光子
4.2. 位相型偏光子
4.3. Mueller計算とJones計算
第4章 各種偏光表示の実際
1. Polar Plot
2. StokesベクトルとPolar Plot
第5章 光波干渉の基礎
1. スカラー波の干渉
2. 偏光の干渉
第6章 光回折の基礎
1. Kirchhoffの回折論理
2. Fresnel回折とFraunhofer回折
3. 回折格子
3.1. 多重スリット型回折格子
3.2. 薄い回折格子
3.3. 厚い回折格子
3.4. 種種の形状の回折格子
3.5. 複合型回折格子
4. ホログラフィ
4.1. In-line Hologram
4.2. Off-axix Hologram
4.3. Fourier Hologram
4.4. Lensless Fourier Hologram
4.5. 球面波のホログラム記録とホログラムレンズ
4.6. ホログラムの分類と応用
第7章 時間領域差分法(FDTD)
1. 時間領域差分法
第8章 偏光・複屈折・光回折の基礎と応用
1. 古典論的波動方程式
2. 古典論的波動方程式のダランベールの解
3. ダランベールの解と正弦波
4. 光波の発生と正弦波
5. 重ね合わせの原理
6. 正弦波と定在波
7. 位相速度と群速度
8. 2次元・3次元の波動方程式への拡張
9. Maxwell方程式(微分形)
10. 横波としての光波(電磁波)の伝搬
11. 変位電流と電磁波伝搬
12. 波動方程式の導出
13. 電磁波の伝搬速度と屈折率
14. 電磁波伝搬におけるベクトル直交関係
15. 等方性・異方性媒体中の電磁波ベクトル直交関係
16. ベクトル波の伝搬
17. 位相差と偏光
18. 位相差δと偏光の関係
19. 楕円偏光の表示
20. Stokesパラメータ・ベクトル
21. Stokesベクトル
22. ポアンカレ球
23. p偏光とs偏光
24. 誘電率テンソル
25. 誘電率異方性と分類
26. 異方性媒体中の平面波の伝搬
27. 屈折率楕円体
28. 屈折率楕円体と光波伝搬
29. 一軸異方性媒体中の光波面伝搬
30. 方解石主断面内の光波伝搬
31. ニコルプリズム
32. ポアンカレ球による位相差板の説明
33. Matrix光学による偏光解析
34. 各種偏光の規格化Jonesベクトル
35. 偏光の線形結合と内積
36. 直線偏光子中の光波伝搬
37. 各種直線偏光子のJones行列
38. 偏光子Jones行列のまとめ
39. 直線位相子中の光波伝搬
40. 各種直線位相子のJones行列
41. 2分の1波長板の働き
42. 4分の1波長板の働き
43. 位相子Jones行列のまとめ
44. 複数媒体でのJones解析
45. 2枚の偏光子の組み合わせ
46. パラレルニコル・クロスニコル配置
47. 偏光計測と表現
48. セナルモンの複屈折測定法
49. Mueller行列による偏光解析
50. 代表的な位相差板のMueller行列
51. セナルモンの複屈折測定法のMueller計算による説明
52. 液晶の配向と光学特性
53. Homeotropic配向中の光波伝搬
54. Planar配向中の光波伝搬
55. Hybrid配向中の光波伝搬
56. TN液晶のJones解析
57. 90度TN液晶の光波伝播
58. 4×4行列法
59. 4×4行列法での解析例:コレステリック液晶の選択反射
60. 光干渉の基礎
61. 干渉縞の可視度
62. 光波の分割と重ね合わせによる干渉
63. 光波干渉
64. レーザを用いた干渉計
65. 2交叉干渉(ホログラフィ)
66. Fresnel-Huygensの回折理論
67. 振幅型フレネルレンズ
68. 位相型フレネルレンズ
69. ホイヘンスの原理からの説明
70. スカラー回折理論:Huygence-Fresnelの原理
71. スカラー回折理論:Fresnel近似・Fraunhofer近似
72. Fresnel回折
73. 矩形開口からのFraunhofer回折
74. 矩形開口からのFraunhofer回折像
75. 円形開口からのFraunhofer回折
76. 円形開口からのFraunhofer回折像
77. 2重スリットからのFraunhofer回折
78. 多重スリット型回折格子
79. 多重スリット型回折格子のFraunhofer回折像
80. 薄い振幅型回折格子
81. 薄い位相型回折格子
82. 格子形状の影響
83. 矩形格子
84. 矩形波状回折格子の回折効率
85. Duty比の異なる矩形波状回折格子の解析モデル
86. 矩形波状回折格子回折効率のDuty比依存性
87. 鋸波状格子モデル
88. 鋸波状回折格子の回折効率
89. 左右非対称性の異なる鋸波回折格子の解析モデル
90. 鋸波回折格子の回折効率の非対称性の影響
91. 光学異方性のある回折格子
92. 厚い回折格子
93. 回折格子媒体中の電界総和
94. 厚い透過型位相回折格子
95. Bragg条件からのずれの影響
96. 厚い反射型位相回折格子
97. Bragg条件からのずれの影響
98. 波動光学から見たレンズ作用
99. 結像と波動光学
100. 4f光学系による乗算処理
101. Holographyとは?
102. In-line Hologram
103. Off-axis Hologram
104. Fourier Hologram
105. Lensless Fourier Hologram
106. 球面波のホログラム記録とホログラムレンズ
107. ホログラムの分類と応用
108. 光配向
109. 光架橋性高分子液晶
110. 光架橋性高分子液晶の偏光記録材料としての特徴
111. 偏光干渉
112. 偏光記録媒体
113. OL型偏光回折格子
114. OL型偏光回折格子の基本特性(プローブ:直線偏光)
115. OL型偏光回折格子の基本特性(プローブ:円偏光)
116. OC型偏光回折格子
117. OC型偏光回折格子の基本特性(プローブ:直線偏光)
118. OC型偏光回折格子の基本特性(プローブ:円偏光)
119. OC型偏光回折格子の基本特性(プローブ:偏光楕円率依存)
120. 薄いOL型・OC型偏光回折格子の偏光変換特性
121. 光配向膜を用いた交叉回折格子液晶セル
122. 交叉回折格子液晶セルの光回折像
123. 交叉回折格子液晶セルの液晶分子配向分布
124. 交叉回折格子液晶セルの偏光顕微鏡写真
125. Finite Difference Time Domain(FDTD)法
126. 時間と空間の離散化
127. 時間・空間微分の差分化
128. 時系列での計算
129. 1次元FDTD時間ステップ計算の手順
130. FDTD法における2次元Yee格子の電磁界配置モデル
131. 異方性媒体に対するFDTD法
132. FDTD法数値計算におけるルール
133. 格子構造の光学理論の適用のまとめ
134. 微細周期構造の光学特性観察
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