光電子技術とIT 社会（‘０４）

HOME 2003/11/15 1648616.doc 1 ＝光電子技術とIT 社会（‘０４）＝（TV）〔主任講師：西原浩（放送大学教授）〕全体のねらい２１世紀にはIT（情報通信技術）社会化がますます進むと考えられ、そのIT 社会を支える重要な技術の一つが光電子技術である。その光電子技術は、通常光およびレーザ光を応用した電子技術である。本授業では、光電子技術の特徴と基本性質、情報処理技術の基本であるディジタル技術をまず学び、それらに基礎をおいた光デバイスであるディジタルカメラ、ディスプレイ、光ディスクシステム、光ファイバ通信システム、インターネット、ネットワークなどのしくみについて理解を深める。この分野は日本人の貢献が大きいことも合わせて学んでいただきたい。そして、来るべきIT 社会の姿について考えてみたい｡回テーマ内容執筆担当講師名 (所属･職名) 放送担当講師名 (所属･職名)

１ IT 社会進展の背景 IT 社会は、超高速大容量情報処理技術をベースとする社会であることを認識する。そのような技術は高速コンピュータと大規模ネットワークに支えられるが、それらを支えている重要な技術にレーザを中心とする光電子技術がある｡IT 社会と光電子技術との関連を述べ、１５回の授業の流れを説明する｡西原浩（放送大学教授）西原浩（放送大学教授）

2 通常の光とレーザ光光電子技術の中心である光について、いくつかの重要な性質をまとめる。光には、通常の光および人為的に作られたレーザ光があり、通常光は目に優しいのでIT 機器の表示装置などに使用され、レーザ光は信号処理・伝送に使用される。両者を比較し、IT 社会への応用の違いを認識する｡また、光は電磁波の一つであることを認識することの重要性を説明する｡同上同上

3 レーザ光とはレーザは、１９６０年に発明されて以来、種々の波長のレーザが開発され、実用化されるようになった。レーザ発振の原理を説明し、光通信、光ディスクなどで活躍している半導体レーザのしくみを学ぶ。また、いま関心の高い青色レーザの話題にも触れる｡そして、日本が世界に誇る半導体レーザの研究功績を紹介する。同上同上

4 情報処理技術の基本多くの情報はアナログ情報であるが、情報処理の基本であるディジタル化、およびその応用であるA/D 変換の基礎となる概念について学ぶ。また、情報処理システムの構成を学び、通常光とレーザ光の役割への理解を深める。同上同上

5 情報伝送情報を伝送するための、搬送波に情報を乗せる変調技術の基礎を学ぶ。大容量情報を伝送・蓄積するために、近年進歩した圧縮技術の基礎を学び、それらがどのようにコンピュータや通信に応用されているかを説明する｡また、大容量情報伝送のための多重化技術についてもふれる。同上同上 2003/11/15 1648616.doc 2

6 情報入力端末機器情報をコンピュータに入力するための端末機器として、印刷物用のスキャナ、物体のためのディジタルカメラなどについて、内蔵されている固体撮像素子であるCCD の動作原理、解像度、転送速度などについて、基礎的事項を学びながら、データの圧縮技術について理解を深める。西原浩西原浩

7 情報の記録・再生直径１２ｃｍの円盤の中に、CD では６５０MB、DVD の両面で８GB のメモリ容量がある｡それらの書き込み・消去の原理を学ぶ｡光ディスクに秘められている多くの工夫について理解を深めるとともに、レンズによる集光限界の意味を学びたい｡そして、電子技術と機械技術とが巧みに利用されていることを理解する｡同上同上

8 光ディスクのいろいろ光ディスクの発展は目覚しく、再生専用型、追記型、書換え型、相変化型、光磁気型がある。それらの記録方式や動作原理を学ぶ。また、記録容量を増大させた次世代ブルーレイディスクに使われているナノ技術への理解を深める。これらディスクのIT 社会での活躍を認識することが重要である｡同上同上

9 情報表示機器―IT 機器の“顔”― すべてのIT 機器には出力表示のためのディスプレイが備わっている｡CRT につづき、フラットパネルディスプレイとして、液晶型、プラズマ型など、高分解能なものが開発された。それらの動作原理を学び、IT 装置を格段に進歩させた。同上同上

10 光ファイバ通信現在の電話回線の多くは光ファイバ通信で構成されている｡そのしくみを学び、基本素子である半導体レーザ、受光素子および光ファイバの原理について理解を深める｡そして光ファイバ通信の初期から最先端の光信号を直接増幅し伝送する方式までの進歩の跡をたどり、それらのインパクトについて考える。小林功郎（東京工業大学教授）小林功郎（東京工業大学教授）

11 超高速・大容量光ファイバ通信技術インターネットなどのブロードバンドアクセスの普及により、超高速大容量情報の通信が要求されるようになった。これに対応するために、時分割多重化技術、波長分割多重化技術が進展し、４０Gb/s の伝送速度や、１本の光ファイバあたり１００波長のシステムが実用化されつつある。それらの技術の進展を学ぶとともに、その先の全光処理技術への展開についても概説する．同上同上

12 IT 社会の通信網国内幹線系・国際光ファイバネットワーク、メトロネットワーク、アクセスネットワークについて構成とそれを支える光通信技術を述べる。また、アクセスネットワークについては、 FTTH のみならず移動通信、CATV、ADSL など、各種の伝送媒体についても述べる。また、最後に将来通信網とこれらがIT 社会に及ぼす影響について触れる。小牧省三（大阪大学教授）小牧省三（大阪大学教授） 2003/11/15 1648616.doc 3

13 インターネットの進展ネットワークの集合体であるインターネットがどのようにでき上がっているのか、また、その上で動くさまざまなアプリケーション，WWW などはどのような仕掛けになっているのか、などを解説する。さらに、なぜインターネットはかくも発展したのか、その秘密を技術面から解き明かす。下條真司（大阪大学教授）下條真司（大阪大学教授）

14 ネットワークとIT 社会 IT 社会とインテーネットなどのネットワーク技術のかかわりを学ぶ｡IT 社会を動かしている典型的システムの例として、大学におけるネットワークの実態、それを動かしている人々、社会における大規模なシステムの例など、海外のものも含めて紹介する。また、ネットワークで重要なセキュリティの問題についても触れる。同上同上

15 IT 社会の将来１４回の授業を振り返りながら、２１世紀にますます進むであろうIT 社会化、およびそれを支えている重要な光電子技術の存在を再認識してもらう｡海外においても日本の光電子技術は高く評価されている。光電子技術の発展に基礎をおく IT 社会の将来について考えたい｡西原浩西原浩小牧省三下條真司