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光エレクトロニクス

索引 光エレクトロニクス

光エレクトロニクス(ひかりエレクトロニクス、英語:optoelectronics)とは、光電子工学(ひかりでんしこうがく)、オプトエレクトロニクスとも呼ばれ、電子工学と光学を融合する学問である。照明としてしか利用されてこなかった光を、演算や通信、あるいはエネルギー源に利用することを目的としている。.

34 関係: 太陽電池学問レーザートランジスタフォトレジスタフォトダイオードフォトインタラプタフォトカプラ周波数エネルギー光増幅器光子光学光導波路光ファイバー光起電力効果光通信回路紫外線照明発光ダイオード白熱電球非線形性赤外線英語電子電子工学電磁気学電磁波電波通信速度20世紀

太陽電池

単結晶シリコン型太陽電池 太陽電池(たいようでんち、Solar cell)は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを電力に変換する電力機器である。光電池(こうでんち、ひかりでんち)とも呼ばれる。一般的な一次電池や二次電池のように電力を蓄える蓄電池ではなく、光起電力効果によって光を即時に電力に変換して出力する発電機である。タイプとしては、シリコン太陽電池の他、様々な化合物半導体などを素材にしたものが実用化されている。色素増感型(有機太陽電池)と呼ばれる太陽電池も研究されている。 太陽電池(セル)を複数枚直並列接続して必要な電圧と電流を得られるようにしたパネル状の製品単体は、ソーラーパネルまたはソーラーモジュールと呼ばれる。モジュールをさらに複数直並列接続して必要となる電力が得られるように設置したものは、ソーラーアレイと呼ばれる。.

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学問

学問(がくもん)とは、一定の理論に基づいて体系化された知識と方法であり、哲学や歴史学、心理学や言語学などの人文科学、政治学や法律学などの社会科学、物理学や化学などの自然科学などの総称。英語ではscience(s)であり、science(s)は普通、科学と訳す。なお、学問の専門家を一般に「学者」と呼ぶ。研究者、科学者と呼ばれる場合もある。.

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レーザー

レーザー(赤色、緑色、青色) クラシックコンサートの演出で用いられた緑色レーザー He-Ne レーザー レーザー(laser)とは、光を増幅して放射するレーザー装置を指す。レーザとも呼ばれる。レーザー光は指向性や収束性に優れており、また、発生する電磁波の波長を一定に保つことができる。レーザーの名は、Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation(輻射の誘導放出による光増幅)の頭字語(アクロニム)から名付けられた。 レーザーの発明により非線形光学という学問が生まれた。 レーザー光は可視光領域の電磁波であるとは限らない。紫外線やX線などのより短い波長、また赤外線のようなより長い波長のレーザー光を発生させる装置もある。ミリ波より波長の長い電磁波のものはメーザーと呼ぶ。.

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トランジスタ

1947年12月23日に発明された最初のトランジスタ(複製品) パッケージのトランジスタ トランジスタ(transistor)は、増幅、またはスイッチ動作をさせる半導体素子で、近代の電子工学における主力素子である。transfer(伝達)とresistor(抵抗)を組み合わせたかばん語である。によって1948年に名づけられた。「変化する抵抗を通じての信号変換器transfer of a signal through a varister または transit resistor」からの造語との説もある。 通称として「石」がある(真空管を「球」と通称したことに呼応する)。たとえばトランジスタラジオなどでは、使用しているトランジスタの数を数えて、6石ラジオ(6つのトランジスタを使ったラジオ)のように言う場合がある。 デジタル回路ではトランジスタが電子的なスイッチとして使われ、半導体メモリ・マイクロプロセッサ・その他の論理回路で利用されている。ただ、集積回路の普及に伴い、単体のトランジスタがデジタル回路における論理素子として利用されることはほとんどなくなった。一方、アナログ回路中では、トランジスタは基本的に増幅器として使われている。 トランジスタは、ゲルマニウムまたはシリコンの結晶を利用して作られることが一般的である。そのほか、ヒ化ガリウム (GaAs) などの化合物を材料としたものは化合物半導体トランジスタと呼ばれ、特に超高周波用デバイスとして広く利用されている(衛星放送チューナーなど)。.

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フォトレジスタ

フォトレジスタ (photoresistor) とは、入射する光の強度が増加すると電気抵抗が低下する電子部品である。 光依存性抵抗 (light-dependent resistor, LDR) や 光導電体 (photoconductor) 、フォトセル(photocell)とも呼ばれる。 フォトレジスタは、高抵抗の半導体でできている。 充分に周波数の高い光が素子に入ると、半導体に吸収された光子のエネルギーにより束縛電子が伝導帯に飛び込む。 結果として生じる自由電子(と対になるホール)によって電流が流れ、電気抵抗が低くなる。 光電素子には、内因性・外因性のどちらもある。 内因性の素子では価電子帯にだけ存在する電子がバンドギャップを越えなければならず、その励起に相当する以上のエネルギーを持つ光子が必要になる。 外因性の素子には伝導帯に近い基底状態エネルギーを持つ不純物が加えられているので電子が遠くまで飛ばなくてもよく、エネルギーの低い(波長が長い、周波数が低い)光子でも充分に機能する。 半導体に真性半導体を用いるイントリンシック形と、n形やp形半導体を用いるエキシトリンシック形がある。 エキシトリンシック形は、エネルギーギャップよりも小さいエネルギーの光で電子を励起できるので、より長い波長領域に感度があるという特徴がある。.

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フォトダイオード

フォトダイオード フォトダイオード フォトダイオード(Photodiode)は、光検出器として働く半導体のダイオードである。フォトダイオードにはデバイスの検出部に光を取り込むための窓や光ファイバーの接続部が存在している。真空紫外線やX線検出用のフォトダイオードは検出窓が存在しないものもある。 フォトトランジスタは、基本的にはバイポーラトランジスタで、バイポーラトランジスタのベース・コレクターのpn接合に光が到達するようなケースに封入している。フォトトランジスタはフォトダイオードの様に動作するが、光に対してはより高感度である。これは、光子によりベースコレクター間の接合に電子が生成され、それがベースに注入されるからで、この電流がトランジスター動作で増幅される。しかし、フォトトランジスタはフォトダイオードより応答時間が遅い。 ほとんどのフォトダイオードは右の写真の様な形状をしており、発光ダイオードと形状が似ている。2端子(もしくはワイヤー)がそこより出ている。端子の長さの短い方がカソードで、長い方がアノードである。下に回路図が示してあり、電流はアノードからカソードの方向に矢印の向きに流れる。.

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フォトインタラプタ

フォトインタラプタ(Photointerrupter)とは、対向する発光部と受光部を持ち、発光部からの光を物体が遮るのを受光部で検出することによって、物体の有無や位置を判定するセンサである。.

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フォトカプラ

フォトカプラ トランジスタ出力タイプのフォトカプラ内部回路図 典型的な接続方法 フォトカプラ(Photocoupler)は、内部で電気信号を光に変換し再び電気信号へ戻すことによって、電気的に絶縁しながら信号を伝達する素子である。.

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周波数

周波数(しゅうはすう 英:frequency)とは、工学、特に電気工学・電波工学や音響工学などにおいて、電気振動(電磁波や振動電流)などの現象が、単位時間(ヘルツの場合は1秒)当たりに繰り返される回数のことである。.

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エネルギー

ネルギー(、)とは、.

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上方から入ってきた光の道筋が、散乱によって見えている様子。(米国のアンテロープ・キャニオンにて) 光(ひかり)とは、基本的には、人間の目を刺激して明るさを感じさせるものである。 現代の自然科学の分野では、光を「可視光線」と、異なった名称で呼ぶことも行われている。つまり「光」は電磁波の一種と位置付けつつ説明されており、同分野では「光」という言葉で赤外線・紫外線まで含めて指していることも多い。 光は宗教や、哲学、自然科学、物理などの考察の対象とされている。.

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光増幅器

光増幅器(ひかりぞうふくき)とは光信号を電気信号に変換せず、直接光の状態で増幅する増幅器である。光増幅器は共振器のないレーザーもしくは共振による抑制のフィードバックのないレーザーともいえる。増幅器の誘導放出で入射光を増幅する。光増幅器は光通信とレーザー物理に重要である。.

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光子

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光学

光学(こうがく、)は、光の振舞いと性質および光と物質の相互作用について研究する、物理学のひとつの部門。光学現象を説明し、またそれによって裏付けられる。 光学で通常扱うのは、電磁波のうち光と呼ばれる波長域(可視光、あるいはより広く赤外線から紫外線まで)である。光は電磁波の一種であるため、光学は電磁気学の一部門でもあり、電波やX線・マイクロ波などと類似の現象がみられる。光の量子的性質による光学現象もあり、量子力学に関連するそのような分野は量子光学と呼ばれる。.

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光導波路

光導波路(ひかりどうはろ,こうどうはろ,Optical Waveguide)とは、光学的な特性をもつ物質を用いて作成された、通信に光を用いる伝送路のこと。 既存の光ファイバーを包摂する概念であるが、「光導波路」という語句は主にシート状または板状の構造をもつものを指す傾向にある。また、単に光を伝送するだけではなく、通信に必要な電気素子や、光路の分岐・結合構造が組み込まれたものもある。 従来の金属性通信ケーブルと比較して超高速伝送が可能であること、一般に電波障害(EMI)に対する耐性が高いことからFTTHなどの超高速通信・次世代の情報処理基盤として期待されており、光ファイバーの接合などに用いられている。また、分光分析への応用も実用化段階に達している。現在(2008年)段階では今なお発展中の技術である。.

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光ファイバー

光ファイバー アクリル棒に入射された光が内部を伝わる様子 光ファイバー(ひかりファイバー、Optical fiber)とは、離れた場所に光を伝える伝送路である。.

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光起電力効果

光起電力効果(ひかりきでんりょくこうか、Photovoltaic effect)は、物質に光を照射することで起電力が発生する現象である。光電効果の一種にも分類される。.

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光通信

光通信(ひかりつうしん)とは伝送媒体に光ファイバーを利用した有線通信を行うことである。.

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回路

回路(かいろ)は、エネルギー・物質などが出て、再び元の場所に戻るまでの道筋のこと。.

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紫外線

紫外線(しがいせん、ultraviolet)とは、波長が10 - 400 nm、即ち可視光線より短く軟X線より長い不可視光線の電磁波である。.

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照明

照明(しょうめい、lighting)とは、.

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発光ダイオード

光ダイオード(はっこうダイオード、light emitting diode: LED)はダイオードの一種で、順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子である。 1962年、ニック・ホロニアックにより発明された。発明当時は赤色のみだった。1972年にによって黄緑色LEDが発明された。1990年代初め、赤崎勇、天野浩、中村修二らによって、窒化ガリウムによる青色LEDの半導体が発明された。 発光原理はエレクトロルミネセンス (EL) 効果を利用している。また、有機エレクトロルミネッセンス(OLEDs、有機EL)も分類上、LEDに含まれる。.

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白熱電球

白熱電球(はくねつでんきゅう、、filament lamp)とは、ガラス球内のフィラメント(抵抗体)のジュール熱による輻射を利用した電球である。フィラメント電球ともいう。ジョゼフ・スワンが発明・実用化したが、本格的な商用化はトーマス・エジソンによるものが最初。.

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非線形性

非線形性(ひせんけいせい、Non-linearity)あるいは非線形(ひせんけい、Non-linear)は、線形ではないものを指すための用語。.

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赤外線

赤外線(せきがいせん)は、可視光線の赤色より波長が長く(周波数が低い)、電波より波長の短い電磁波のことである。ヒトの目では見ることができない光である。英語では infrared といい、「赤より下にある」「赤より低い」を意味する(infra は「下」を意味する接頭辞)。分光学などの分野ではIRとも略称される。対義語に、「紫より上にある」「紫より高い」を意味する紫外線(英:ultraviolet)がある。.

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英語

アメリカ英語とイギリス英語は特徴がある 英語(えいご、)は、イ・ヨーロッパ語族のゲルマン語派に属し、イギリス・イングランド地方を発祥とする言語である。.

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電子

電子(でんし、)とは、宇宙を構成するレプトンに分類される素粒子である。素粒子標準模型では、第一世代の荷電レプトンに位置付けられる。電子は電荷−1、スピンのフェルミ粒子である。記号は e で表される。また、ワインバーグ=サラム理論において弱アイソスピンは−、弱超電荷は−である。.

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電子工学

電子工学(でんしこうがく、Electronics、エレクトロニクス)は、電気工学の一部ないし隣接分野で、電気をマクロ的に扱うのではなく、またそのエネルギー的な側面よりも信号などの応用に関して、電子の(特に量子的な)働きを活用する工学である。なお、電気工学の意の英語 electrical engineering に対し、エレクトロニクス(electronics)という語には、明確に「工学」という表現が表面には無い。.

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電磁気学

電磁気学(でんじきがく、)は、物理学の分野の1つであり、電気と磁気に関する現象を扱う学問である。工学分野では、電気磁気学と呼ばれることもある。.

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電磁波

電磁波(でんじは )は、空間の電場と磁場の変化によって形成される波(波動)である。いわゆる光(赤外線、可視光線、紫外線)や電波は電磁波の一種である。電磁放射()とも呼ばれる。現代科学において電磁波は波と粒子の性質を持つとされ、波長の違いにより様々な呼称や性質を持つ。通信から医療に至るまで数多くの分野で用いられている。 電磁波は波であるので、散乱や屈折、反射、また回折や干渉などの現象を起こし、 波長によって様々な性質を示す。このことは特に観測技術で利用されている。 微視的には、電磁波は光子と呼ばれる量子力学的な粒子であり、物体が何らかの方法でエネルギーを失うと、それが光子として放出される。また、光子を吸収することで物体はエネルギーを得る。.

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電波

ムネイル 電波(でんぱ)とは、電磁波のうち光より周波数が低い(言い換えれば波長の長い)ものを指す。光としての性質を備える電磁波のうち最も周波数の低いものを赤外線(又は遠赤外線)と呼ぶが、それよりも周波数が低い。.

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通信

通信(つうしん)とは、情報の伝達を意味する言葉である。有史以前から徐々に発展し、近代における様々なそして急激な技術的発展によって、より多様で利便性の高い、大衆的なものに発展してきた。.

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速度

速度(そくど、velocity)は、単位時間当たりの物体の位置の変化量である。.

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20世紀

摩天楼群) 20世紀(にじっせいき、にじゅっせいき)とは、西暦1901年から西暦2000年までの100年間を指す世紀。2千年紀における最後の世紀である。漢字で二十世紀の他に、廿世紀と表記される場合もある。.

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