Extremely low transmission loss of optical fibers has made optical communications across oceans possible. We introduce the manufacturing method of optical fibers, their basic characteristics, and their applied technologies, and we introduce the characteristics and handling of optical fibers, such as single mode/multimode, chromatic dispersion, bending loss, and splicing. Next, we will discuss EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) and Raman amplification, which support long-distance optical communications. We will also touch on fiber lasers developed based on EDFA. Finally, in optical communications, we use a highly nonlinear fiber that actively utilizes the nonlinear optical effect in optical fibers, which is a factor that degrades signals, to generate femtosecond pulses using optical pulse compression technology and amplify them using parametric effects. Introducing the technology.
光ファイバの製造方法から基本的な特性とその応用技術までを紹介する．光ファイバの伝送損失が著しく小さいことが太平洋横断の光通信を可能にした．低損失な光ファイバの製法紹介から講義を始め，シングルモード・マルチモード，波長分散，曲げ損失，接続などといった光ファイバの特性や取り扱いを紹介する．次に長距離光通信を支えるEDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier) とラマン増幅を議論する．EDFAを基礎として発展したファイバレーザーにも触れる．最後に光通信では信号を劣化させる要因である光ファイバ中の非線形光学効果をむしろ積極的に利用する高非線形ファイバを用いた，光パルス圧縮技術によるフェムト秒パルスの発生とパラメトリック効果を利用した増幅技術を紹介する．

The development of medical and life sciences in 21st century has changed dramatically in its role from morphology to observation of the functions and interactions of biological molecules. In this lecture, we will give an overview of one aspect of the technology behind it, focusing on the field of microscopy, including its relationship to laser technology.
形態から生体内分子の機能や相互作用の観測へ，21世紀の医療・ライフサイエンスの発展を支えるイメージング機器は，大きくその役割を変えようとしている．その背景にある技術は何なのか？本講義ではその一端を，顕微鏡分野を中心に，レーザ技術との関連を含めて概説する．

Broadband optical pulses such as femtosecond laser pulsed are widely applied in advanced optical science, and Fourier transforms in the time and frequency domains are essential to understand he broadband optica pulses. In this lecture, characterization and Fourier relation of broadband optical pulse between temporal and frequency domain is introduced, and broadband optical pulses, and principles and applications of various measurements using Fourier optics, such as pulse waveform shaping, pulse waveform measurement, Fourier spectrometry, CARS, and optical coherence tomography are discussed.
フェムト秒レーザーのような広帯域光パルスの応用においては，時間域と周波数域のフーリエ変換が様々な用途に応用される．本講義では，フーリエ光学を用いた，パルス波形整形，パルス波形計測，２光子励起スペクトル計測，CARS，光コヒーレンストモグラフィなどの原理と応用を学ぶ．

Laser application technology used in industry, mainly power infrastructure such as ultrasonic flaw detection, laser welding, laser peening, and overview of optical applied measurement technology are introduced. We explain principles of each technology, practis and issues for practical application, and how to solve them.
産業界、主に電力プラントシステム等で活躍するレーザ応用技術（レーザー超音波探傷、レーザ溶接、レーザピーニング）や光応用計測技術の概要について学ぶ．個々の技術の原理，実用化のための課題とその解決方法などを中心に解説する．

Image processing has a wide variety of applications, including observation, recognition, measurement, and three-dimensional image generation. These processes start from the point at which an image of an object is converted into digital data and imported into a computer as digital data. Since digital images can be regarded as functions of a two-dimensional coordinate system, various mathematical operations can be defined. Operations can include four arithmetic operations, logical operations, and algebraic operations, and various operations are performed as image processing depending on the purpose. We introduce general digital image acquisition methods and the handling of video signals, and then discuss application examples of image processing using the latest optical MEMS devices, and then discuss the similarities between two images. We also introduce the correlation coefficient, which deeply relates to all image processing.
画像処理は，観測，認識，計測，３次元画像生成など多岐にわたり応用されている．これら画像処理と呼ばれるものは，ある物体像をデジタルデータ化し，コンピュータにデジタルデータとして取り込んだ時点以降からの処理になる．デジタル画像は２次元座標系の関数とみなせるため，さまざまな数学的な演算処理を定義することができる．演算としては四則演算，論理演算や代数演算といった演算を行うことができ，用途に応じてさまざまな演算処理が画像処理として行われている．本講義では画像処理の一連の流れを理解できるよう，一般的なデジタル画像取得方法から映像信号の取り扱いなどについても簡単にふれ，さらに最新の光ＭＥＭＳデバイスを適用した画像処理の応用例をいくつか取り上げ，さらに２つの画像の相似性の議論から導き出される相関係数がすべての画像処理と深く関係していることを紹介する．

In this lecture, principles of inspection and measurement equipment that uses electron beams in semiconductor device manufacturing is introduced. We also discuss applications using these devices based on actual results.
半導体デバイス製造において電子線を利用した検査・計測装置の原理を説明する．また，それらの装置を用いたアプリケーションについても実際の結果を元に紹介する．

Three topics on optical fibers will be conducted. (1) Cutoff and bending loss measurement: Basic handling and fusion splicing of optical fibers, spectrum of bent single mode and multimode fibers are experienced, and the principle of waveguide is discussed. (2) Characteristics of an erbium-doped fiber amplifier: Through measuring the amplification characteristics, the principles of optical amplification and noise generation will be experienced. (3) Optical pulse compression experiment: Picosecond optical pulses are compressed into femtoseconds, optical pulse measurement methods, spectral expansion using self-phase modulation, and dispersion compensation using anomalous dispersion are experienced.
３種の光ファイバを用いる実験を行う． （１）カットオフ波長，曲げ損失測定：この測定を通じ，シングルモード・マルチモードの違い，導波の原理を理解し，光ファイバ素線の基本的な取り扱い方や融着接続方法を身に着ける．（２）エルビウム添加ファイバ増幅器の増幅特性測定：　この増幅特性測定を通じ，光増幅原理と雑音発生原理を体験する．（３）光パルス圧縮実験：　ピコ秒の光パルスをフェムト秒に圧縮する実験を通じ，光パルスの測定方法，自己位相変調によるスペクトル拡大と異常分散による分散補償を体験する．（6名）

キーワード：　Cut-off wavelength カットオフ波長，Bent loss 曲げ損失，Fusion splicing 融着，EDFA，Gain 利得，Noise 雑音指数（NF: noise figure,），Optical pulse compression 光パルス圧縮，Highly nonlinear optaical fiber 高非線形ファイバ，Self-phase modulation 自己位相変調，Optical soliton 光ソリトン

We observe and measure biomolecules using cells. Specifically, morphological observation using a phase contrast microscope and molecular imaging using a fluorescence microscope will be experienced. Not only the mechanism of each microscope, but also the development of biology along with the development of microscopes will be discussed. We will also introduce the significance of bioimaging and biology based on the latest microscopy methods.
本実習では生体分子の観察・測定を，実際の細胞を用いて行う．具体的には位相差顕微鏡による形態観察および蛍光顕微鏡による分子イメージングを行う．各顕微鏡の仕組みだけでなく，顕微観察が生物学の発展にどのように貢献してきたかを顕微鏡の発展と共に体験してもらう．また，最新の顕微鏡法に基づくバイオイメージングおよび生物学における意義についても紹介を行う．（6名）

Using femtosecond laser pulses output from a titanium sapphire femtosecond laser oscillator, we assemble a 4f-type Fourier optical system for waveform shaping with a liquid crystal spatial light modulator. Spectral interferometry for characterizing the temporal waveform of the femtosecond laser pulses is discussed.
チタンサファイアフェムト秒レーザー発振器から出力されるフェムト秒レーザーパルスを用いて，液晶空間光変調器を用いた4fフーリエ波形整形器を実際に組立し，フェムト秒レーザーパルスの整形された波形を周波数干渉によって計測する実験を行う．（4名）

キーワード： Femtosecond laser pulse フェムト秒レーザー，Spatial light modulator 空間光変調器，Fourier transformation フーリエ変換，Temporal pulse modulation 時間波形整形，Spectrum phase measurement スペクトル位相測定

 The basics of preventive maintenance inspection technology using lasers and light (laser ultrasonic flaw detection, laser peening) and related measurement technology will be experienced. Hndling and optimising optical systems according to the characteristics of each light source and the interaction between lasers and materials are discussed.
レーザや光を使った予防保全検査技術（レーザ超音波探傷，レーザピーニング）とそれに関わる計測技術の基礎について実験を通じて学ぶ．それぞれの光源の特徴に応じた取扱や光学系の調整方法を習得すると共に，レーザと材質との相互作用に対する理解を深める．（6名）　

 MEMS devices include airbag systems using acceleration sensors and pressure sensors as drive control parts in the automobile industry, and blood pressure sensors in the pharmaceutical industry, but the most commercially successful device is the Digital micro-miirror device (DMD) chips are being adopted and mass-produced in vido projectors. The DMD has approximately 13 μm square micromirrors arranged in two dimensions, 1024 vertically and 768 horizontally, and each can be tilted from +12° to -12° at a speed of more than 9800 frames/sec using electrical control signals. In this training, we will use a simple projector experimental device using a DMD chip to convert digital video data, control the mirror drive timing, and project the video onto a screen as an application of image processing. In addition, images are acquired using a non-contact three-dimensional surface shape measurement microscope using a DMD chip, images with different focal points are acquired, and their correlation coefficients are derived to examine the accurate focal position and depth of focus.
MEMSデバイスとしては，自動車関連では加速度センサを使用したエアバッグシステムや駆動制御パーツとしての圧力センサ，医薬関連では血圧センサなどがあるが，もっとも商業的に成功したものとして米国TI社の開発したDigital　Micro-mirror Device (DMD)チップがビデオプロジェクタに採用され量産されている．DMDは約13μm角のマイクロミラーが縦1024，横768の２次元で配置され，それぞれが電気制御信号により9800 frames/sec以上の速度で＋12°から−12°に傾けることができる．本実習では，DMDチップを使用した簡易的な投影プロジェクタ実験装置により，デジタル映像データを変換，ミラー駆動タイミングを制御してスクリーンに映像として投影し，画像処理の応用として実習する．また， DMDチップを使用した非接触３次元表面形状測定顕微鏡により画像を取得し，焦点の異なる画像を取得し，それらの相関係数を導出して正確な焦点位置と焦点深度を検討する．（4名）　

 You will operate a tabletop scanning electron microscope and practice the inspections using electron beams. The sample you bring will be observed using tabletop SEM.
実習では、卓上走査電子顕微鏡を実際に操作し、電子線を用いた検査を実践する．