長尺光導波路におけるパルス波伝搬解析の為の時間領域有限差分法のプログラム開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750423
• Research Institution: Fukuoka Institute of Technology
• Principal Investigator: 前田 洋 福岡工業大学, 情報工学部・情報通信工学科, 講師 (50264073)
• Keywords: 時間領域有限差分法 / パルス波 / 非線形光導波路 / 包絡線ソリトン / 光ファイバ

Research Abstract

昨年度の研究(奨励研究(A)、No.08750447)に引き続き、時間領域有限差分(Finite Difference Time Domain:FDTD)法により、大規模なメモリを搭載していない計算機でも光ファイバなどの長尺の経路における波動伝搬解析が可能となるアルゴリズムを開発する研究を行った。
本年度で得られた成果は以下のようにまとめられる。
(1)非線形分散性誘電体材料から成る2次元光導波路構造を伝搬する包絡線パルスを解析するためのFortranによるプログラムに、パルス波が計算領域の終端に近づいたときに領域を伝搬方向へシフトさせるアルゴリズムを取り入れた。
(2)上記(1)のプログラムを用いて、シリカ・ファイバを想定した場合の包絡線ソリトンが1000μmまで伝搬する様子を数値解析した。
(3)計算領域の四周に施す境界条件について、パルス波が伝搬方向に広がる傾向にある場合はその伝搬軸と平行な境界にはPerfectly Matching Layer(PML)を、また垂直な境界にはMurのAbsorbing Boundary Condition(ABC)を用いる必要がある。その理由は、パルス波形データを解析領域の終端から入射端にコピーするときに、PMLによって打切られた波形をもとに計算を再開するので、打切られた部分から大きなリプルが発生するのを防ぐ為である。これに対してABCは滑らかに波形を減衰させるので、このようなリプルは生じない。
現在、非線形方向性結合器の解析に本手法を適用することを試みている。

Research Products

• [Publications] 前田洋、安元清俊: "フーリエ級数展開法による損失性媒質を含む光導波路の解析" 平成9年度電気関係学会九州支部連合大会論文集. 1巻. 308 (1997)
• [Publications] 前田洋、安元清俊: "フーリエ級数展開法による損失性媒質を含む光導波路の解析" 電子情報通信学会技術研究報告[光エレクトロニクス]. Vol.97,No.361. 91-96 (1997)
• [Publications] 浜田秀之、前田洋、安元清俊: "2次元非線形光導波路のFD-TD解析" 電子情報通信学会技術研究報告[光エレクトロニクス]. Vol.97,No.361. 115-120 (1997)
• [Publications] K.Uchida,H.Maeda,T.Imai,T.Fujii,M.Hata: "Wiener-HopfSolutions to Electromagnetic Wave Scattering by a Finite Thin Plate in case of a Line Source" 電気学会研究会資料[電磁界理論研究会]. EMT-97-26. (1997)
• [Publications] 前田洋、浜田秀之、安元清俊: "非線形導波路を伝搬する光パルスの数値解析" 1998年電子情報通信学会総合大会論文集. (印刷中). (1998)