2001 Fiscal Year Annual Research Report

光導波路のフルベクトルビーム伝搬解析法の開発と放射問題への応用

Research Project

Project/Area Number	11650398
Research Institution	Hosei University
Principal Investigator	山内潤治法政大学, 工学部, 教授 (50174579)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中野久松法政大学, 工学部, 教授 (00061234)
Keywords	光導波路 / ビーム伝搬法 / 差分法 / 数値解析 / アンテナ / FDTD法
Research Abstract	研究期間の3年目にあたる今年度は、放射問題への応用に関して努力を払った。まず、これまで提案されてきた各種の境界条件を比較検討し、優劣を明らかにした。時間領域のビーム伝搬法を用いて、計算領域端に種々の吸収境界条件を課し、同条件で性能を評価した。その結果、完全吸収層(PML)は最も精度が高いが、20程度の層数が必要であり、メモリの点では必ずしも有利でないことを明らかにした。共在補対演算子法では、4程度の層数で、PMLの16層に匹敵する性能を有することを明らかにした。他方、Higdon型の吸収境界条件は、吸収性能は劣るものの、余分に必要なメモリがなく、最も高速に計算できることを実証した。いずれの境界条件を用いるべきかは、要求されるダイナミックレンジに依存するため、一概には言えないが、境界条件選択の際の資料を提供した。共在補対演算子法を境界条件に使用し、3次元の誘電体棒を放射器として使用した際の特性を解き明かした。固有モードの解析には虚軸法を使用し、フルベクトルで電磁界各成分を抽出した。特に、FDTD法との併用により、誘電体棒近傍の電磁界を、表面波と放射波とに分離することに成功した。これにより、誘電体棒の長さが放射利得に及ぼす効果を定量的に評価するのみならず定性的にも解釈した。すなわち、励振部で生じる放射モード波は棒を伝搬する固有モード波と干渉を生じており、合成界が棒先端を含む面で等位相、等振幅を満たすように広がっているときに、最大利得の得られることを明らかにした。さらに放射界に関してはマイクロ波で実験を行い、理論値と実験値がよく一致することを確認した。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] J.Yamauchi, H.Ito, H.Nakano, M.Masuda, S.Kawaguchi: "FDTD simulation of a multiple-layer wavelength filter embedded in an optical waveguide"Fourth International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies. 97-98 (2001)
[Publications] J.Shibayama, T.Takahashi, J.Yamauchi, H.Nakano: "Comparative study of absorbing boundary conditions for the time-domain beam propagation method"IEEE Photonics Technology Letters. Vol.13,No.4. 314-316 (2001)
[Publications] T.Ando, H.Nakayama, J.Yamauchi, H.Nakano: "Application of a modified finite-difference formula based on Yee's mesh to optical waveguide analyses"OSA/IEEE Integrated Photonics Research. ITuF4-1-ITuF4-3 (2001)
[Publications] J.Shibayama, J.Yamauchi, K.Sadano, H.Nakano: "A higher-order adaptive Higdon absorbing boundary condition for the beam-Propagation method"OSA/IEEE Integrated Photonics Research. ITuD3-1-ITuD3-3 (2001)
[Publications] T.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano: "Rectangular dielectric rod fed from a metallic waveguide"IEE Proceedings, Microwaves, Antennas and Propagation. Vol.149(印刷中). (2002)
[Publications] 山内潤治, 村田敏行, 中野久松: "4次精度差分ビーム伝搬法によるリブ導波路解析"電子情報通信学会論文誌. Vol.J85-C No.4. 241-248 (2002)
[Publications] Junji Yamauchi: "Propagating beam analysis of optical waveguides"Research Studies Press, England. 280 (2002)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

光導波路のフルベクトルビーム伝搬解析法の開発と放射問題への応用

Principal Investigator

山内 潤治 法政大学, 工学部, 教授 (50174579)

Research Products

[Publications] J.Yamauchi, H.Ito, H.Nakano, M.Masuda, S.Kawaguchi: "FDTD simulation of a multiple-layer wavelength filter embedded in an optical waveguide"Fourth International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies. 97-98 (2001)

[Publications] J.Shibayama, T.Takahashi, J.Yamauchi, H.Nakano: "Comparative study of absorbing boundary conditions for the time-domain beam propagation method"IEEE Photonics Technology Letters. Vol.13,No.4. 314-316 (2001)

[Publications] T.Ando, H.Nakayama, J.Yamauchi, H.Nakano: "Application of a modified finite-difference formula based on Yee's mesh to optical waveguide analyses"OSA/IEEE Integrated Photonics Research. ITuF4-1-ITuF4-3 (2001)

[Publications] J.Shibayama, J.Yamauchi, K.Sadano, H.Nakano: "A higher-order adaptive Higdon absorbing boundary condition for the beam-Propagation method"OSA/IEEE Integrated Photonics Research. ITuD3-1-ITuD3-3 (2001)

[Publications] T.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano: "Rectangular dielectric rod fed from a metallic waveguide"IEE Proceedings, Microwaves, Antennas and Propagation. Vol.149(印刷中). (2002)

[Publications] 山内潤治, 村田敏行, 中野久松: "4次精度差分ビーム伝搬法によるリブ導波路解析"電子情報通信学会論文誌. Vol.J85-C No.4. 241-248 (2002)

[Publications] Junji Yamauchi: "Propagating beam analysis of optical waveguides"Research Studies Press, England. 280 (2002)

山内潤治法政大学, 工学部, 教授 (50174579)