2017 Fiscal Year Research-status Report
高精度電磁場解析統合システムによるミリ波伝送機器損失評価と最適化
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15K06650
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
中村 浩章 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (30311210)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 祐一 甲南大学, 知能情報学部, 教授 (50311212)
久保 伸 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80170025)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電磁波応答 / FDTD / ドルーデモデル / ローレンツモデル / フォトニックフラクタル / ファズ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで電磁波伝播シミュレーションコードの開発を通して、伝送路に用いられているコルゲート導波管やマイターベンドの伝送効率を調査してきた。その際、入力面と出力面でのエネルギー（ポインティングベクトルの面積分の時間平均）比を見るとコルゲート導波管、マイターベンドともに先行研究である実験と同様の結果が得られた。しかしながら、マイターベンド中の電磁場分布が想定される基本モードとは異なり、歪んでいることを確認した。これは、回折により発生した高次モードを再現しているためであり、出力面でのエネルギー計算には様々なモードが重ね合わされた電磁場分布が使用されていることを示している。これため、厳密に伝送効率を評価するためには基本モードのみを抽出する必要がある。我々が進めてきたFDTD法では、任意の電磁場分布を取得することができるため、モード展開の技術を容易にすることができる。伝送電力比のみによる伝送効率の評価ではなく、導波管表面での熱損失や高次モードへ変換される割合などを踏まえた伝送効率の評価を行うための手法を開発した。 さらに、本シミュレーションでは大規模化が必須である。 そこで、FDTDのエンジンの部分の並列化を行い、高速化することができた。
さらに本シミュレーションの心臓部ともいえる場と物質の相互作用の取り扱い手法の有効性を確かめるべく、タングステンファズ構造を模した凸凹構造・バブル構造をターゲットとし、平面波を照射するFDTDシミュレーションを行った。その結果、凸の場合は山の高さ（凹の場合は谷の深さ）が大きくなればなるほど、反射率が減少することが示せた。これは、二体衝突近似法で計算したスパッタリング収量についての依存性と訂正的には似たふるまいをすることを突き止めた。本手法により、炉材料の様々な電磁場応答をシミュレーションで調べられる基盤を作り上げた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
FDTDの並列化を行うことができた。さらに、場と物質の相互作用のシミュレーション技法の妥当性が検証できたため、ほぼ順調に進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
並列化されたFDTD法を用いて、大規模シミュレーションを目指す。特に、導波管中の形状・寸法を変化させることで共振波長を制御できる特徴を利用して、進行波・後退波分離を行った高次モードを特定する。上述の結果からマイターベンド内で高次モードが発生するメカニズムの詳細解明を行う。さらに、それと並行して、複雑な表面構造をもつ散乱体（金属）などの電磁場応答を調べていく。
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| Causes of Carryover |
旅費が、別の予算などで支給されることがあったため。
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