2004 Fiscal Year Annual Research Report
3次元光導波路不連続の高度解析法の開発と新機能フォトニック結晶光波回路素子の探索
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16760263
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
辻 寧英 北見工業大学, 工学部・電気電子工学科, 助教授 (70285518)
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| Keywords | 有限要素法 / フォトニック結晶 / 磁性材料 / 電気光学効果 / アイソレータ / 光スイッチ |
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| Research Abstract |
光導波路不連続問題解析のための有限要素法として、入出力端での境界条件にモード展開を不要とし、代わりに完全整合層を用いた有限要素法を任意の角度でポートが接続される場合、任意の異方性材料が用いられた場合に拡張した。この成果を踏まえ、磁気光学材料を用いて構成されるフォトニック結晶導波路を用いた光アイソレータの構成を提案した。磁界を基板に垂直な方向に印加した場合と任意の角度で印加した場合について検討を行い、まず、磁界を基板に垂直な方向に印加した場合について、光方向性結合器型のアイソレータを考え、非相反導波路結合器のスーパーモードを算出し必要とされる結合長を算出し、実際に伝搬解析を行いアイソレータとして動作することを確認した。また、デバイス長を短くするためにはどうすれば良いかの検討を行い、コンペンセンイション・ウォールを用い、導波路直近の空孔を調整することでデバイス長を短くできることを確認した。任意方向に磁場を印加した場合として、TEモード、TMモード変換を利用したアイソレータの提案も行った。
光導波路スイッチとして、誘電体スラブ型フォトニック結晶の空孔に液晶を満たした方向性結合器型の光スイッチを提案した。ここでは、2次元のモード解析の結果を用いて、フォトニック結晶特有の現象である非結合状態を利用した光スイッチが実現できることを示し、実際に伝搬解析によりスイッチング特性を調べ、続いて、3次元のモード解析、伝搬解析により、実際の有限膜厚のスラブ型フォトニック結晶でスイッチング動作できることを確認した。また、結合器の入出力部に接続される曲がり部の損失を低減しするため、導波路部に大きな空孔を配し、その空間位相をπだけシフトした導波路を提案した。この構造では、液晶の大きな屈折率変化を直接利用できるという利点もある。
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Research Products
(2 results)
