2017 Fiscal Year Research-status Report
Development and design of a dielectric optical waveguide with reduced bend loss
| Project/Area Number |
17K06402
|
|---|
| Research Institution | Hosei University |
|---|
Principal Investigator |
山内 潤治 法政大学, 理工学部, 教授 (50174579)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴山 純 法政大学, 理工学部, 教授 (40318605)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 光回路 / 屈曲導波路 / 電磁波解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
屈曲導波路の固有モード特性を厳密に解析する手法として、Ｙｅｅ格子に基づく、強調された増幅係数を利用した虚軸ビーム伝搬法（ＹＭ－ＢＰＭ）を新たに定式化し、コンピュータプログラムを作成した。屈曲半径が大きい場合には、これまでの直交座標系に基づく手法と完全に一致することを確認した。また、屈曲損の大きい例としては、有限要素法で開示されている屈曲導波路の結果と一致することも確認し、プログラムの正当性を実証した。
開発したプログラムに基づき、正方形断面を有するシリコンコアからなる屈曲誘電体導波路の固有モードを解析した。空気界面からわずかにコアをクラッド内に埋め込むのみで、屈曲損が低減されることを確認した。その際、偏波依存損も同時に低減できる利点を見出した。また、従来頻繁に用いられる、直交座標系に基づく等価屈折率法による手法との相違を明示し、シリコンコアのような強導波路構造においては、円筒座標系における解析が必須であることを明らかにした。結果として、等価屈折率法の近似度を明確にした。
平成28年度に出願していた特許（石英系コアの上部に局部的にクラッドを設ける手法）に関しては、シリコン細線導波路においても損失低減が実現できることを明示し、情報を追加して再出願した。
さらに、屈曲導波路の伝搬特性評価に不可欠な円筒座標系のＦＤＴＤ法についてプログラムを整備した。固有モード解析で得られた電磁界を入射波として伝搬解析を行い、コア側壁のラフネスが損失に及ぼす影響に関して検討を開始した。偏波クロストークあるいは偏波変換に及ぼす効果に関しても基礎検討を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
開発したプログラムで、準ＴＥモードのみならず、準ＴＭモードでも解析できることを確認している。結果として、当初の予定通り、いずれの偏波においても、同時に屈曲損を低減できる導波路断面構造が存在することを見出している。ただし、準ＴＭモードの場合の計算精度が準ＴＥモードに比べてわずかに劣っており、原因を追究している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでは、コア断面形状が正方形のものに限って検討を進めてきた。今後は実際の応用で重要なコア断面形状が長方形になった場合を検討する。加えて、コア側面のラフネスが及ぼす効果に関しても詳細な検討を開始する。また、コア断面が台形化した際の影響も検討する。導波路を屈曲させると偏波回転が発生する結果を算出しており、これを抑圧する手法及び積極的に利用し偏波回転器として動作させる場合についてもさらに研究を進める。
|
| Causes of Carryover |
次年度4月早々にドイツでの国際会議での発表があり、その際の学会参加費、旅費として使用するため。
|
