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2013 Fiscal Year Final Research Report

A study on topology optimization method based on finite element and beam propagation method for photonic circut devices

Research Project

  • PDF
Project/Area Number 23560382
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionMuroran Institute of Technology

Principal Investigator

TSUJI Yasuhide  室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70285518)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Keywordsトポロジー最適設計 / 光回路デバイス / 有限要素法 / ビーム伝搬法
Research Abstract

In order to establish the automatic optimal design method to realize high performance optical devices,
which are required in the future high-speed and large-capacity photonic network,
the optimal design method based on finite element and beam propagation method has been developed. First, the numerical expression method of refractive index distribution in the design region and the simplification of the optimized structure have been discussed, Next, in order to improve the numerical accuracy of finite element method, the adaptive mesh generation and the higher order edge/nodal hybrid element has been developed, and the search algorithms of global optimal solution have been also discussed. Finally, in order to confirm the developed automatic optimal design method, several kinds of photonic devices have been actually designed.

  • Research Products

    (40 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (29 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A study on optimization of waveguide dispersion property using function expansion based topology optimization method2014

    • Author(s)
      H. Goto, Y. Tsuji, T. Yasui, and K. Hirayama
    • Journal Title

      IEICE Transaction on Electronics

      Volume: Vol. E97-C, No.6(accepted for publication)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of polarization splitter with single-polarized elliptical-hole core circular-hole holey fibers2014

    • Author(s)
      Z. Zhang, Y. Tsuji, and M. Eguchi
    • Journal Title

      IEEE Photonics Technology Letters

      Volume: Vol. 26, No. 6 Pages: 541-543

    • DOI

      10.1109/LPT.2013.2296592

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design of three-dimensional optical circuit devices by using topology optimization method with function- expansion-based refractive index distribution2013

    • Author(s)
      T. Yasui, Y. Tsuji, J. Sugisaka, and K. Hirayama
    • Journal Title

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      Volume: Vol. 31, No. 23 Pages: 3765-3770

    • DOI

      10.1109/JLT.2013.2288107

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of reflected radiation waves caused by large mode field and large refractive index mismatches on splice loss evaluation between elliptical-hole lattice core holey fibers and conventional fibers2013

    • Author(s)
      M. Eguchi and Y. Tsuji
    • Journal Title

      Journal of Optical Society of America B

      Volume: Vol. 30, No. 2 Pages: 410-420

    • DOI

      10.1364/JOSAB.30.000410

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single- polarization elliptical-hole lattice core photonic- bandgap fiber2013

    • Author(s)
      M. Eguchi and Y. Tsuji
    • Journal Title

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      Volume: Vol. 31, No. 1 Pages: 177-182

    • DOI

      10.1109/JLT.2012.2226867

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] レベルセット法による導波管H面回路の導体形状最適設計2012

    • Author(s)
      仲祐輔, 平山浩一, 安井崇, 佐藤慎悟, 辻寧英, 山崎慎太郎, 西脇眞二
    • Journal Title

      電子情報通信学会論文誌

      Volume: Vol. J95-C, No. 7 Pages: 139-143

    • URL

      http://ci.nii.ac.jp/naid/110009470642

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A study on topology optimization of optical circuits consisting of multi-materials2012

    • Author(s)
      K. Fujimoto, Y. Tsuji, K. Hirayama, T. Yasui, S. Sato, and R. Kijima
    • Journal Title

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      Volume: Vol. 30, No. 13 Pages: 2210-2215

    • DOI

      10.1109/JLT.2012.2195474

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Finite-element time-domain beam propagation method with perfectly matched layer for electron waveguide simulations2011

    • Author(s)
      H. Gotoh, M. Koshiba, and Y. Tsuji
    • Journal Title

      IEICE Electronics Express

      Volume: Vol. 8, No. 16 Pages: 1361-1366

    • DOI

      10.1587/elex.8.1361

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 重水中テーパーファイバーからのスーパーコンティニウム光パルスのスペクトルと位相の数値解析:テーパーウェスト長による影響2011

    • Author(s)
      曽根宏靖, 原田康浩, 今井正明, 辻寧英, 中村真毅
    • Journal Title

      光学

      Volume: Vol. 40, No. 8 Pages: 439-447

    • URL

      http://osj-jsap.jp/publication/public/40-08-kenkyuronbun2.pdf

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design optimization of H-plane waveguide component by level set method2011

    • Author(s)
      K. Hirayama, Y. Tsuji, S. Yamasaki, and S. Nishiwaki
    • Journal Title

      IEICE Trans actions on Electronics

      Volume: Vol.E94-C, No.5 Pages: 874-881

    • DOI

      10.1587/transele.E94.C.874

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 有限要素法を用いた光デバイスのトポロジー最適設計2014

    • Author(s)
      辻寧英, 加藤駿, 後藤裕之, 平山浩一, 安井崇
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      新潟市
    • Year and Date
      20140318-21
  • [Presentation] スラブ型フォトニック結晶の完全PBGに関する検討2014

    • Author(s)
      野澤広大, 辻寧英
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      新潟市
    • Year and Date
      20140318-21
  • [Presentation] 自由空間法におけるNRW法と有限要素法による材料定数推定2014

    • Author(s)
      平山浩一, 杉坂純一郎, 安井崇, 辻寧英
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      新潟市
    • Year and Date
      20140318-21
  • [Presentation] 低分散可変スローライトフォトニック結晶導波路のトポロジー最適設計2013

    • Author(s)
      後藤裕之, 辻寧英, 安井崇, 平山浩一
    • Organizer
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20130904-07
  • [Presentation] スロット導波路光回路素子の関数展開法に基づくトポロジー最適設計2013

    • Author(s)
      加藤駿, 辻寧英, 安井崇, 平山浩一
    • Organizer
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20130904-07
  • [Presentation] 進化的アルゴリズムを用いた光回路デバイスの最適設計2013

    • Author(s)
      張沢君, 加藤駿, 辻寧英, 安井崇, 平山浩一
    • Organizer
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20130904-07
  • [Presentation] フォトニック結晶入出力部最適化に関する一検2013

    • Author(s)
      平山浩一, 安井崇, 杉坂純一郎, 辻寧英
    • Organizer
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20130904-07
  • [Presentation] 完全PBGを有するスラブ型フォトニック結晶に関する検討2013

    • Author(s)
      野澤広大, 後藤裕之, 辻寧英
    • Organizer
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20130904-07
  • [Presentation] フォトニック結晶ファイバを用いた偏波分離素子のFSMによる設計2013

    • Author(s)
      張沢君, 辻寧英, 江口真史, 楕円空孔
    • Organizer
      電気学会電子・情報・システム部門大会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20130904-07
  • [Presentation] 関数展開法に基づく3次元光導波路のトポロジー最適設計における関数系の検討2013

    • Author(s)
      加藤駿, 辻寧英, 安井崇, 平山浩一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      稚内市
    • Year and Date
      20130718-19
  • [Presentation] トポロジー最適化を用いたハイブリッド遺伝的アルゴリズムによる分散特性最適化の検討2013

    • Author(s)
      後藤裕之, 辻寧英, 安井崇, 平山浩一
    • Organizer
      電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      稚内市
    • Year and Date
      20130718-19
  • [Presentation] 楕円ホールコア円形ホールホーリーファイバを用いた偏波分離素子の設計2013

    • Author(s)
      張沢君, 辻寧英, 江口真史
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      稚内市
    • Year and Date
      20130718-19
  • [Presentation] A Study on Function Expansion Based Topology Optimization Method for Dispersion Property2013

    • Author(s)
      H. Goto, Y. Tsuji, T. Yasui, and K. Hirayama
    • Organizer
      2013 International symposium on Electromagnetic theory (EMTS2013)
    • Place of Presentation
      広島市
    • Year and Date
      20130520-24
  • [Presentation] Numerical Analysis of Conical Horn with Dielectric Lens in Free-Space Method2013

    • Author(s)
      J. Tsutsumi, K. Hirayama, T. Yasui, and Y. Tsuji
    • Organizer
      2013 International symposium on Electromagnetic theory (EMTS2013)
    • Place of Presentation
      広島市
    • Year and Date
      20130520-24
  • [Presentation] 遺伝的アルゴリズムに基づくトポロジー最適化による導波モード分散特性の最適化の検討2013

    • Author(s)
      後藤裕之, 辻寧英, 安井崇, 平山浩一
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岐阜市
    • Year and Date
      20130319-22
  • [Presentation] 関数展開法に基づくトポロジー最適化における展開関数と構造簡単化に関する検討2012

    • Author(s)
      加藤駿, 辻寧英, 安井祟, 平山浩一
    • Organizer
      電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      阿蘇市
    • Year and Date
      20121115-17
  • [Presentation] 関数展開法に基づくトポロジー最適化によるフォトニック結晶導波路デバイスの分散特性最適化に関する検討2012

    • Author(s)
      後藤裕之, 辻寧英, 安井祟, 平山浩一
    • Organizer
      電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      阿蘇市
    • Year and Date
      20121115-17
  • [Presentation] 誘電体レンズの特性評価と設計に関する検討2012

    • Author(s)
      平山浩一, 安井崇, 辻寧英
    • Organizer
      電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      阿蘇市
    • Year and Date
      20121115-17
  • [Presentation] 関数展開法に基づくトポロジー最適化による波長分離デバイスの設計に関する検討2012

    • Author(s)
      加藤駿, 辻寧英, 安井祟, 平山浩一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      札幌市
    • Year and Date
      20120726-27
  • [Presentation] 関数展開法に基づくトポロジー最適化を用いた3次元光導波路設計における初期構造の検討2012

    • Author(s)
      木島涼輔, 安井崇, 辻寧英, 平山浩一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      札幌市
    • Year and Date
      20120726-27
  • [Presentation] 関数展開法に基づくトポロジー最適化によるスローライトフォトニック結晶導波路の設計と構造単純化に関する検討2012

    • Author(s)
      後藤裕之, 辻寧英, 安井祟, 平山浩一
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      札幌市
    • Year and Date
      20120726-27
  • [Presentation] 光回路デバイス最適設計のための関数展開法に基づくトポロジー最適化に関する検討2012

    • Author(s)
      辻寧英, 木島涼輔, 佐藤慎悟, 安井崇, 平山浩一
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      20120320-23
  • [Presentation] 関数展開法に基づくトポロジー最適化による導波モード分散特性の最適化に関する検討2012

    • Author(s)
      後藤裕之, 辻寧英, 平山浩一
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      20120320-23
  • [Presentation] 単一偏波単一モード楕円格子コアフォトニックバンドギャップファイバの設計2011

    • Author(s)
      江口真史, 辻寧英
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      松江市
    • Year and Date
      20111117-18
  • [Presentation] 3次元光導波路デバイスのトポロジー最適設計における初期条件の検討2011

    • Author(s)
      木島涼輔, 藤本幸太, 平山浩一, 辻寧英, 佐藤慎悟
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20110721-22
  • [Presentation] 波面整合法を利用した3次元光導波路デバイスの最適設計の検討2011

    • Author(s)
      清水省吾, 瀬田純己, 平山浩一, 辻寧英, 佐藤慎悟
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20110721-22
  • [Presentation] レベルセット法による導波管H面T分岐回路の導体形状最適設計の検討2011

    • Author(s)
      仲祐輔, 佐藤慎悟, 平山浩一, 辻寧英, 山崎慎太郎, 西脇眞二
    • Organizer
      電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20110721-22
  • [Presentation] 結合係数が連続的に変化する方向性結合型光導波路デバイスの最適設計の検討2011

    • Author(s)
      瀬田純己, 辻寧英, 平山浩一, 佐藤慎悟
    • Organizer
      電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20110721-22
  • [Presentation] 多媒質からなる光回路および非相反光回路に対するトポロジー最適設計の検討2011

    • Author(s)
      藤本幸太, 平山浩一, 佐藤慎悟, 辻寧英
    • Organizer
      電磁界理論研究会
    • Place of Presentation
      北見市
    • Year and Date
      20110721-22
  • [Remarks]

    • URL

      http://www3.muroran-it.ac.jp/yt-lab/

URL: 

Published: 2015-07-16  

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