光回路設計のための新しい積分方程式

• 研究課題/領域番号: 04650283
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子通信系統工学
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 田中 嘉津夫 岐阜大学, 工学部, 教授 (40092944)
• 研究期間 (年度): 1992 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1993年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 1992年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 誘電体光回路 / 積分方程式 / 計算機支援設計(CAD) / 境界要素法

研究概要

本研究代表者らは1987-1989年に,いわゆる光導波路散乱問題において,散乱係数と導波モードの係数にこれまで見逃されていた数学関係式が存在することを見いだした.この関係式を用いることにより光回路の設計手法として,新しい積分方程式[導波モード分離型積分方程式:Guided-Mode Extracted Integral Efuation(略してGMEIE)と呼んでいる]に基づいた新しいアルゴリズムを見い出した.この方法を用いれば,誘電体導波路散乱問題は大きなサイズの誘電体孤立物体の散乱問題に帰着させることができ,通常の境界要素法を利用して数値的に解くことができる.積分方程式を境界要素法を用いて解析する手法は,数値解析のもっともオーソドックスな手法であり,これまでに膨大な経験知識が得られている.従って,GMEIEを利用することにより光回路の設計にこれらを援用することができる.本研究では,以下の成果を得た.
(1)光回路の新しい設計手法として,導波モード分離型積分方程式:Guided-Mode Extracted Integral Equation(略してGMEIE)+境界要素法(モーメント法)に基づいたアルゴリズムについて詳しく調べ,新しい積分方程式GMEIEの数値解析における様々な性質について調べた.
(2)新しい積分方程式(GMEIE)を用いて光導波路の各種不連続部を解析し,厳密解が知られている光回路については従来の結果と同じものを得た.さらに,従来の手法では解析が困難な光回路の設計問題を解き,光回路CADの基礎理論(solver)として利用できることを明かにした.
(3)新しい積分方程式(GMEIE)は,最近注目をあびている近視野光学(Near Field Optics),および量子電子波導波路等の回路設計にも応用できることを明かにした.

研究成果

• [文献書誌] 田中嘉津夫,吉野能且,大寺広紀: "電子波回路解析のための体積積分方程式" 電子情報通信学会論文誌. J77-C-1. 101-108 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka et.al.: "New integral equation method of CAD of open waveguide bends" Radio Science. 28. 1219-1227 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 田中嘉津夫: "誘電体導波曲がり回路設計のための新しい積分方程式:導波モード分離型積分方程式" 電子情報通信学会論文誌. J76-C-1. 1-9 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka and Masaaki Nakahara: "New boundary integral equations for CAD of waveguide circuits:Guided-mode extracted integral equations" IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques. MTT-40. 1647-1654 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Yoshikatsu Yoshino and Hiroki Ootera: ""Volume integral equation for analysis of electron waveguide circuits"" The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. vol.J77-C-1. pp.101-108 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka, Masahiro Tanaka, Hisamitus Tashima, Hiroki Ootera and Yshikatsu Yoshino: ""New integral equation method for CAD of open waveguide bends"" Radio Science. vol.28. pp.1219-1227 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka: ""New integral equations for design of dielectric waveguide bend ] circuits : Guided-mode extracted integral equations"" The Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. vol.J76-C-1. pp.1-9 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kazuo Tanaka and Masaaki Nakahara: ""New boundary integral equations for CAD of waveguide circuits : Guided-mode extracted integral equations"" IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. vol.40. pp.1647-1654 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 田中嘉津夫,吉野能旦,大寺夫紀: "電子波回路解析のための体積積分方程式" 電子情報通信学会論文誌. J77-C-1. 101-108 (1994)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka et.al.: "New integral equation method of CAD of open waveguide bends" Radio Science. 28. 1219-1227 (1993)
• [文献書誌] 田中嘉津夫: "誘電体導波曲がり回路設計のための新しい積分方程式:導波モード分離型積分方程式" 電子情報通信学会論文誌. J76-C-1. 1-9 (1993)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka and Masaaki Nakahara: "New boundary integral equations for CAD of waveguide circuits:Guided-mode extracted integral equations" IEEE Trans on Microwave Theory and Techniques. MTT-40. 1647-1654 (1992)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka and Masahiro Nakahara: "New boundary integral eguations for CAD of waveguide circuits:Guided-Mode extracted integral eguations" IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniques. MTT-40. 1647-1654 (1992)
• [文献書誌] 田中 嘉津夫: "誘電体導波曲がり回路設計の新しい積分方程式" 電子情報通信学会論文誌C-I. J76-C-I. 1-9 (1993)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka,Masahiro Tanaka Hisamitsu Tashima,Hiroki Otera Yoshikatsu Yoshino: "New integral eguation method for CAD of open wavegnide bends" Radio SCience to be published. (1993)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka: "Computer aided design of dielectric waveguide bends:Guided-Mode extracted integral equations" Proceeding of Entemational Symposium on Antennos and Propagation '92(Sapporo). 917-920 (1992)
• [文献書誌] Kazuo Tanaka: "New boundary integral eguation method for CAD of dielectric waveguide bend circuits" Proceeding of the 1992 URSI International Symposium on Electromagnetic Theory. 495-497 (1992)