| 研究課題/領域番号 |
17560029
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用光学・量子光工学
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
COLE James B. (COLE James B) 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 准教授 (20280901)
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| 研究分担者 |
谷田貝 豊彦 宇都宮大学, オプティクス教育研究センター, 教授 (90087445)
蔡 東生 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 准教授 (70202075)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
3,810千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 210千円)
2007年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2006年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2005年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
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| キーワード | フオトニック結晶 / マックスウェル方程式 / 光スイッチ / FDTDアルゴリズム / Mie散乱 / GNSFD 法 / 光回路 / 光メモリー / 応用光学 / 量子デバイス光工学 / フォトニック結晶 / メタマテリアル / FDTD / RCアルゴリズム |
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| 研究概要 |
メタ物質や分散のある物質からできた構造(例えば、回折格子)の光学的特徴を計算することは難しい。構造は有限で対象性のない場合Maxwell方程式の解析解が存在しないため数値計算が必要となる。時間領域差分法(FDTD)アルゴリズムは任意の構造を取り扱うことができるが分散性がある場合、FDTDにRecursive Convolution(RC) に加えて、計算量が非常に重くなるだけではなくて、数値的不安定性も出てしまう場合が多い。デバイスの設計は二次元の計算で十分なことが多い。
17 年度は二次元コンピュータプログラムを作成し,数値シミュレーションによるメタマテリアル様の特徴を持つ光結晶の光学的性質を研究した。18年度はRCアルゴリズムを使って、銀の円周上の表面プラズモンモードのシミュレーションに成功した。さらに、金の回折格子の反射モードを調べた。新型アルゴリズムを評価するために、実験データをinite Element Methodで比較し同じ解を得た。本年度はTEモードにおいて計算量を大幅に減らすことに成功した。TEモードでは、誘電率が局所的に変わっていっても、電界は波動方程式に支配され磁界と電界を独立的に計算することができる。また、新しい波動方程式のRC-FDTDアルゴリズムを開発した。TEモード、TMモード(Eは入射面に並行)、RC-FDTDアルゴリズムの安定性を分析し、不安定性が出てこない条件を見出した。周波数によって、モデルパラメターの最適化方法を見つけ、従来のRC-FDTDアルゴリズムより精度が高い数値的に安定なアルゴリズムを開発した。無限に周期的パターンを近似して解析解に比べて、アルゴリズムの高精度を確認した。
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