回転対称構造解析用局所一次元FDTD法の開発とマイクロ波素子設計への応用

• 研究課題/領域番号: 21760266
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 法政大学
• 研究代表者: 柴山 純 法政大学, 理工学部, 講師 (40318605)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2010年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: Body of Revolution (BOR) / FDTD法 / LOD-FDTD法 / 円筒座標系 / 回転対称構造 / 電磁界解析 / 回転対象構造 / マイクロ波素子 / 局所的一次元法 / ADI-FDTD法 / 計算電磁気学

研究概要

回転対称構造を効率よく解くための局所的一次元法に基づく差分時間領域(BOR-LOD-FDTD)法を開発した。回転方向の高次モードさえも扱える、より一般的な定式化を行った。結果として、空洞共振器の高次モード解析において、従来の陽的な法に比べ計算時間を28%にまで短縮できた。加えて、LOD-FDTD法を3次元(3-D)問題が扱えるように拡張した。さらに、周波数依存型の3-D LOD-FDTD法の開発も行った。

研究成果

• [雑誌論文] Frequency-dependent 3-D LOD-FDTD method for the analysis of plasmonic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, R.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters vol.23(in print)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 3-D LOD-FDTD method for the wideband analysis of optical devices (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, R.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology vol.29(in print)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of plasmonic waveguides and gratings using implicit finite-difference methods (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 雑誌名: Advances in OptoElectronics vol.2011 ページ: 287284-287284
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of plasmonic waveguides and gratings using implicit finite-difference methods (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama, Junji Yamauchi, Hisamatsu Nakano
  • 雑誌名: Advances in OptoElectronics 巻: 2011
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 3-D LOD-FDTD method for the wideband analysis of optical devices (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama, Ryoji Ando, Junji Yamauchi, Hisamatsu Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology 巻: 29(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional numerical investigation of an improved surface plasmon resonance waveguide sensor (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters vol.22, no.9 ページ: 643-645
  • 査読あり
• [雑誌論文] A frequency-dependent LOD-FDTD method and its application to the analyses of plasmonic waveguide devices (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, A.Nomura, R.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 雑誌名: IEEE Journal of Quantum Electronics vol.46, no.1 ページ: 40-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional numerical investigation of an improved surface plasmon resonance waveguide sensor (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters 巻: 22 ページ: 643-645
  • 査読あり
• [雑誌論文] A frequency-dependent LOD-FDTD method and its application to the analyses of plasmonic waveguide devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 雑誌名: IEEE Journal of Quantum Electronics Vol.46 ページ: 40-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional numerical investigation of an improved surface plasmon resonance waveguide sensor (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 雑誌名: IEEE Photonics Technology Letters Vol.22(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] An LOD-FDTD method for the analysis of periodic structures at normal incidence (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, R.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 雑誌名: IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters vol.8 ページ: 890-893
  • 査読あり
• [雑誌論文] LOD-BOR-FDTD algorithm for efficient analysis of circularly symmetric structures (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, B.Murakami, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 雑誌名: IEEE Microwave and Wireless Components Letters vol.19, no.2 ページ: 56-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] An LOD-FDTD method for the analysis of periodic structures at normal incidence (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 雑誌名: IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters vol.8 ページ: 890-893
  • 査読あり
• [学会発表] Technique for improving the implicit BOR-FDTD method based on the locally one-dimensional scheme (2011)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 学会等名: International Symposium on Microwave and Optical Technology
  • 発表場所: Prague, Czech Republic(発表確定)
  • 年月日: 2011-06-22
• [学会発表] 差分法による光導波路解析の最近の研究動向 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 第16回マイクロ波シミュレータワークショップ
  • 発表場所: NTT武蔵野研究開発センタ
  • 年月日: 2011-04-11
• [学会発表] プラズモン導波路解析のための周波数依存型3次元LOD-FDTD法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安藤, 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(C-1-15)
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 陰的FDTD法の時間刻み幅の上限に関する一考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(C-1-18)
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 改良型LOD-BOR-FDTD法によるファイバグレーティングの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山, 及川, 安藤, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(C-1-27)
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] サブ波長グレーティングを利用した広帯域ミラーのLOD-FDTD解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 若林, 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(C-1-28)
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] プラズモン導波路解析のための周波数依存型3次元LOD-FDTD法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 陰的FDTD法の時間刻み幅の上限に関する一考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] 改良型LOD-BOR-FDTD法によるファイバグレーティングの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] サブ波長グレーティングを利用した広帯域ミラーのLOD-FDTD解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-16
• [学会発表] Drude-CPモデルを用いたクレッチマン型SPRセンサのBPM解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山内, 吉村, 周東, 柴山, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(C-3-22)
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-03-14
• [学会発表] Drude-CPモデルを用いたクレッチマン型SPRセンサのBPM解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-14
• [学会発表] Technique for improving the implicit BOR-FDTD method based on the locally one-dimensional scheme (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, T.Oikawa, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 学会等名: 13th International Symposium on Microwave and Optical Technology (ISMOT 2011), accepted
  • 発表場所: Prague, Czech.
• [学会発表] Simple frequency-dependent FDTD algorithm for a Drude-critical points model (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, K.Watanabe, R.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 学会等名: Proceedings of Asia-Pacific Microwave Conference(WE1D-4)(全3頁)
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] Simple frequency-dependent FDTD algorithm for a Drude-critical points model (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 学会等名: Asia-Pacific Microwave Conference 2010
  • 発表場所: Yokohama, Japan Pacifico Yokohama
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] An LOD-FDTD method for the analysis of a periodic structure at oblique incidence (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Wakabayashi, J.Shibayama, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 学会等名: Asia-Pacific Radio Science Conference(BEFKa-4)(全1頁)
  • 発表場所: Toyama
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] An LOD-FDTD method for the analysis of a periodic structure at oblique incidence (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 学会等名: Asia-Pacific Radio Science Conference
  • 発表場所: Toyama,Japan,富山国際会議場
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Wideband analysis of periodic electromagnetic elements (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, Y.Wakabayashi, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 学会等名: International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications(Session 12)(全4頁)
  • 発表場所: Sydney, Australia.
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Wideband analysis of periodic electromagnetic elements (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 学会等名: International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] 台形則に基づくRecursive Convolution法によるDrude-Critical Pointモデルの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山, 渡部, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会(C-1-8)
  • 発表場所: 大阪府大
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 傾斜入射時における周期構造解析のためのLOD-FDTD法(II) (2010)
  • 著者名/発表者名: 若林, 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会(C-1-11)
  • 発表場所: 大阪府大
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 改良型3次元LOD-FDTD法による光導波路解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安藤, 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会(C-1-12)
  • 発表場所: 大阪府大
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 傾斜入射時における周期構造解析のためのLOD-FDTD法(II) (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 改良型3次元LOD-FDTD法による光導波路解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 台形則に基づくRecursive Convolution法によるDrude-Critical PointモデルのFDTD解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] General formulation of an efficient implicit BOR-FDTD method based on the locally one-dimensional scheme (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, R.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 学会等名: IEEE International Conference on Wireless Information Technology and Systems(304.5)(前4頁)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii.
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] General formulation of an efficient implicit BOR-FDTD method based on the locally one-dimensional scheme (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 学会等名: IEEE International Conference on Wireless Information Technology and Systems
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii (U.S.A)
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] 3次元LOD-FDTD法による導波路グレーティングの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 安藤, 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 信学技報(vol.110, no.156, OPE2010-35)(pp.69-74)
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] 3次元LOD-FDTD法による導波路グレーティングの解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会研究会
  • 発表場所: 札幌 北海道大学
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] 陰的FDTD法の最近の研究動向 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(CS-1-7)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 陰的FDTD法の最近の研究動向 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] 傾斜入射時における周期構造解析のためのLOD-FDTD法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 若林, 柴山, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(C-1-20)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] LOD-BOR-FDTD法による円筒空洞共振器の高次モード解析(II) (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山, 安藤, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会(C-1-21)
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] LOD-BOR-FDTD法による円筒空洞共振器の高次モード解析(II) (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] 傾斜入射時における周期構造解析のためのLOD-FDTD法 (2010)
  • 著者名/発表者名: 若林佑
  • 学会等名: 電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2010-03-16
• [学会発表] Analysis of a photonic bandgap structure using a periodic LOD-FDTD method (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, R.Ando, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 学会等名: Asia Pacific Microwave Conference(TU1B-1)(全4頁)
  • 発表場所: Singapore.
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] Analysis of a photonic bandgap structure using a periodic LOD-FDTD method (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 学会等名: Asia-Pacific Microwave Conference (APMC2009)
  • 発表場所: パンパシフィックホテル(シンガポール)
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] 周期構造解析のためのLOD-FDTD法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴山, 安藤, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会(CS-1-3)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 周期構造解析のためのLOD-FDTD法 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2009-09-18
• [学会発表] 改良型LOD-FDTD法による導波路グレーティングの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴山, 安藤, 渡部, 山内, 中野
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会(C-1-21)
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 改良型LOD-FDTD法による導波路グレーティングの解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴山純
  • 学会等名: 電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Analysis of a plasmonic microcavity using the frequency-dependent LOD-FDTD method (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Shibayama, R.Ando, A.Nomura, J.Yamauchi, H.Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nanophotonics Research and Applications(IMB4)(全3頁)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii.
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] Analysis of a plasmonic microcavity using the frequency-dependent LOD-FDTD method (selected as the best paper) (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun Shibayama
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nanophotonics Research and Applications (IPNRA)
  • 発表場所: ヒルトンハワイアンビレッジ(ハワイ)
  • 年月日: 2009-07-13
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://kenkyu-web.i.hosei.ac.jp/Profiles/17/0001656/profile.html
• [備考]
  • URL: http://kenkyu-web.i.hosei.ac.jp/Profiles/17/0001656/profile.html
• [備考]
  • URL: http://kenkyu-web.i.hosei.ac.jp/Profiles/0004/0001656/theses1.html