| 研究課題/領域番号 |
22K20433
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0302:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
森本 佳太 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (00966872)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 光デバイス / 光導波路 / 電磁界解析 / 有限要素法 / 領域分割法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光通信の高速大容量化を目指して高性能な光デバイスが求められている．現在主流の光デバイス最適設計では，設計要件の多様化とデバイス構造の複雑化に伴い計算コストが膨大となることが問題であり，効率的かつ汎用的である設計アプローチを構築することが極めて重要である．そこで本研究では，有限要素法に基づき独自に開発している効率的解析手法を活用し，多様な数値モデリングと並列処理を可能とする高効率導波路解析ソフトウェア技術の開発を目的とする．また異なる解析法との接続を可能とすることで，現在の商用ソフトウェアでは実現できないような，解析モデルに合わせた選択性の高いシミュレーション技術へと拡張する．
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| 研究成果の概要 |
計算機シミュレーションを活用した光デバイス設計の高効率のため、汎用性の高い有限要素法に基づく光導波路解析法の高速化に関する検討を行った。まず、行列演算子を活用した数値計算法を有限要素法に適用し、解析領域を任意の区間で分割することによって、ブロック構造ごとの並列計算を可能とし、また大規模な連立一次方程式の計算を省略できることを示した。また、行列演算子の構築に緩慢変化包絡線近似を適用し、必要とされるメッシュ分割数を削減することにより計算効率化が可能であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光デバイスに求められる設計仕様は、従来と比べ飛躍的に高度化しており、計算機シミュレーションによるデバイスの最適設計が必須となりつつある。設計の要求レベルが高まる中、デバイス構造の複雑化や解探索範囲の拡大に伴う膨大な解析・設計時間が問題となっている。本研究成果は、広く用いられている汎用性の高い有限要素法解析技術を改良し、大規模な数値計算を行列演算子による小規模な計算に帰着させることで、汎用性を損なうことなく光デバイスの最適設計を効率化できるため有用性が高い。
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