光回路設計のための新しい積分方程式

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650283
• 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)
• 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

将来の光集積回路の開発設計において,誘電体光導波回路用CAD(計算機支援設計)は必要不可欠である.申請者は1987年に,誘電体光導波回路中のCADソフトウェア開発の基礎理論に適用できる,新しいタイプの積分方程式(導波モード分離型積分方程式:Guided-Mode Extracted Integral Eqaution:略してGMEIE)を見いだした.新しいGMEIEは,複雑な誘電体光導波回路中の光伝搬および散乱を厳密に記述する.本研究は,GMEIEの数値解析における性質を詳しく調べ,さらにGMEIEを利用して,これまで困難であった誘電体光回路用CADソフトウェアの試作をする.本年度は以下のような成果を得た.
(a)GMEIEは新しいアイデアに基づいているので,方程式の数学的な妥当性を調べなければならない.GMEIEを使って,精密解が知られている導波路不連続問題に適用し,結果を比べた.その結果新しい積分方程式の結果は精密解とよく一致し,新しい方法の数学的な妥当性が検証できた.
(b)GMEIEの数値解析上の性質を,精密解と比べることにより詳しく調べた.特に,新しい積分方程式の積分範囲に対する数値解の収束,仮想境界の位置依存性離散化要素の大きさ依存性等の数値パラメータの影響を調べた.
(c)簡単なCADソフトウェアを作製し,従来困難であった誘電体光導波路の曲がりの設計に応用した.
以上の結果は,電子情報通信学会(日本語論文),IEEE(英文),に発表,オーストラリア(シドニー)および,札幌で開催された国際学会発表(英文)で行った.特にシドニーでのURSI国際会議での申請者の発表論文は,会議委員会でRADIO SCIENCE誌会議特集号の掲載論文として推薦された.

研究成果

• [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)