マイクロ波・光回路における結合モード理論とその応用に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452242
• 研究種目: 一般研究(B)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 安元 清俊 九州大学, 工学部, 教授 (60037926)
• 研究分担者: 工藤 孝人 大分大学, 工学部, 講師 (60225159)
• キーワード: 多層・多導体線路 / 光導波路 / 結合モード理論

研究概要

結合モード理論による多層・多導体線路系の定式化、非線形方向性結合器アレイに対する結合モード方程式、グレーティングを装荷した方向性結合器の結合モード理論について研究を行い、以下の成果及び知見を得た。
1.多層・多導体線路系に対する結合モード方程式を系統的に導く二つの方法を提案した。一つは、電磁界の相反定理を基にした結合モード理論で、他の一つは、特異摂動法を適用した結合モード理論である。これらの方法によれば、近接した導体線路間の高周波電磁結合の問題を、それぞれの導体線路が単独で存在しているときの電磁界から計算される結合係数を使って容易に評価することができる。基本的な応用例として、共平面の結合マイクロストリップの分散特性を解析し、得られた結果が直接的な数値解法による結果と極めて良く一致することを明らかにした。その成果の一部は、1995年5月開催の「国際電波科学連合国際会議」及び1995年9月開催の「マイクロ波技術の最近の進展に関する国際会議」の論文として採択されている。
2.非線形方向性結合器アレイの基礎として、三つの非線形光導波路からなる方向性結合器を記述する結合モード方程式を導出した。光伝送特性を特徴付ける線形結合係数と非線形位相変調係数の解析的な表現式を与えて、光スイッチング特性の詳細を明らかにし、その結果がビーム伝搬法による数値解析の結果と良く一致することを示した。その成果の一部は、「1994年アジア-太平洋マイクロ波会議」において公表している。
3.グレーティングを装荷した光導波路からなる方向性結合器に関して、特異摂動法と境界摂動法を併用した結合モード理論の定式化を行った。現在、結合係数の波長選択性について検討を進めている。その結果の一部は、1995年10月開催の「1995年アジア-太平洋マイクロ波会議」において公表する予定である。

研究成果

• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Analysis of Polarization Splitting Directional Coupler" Journal of Optical Society of America A. Vol.11. 2249-2256 (1994)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Numerical Analysis of an Asymmetric Nonlinear Directional Coupler" Microwave and Optical Technology Letters. Vol.7. 627-632 (1994)
• [文献書誌] 安元清俊: "導波路の曲り部を考慮に入れた方向性結合器の解析" 電子情報通信学会論文誌. Vol.J77-C-I. 686-694 (1994)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Analysis of a Symmetric Nonlinear Directional Coupler Using a Singular Perturbation Scheme" IEICE Transactions on Electronics. Vol.E77-O. 1771-1775 (1994)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Analysis of a Three-Waveguide Nonlinear Directional Coupler" Proceedings of 1994 Asia-Pacific Microwave Conference. Vol.2. 705-708 (1994)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Formulation of Multilayered and Multiconductor Transmission Lines" Proceedings of URSI International Symposium on Electromagnetic Theory. (to be published). (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Technique for Parallel Optical Waveguides Using a Singular Perturbation Scheme" Proceedings of Progress in Electromagnetic Research Symposium 1995. (to be published). (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Analysis of Multilayeved and Multiconductor Transmission Lines" Proceedings of International Symposium on Recent Advances in Microwave Technology. (to be published). (1995)