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

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452242
• 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: 前田 洋 九州大学, 工学部, 助手 (50264073)
• 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・多導体線路系の解析、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.特異摂動法を適用した結合モード理論及び電磁界の相反定理を基にした結合モード理論を用いて、結合対称マイクロストリップ線路、結合非対称マイクロストリップ線路、及びマイクロストリップ線路アレイの解析を行い、本研究で定式化した結合モード理論を用いれば、複雑な導体線路系の伝搬特性が一つの導体線路に対する計算と同程度の計算手続きで効率的に精度良く解析できることを実証した。
2.非線形方向性結合器アレイに関しては、三つの非線形光導波路からなる方向性結合器の入出力特性を結合モード理論を用いて解析し、両端の導波路を信号光の入出力ポートとしたとき、中央の導波路を寄生導波路として用いれば光スイッチングの特性が著しく急峻になること、及び中央の導波路を制御光用ポートとして用いれば信号光に対する微弱な制御光の位相を制御することにより信号光の出力ポートをスイッチングできることを明らかにした。
3.グレーティングを装荷した方向性結合器に関して、周期の異なったグレーティングが二重に装荷された三本の光導波路から構成される方向性結合器を提案し、結合器の波長選択性を結合モード理論を用いて解析した。その結果、単一のグレーティングを装荷した二本の導波路からなる従来の方向性結合器に比べて、波長選択性が非常に急峻になること及び不要なサイドローブレベルが抑圧されることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mioe Formulation of Multilayered and Multiconductor Transmission Lines" Proceedings of The 1995 International Symposium on Electromagnetic Theory. 117-119 (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Technique for Parallel Optical Waveguides Using a Singular Perturbation Technique" Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings. 389- (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Analysis of Multilayered and Multiconductor Transmission Lines" Proceedings of 5th International Symposium on Recent Advances in Microwave Technology. 448-451 (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Beam-Propagation-Method Analysis of a Three-Waveguide Nonlinear Directional Coupler" Microwave and Optical Technology Letters. Vol. 7. 319-323 (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Numerical Analysis of Nonidentical Three-Waveguide Nonlinear Directional Coupler" Proceedings of 5th Sino-Japanese Joint Meeting on Optical Fiber Science and Electromagnetic Theory. B94-B99 (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "FD-BPM Analysis of Asymmetric Y-Branch Waveguide Loaded with Nonlinear Dielectric Cladding" Proceedingts of 1995 International Laser, Lightwave and Microwave Conference. 498-501 (1995)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Analysis of Power-Transfer Characteristics in a Three-Waveguide Nonlinear Directional Coupler" Journal of Optical Society of America B. Vol. 13(in the press). (1996)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Formulation of Multilayered and Multiconductor Transmission Lines" IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. Vol.44(in the press). (1996)
• [文献書誌] Kiyotoshi Yasumoto: "Coupled-Mode Analysis of an Asymmetric Nonlinear Directional Coupler" Journal of Lightwave Technology. Vol.14(in the press). (1996)