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2016 年度 実施状況報告書

陰的及び半陰的円筒座標FDTD法の確立と金属円盤型THz表面波分割器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K06035
研究機関法政大学

研究代表者

柴山 純  法政大学, 理工学部, 教授 (40318605)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードFDTD法 / テラヘルツ波 / 周波数分割器 / LOD-FDTD法
研究実績の概要

本研究の目的の一つ目は、陰的・半陰的手法を導入した効率の良い円筒座標系FDTD法を確立することである。さらに、目的の二つ目として、確立した円筒座標系FDTD法を用いて、簡素な構造の金属円盤型THz表面波分割器を提案・設計することである。
本年度は、初年度に完成した陰的円筒座標系LOD-FDTD法の成果を、IEEE Photonics Technology Lettersに投稿し採録された(現在印刷中)。その際、新たにFundamental法を適用し、計算式の右辺に微分項が生じない簡素な定式化を行った。なお、この成果を国際会議IEEE International Conference on Computational Electromagneticsにて発表したところ、IEEE Ulrich L. Rohde Innovative Conference Paper Award on Computational Techniques in Electromagneticsを受賞した。
前年度、計算の不安定さが明らかになった半陰的円筒座標系FDTD法については再度定式化を行った。吸収境界条件を半陰解法の計算手順に矛盾しないように実行し不安定さを除去した。この成果は電子情報通信学会総合大会(29年3月)で発表し、現在国外の速報誌に投稿すべく論文を執筆中である。
金属円盤型THz表面波分割器については、入力部にテーパ付き金属ロッドを導入し、反射波を1THzで77%から10%に、1.5THzで23%から18%に低減できた。また、カバーディスクを導入し、左右のグレーティングに結合するパワーの大幅な上昇を確認した。現在、構造の最適化を行っている。
さらに、金属円盤型THz表面波分割器をマイクロ波領域で試作するため構造の見直しを行い、実験の準備も進めている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

陰的円筒座標系LOD-FDTD法の成果をIEEEの速報誌に公表できた。また、前年度に完成できなかった、半陰的円筒座標系FDTD法を、吸収境界条件の適用も含めて確立できた。
金属円盤型THz表面波分割器については、入力部にテーパ付き金属ロッドを導入し反射波の低減に成功した。さらに、カバーディスクも導入し、左右のグレーティングへの結合パワー上昇の目途を得た。マイクロ波帯での実験の準備も始めた。
以上により、本研究はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

29年度は以下のように研究を進める。
1. 半陰的円筒座標系FDTD法の計算効率を評価する。誘電体モデル、完全導体モデルを取り上げ、どの程度計算時間の短縮が可能か、従来の陽的FDTD法、陰的LOD-FDTD法と比較しながら議論する。2. 実験値と比較するため金属円盤型THz表面波分割器の放射パターンを評価する。その際、開発した陰的・半陰的円筒座標系FDTD法を用いて、効率よい計算を行う。3. 金属円盤型THz表面波分割器の試作を行う。4. 電波暗室を用いて放射パターンを測定する。周波数分割の振る舞いを実証する。5. 研究成果を国内外の学会で発表する。6. 研究成果を論文としてまとめる。

次年度使用額が生じた理由

旅費として支出予定であったが残額が若干不足していた。そこで、翌年度の旅費と合算して支出することにした。その際の残金である。

次年度使用額の使用計画

4月早々に旅費として使用する。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A fundamental LOD-FDTD method in cylindrical coordinates2017

    • 著者名/発表者名
      J. Shibayama, M. Ito, J. Yamauchi, and H. Nakano
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters

      巻: 29 ページ: 865-868

    • DOI

      10.1109/LPT.2017.2693293

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 正方形パッチとクロスダイポールで構成された3層型テラヘルツ周波数選択板のFDTD解析2017

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 尾崎慎吾, 山内潤治, 中野久松
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌C

      巻: J100-C ページ: 123-131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金属円盤型THz表面波分割器のFDTD解析におけるパワー評価2016

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 楠 大輝, 山内潤治, 中野久松
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌C

      巻: J99-C ページ: 247-249

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface plasmon resonance waveguide sensor in the terahertz regime2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Keisuke Shimizu, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 雑誌名

      Journal of Lightwave Technology

      巻: 34 ページ: 2518-2525

    • DOI

      10.1109/JLT.2016.2539974

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of two- and three-dimensional plasmonic waveguide band-pass filters using the TRC-FDTD method2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Yusuke Wada, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics

      巻: E99-C ページ: 817-819

    • 査読あり
  • [学会発表] 円筒座標系半陰的FDTD法を用いたファイバグレーティングの解析2017

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 伊藤政人, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学総大
    • 発表場所
      名城大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] スタブを導入した3次元プラズモニック導波路による波長分波器のFDTD解析2017

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 川合裕暉, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学総大
    • 発表場所
      名城大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] テラヘルツ周波数選択板を用いたサンプルホルダの広帯域透過特性2017

    • 著者名/発表者名
      梅澤 涼, 柴山 純, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学総大
    • 発表場所
      名城大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] InSbパッチとクロスダイポールを用いたTHzフィルタの透過特性2017

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 山崎天弥, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学総大
    • 発表場所
      名城大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] LOD-FDTD法による眼球モデルの解析2017

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 日下恭毅, 鈴木敬久, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学総大
    • 発表場所
      名城大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-25
  • [学会発表] Reformulations of implicit FDTD and beam-propagation methods using the fundamental scheme2017

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Computational Electromagnetics
    • 発表場所
      Kumamoto, Japan
    • 年月日
      2017-03-08 – 2017-03-10
    • 国際学会
  • [学会発表] 試料槽を設けたテラヘルツ表面プラズモン共鳴導波路型センサの特性改善2017

    • 著者名/発表者名
      清水圭介, 柴山 純, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学技報
    • 発表場所
      伊勢市観光文化会館 (三重県・伊勢市)
    • 年月日
      2017-01-18 – 2017-01-19
  • [学会発表] 3次元プラズモニック導波路を用いた波長分波器のFDTD解析2017

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 川合裕暉, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学技報
    • 発表場所
      伊勢市観光文化会館 (三重県・伊勢市)
    • 年月日
      2017-01-18 – 2017-01-19
  • [学会発表] Basic study of an InSb grating filter in the terahertz region2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Ryo Umezawa, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      International Symposium on Antennas and Propagation
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-28
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ周波数選択板を用いたサンプルホルダの透過特性2016

    • 著者名/発表者名
      梅澤 涼, 柴山 純, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学ソ大
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
  • [学会発表] 試料槽を設けたテラヘルツSPR導波路型センサの解析2016

    • 著者名/発表者名
      清水圭介, 柴山 純, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学ソ大
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
  • [学会発表] Fundamental法を導入した簡素な円筒座標系LOD-FDTD法2016

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 伊藤政人, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学ソ大
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
  • [学会発表] プラズモニック導波路のギャップ部を部分的に金属で満たした3次元スリット型フィルタの透過特性(Ⅱ)2016

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 川合裕暉, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学ソ大
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-09-20 – 2016-09-23
  • [学会発表] Analysis of a metal disc-shaped terahertz surface wave splitter with a center rod2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Daiki Kusunoki, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      IEEE Topical Conference on Antennas and Propagation in Wireless Communications
    • 発表場所
      Cairns, Australia
    • 年月日
      2016-09-19 – 2016-09-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Fundamental法を用いた陰的FDTD法とビーム伝搬法の簡略化2016

    • 著者名/発表者名
      柴山 純, 山内潤治, 中野久松
    • 学会等名
      信学技報
    • 発表場所
      石垣市商工会館(沖縄県・石垣市)
    • 年月日
      2016-09-07 – 2016-09-09
  • [学会発表] Efficient implicit FDTD algorithm in cylindrical coordinates2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Masato Itoh, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      URSI Asia-Pacific Radio Science Conference
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-08-21 – 2016-08-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Three-dimensional analysis of a THz filter with InSb square patches2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Takaya Yamazaki, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      Progress in Electromagnetic Research Symposium
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an LOD-FDTD method for the analysis of the Cole-Cole model2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Yasuki Kusaka, Junji Yamauchi, Hisamatsu Nakano, and Yukihisa Suzuki
    • 学会等名
      Progress in Electromagnetic Research Symposium
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-08-08 – 2016-08-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Treatment of the boundary between two different dispersion models for the frequency-dependent FDTD analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Keisuke Shimizu, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      2016-07-26 – 2016-07-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Numerical investigation of a three-dimensional stub-type plasmonic filter2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Hiroki Kawai, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2016-07-11 – 2016-07-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of a metal disc-type terahertz surface wave splitter using the cylindrical LOD-FDTD method2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Masato Itoh, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Numerical Simulation of Optoelectronic Devices
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2016-07-11 – 2016-07-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz sensors and splitters using surface plasmon polariton propagation properties2016

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Junji Yamauchi, and Hisamatsu Nakano
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology Meeting on Terahertz
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2016-05-14 – 2016-05-18
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 法政大学学術研究データベース

    • URL

      http://kenkyu-web.i.hosei.ac.jp/Profiles/17/0001656/profile.html

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公開日: 2018-01-16  

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