細線光導波路解析法の開発と新機能デバイス設計への応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19560355
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 法政大学
• 研究代表者: 山内 潤治 法政大学, 理工学部, 教授 (50174579)
• 研究分担者: 柴山 純 法政大学, 理工学部, 専任講師 (40318605)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 光デバイス / 細線光導波路 / 偏波変換器 / 表面プラズモン共鳴 / 光センサ

研究概要

シリコン細線導波路では、三角形導波路を用いれば、わずか数μmの軸長で偏波回転し得ることを、理論的に明らかにし、動作のメカニズムを明示した。マイクロ波におけるモデル実験で動作を実証した。表面プラズモンが伝搬する導波路解析を能率よく行える、陰的有限差分時間領域法(FDTD)法を開発した。金属材質を含む光デバイスの周波数応答を、パルス波を用いて一度の計算で実行できるアルゴリズムを構築し、導波路型センサを設計した。

研究成果

• [雑誌論文] A frequency-dependent LOD-FDTD method and its application to the analysis of plasmonic waveguide devices (2010)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, A. Nomura, R. Ando, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE J. Quantum Electron. Vol.46No.1 ページ: 40-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Semivetor finite dif-ference formula for the analysis of a step-index waveguide with a tilted interface (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, S. Harada, S. Kobori, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett. Vol.21,No.24 ページ: 1867-1869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minimum loss condition of a bent rectangular hollow waveguide (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, S. Harada, H. Nakano
  • 雑誌名: Microw. Opt. Technol. Lett. Vol.51,No.12 ページ: 2901-2902
  • 査読あり
• [雑誌論文] An LOD-FDTD method for the analysis of periodic structure at normal incidence (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, R. Ando, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE Antennas Wireless Propag. Lett. Vol.8 ページ: 890-893
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属装荷導波路型偏光子のビーム伝搬解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山内潤治, 駒田隆明, 中野久松
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 Vol.J92-C,No.7 ページ: 241-248
  • 査読あり
• [雑誌論文] A modified semivetorial BPM retaining the effects of the longitudinal field component and its application to the design of a spot-size converter (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, Y. Nito, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA J. Lightw. Technol. Vol.27,No.13 ページ: 2470-2476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarization coupling between strongly guiding waveguides stacked laterally (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, N. Shibuya, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA J. Lightw. Technol. Vol.27,No.13 ページ: 2433-2438
  • 査読あり
• [雑誌論文] LOD-BOR-FDTD algorithm for efficient analysis of circularly symmetric structures (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, B. Murakami, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE Wireless Compon. Lett. Vol.19,No.2 ページ: 56-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transverse-magnetic BPM analysis of a step-index slab waveguide expressed by a sigmoid function (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, N. Shimada, Y. Nito, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett. Vol.21,No.24 ページ: 149-151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple trapezoidal recursive convolution technique for the frequency-dependent FDTD analysis of a Drude-Lorentz model (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, R. Ando, A. Nomura, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett. Vol.21,No.2 ページ: 100-102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled waveguide polarization splitter with slightly different core widths (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki, H. Aono, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA J. Lightw. Technol. Vol.26,No.21 ページ: 3528-3533
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水平方向広角アルゴリズムを用いた三次元セミベクトルADI-BPMによる光導波路解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴山純, 高橋達也, 山内潤治, 安田元気, 中野久松
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 Vol.J91-C,No.10 ページ: 479-488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kretschmann-type absorption-based surface plasmon resonance waveguide sensor (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama
  • 雑誌名: Microw. Opt. Technol. Lett. Vol.50,No.10 ページ: 2497-2500
  • 査読あり
• [雑誌論文] Concise frequency-dependent formulation for LOD-FDTD method using Z transforms (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, R. Takahashi, A. Nomura, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IET Electron. Lett. Vol.44,No.16 ページ: 949-9650
  • 査読あり
• [雑誌論文] A short polarization con-verter using a triangular waveguide (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, M. Yamanoue, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA J. Lightw. Technol. Vol.26,No.12 ページ: 1708-1714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency-dependent locally one-dimensional FDTD implementation with a combined dispersion model for the analysis of surface plasmon waveguide (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, R. Takahashi, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE Photon. Technol. Lett. Vol.20,No.10 ページ: 824-826
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical investigation of a Kretschmann-type surface plasmon resonance waveguide sensor (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, T. Takeuchi, N. Goto, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA J. Lightw. Technol. Vol.25,No.9 ページ: 2605-2611
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of polarization splitters composed of multilayer thin-film waveguides using the beam-propagation method based on Yee's mesh (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, Y. Kamei, K. Murase, H. Nakano
  • 雑誌名: IEEE/OSA J. Lightw. Technol. Vol.25,No.9 ページ: 2345-2351
  • 査読あり
• [学会発表] Analysis of a photonic bandgap structure using a periodic LOD-FDTD method (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 学会等名: Asia Pacific Microwave Conference
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] A broadband mirror using a two-dimensional subwavelength grating (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Wakabayashi, S. Kimura, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 学会等名: 15th Microoptics Conference
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] FDTD analysis of all- dielectric planar chiral meta- materials with large optical activity (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Wakabayashi, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 学会等名: Int. Symp. on Antennas and Propag.
  • 発表場所: Bangkok
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] Analysis of enhanced transmission through an annular slit surrounded by periodic grooves (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, T. Iguchi, H. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photon- ics and Nanophotonics Research and Applications
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2009-07-15
• [学会発表] Modified finite-difference formula for the analysis of a step-index waveguide with a tilted interface (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, S. Harada, S. Kobori, H. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nanophotonics Research and Applications
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] Analysis of a plasmonic microcavity using the frequency- dependent LOD-FDTD method (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, R. Ando, A. Nomura, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nano- photonics Research and Applications
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] Unconditionally stable locally one-dimensional FDTD methods for efficient electromagnetic simulations (2009)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 学会等名: Applied Computational Electromagnetics
  • 発表場所: Monterey(Invited)
  • 年月日: 2009-03-12
• [学会発表] A modified semivectorial beam- propagation method retaining the longitudinal field component (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, Y. Nito, H. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nano- photonics Research and Applications
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-07-16
• [学会発表] Study of the sidelobe suppression in a plasmon waveguide grating filter using the FDTD method (2008)
  • 著者名/発表者名: J. Shibayama, A. Nomura, R. Takahashi, J. Yamauchi, H. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nanophotonics Research and Applications
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2008-07-14
• [学会発表] Numerical modeling of polarization converters (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi
  • 学会等名: he Third Research Forum of Japan-Indo Collaboration Project on Infrastruc- tural Communication Technologies Supporting Fully Ubiquitous Information Society
  • 発表場所: New Delhi(Plenary Talk)
  • 年月日: 2007-12-13
• [学会発表] An extremely short polariza- tion converter using a triangular waveguide (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, M. Yamanoue, H. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nanophotonics Research and Appli- cations
  • 発表場所: Salt Lake City
  • 年月日: 2007-07-10
• [学会発表] TE/TM wave splitters using surface plasmon polaritons (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Yamauchi, T. Yamazaki, K. Sumida, H. Nakano
  • 学会等名: Integrated Photonics and Nano- photonics Research and Applications
  • 発表場所: Salt Lake City(Invited)
  • 年月日: 2007-07-10
• [図書] 光導波路解析入門 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山内潤治監修、薮哲郎著
  • 出版者: 森北出版社
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://kenkyu-web.i.hosei.ac.jp/Profiles/0004/0001152/profile.html
• [産業財産権] 誘電体導波路を用いた偏波変換器及び偏波分離・変換器 (2009)
  • 発明者名: 山内潤治、山之上雅弘、若林佑、中村正志、中野久松
  • 権利者名: 山内潤治
  • 産業財産権番号: 特許・特願第2009-195955
  • 出願年月日: 2009-08-26
• [産業財産権] 誘電体導波路を用いた偏波変換器及び偏波分離・変換器 (2008)
  • 発明者名: 山内潤治、山之上雅弘、中野久松
  • 権利者名: 山内潤治
  • 産業財産権番号: 特許・特願第2008-226286
  • 出願年月日: 2008-09-03