| 研究課題/領域番号 |
19K04508
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
來住 直人 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (10195224)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 多重コア光ファイバ / 微細構造光ファイバ / 固有モード解析 / 電磁界の境界条件 / ベクトルモード電磁界 |
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| 研究実績の概要 |
本計画においては、径の微小な複数のコアが、径10ミクロン程度の領域に密集して存在する光ファイバ構造の特性解明が目的である。今年度は、群論適用点整合法による円周上配置nコアファイバのベクトルモード電磁界の固有モード解析手法の有効性の検証を詳細に行った。
点整合法においては電磁界の接線方向成分に関する境界条件はコアとクラッド境界上に取られた複数の離散点上においてのみ適用されるためそれ以外の点における境界条件成立は担保されていない。そこで境界条件の成立精度を、境界におけるコアとクラッド側の電磁界の値の平均二乗誤差を用いて定量的に評価することを試みた。境界上の半周あたりに取られた整合点数に関しては、これを増大することにより境界条件の平均二乗誤差は減少していくため電磁界の計算精度が向上し、その精度はコア間距離が大きいほど高くなることが明らかになった。概ね境界上の半周あたりに取られた整合点数を6 と取ることで、相対的な平均二乗誤差は0.001程度以下の小さな値になっている。このような小さな誤差は、コア本数が2から6の構造における低次の全ての結合モードについても広い周波数帯域において得られた。さらに、解析条件では仮定していない電磁界の法線方向成分の境界条件に対する相対的な平均二乗誤差も小さな値となることがわかった。したがって、群論適用点整合法を用いた多重コア構造のベクトルモード電磁界解析の理論的な有効性が本計画において初めて検証された。
上記を踏まえ、円周上配置nコアファイバのベクトルモード電磁界解析に着手した。このような構造を伝搬する光波の電磁界分布の正確な解析が可能となり、コア間距離やコアとクラッドの屈折率差等のパラメータが異なる構造の特性解析と、中心コアを持つ円周上配置nコアファイバのベクトルモード電磁界解析に着手した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
群論適用点整合法を用いた円周上配置nコア構造におけるベクトルモード電磁界解析手法の理論的な有効性を初めて検証し、この構造及び中心コアを持つ円周上配置nコアファイバのベクトルモード電磁界解析に着手した。しかしながらCOVID19感染拡大の影響により他研究機関等との情報交換の機械が制限されたため、微細径密集コア構造の解析や作成に関する準備が進まなかったため、上記のように評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに引続き、いくつかの微細構造光ファイバのベクトルモード電磁界と波長分散特性の解析を行い、それらの構造パラメータが電磁界分布や波長分散特性に及ぼす影響を解析し、な特徴的な特性の発見と解明を行う。
ベクトルモード電磁界解析に関しては、中心コアを持つ円周上配置nコアファイバの解析を可能とする解析プログラムの作成を行う。これらの解析プログラムを用いて微細密集コア光ファイバ構造の電磁界分布の精密な解析を行うことで、この構造の特徴的な特性の解明を目指す。
最終的には、解析結果を踏まえて、微細径密集コア構造の設計を行い、国内外の光ファイバ製造メーカーにその試作を依頼する。試作した光ファイバについて、信号の品質に影響を及ぼす波長分散特性を測定し、解析結果との比較を行うことで、理論解析の実験的検証を行い、微細径密集コア構造の実現可能性についても検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
COVID19感染拡大に伴い出張などの行動の制限がなされたため、他の研究機関や研究者との対面の交流が不可能となり、旅費の使用や実験準備などが不可能となり、今年度の予算の執行が0となった。したがって当初は2019年度から3年間としていた研究期間を1年拡大し、2019年度から2022年度までの4年とすることで、2021年度と2022年度の向こう2年にわたり研究を実施するように研究計画を変更した。2021年度には2020年度に未実施となっている実験の準備や他機関等との遠隔も含めた交流を行い、2022年度には当初2021年度に計画していた実験を実施するように計画を組み直した。
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