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2010 年度 実績報告書

回転対称構造解析用局所一次元FDTD法の開発とマイクロ波素子設計への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21760266
研究機関法政大学

研究代表者

柴山 純  法政大学, 理工学部, 講師 (40318605)

キーワードFDTD法 / 電磁界解析 / 回転対象構造 / マイクロ波素子 / 局所的一次元法 / LOD-FDTD法 / ADI-FDTD法
研究概要

昨年度構築した局所的一次元法に基づく回転対象構造解析用LOD-BOR-FDTD法は、回転方向に界の変化のない基本モードのみの解析に限定されていた。そこで、高次モードも扱えるように、より一般的なLOD-BOR-FDD法の定式化を行い、全モードの解析が可能になった。結果として、空洞共振器の高次モード解析において、交互方向陰解法に基づく手法(ADI-BOR-FDTD法)、及び従来のBOR-FDTD法に比べ、計算時間をそれぞれ63%、28%にまで短縮できた。結果を国際会議(IEEE International Conference on Wireless Information Technology and Systems)にて報告した。
LOD-BOR-FDTD法が完成したので、3次元円筒座標系LOD-FDTD法の構築に取り掛かった。同時にワークステーションの立ち上げを行った。しかしながら、3次元円筒座標系において中心軸の取り扱いが極めて困難であり、中心軸上の界の破綻が避けられなかった。そこで、まず3次元直交座標系(3-D)LOD-FDTDの開発に取り掛かった。3-D LOD-FDTDでは空間刻み幅を大きく選べる場合、従来の手法に比べて効率の良い計算を行うのが困難であった。これは数値分散誤差の増加が原因であった。そこで、分散制御パラメーラを導入することで、中心波長付近での分散誤差を大幅に低減できることを明らかにした。さらに、金属媒質を含むデバイスを解析できるように、3-D LOD-FDTD法を周波数依存の手法に拡張した。ワークステーションの利用が大きなプラズモニックデバイスの解析に役立った。結果として、極めて効率よく3次元デバイスの解析が行えるようになった。以上、3-D LOD-FDTD法の2つの成果をまとめ、学術論文に投稿した。
3次元円筒座標LOD-FDTD法の開発が残った。引き続き検討を行っていく。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (15件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Analysis of plasmonic waveguides and gratings using implicit finite-difference methods2011

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

      Advances in OptoElectronics

      巻: 2011 ページ: Article ID 28 7284, 6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A 3-D LOD-FDTD method for the wideband analysis of optical devices2011

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama, Ryoji Ando, Junji Yamauchi, Hisamatsu Nakano
    • 雑誌名

      IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology

      巻: 29(印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional numerical investigation of an improved surface plasmon resonance waveguide sensor2010

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters

      巻: 22 ページ: 643-645

    • 査読あり
  • [学会発表] Technique for improving the implicit BOR-FDTD method based on the locally one-dimensional scheme2011

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama
    • 学会等名
      International Symposium on Microwave and Optical Technology
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic(発表確定)
    • 年月日
      2011-06-22
  • [学会発表] 差分法による光導波路解析の最近の研究動向2011

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      第16回マイクロ波シミュレータワークショップ
    • 発表場所
      NTT武蔵野研究開発センタ
    • 年月日
      2011-04-11
  • [学会発表] プラズモン導波路解析のための周波数依存型3次元LOD-FDTD法2011

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      東京都市大学
    • 年月日
      2011-03-16
  • [学会発表] 陰的FDTD法の時間刻み幅の上限に関する一考察2011

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      東京都市大学
    • 年月日
      2011-03-16
  • [学会発表] 改良型LOD-BOR-FDTD法によるファイバグレーティングの解析2011

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      東京都市大学
    • 年月日
      2011-03-16
  • [学会発表] サブ波長グレーティングを利用した広帯域ミラーのLOD-FDTD解析2011

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      東京都市大学
    • 年月日
      2011-03-16
  • [学会発表] Drude-CPモデルを用いたクレッチマン型SPRセンサのBPM解析2011

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      東京都市大学
    • 年月日
      2011-03-14
  • [学会発表] Simple frequency-dependent FDTD algorithm for a Drude-critical points model2010

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama
    • 学会等名
      Asia-Pacific Microwave Conference 2010
    • 発表場所
      Yokohama, Japan Pacifico Yokohama
    • 年月日
      2010-12-08
  • [学会発表] An LOD-FDTD method for the analysis of a periodic structure at oblique incidence2010

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama
    • 学会等名
      Asia-Pacific Radio Science Conference
    • 発表場所
      Toyama,Japan,富山国際会議場
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] Wideband analysis of periodic electromagnetic elements2010

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama
    • 学会等名
      International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2010-09-21
  • [学会発表] 傾斜入射時における周期構造解析のためのLOD-FDTD法(II)2010

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] 改良型3次元LOD-FDTD法による光導波路解析2010

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] 台形則に基づくRecursive Convolution法によるDrude-Critical PointモデルのFDTD解析2010

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] General formulation of an efficient implicit BOR-FDTD method based on the locally one-dimensional scheme2010

    • 著者名/発表者名
      Jun Shibayama
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Wireless Information Technology and Systems
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii (U.S.A)
    • 年月日
      2010-09-01
  • [学会発表] 3次元LOD-FDTD法による導波路グレーティングの解析2010

    • 著者名/発表者名
      柴山純
    • 学会等名
      電子情報通信学会研究会
    • 発表場所
      札幌 北海道大学
    • 年月日
      2010-07-29
  • [備考]

    • URL

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

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公開日: 2012-07-19  

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