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設計者の知識に頼らずに計算機を用いて高性能な光デバイスを設計するため，トポロジー自動最適設計法の検討を行った．設計領域内の構造表現にメタボールを用いた方法，モザイク状の構造をベースとする方法を新たに開発し，目標の特性を実現し作製に適した素子構造を得られることを示した．設計効率を高めるための数値解析法の検討も行い，改良型の等価屈折率法を活用することで3次元設計を大幅に効率化できることを示した．また，最適解の探索のアルゴリズムとしてハーモニーサーチと勾配法のハイブリッド手法を提案し，比較的多くの問題でこれまでの手法よりも探索効率が高いことを示した．これらの成果を基に様々な新しいデバイスを見出した．
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