能動的プラズモンデバイス設計向け熱―弾性波―電磁界時間領域複合物理計算手法の開発

开发用于主动等离子体器件设计的热弹性波电磁场时域多物理场计算方法

• 批准号: 21K17753
• 负责人: 岸本 誠也
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17753/
• 关键词: 電磁界解析; 複合物理解析; 電磁波; 有限差分法; FILT; マルチフィジックス; 時間領域; 時間応答解析; 複合物理計算; プラズモン; シミュレーション

２０２２年度は①電磁界の逐次計算を行わず、特定の観測時間までの電磁界消費エネルギーを計算する方法と②表面プラズモンのモード分離を中心に検討を行った。これらのテーマに関する研究実績の概要は以下の通りである。①電磁界の逐次計算を行わず、特定の観測時間までの電磁界消費エネルギーを計算する方法：従来は時間的にパルス波となる電磁波を誘電体媒質に照射した際の吸収エネルギーなどは電磁界の時間発展を逐次計算、時間積分することで求めてきた。本年度は特定の観測時間までの消費エネルギーを逐次計算することなく、計算する方法を確立した。数値逆ラプラス変換（FILT : Fast inverse Laplace transform）法に基づき、複素平面上で定義される電磁界の畳み込み積分を効率的に計算する。本手法を用いて損失誘電体円柱の特定観測時間における吸収電力の分布が求められることを確認した。②表面プラズモンのモード分離：今後のプラズモンデバイス応用を検討するため、電磁界解析のみで表面プラズモンの特性について検討を行った。誘電体グレーティング装荷型プラズモン導波路の検討を行い、長距離・短距離伝搬モードの選択性が金属厚で調整が可能であることやグレーティング部を最適化設計することで長距離伝搬モードの伝搬損が改善できることを示した。また、クレッチマン配置型表面プラズモン励起構造を中心に、波数空間における電磁界の縦横成分分離を行うことで、短距離・長距離伝搬モードや局在型プラズモンの分離が可能になることを示した。これによりプラズモンデバイス設計において通常の電磁界成分以外からその性能や設計指針を考慮することが可能となった。

2022 は (1) electromagnetic field の line successive computation を わ ず, specific の 観 measuring time ま で の electromagnetic field consumption エ ネ ル ギ ー を computing す と る method (2) the surface プ ラ ズ モ ン の モ ー ド separation を center に 検 line for を っ た. The following is a summary of the research achievements related to する : に れら テ テ テ に に に. Line (1) electromagnetic field の successive computation を わ ず, specific の 観 measuring time ま で の electromagnetic field consumption エ ネ ル ギ ー を computing す る methods: 従 to は time に パ ル ス wave と な る を electromagnetic wave induced electricity body medium に irradiation し た interstate の suction 収 エ ネ ル ギ ー な ど は electromagnetic field の 発 exhibition を successive computation time, the time integral す る こ と で o め て き た. This year は specific の 観 measuring time ま で の consumption エ ネ ル ギ ー を successive computation す る こ と な く, calculation す を る method established し た. The numerical inverse ラ プ ラ ス variations in (FILT waste: Fast inverse Laplace transform) method に base づ き, complex plane で definition さ れ る electromagnetic field の 畳 み 込 み integral を に the working rate calculation す る. This technique を uses the を て loss inductor column to measure a specific 観 time における absorbed electricity <s:1> distribution が to find められる められる とを とを and confirm た. (2) the surface プ ラ ズ モ ン の モ ー ド separation: future の プ ラ ズ モ ン デ バ イ ス 応 with を beg す 検 る た め, electromagnetic field analytic の み で surface プ ラ ズ モ ン の features に つ い て 検 line for を っ た. Induced electric グ レ ー テ ィ ン グ loading load プ ラ ズ モ ン の guided wave road beg を 検 い, long, short 伝 move モ ー ド の sentaku sex が metal thick で adjustment が may で あ る こ と や グ レ ー テ ィ ン グ department を optimization design す る こ と で 伝 moved long distances モ ー ド の 伝 move loss が improve で き る こ と を shown し た. ま た, ク レ ッ チ マ ン configuration type surface プ ラ ズ モ ン を center に wound up structure, the wave number space に お け る electromagnetic field の 縦 horizontal component separation line を う こ と で, short distance moved 伝 モ ー ド や bureau in type プ ラ ズ モ ン の separation が may に な る こ と を shown し た. こ れ に よ り プ ラ ズ モ ン デ バ イ ス design に お い て の usually outside electromagnetic field components か ら そ の performance や design pointer を consider す る こ と が may と な っ た.

项目成果

光パルスを用いた生体イメージングに対する散乱光解析

使用光脉冲进行生物成像的散射光分析

• 发表时间: 2022
• 期刊: 電子情報通信学会技術研究報告
• 作者: 小林開人,岸本誠也;井上修一郎;大貫進一郎
• 通讯作者: 大貫進一郎

陰解法を適用した時分割並列計算の最適化に関する検討

时分并行计算隐式优化研究

• 发表时间: 2021
• 期刊: 信学技報
• 作者: 中沢佑;呉迪;岸本誠也;柴山純;山内潤治;大貫進一郎
• 通讯作者: 大貫進一郎

波数空間展開と差分法による電磁界解析

使用波数空间展开和有限差分法进行电磁场分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 岸本誠也;椿英駿;大貫進一郎
• 通讯作者: 大貫進一郎

大規模楕円柱列モデルにおける光パルス反射特性

大尺寸椭圆柱阵列模型中的光脉冲反射特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 三枝美波; 中沢 佑; 岸本 誠也; 井上 修一郎; 大貫 進一郎,
• 通讯作者: 大貫 進一郎,

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