Construction of design methods using characteristics of bi-directional beam propagation method for optical circuit components

利用双向光束传播方法的特点构建光路元件设计方法

• 批准号: 22K14296
• 负责人: 井口 亜希人
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14296/
• 关键词: 双方向ビーム伝搬法; 有限要素法; 数値電磁界解析; 光導波路; 最適設計

近年，爆発的に増大する通信需要に対応するため，通信ネットワークの根幹である光通信システムのさらなる高速化・大容量化・低消費電力化が要請されている．そのような背景のもと，電磁波・光信号の処理システムにおける最も基本的な要素である電磁波・光回路デバイスの極限までの小型化・高性能化が追及されている．回路要素の設計において，数値シミュレーションによる検討は不可欠な工程となっている．デバイスの最適設計では，デバイス構造の局所的な変化と数値シミュレーションを何度も繰り返して要求を満たす構造を見出す．新規デバイスの開発にあたり，納期の限られた設計現場などで要求された機能を満足するようなデバイスを速やかに見出すために，最適設計のさらなる効率化・高速化が求められている．本研究は，高速最適設計基盤の確立を目的として，数値計算手法として双方向ビーム伝搬法に着目し，本計算手法の特徴を活用した最適化法の開発を目指している．本年度は，はじめに，双方向ビーム伝搬法を活用した最適化法の有効性の調査を行った．調査の一環として，完全導体板で挟まれた誘電体線路のためのフルベクトル双方向ビーム伝搬法を新たに開発し，既存の解析手法との比較を通して，特に長手方向に一様な構造を多く含む回路素子や周期性のある素子に対して有効であることを見出した．本成果は国内学会で報告し，その後，論文として取りまとめ，現在，国際的な雑誌に投稿中である．

In recent years, the explosive 発 に raised large す る communication need に 応 seaborne す る た め, communication ネ ッ ト ワ ー ク の root dry で あ る optical communication シ ス テ ム の さ ら な る high speed, large capacity, low power consumption が to please さ れ て い る. そ の よ う な background の も と, electromagnetic, optical signal の 処 Richard シ ス テ ム に お け る most も な of basic で あ る electromagnetic wave, light circuit デ バ イ ス の limit ま で の miniaturization, high performance-based が chase and さ れ て い る. Circuit design elements の に お い て, the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る beg は 検 not owe な engineering と な っ て い る. デ バ イ ス の optimum design で は, デ バ イ ス constructing の bureau な variations change と the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を how も Qiao り return し て requirements を against た す を see out す construction. New rules デ バ イ ス の open 発 に あ た り, satisfied の limit ら れ た design field な ど で requirements さ れ た function を against foot す る よ う な デ バ イ ス を speed や か に shows す た め に, optimum design の さ ら な る working high speed rate is changed, が o め ら れ て い る. は this study, the optimal design of substrate の establish を purpose と し て, the numerical calculation technique と し て both sides to ビ ー ム に the mesh し 伝 move method, this method の, 徴 を use し た optimization method の open 発 を refers し て い る. This year, ム伝, じめに, じめに, both sides conducted a ビ ム伝 ム伝 ム伝 ム伝 transfer method を active application of <s:1> た optimization method <s:1> effectiveness <e:1> survey を bank った. Survey part の と し て, completely conductor plate で carry ま れ た induced electric circuit の た め の フ ル ベ ク ト ル both sides to ビ ー ム 伝 move method を new た に open 発 し, existing analytical technique と の の is を tong し て, a others に に long hand direction, な construct を く containing む circuit element child や periodic の あ る element child に し seaborne て have sharper で あ る こ と を shows し た. This achievement was reported by domestic academic societies in a で report で and そ そ, followed by a paper in と て て and まとめ. Currently, it is being submitted to the international journal な雑 に for である.

项目成果

構造の単純化を考慮した関数展開法に基づくトポロジー最適設計に関する研究

考虑结构简化的基于函数展开法的拓扑优化设计研究

• 发表时间: 2022
• 作者: X. Han;K. Tsushima;M. Sato;T. Shirai;M. Sato;S. Ito;T. Ishizaki;K. Shibukawa;K. Agata and K. Shimomura;稗田 直哉，井口 亜希人，辻 寧英，森本 佳太，柏 達也;丸山 皓貴，井口 亜希人，辻 寧英，柏 達也
• 通讯作者: 丸山 皓貴，井口 亜希人，辻 寧英，柏 達也

Design of mosaic-like NRD guide devices with magnetic material

磁性材料镶嵌式NRD导向装置设计

• 发表时间: 2022
• 作者: 深谷京冴;平出佑弥;前多正;Tahir Bashir，Akito Iguchi，Yasuhide Tsuji，Tatsuya Kashiwa
• 通讯作者: Tahir Bashir，Akito Iguchi，Yasuhide Tsuji，Tatsuya Kashiwa

座標変換有限要素ビーム伝搬法による導波路型光デバイスの最適設計

基于坐标变换有限元光束传播法的波导型光学器件优化设计

• 发表时间: 2022
• 作者: Lengkhang Nengvang;Shogo Katayama;Jianglin Wei;Lei Sha;Tri Minh Tran;Anna Kuwana; Kazufumi Naganuma;Kiyoshi Sasai;Junichi Saito;Katsuaki Morishita;Haruo Kobayashi;木村 巧，井口 亜希人，辻 寧英
• 通讯作者: 木村 巧，井口 亜希人，辻 寧英

Optimal Design of Optical Waveguide Devices Utilizing Beam Propagation Method with ADI Scheme

采用光束传播法和 ADI 方案的光波导器件的优化设计

• DOI: 10.1587/transele.2021esi0001
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE Transactions on Electronics
• 影响因子: 0.5
• 作者: IGUCHI Akito;TSUJI Yasuhide
• 通讯作者: TSUJI Yasuhide

Topology Optimal Design of NRD Guide Devices Using Function Expansion Method and Evolutionary Approaches

采用功能扩展法和进化方法的NRD导向装置拓扑优化设计

• DOI: 10.1587/transele.2021esp0005
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEICE Transactions on Electronics
• 影响因子: 0.5
• 作者: HIEDA Naoya;MORIMOTO Keita;IGUCHI Akito;TSUJI Yasuhide;KASHIWA Tatsuya
• 通讯作者: KASHIWA Tatsuya