フォトニック結晶ファイバの解析設計理論ならびに最適化手法の開発とその実験的検証

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本研究は,従来の光ファイバでは実現不可能な特性を有するフォトニック結晶ファイバ(PCF)を導入することで,PCFの曲げ特性も考慮に入れた設計を行い,様々な有用な性能を有するPCFの最適構造を明らかにすることを目的とする.こうした研究目的を達成するために,高精度高信頼度のベクトル有限要素法を開発するとともに,最適化手法を組み込んだ全く新しい解析設計支援ツールを開発し,新規なPCFの開発を進めてきた.独自に開発した設計支援ツールを駆使するとともに,柔軟に構造設計可能なPCFを用いることにより,通常の光ファイバでは実現不可能な特性を有する,PCFに基づく新たなファイバレーザに関する構造設計指針を明らかにし,また,その有用性を示した.これまでのPCFに基づくファイバレーザは,シリカガラスと空孔領域を用いることで実現していたが,ファイバレーザの取扱いの容易さといった観点から,光ファイバ断面に空孔領域は無いことが望ましい.そこで当該年度において,私はシリカガラスとフッ素添加ガラスを用いた,まったく新しいPCF型ファイバレーザを提案し,所望の特性を得るためには,コア形状を最適化する必要があることを示した.また,ここで提案した新規PCF型ファイバレーザは,非常に大きなコア径を有しながらも,曲げ損失が低減可能であることを示した.この研究成果については,論文誌IEICE Electronics Expressに採録決定済みであり,また2008年に開催された国際会議Opto-Electronics and Communications Conferenceにて公表済みである.