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サーフェイスプラズモンを利用した光ナノ構造の構造トポロジー最適化

使用表面等离子体激元的光学纳米结构的结构拓扑优化

基本信息

批准号：
09F09277
负责人：
西脇眞二
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

近年,トポロジー最適化を中心とした構造最適化は,機械構造物などの弾性変形場だけではなく,熱,流体,音など他の物理問題を対象とした設計問題に適用されつつある.特に,電磁場伝搬問題やナノテクノロジーへの適用は世界的にも極めて注目を浴びているが,グレースケールなどの数値不安定性や,材料の取り扱い方法などの未だに多くの未解決な研究課題があり,一部の設計問題以外には方法論の構築には至っていない.本研究では,この未解決な問題を本質的に解決可能な新しい構造最適化の方法論を構築した.すなわち,近年,ナノテクノロジーあるいは光工学の分野で注目を浴びているサーフェスプラズモンを利用した新しい光デバイスの構造設計の方法論を構築することを目的に,第一に,数値不安定性を本質的に解決可能な,反応拡散方程式に基づくトポロジー最適化の方法論を構築した.次に,この方法論を,フォトニック結晶を用いた光デバイスの構造設計に適用するとともに,その他の代表的な電磁気デバイスである,IPMモータの構造設計に適用した.その結果,以下の成果を得ることができた.(1)サーフェスプラズモンを生成する光デバイス構造を創成可能な構造最適化の方法として,反応拡散方程式に基づくトポロジー最適化の方法論を新しく構築した.この方法論により,従来までの重要課題であった数値不安定性の問題を本質的に解決可能となり,工学的に意味のある最適構造が得られるようになった、(2)反応拡散方程式に基づくトポロジー最適化に基づき,サーフェスプラズモンを生成する光デバイス構造の設計への展開可能性を検討するため,フォトニック結晶を用いた光デバイスの構造設計に適用し,その適用可能性を明確化した.(2)反応拡散方程式に基づくトポロジー最適化の方法論を,他の設計問題への適用事例として,モータ設計へ展開し,高性能なIPM設計を可能とすることができた.

In recent years, the center of mechanical engineering has developed the most chemical equipment, mechanical engineering, mechanical engineering, physics, design, engineering, engineering, engineering and engineering In order to solve the problem of electromagnetism, the electrical and magnetic equipment is used in the world to pay close attention to the temperature field, the temperature field, the stability of the temperature, the stability of the material, the method of material analysis, the problem of unsolved research problem, and the problem of design problem. In this study, the solution to the problem of unsolved problems may lead to a new method of optimization. In recent years, in recent years, the optical engineering system has been widely used in the field of optical technology. in recent years, the optical engineering system has been widely used in optical engineering. In the second step, you can use the optical device to create the device, the magnetic device to represent the device, and the IPM to create the device to use. The results show that the following results show that the following results are correct. (1) the following results show that it is possible to optimize the method of optimization. (1) the following results show that the following results are correct. In the discussion of methods and methods, we have come to solve the problem of instability, which is an important problem. The solution to this problem may be difficult, and the engineering method means that it is necessary to obtain the most efficient solution, and (2) to optimize the basis of the discrete equation. This is not true. The possibility of designing a design is expanded, and the simulation is used to create a design device. (2) use the inverse dispersion equation to optimize the optimization method of the design, and use the case model to design the problem. The high-performance IPM design may be launched in the exhibition, and may be used to verify the performance of the design.