A study on topology optimization method based on finite element and beam propagation method for photonic circut devices

基于有限元和光束传播法的光子电路器件拓扑优化方法研究

• 批准号: 23560382
• 负责人: TSUJI Yasuhide
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560382/
• 关键词: トポロジー最適設計; 光回路デバイス; 有限要素法; ビーム伝搬法; 光導波路デバイス; 光導波路; 最適設計

In order to establish the automatic optimal design method to realize high performance optical devices,which are required in the future high-speed and large-capacity photonic network,the optimal design method based on finite element and beam propagation method has been developed. First, the numerical expression method of refractive index distribution in the design region and the simplification of the optimized structure have been discussed, Next, in order to improve the numerical accuracy of finite element method, the adaptive mesh generation and the higher order edge/nodal hybrid element has been developed, and the search algorithms of global optimal solution have been also discussed. Finally, in order to confirm the developed automatic optimal design method, several kinds of photonic devices have been actually designed.

为了建立高性能光器件的自动优化设计方法，实现未来高速大容量光网络所需的高性能光器件，发展了基于有限元和光束传播法的光器件优化设计方法。首先讨论了设计区域内折射率分布的数值表达方法和优化结构的简化;其次，为了提高有限元法的数值精度，提出了自适应网格划分和高阶边/节杂交单元，并讨论了全局最优解的搜索算法。最后，为了验证所提出的自动优化设计方法，对几种光子器件进行了实际设计。

项目成果

A Study on Optimization of Waveguide Dispersion Property Using Function Expansion Based Topology Optimization Method

• DOI: 10.1587/transele.e97.c.670
• 发表时间: 2014-07
• 期刊: IEICE Trans. Electron.
• 作者: H. Goto;Yasuhide Tsuji;T. Yasui;K. Hirayama

遺伝的アルゴリズムに基づくトポロジー最適化による導波モード分散特性の最適化の検討

基于遗传算法的拓扑优化导模色散特性优化研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 後藤裕之;辻寧英;安井崇;平山浩一
• 通讯作者: 平山浩一

誘電体レンズの特性評価と設計に関する検討

介电透镜特性评价与设计的思考

• 发表时间: 2012
• 作者: 平山浩一;安井崇;辻寧英
• 通讯作者: 辻寧英

関数展開法に基づくトポロジー最適化を用いた3次元光導波路設計における初期構造の検討

基于函数展开法的拓扑优化三维光波导设计初始结构研究

• 发表时间: 2012
• 作者: 木島涼輔;安井崇;辻寧英;平山浩一
• 通讯作者: 平山浩一

自由空間法におけるNRW法と有限要素法による材料定数推定

自由空间法中使用NRW法和有限元法估计材料常数

• 发表时间: 2014
• 作者: 平山浩一;杉坂純一郎;安井崇;辻寧英
• 通讯作者: 辻寧英