3次元光デバイスの効率的なトポロジー最適設計に関する検討

奥谷 怜平  森本 佳太  井口 亜希人  辻 寧英  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J105-C    No.5    pp.176-184
公開日: 2022/02/08
早期公開日: 2022/02/08
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 10.14923/transelej.2021STP0006
論文種別: 特集論文 (エレクトロニクス分野におけるシミュレーション技術の進展論文特集)
専門分野: 
キーワード: 
3次元光導波路デバイス,  トポロジー最適化,  進化的手法,  勾配法,  等価屈折率法,  

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あらまし: 
小型で高性能な光デバイスの開発を目指して,計算機シミュレーションを利用した最適設計法に関する研究が活発に行われている.中でも構造のトポロジーまで含めて設計が可能なトポロジー最適設計法は,これまで考えられたことのない全く新しい構造を見出せる可能性がある.一方で,トポロジー最適設計法はその自由度の高さから大域的最適解を見出すことが難しいこと,3次元光デバイスの設計においては設計に要する時間が飛躍的に増大することが問題となる.本検討では,3次元光デバイスのトポロジー最適設計を効率的に行うため,3次元構造をより精度良く2次元近似するための改良型の等価屈折率法を提案し,2次元近似設計された構造を3次元解析を基に反復改良することで,3次元光デバイスのトポロジー最適設計の効率化を図っている.計算負荷の軽い2次元設計においては,進化的手法に感度情報に基づく効率的な解の改良を組み合わせたトポロジー最適設計法を提案し,より大域的な最適解の探索を効率的に行うための検討も行っている.