陰的及び半陰的FDTD法によるTM透過/TE除去THz導波路偏光子の解析

柴山 純  五味 頌子  山内 潤治  中野 久松  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J105-C    No.5    pp.185-192
公開日: 2021/12/27
早期公開日: 2021/12/27
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 10.14923/transelej.2021STP0004
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: 
有限差分時間領域(FDTD)法,  局所一次元(LOD)法,  半陰的FDTD法,  導波路型偏光子,  THz波,  ヒ化インジウム(InAs),  

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あらまし: 
陰的及び半陰的有限差分時間領域(FDTD)法を用いてTM透過/TE除去THz導波路偏光子を効率良く解析する.はじめに,局所的一次元法に基づく陰的FDTD法を用いて導波路偏光子を透過するTMモードを解析し,従来の陽的FDTD法の結果と比較する.時間刻み幅を陽的FDTD法の55倍に選んだ場合,導波モードパワーの最大誤差率が10%程度となることを許容すれば,計算時間を陽的FDTD法の10%に短縮できることを見出す.次に,新たに台形則畳み込み積分を導入した半陰的FDTD法を開発し,導波路偏光子を解析する.本研究では小さな空間刻み幅を必要とする偏光子の厚み方向にのみ陰解法を適用する.2方向の空間刻み幅の比を1:16とした場合,最大誤差率が0.81%の精度で,計算時間を陽的FDTD法の約36%に短縮可能であることを明示する.最後に半陰的FDTD法を用いてTEモード伝搬を解析し,偏光子の消光比特性を明らかにする.