講演名 2013-01-25
Fundamental法を導入したADI-BPMによる導波路型光吸収SPRセンサの三次元解析(フォトニック,NW・デバイス,フォトニック結晶,ファイバとその応用,光集積回路,光導波路素子,光スイッチング,導波路解析,一般)
柴山 純, 横溝 明大, 山内 潤治, 中野 久松,
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抄録(和) 屈折率の虚部変化を感知する導波路型光吸収表面プラズモン共鳴(SPR)センサを、Fundamental法を導入した交互方向陰解法に基づくビーム伝搬法(FADI-BPM)を用いて解析する。まず、Fundamental法をADI-BPMに導入し、微分項の計算を削減した簡素な定式化を提案する。その際、従来手法と等価でありながら計算時間、メモリ使用量を約20%低減できることを示す。提案した計算手法を用いて、はじめに半埋め込みコアで単一モード伝搬の導波構造を有するSPRセンサを検討する。屈折率の実部を固定し、虚部のみを変化させた際の出力パワーの波長特性を示す。最小出力パワーの変化を検知することで、導波路型SPRセンサが屈折率の虚部変化を感知するセンサとして利用できることを明らかにする。次に、測定感度の向上を目的とし、導波構造の検討を行う。コア幅を広げ、加えてコアを基板に埋め込むことで最小出力パワーの変化が大きくなり、結果として測定感度の向上することを示す。最後に、屈折率の実部が変化する場合についても検討する。屈折率の虚部を0.01に固定し実部を1.330~1.334に変化させた際、最大吸収波長が5nmシフトすることを示す。
抄録(英) An absorption-based surface plasmon resonance (SPR) waveguide sensor is numerically investigated for detecting a change in the imaginary part of a refractive index using the alternating-direction implicit beam-propagation method with a fundamental scheme (FADI-BPM). We first apply the fundamental scheme to the ADI-BPM. Numerical results reveal that the computation time and memory requirements are reduced to about 80%. Using the FADI-BPM, we analyze the SPR waveguide sensor consisting of a semi-embedded core which supports only a single mode. Measuring the minimum output power, we detect a change in the imaginary part of the refractive index. Next, we modify the waveguide structure for improving its performance. An improved sensitivity is obtained using the waveguide structure with an embedded core being wide enough to support higher-order modes. Finally, we also investigate the detection of a change in the real part. It is seen that the maximal absorption wavelength shifts towards the long wavelength by 5 nm, when the real part is increased from 1.330 to 1.334
キーワード(和) 導波路型SPRセンサ / Fundamental法 / 表面プラズモン共鳴 / 交互方向陰解法 / ビーム伝搬法
キーワード(英) SPR waveguide sensor / Fundamental scheme / surface plasmon resonance / Alternating-direction implicit scheme / Beam-propagation method
資料番号 PN2012-61,OPE2012-170,LQE2012-162,EST2012-97,MWP2012-79
発行日

研究会情報
研究会 PN
開催期間 2013/1/17(から1日開催)
開催地(和)
開催地(英)
テーマ(和)
テーマ(英)
委員長氏名(和)
委員長氏名(英)
副委員長氏名(和)
副委員長氏名(英)
幹事氏名(和)
幹事氏名(英)
幹事補佐氏名(和)
幹事補佐氏名(英)

講演論文情報詳細
申込み研究会 Photonic Network (PN)
本文の言語 JPN
タイトル(和) Fundamental法を導入したADI-BPMによる導波路型光吸収SPRセンサの三次元解析(フォトニック,NW・デバイス,フォトニック結晶,ファイバとその応用,光集積回路,光導波路素子,光スイッチング,導波路解析,一般)
サブタイトル(和)
タイトル(英) 3-D Analysis of an Absorption-Based Surface Plasmon Resonance Waveguide Sensor Using the ADI-BPM with a Fundamental Scheme
サブタイトル(和)
キーワード(1)(和/英) 導波路型SPRセンサ / SPR waveguide sensor
キーワード(2)(和/英) Fundamental法 / Fundamental scheme
キーワード(3)(和/英) 表面プラズモン共鳴 / surface plasmon resonance
キーワード(4)(和/英) 交互方向陰解法 / Alternating-direction implicit scheme
キーワード(5)(和/英) ビーム伝搬法 / Beam-propagation method
第 1 著者 氏名(和/英) 柴山 純 / Jun SHIBAYAMA
第 1 著者 所属(和/英) 法政大学理工学部
Faculty of Science and Engineering, Hosei University
第 2 著者 氏名(和/英) 横溝 明大 / Akio YOKOMIZO
第 2 著者 所属(和/英) 法政大学理工学部
Faculty of Science and Engineering, Hosei University
第 3 著者 氏名(和/英) 山内 潤治 / Junji YAMAUCHI
第 3 著者 所属(和/英) 法政大学理工学部
Faculty of Science and Engineering, Hosei University
第 4 著者 氏名(和/英) 中野 久松 / Hisamatsu NAKANO
第 4 著者 所属(和/英) 法政大学理工学部
Faculty of Science and Engineering, Hosei University
発表年月日 2013-01-25
資料番号 PN2012-61,OPE2012-170,LQE2012-162,EST2012-97,MWP2012-79
巻番号(vol) vol.112
号番号(no) 398
ページ範囲 pp.-
ページ数 6
発行日