| 講演名 | 2013-07-18 Fundamental法を用いたフルベクトルビーム伝搬法の再定式化(マイクロ波フォトニクス技術,一般) 仁藤 雄大, 柴山 純, 山内 潤治, 中野 久松, |
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| 抄録(和) | Fundamental法を用いて,フルベクトルビーム伝搬法(BPM)を再定式化する.まず,Crank-Nicolson法に基づいて伝搬方向に離散化されたフレネル式にFundamental法を導入する(FCN-BPM).FCN-BPMは,従来の定式化に比べて算術演算数が極端に少ない.その結果,プログラミングが簡素化され,完全に同一の結果を得ながら,計算時間を85%に短縮可能であることを明らかにする.次に,交互方向陰解法に基づくBPMにFundamental法を適用する(FADI-BPM).係数行列の関係に注意しながら,各ステップでの屈折率の選択方法を議論する.FADIを用いると自動的に行列が可換となり,伝搬方向に構造の変化する導波路の場合でも解析精度が維持されることを明らかにする.計算時間は,通常のADI-BPMに比べておよそ74%に短縮される.最後に,電界と磁界にそれぞれ基づくフレネル式にFundamental法を適用し,計算効率の高いパワー保存アルゴリズムを提案する. |
| 抄録(英) | A fundamental scheme is utilized to reformulate the full-vectorial beam-propagation method (BPM). We first introduce the fundamental scheme into the Fresnel equations which are discretized using the Crank-Nicolson method (FCN-BPM). The present FCN-BPM has the advantage that the total number of arithmetic operators is extremely reduced when compared with the conventional CN scheme. As a result, the computation time in the FCN-BPM is reduced to about 85%, while maintaining identical accuracy. Next, we apply the fundamental scheme to the alternating-direction implicit BPM (FADI-BPM). The choice of the refractive index at each propagation step is discussed, paying attention to the commutativity of the coefficient matrices. The commutative expression is automatically derived in the FADI scheme, so that the present BPM keeps the calculation accuracy even for a z-varying waveguide. Numerical results reveal that the computation time is reduced to about 74%. Finally, we propose the power conserving algorithm with high computational efficiency, applying the fundamental scheme to the Fresnel equations respectively based on the electric and magnetic fields. |
| キーワード(和) | 交互方向陰解法 / ビーム伝搬法 / Crank-Nicolson法 / Fundamental法 / パワー保存 |
| キーワード(英) | Alternating-direction implicit method / beam-propagation method / Crank-Nicolson method / funda-mental scheme / power conservation |
| 資料番号 | MW2013-67,OPE2013-36,EST2013-31,MWP2013-26 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | MWP |
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| 開催期間 | 2013/7/11(から1日開催) |
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| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
| 委員長氏名（英） | |
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| 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 | Microwave and Millimeter-wave Photonics (MWP) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | Fundamental法を用いたフルベクトルビーム伝搬法の再定式化(マイクロ波フォトニクス技術,一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Reformulation of the Full-Vectorial Beam-Propagation Method Using a Fundamental Scheme |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 交互方向陰解法 / Alternating-direction implicit method |
| キーワード(2)（和/英） | ビーム伝搬法 / beam-propagation method |
| キーワード(3)（和/英） | Crank-Nicolson法 / Crank-Nicolson method |
| キーワード(4)（和/英） | Fundamental法 / funda-mental scheme |
| キーワード(5)（和/英） | パワー保存 / power conservation |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 仁藤 雄大 / Yuta NITO |
| 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） | 柴山 純 / Jun SHIBAYAMA |
| 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 | 2013-07-18 |
| 資料番号 | MW2013-67,OPE2013-36,EST2013-31,MWP2013-26 |
| 巻番号（vol） | vol.113 |
| 号番号（no） | 144 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |