| 講演名 | 2014-05-30 プラズモニックデバイスの2次元解析と3次元解析の比較(シミュレーション技術,一般) 柴山 純, 和田 祐輔, 平野 智之, 山内 潤治, 中野 久松, |
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| 抄録(和) | 2次元構造と3次元構造のプラズモニックデバイスの特性を比較する.まず,3次元構造を等価的な2次元構造として扱う等価屈折率法(EIM)をプラズモニックギャップ導波路(PGW)に適用する.ギャップ幅,金属膜厚が50nm程度の典型的なPGWの解析では,EIMと3次元解析の実効屈折率の結果は大きく乖離し,EIMの計算精度が不十分であることを示す.次に,PGWのギャップ幅を周期的に変調したプラズモニックギャップグレーティングの解析を行う.ギャップ幅やグレーティングの深さを変化させることで反射帯域を調節できることを明示する.その際,金属膜厚を無限大とした2次元構造の反射帯域幅に比べ,膜厚が50nmの3次元構造では帯域幅が極めて狭くなることを指摘する.これは,3次元構造においてギャップの外側に界が広がり,グレーティングの効果が限定的となるためである.ギャップ幅を50nmとしたとき,2次元構造と同等の結果を3次元構造で得るためには,膜厚を2.5μm程度(ギャップ幅の50倍)まで厚く選ぶ必要のあることを示す.結果として,金属膜厚がギャップ幅程度のプラズモニックデバイスの特性を正しく把握するには,2次元解析の見積もりでは不十分であり,3次元解析が必要であることを指摘している. |
| 抄録(英) | A comparison is given to the numerical results of two-dimensional (2-D) and three-dimensional (3-D) plasmonic devices. First, an effective index method (EIM), which reduces a 3-D structure to an equivalent 2-D one, is applied to the analysis of a plasmonic gap waveguide (PGW). For a typical PGW with a gap width and a metal thickness of ≃ 50 nm, the accuracy of the EIM is shown to be insufficient, in which the effective index from the EIM significantly deviates from that of the 3-D structure. Consideration is next given to a plasmonic grating formed by a periodic variation of the gap width of the PGW. It is revealed that the reflection bandwidth of the 3-D structure with a metal thickness of 50 nm is much narrower than the 2-D counterpart with an infinite metal thickness. This is due to the fact that for the 3-D structure the field extends out of the gap region, reducing the effect of the grating. For a gap width of 50 nm, a metal thickness of more than 2.5 μm for the 3-D structure is required to yield a comparable result of the 2-D one. As a result, we have to resort to the 3-D analysis to grasp accurate characteristics of plasmonic devices with a small gap and a thin metal width. |
| キーワード(和) | 表面プラズモンポラリトン / プラズモニックデバイス / 等価屈折率法 / Yee格子ビーム伝搬法 / 有限差分時間領域法 |
| キーワード(英) | Surface plasmon polariton / Plasmonic devices / Effective index method / Yee-mesh-based beam-propagation method (YM-BPM) / Finite-difference time-domain (FDTD) method |
| 資料番号 | EST2014-3 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | EST |
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| 開催期間 | 2014/5/23(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
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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 | Electronic Simulation Technology (EST) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | プラズモニックデバイスの2次元解析と3次元解析の比較(シミュレーション技術,一般) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Comparison of the Numerical Results of the Two- and Three-Dimensional Plasmonic Devices |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 表面プラズモンポラリトン / Surface plasmon polariton |
| キーワード(2)（和/英） | プラズモニックデバイス / Plasmonic devices |
| キーワード(3)（和/英） | 等価屈折率法 / Effective index method |
| キーワード(4)（和/英） | Yee格子ビーム伝搬法 / Yee-mesh-based beam-propagation method (YM-BPM) |
| キーワード(5)（和/英） | 有限差分時間領域法 / Finite-difference time-domain (FDTD) 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） | 和田 祐輔 / Yusuke WADA |
| 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） | 平野 智之 / Tomoyuki HIRANO |
| 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） | 山内 潤治 / Junji YAMAUCHI |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 法政大学理工学部 Faculty of Science and Engineering, Hosei University |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 中野 久松 / Hisamatsu NAKANO |
| 第 5 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 | 2014-05-30 |
| 資料番号 | EST2014-3 |
| 巻番号（vol） | vol.114 |
| 号番号（no） | 69 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |