ブラズモニックデバイス解析のための円筒座標系LOD-FDTD法

摘要

有限差分時間領域（FDTD)法は陽解法であるため，Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)条件により空間刻み 幅の大きさによって時間ステップ（At)の選択に制限を受ける.特に，円筒座標系では中心軸に近づくにつれ，周回 方向の空間刻み幅が極端に小さくなるためΔtも小さくなり，長時間の計算が必要になる.そこで我々は円柱状デバ イスを効率よく解析するため，CFL条件を除去した局所的1次元（LOD)法に基づく陰的円筒座標系FDTD法を開発 した.本稿では，周波数分散性媒質を含むデバイスを解析するため，円筒座標系LOD-FDTD法を周波数依存型に拡 張する.その際，Fundamental法を適用し，計算式右辺に微分項を含まない簡素な定式化を行う.本手法の有効性を 示すため，金属ロッドグレーティングを伝搬する表面プラズモンポラリトンの解析を行う.計算精度を維持しながら， 従来の陽的FDTD法に比べて計算時間を大幅に短縮できることを示す.