関数展開法に基づくトポロジ一最適化によるスローライトフォトニック結晶導波路の設計と構造単純化に関する検討

摘要

In this paper, the topology optimization based on function expansion method is employed to the opti-mization of the dispersion property and the optimum design of low-dispersion slow-light photonic crystal waveguides (PCWs) is demonstrated. The objective functions to be optimized are determined to get the desired group index and dispersion characteristics. The optimized PCW here have the group index of 81 and wavelength band width of 7.2 nm. However the obtained PCW has complicated and find structure. In order to suppress fine structures, we use a smoothing filter in the optimization process and obtain the simplified structure with almost same propagation properties. Using the dispersion property for the obtained structure, the actual pulse propagation is calculated to shown the validity of this design method.%本論文では，関数展開法に基づくトポロジー最適化を用いて，導波モード分散特性の最適化を行い，低分散スローライトフォトニック結晶導波路の最適設計について検討を行っている.まず，低分散スローライトを実現するための目的関数を決定し，この目的関数を基に最適化を行い,群屈折率81，帯域7.2nmの特性を持つ構造が得られた.次に，実際の製造を考慮して最適構造を単純化するためガウシアンフィルタを導入し最適化を行い，群屈折率79,帯域7.2nmの特性を持つ単純化された構造が得られた.最後に得られた分散曲線からパルスの伝搬特性を示す.