z成分の影響を考慮したパワー保存型セミベクトル差分ビーム伝搬法

摘要

We develop a modified semivectorial finite-difference beam-propagation method (BPM) retaining the effect of the longitudinal field component. The power is evaluated using the Poynting vector. The improvement in terms of accuracy and power conservation is demonstrated through the analysis of strongly guiding tapered waveg uides. Some numerical results obtained with the finite-difference time-domain method are also presented to clarify the motivation of revisiting the BPM formulation. After demonstrating the validity of the present method, we treat tapered rib waveguides in order to confirm the effectiveness of the present method.%伝搬方向に対して屈折率変化を伴う強導波構造を解析するための，z成分の影響を考慮したパワー保存型セミベクトル差分ビーム伝搬法（BPM）を提案する.はじめに，全電磁界成分を考慮できる有限差分時間領域（FDTD）法を用いて伝搬方向に屈折率が変化するテーパ構造を解析し，伝搬に伴いz成分のノルムが増加することを示す．次に，界のz成分を考慮したBPMの定式化を詳細に議論し，z成分の考慮により数値ノイズが低減されることを明らかにする．さらに，ポインティングベクトルに基づく厳密なパワー評価式を導出し，従来無視されてきた項を評価することで，パワーの保存性が改善されることを明示する．最後に，テーパリブ導波路を解析し，本手法の汎用性を確認する．