緩慢変化包路線近似有限要素法を用いた光デバイスの効率的なトポロジー最適設計に関する研究

摘要

光通信システムの高速大容量化を目指し，高性能な光デバイスが求められている．トポロジー最適設計は所望の特性を持った光デバイスの構造を計算機に自動生成させる設計手法であり，既存の理論の組み合わせや設計者の経験に基づく設計では設計不可能なデバイス構造を見出すことができる可能性を持っている．しかしながらトポロジー最適設計では光デバイスの特性解析を繰り返し行う必要があり，特に素子長が長い場合には計算コストが非常に高くなる．本研究では，伝搬方向に対する構造の変化が比較的緩やかな光デバイスを対象として，有限要素法に緩慢変化包路線近似を適用した緩慢変化包絡線近似有限要素法による光デバイス解析の効率化，およびトポロジー最適設計への応用について検討を行っている．