有限要素ビーム伝搬法(FE-BPM)

目的

伝搬方向に比較的緩やかに構造が変化する光導波路デバイス中の光の伝搬の様子を解析する．

概要

下図に示すように，光導波路デバイスの入力側から出力側に向かって逐次光の伝搬波形を計算する． このため，通常は設定した伝搬軸に対して反対方向に伝搬する反射波を考慮できないが， 反射波を考慮する試みも報告されている．ここでは，横方向(伝搬方向に垂直な方向)の離散化には有限要素法を用い，縦方向(伝搬方向)には差分法(クランク・ニコルソン法)を用いて界分布の逐次更新を行っている．また，構造および波形の伝搬方向変化に合わせて有限要素メッシュをアダプティブに更新している．

下図に伝搬波形の等高線図を示す．上下への放射波を透明境界条件(TBC)により無反射で 吸収することで，仮想的に無限領域を解析している．

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数値計算例

Y分岐リブ導波路

入力された光を2つの導波路に等分配する．解析結果は分岐後に直線導波路が接続されていて， 出力後は基本モードと高次モードの干渉により界が左右に振動している．



他の計算例はこちら．