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設計・解析ガイド

フォトニック結晶ナノ共振器の設計・解析(FDTD / varFDTD)

フォトニック結晶ナノ共振器(H1/H2)の設計・解析を、Lumerical FDTD/MODE varFDTDで再現・検証する手順を解説。共振スペクトル、対称境界条件、モード分布、メッシュ設定、Q値評価の要点を整理。

結果の要約

H1共振器については、一定値の誘電率モデルと物理的に現実的なGaAs/AlGaAs材料モデルを用いて比較しています。ピークスペクトルは公表されている結果とよく一致
対称/反対称境界条件を使って縮退モードを分離します
H2共振器のA11モード

シミュレーションセットアップ

構造の概観

フォトニック結晶は、膜に空孔を持つ三角格子で構成されています。
フォトニック結晶共振器は、中央の空孔(H1)または中央の空孔と次のリング(H2)のいずれかを取り除くことによって作られます。

メッシュのコントロール

シミュレーション領域

パルス光源とシミュレーション時間

シミュレーションモニター

結果-H1 共振器

H1共振器はフォトニック結晶から1つの正孔を取り除くことで形成されます。
”resonance finder”オブジェクトの実行結果1
”resonance finder”オブジェクトの実行結果2
select("::model");
a = get("a");
mname = "resonance finder";
runanalysis(mname);
f = getdata(mname,"f");
spectrum = getdata(mname,"spectrum");
plot(f*a/c,log10(spectrum),"frequency (a/lambda)","spectrum (a.u., log scale)");
setplot("x min",0.2);
setplot("x max",0.44);
規格化単位の関数とした(a/lambda)のプロット
共振モードに対応する2つのピークは約0.31と0.37に現れ、スラブ導波路において一定の誘電率を想定して計算したY. Tang論文にあるように、1次モードと2次モードの結果とよく一致しています。

次のステップ

結果-H2共振器

フォトニック結晶ナノ共振器H2共振モード

最初の結果

詳細な解析

モードの対称性

結果-H2共振器モード分布

縮退モード

非縮退モード

varFDTDソルバーの利用

セットアップ

結果

参考文献

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