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設計・解析ガイド

製品の基本操作から解析設定、実践的な設計・解析ワークフローまで、実務で役立つ手順とポイントを解説します。

記事一覧

設計・解析ガイド一覧

基本操作から解析設定、実践的なワークフローまで、日本語のガイド記事をまとめています。

フォトニックとファイバの統合されたコンポーネント

AIデータセンターのCPO：シリコンフォトニクス設計で何を解析するのか

電気配線が先に限界に来る 800Gb/sのポートを1台のスイッチに128個並べたい、という要求は、光よりも先に電気の側を苦しくする。レーン速度を上げれば、基板・コネクタ・フロントパネルを通る損失は周波数とともに増える。SerDesを新しい世代にしても、その間のチャネルが無料になるわけではない。NVIDIAは、200Gb/sレーンのプラガブル構成で電気経路の損失が最大22dBに達し、同社のCPO構成では約4dBになるとしている（同社公表値、比較条件は非公開）。 損失が増えれば等化とリタイミングの電力が増え、銅の届く距離も短くなる。1Gb/sで10m届いた電気ケーブルは、100Gb/sでは1m前後、800Gb/sでは0.5mを下回る（Benyahyaら,…
メタレンズに入射した光線が複数の出射光線として伝搬し、遠方界面で集光スポットを形成する様子を示す模式図

大規模メタレンズ – 光線伝搬（Large-Scale Metalens – Ray Propagation）

LumericalとZemax OpticStudioを連携し、センチメートルスケールの大規模メタレンズを設計・解析するための実践的なワークフローを解説します。RCWAによるメタ原子データベース作成、HDF5連携、光線追跡、GDS出力までを一連の設計・解析ガイドとして整理します。
Fiber to Photonic Chip coupling with a microlens

ファイバーとフォトニックチップの結合：マイクロレンズとエッジカプラを用いたアプローチ

光ファイバーからフォトニックチップへの結合を、マイクロレンズとエッジカプラを用いて設計する手順を解説します。Lumerical MODEでのファイバーモード解析、OpticStudioのPOPによるアライメント評価、FDTDとEMEによる結合部の解析までを扱います。
グレーティングカプラと光ファイバーの結合シミュレーション模式図

光集積回路における光結合効率の向上：マイクロレンズとグレーティングカプラの最適設計

グレーティングカプラとマイクロレンズを協調設計し、光ファイバーと導波路の結合効率を高める手法を解説します。Lumerical FDTDで求めた電磁場をZBF形式でZemax OpticStudioに渡し、POPでレンズ曲率や配置を評価するマルチスケール解析の流れを紹介します。
フォトニック結晶ナノ共振器のFDTDシミュレーションモデル（格子構造と共振器欠陥）

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。
DVD表面の金ポスト散乱シミュレーション断面図（Lumerical FDTD）

微粒子や表面での散乱

集光ビームとDVDディスク表面の金ポストとの相互作用を、Lumerical FDTDで3次元モデル化します。ポストの有無による近視野像と遠視野放射パターンを比較し、十分な変調信号が得られる金ポストの最小寸法を寸法スイープによって求める手順を紹介します。
LumericalとZemax OpticStudioの連携ワークフロー図（ビーム伝搬・モード解析・結合評価）

光学設計ソフトウェア Lumerical と Zemax の連携方法

LumericalとZemax OpticStudioの連携方法を解説。ZBFファイル連携、FDEモード解析、重なり解析、ファイバー結合効率改善まで、光学設計とフォトニクス設計で使える実務ワークフローを、設定の要点とともに具体的に紹介します。
Metalens design

LumericalとZemaxを連携したメタレンズ設計：設計フローと妥当性評価ガイド

円筒ナノロッドによる回折メタレンズの設計フローを、Ansys LumericalとZemax OpticStudioの連携で解説します。ユニットセル解析（FDTD／RCWA）による位相ライブラリの構築、フィールド再構築を用いた大規模レンズ解析、POPによる系全体の評価、GDS出力までを扱います。
リング共振器のシミュレーション手法比較。FDTD法によるフル解析から、結合部と導波路を分離してINTERCONNECTで統合する分割解析ワークフローへの移行図。

大規模リング共振器の最適解析手法：フル解析の限界と分割アプローチ

半径の大きいリング共振器は、全体をFDTDで解析すると計算量が過大になります。本記事では、varFDTDによる負荷低減の適用範囲と限界を示したうえで、結合部のSパラメータをFDTDで、曲げ導波路をFDEで求め、INTERCONNECTで回路として統合する分割解析の手順を解説します。
Lumerical FDTDの収束性試験におけるメッシュサイズ(dx)と解析誤差の相関グラフ

Lumerical FDTD 解析精度向上のためのトラブルシューティング：不正確な結果を回避する設定指針

FDTD解析で透過率が1を超えるなど、想定外の結果が得られたときの切り分け手順をまとめます。基本設定の再確認、段階的なモデル簡略化による原因特定、電磁界分布の可視化、材料フィッティングの見直し、収束性試験による最終確認までを順に解説します。
Lumerical Mesh

Ansys Lumerical FDTD シミュレーションの主な設定

Ansys Lumerical FDTDで見落としやすい設定を、チェックリストとして整理します。メッシュサイズとメッシュオーダー、マテリアルフィット、シミュレーション時間とスパン、境界条件、ソーススパンについて、確認すべき点と設定の根拠を解説します。
フォトニックとファイバの統合されたコンポーネント

FDTD法とEME法の比較

PICデバイスの設計では、精度と計算時間のトレードオフが避けられません。本記事では、FDTD法とEME法の原理と適用範囲を比較し、グレーティングカプラとテーパースポットサイズ変換器を例に、計算コストと精度の比較結果をもとにソルバーの使い分けを解説します。

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