オプティカル

オプティカルという語句自体は「光学」という意味になりますが、電磁界解析の観点から光そのものの特性を解析するというよりここでは比較的高めの周波数(GHz~THz~それ以上の領域)のデバイスを電磁界解析するアプリケーションが中心となります。
  • メタマテリアル
  • プラズモンナノアンテナ
  • 光増幅器
  • 光導波路
  • フォトニック結晶
  • DNG(Double Negative)材質
  • FSS(周波数選択性サーフェス)
など、あらゆるオプティカルシミュレーションに最良のソリューションを提供します。

メタマテリアルに基づく部品設計とシミュレーション

メタマテリアルは自然界の材質にはみられない特徴的な電磁特性を示し、さまざまな種類があります。新しいメタマテリアルの開発では、マテリアルのバルク特性とマテリアルを構成する素子の解析をシミュレーションにより行うことができます。共振器の設計から部品の実装に至るまでのワークフローを通してCST STUDIO SUITEが活用された事例をご紹介します。

CST MW STUDIOによる光学構造の特性評価

Hamburg University of TechnologyのStefan Prorok氏によるプレゼンテーション。光導波路で構成されるリング共振器やフォトニック結晶の光伝搬をCST MW STUDIOで計算してQ値を得ることができます。事例では、赤外線反射3Dフォトニック結晶の無限周期構造を例に、伝搬スペクトラムの角度依存性を周波数領域ソルバーで評価しています。最後に、GHz電気-光振幅変調器の応用を想定した2Dフォトニッククリスタル共振器について検討しました。(英語)

フォトニック結晶空洞のシミュレーション

CST MW STUDIOのトランジェントソルバーを使用して、点欠陥のあるフォトニック結晶空洞を計算した事例です。空孔を一点欠落させた高屈折率スラブの三角格子を使用し、共振周波数とQ値(intrinsic Q)と共振モードにおける電磁界分布を求めます。

オプティカルリングカプラーのシミュレーション

CST MW STUDIOは光学分野にも応用可能です。250THzにおけるオプティカルリングカプラーの解析例です。

コプレーナウェイブガイドの左手系波動伝搬

CST MW STUDIOを使用してSRR (Split Ring Resonators )のモデリングとシミュレーションを行った事例です。SRRと連結され、信号とグラウンドを結ぶワイヤによって周期的に励起されるCPWの左手系伝搬波が、インダクタに似た特性を示します。CST MW STUDIOでシミュレーションを行い、論文のデータと良く一致する結果を得ました。

干渉フィルタ

FSS(周波数選択性サーフェス)の解析例として干渉フィルタのシミュレーションをご紹介します。CST MW STUDIOでシミュレーションを行い、得られた結果を測定結果と比較します。

光増幅器の非線形シミュレーション

三次非線形のSOI導波路を光領域でモデリングした事例です。非線形性が縮退四波混合効果をもたらし、導波路を光増幅器として使用する道が開けます。

LHM Split Ring Resonators(SRRs)における後進波伝搬

スプリットリング共振器(SRRs)の密配列構造は電磁波結合効果によってジャイロトロピックな双異方性媒質の特性を示す、との論文に基づく解析例です。特定周波数範囲において負の屈折率を示すSRRs媒質の内部で後進波が伝搬する様子を、CST MW STUDIOのシミュレーションで観測しました。

フォトニック結晶のシミュレーション

CST MW STUDIOを使用してフォトニック結晶のモデルを作成した事例です。コンパクトな形状モデルに周期的境界条件を設定することにより、バンドギャップ構造を効率よく模擬し、シミュレーションを実行することができます。

光ピンセットの電磁界シミュレーション

光領域における近傍界分布を計算した事例です。論文”Theory of Nanometric Optical Tweezers&dquo; by Lukas Novotny, Randy X. Bian, and X. Sunney Xie, Physical Review Letters, Volume 79, No. 4, 28 July 1997. に基づき、金属オブジェクトと誘電体オブジェクトにDrude 分散材質プロパティを定義し、シミュレーションを行います。

DNG(Double Negative)材質のモデリング

誘電率と透磁率が共に負であるDNG材質の解析事例です。CST MW STUDIOの分散材質モデルを使用してシミュレーションを試み、モデルの有効性を確認しました。

誘電半空間の平面波相互作用@60THz

CST MW STUDIO(CST MWS)を使用して無限の誘電半空間と60THz平面波入射をモデリングし、反射と伝送を計算した事例です。既知の解析解のある問題についてシミュレーションを行い、計算結果を理論値と比較検証します。そうして検証されたシミュレーション手法を用いて、既知の解析解の無い一般的な形状のシミュレーションを行い、解を得ます。