Poynting for Optics 解析事例：フォトニック結晶の透過特性解析

フォトニック結晶とは

• フォトニック結晶は、誘電率（屈折率）の周期構造を有し、その周期構造程度の波長を持つ光（電磁波）が存在できない周波数領域（Photonic Band Gap：PBG）を持つ。
• 光を自由に制御する技術として幅広い分野への応用が期待されており、盛んに研究されている。

Poynting によるフォトニック結晶のモデリング

周期境界条件

Poynting では周期境界条件を用いることで、無限周期構造を一セル分の計算に置き換えることができ、フォトニック結晶のような周期構造のシミュレーションを短計算で行うことができます。

Poynting/GUI によるモデル作成

Poynting では、Copy機能を用いて同じ形状が並ぶ構造を簡単に作成できます。

解析モデル：正方格子フォトニック結晶

解析モデルの概観

解析モデルの寸法

解析結果

電界分布のアニメーション

透過係数スペクトル

特定の周波数帯（10-17GHz付近）にバンドギャップが見られる。

Poynting の計算結果は、Mode Matching 法による解析結果とよく一致し、計算の妥当性が確認できる。

文献1

A. Taflove and S C. Hagness, Computational Electrodynamics: The Finite Difference Time Domain Method, Third Edition, p.560, 2005.

まとめ

• Poynting によるフォトニック結晶スラブの透過特性解析
• 透過係数の計算結果は、バンドギャップ特性をよく再現している
• Mode Matching法との比較
• Poynting の計算結果は、Mode Matching法による解析結果とよく一致する