光導波路解析入門 POD 版

(初版 2007 年 10 月 5 日) 光導波路解析を学ぶ人を対象に,「原理」や「基本的な考え方」を身につけることに重点をおいて書かれた入門書.基本を身につけることで, 未知の問題にも対処することができるようわかりやすく解説した.

【目次】
第 0 章 本書の概略
第 1 章 光の伝搬を表す式
第 2 章 モード
第 3 章 モードの直交性を用いて解ける問題
第 4 章 光導波路解析において知っておくべき知識
第 5 章 ビーム伝搬法
第 6 章 モード結合理論
第 7 章 デバイスの設計
第 8 章 時間領域解法
第 9 章 特殊な媒質における定式化
付録 モードの直交性の証明

『光導波路解析入門 POD 版』 (薮 哲郎 著、山内 潤治 監修、森北出版、2021 年 1 月刊) は、光導波路解析を学ぶ人を対象に、「原理」や「基本的な考え方」を身につけることに重点をおいて書かれた入門書です。版元の案内には、初版が 2007 年 10 月に刊行されたとあります。POD は、注文を受けてから 1 冊ずつ印刷して届ける方式です。

第 0 章から第 9 章と付録、光の伝搬から特殊な媒質の定式化まで

目次は、第 0 章「本書の概略」から第 9 章「特殊な媒質における定式化」までの 10 章と、付録「モードの直交性の証明」です。その間に、第 1 章「光の伝搬を表す式」、第 2 章「モード」、第 3 章「モードの直交性を用いて解ける問題」、第 4 章「光導波路解析において知っておくべき知識」、第 5 章「ビーム伝搬法」、第 6 章「モード結合理論」、第 7 章「デバイスの設計」、第 8 章「時間領域解法」が続きます。国立国会図書館の書誌には参考文献の記載があります。

光導波路のモードと直交性の考え方

光導波路は、屈折率の高いコアを屈折率の低いクラッドで囲み、光をコアの付近に閉じ込めて導く構造で、光ファイバも光導波路の一種です。導波路の中の光の振る舞いは、マクスウェル方程式から導かれる波動方程式で表されます。モードは、導波路の断面での電磁界の分布が形を保ったまま伝わる解のことで、モードごとに伝搬定数が決まります。異なるモードどうしは直交するので、導波路に入った任意の光の分布をモードの重ね合わせとして展開し、それぞれの成分の伝わり方を別々に計算できます。

ビーム伝搬法、モード結合理論、時間領域解法の数値解析

ビーム伝搬法は、伝搬方向に沿って光の電界分布を少しずつ進めながら計算する手法で、伝搬方向に構造がゆっくり変わる導波路の解析に使われます。モード結合理論は、近接した 2 本の導波路の間で光の電力が移り合う現象などを、モードの振幅の変化として記述する理論で、方向性結合器の解析にも使われます。時間領域解法は、マクスウェル方程式を時間の刻みごとに直接解き進める方法で、差分法を使う FDTD 法が代表例です。本書は、光の伝搬を表す式から特殊な媒質における定式化までを 10 章と付録に収めています。

本書は、光の伝搬を表す式とモードの考え方から、ビーム伝搬法、モード結合理論、デバイスの設計、時間領域解法、特殊な媒質における定式化までを、第 0 章から第 9 章の 10 章と付録に収めています。