垂直方向結合を有するリング共振器のFDTD計算 FAQへ戻る |
||||||||||||||||||||||
| この質問に関しては、以下の文献の構造を例題として採用した。 S. T. Chu et al., “An eight-channel add-drop filter using vertically coupled microring resonators over a cross grid,” IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 11, pp. 691-693, June 1999. 文献から解析構造は図１となる。  図１．リング共振器の(a)全体構造と(b)断面構造 図１(b)の値は、文献より表１となる。 表1．断面構造定数
この垂直方向結合のリング共振器をAPSSでシミュレーションするには、導波路としてのバスライン（図１(b)の赤点線部分）を導波路モジュールで計算し、それを用いてAdd-on Shape（青点線部分）でリングを付加する。 まず、赤点線部分の導波路解析について記す。バスラインとして用いる導波路はWbのみでWrは無関係であるが、APSSでは用いる導波路幅全ての情報があることが確認されないと3次元解析が許されない。従って、図１のWrとWbの幅が異なるので、図１のデバイス（リング共振器）を3次元解析するためには、２種類の導波路幅（WrとWb）でのモード計算を予め行わなければならない。図２は赤点線部分の構造である。  図２．バスライン部分の導波路構造 図２では、デバイスを構成したときにリング部（図１の青点線）部分を追加するのでチャンネル導波路上部のAir層はそのことを考慮して厚い解析領域が選択されている。異なる導波路幅の解析は図３に示すscan機能で行う。図３ではW=1.5μmと2.0μmの2水準が計算されている（赤四角参照）。  図３．Scan機能を用いて2種類の導波路幅でのモード計算 上記のScan機能を除いては他の導波路計算と同じである図４の赤丸で示すように、View Simulation Resultsボタンが有効になっていれば計算が正常に終了していると判断できる。  図４．導波路のScanモードでの計算が正常終了した状態 以上で導波路の準備ができたので、次に上位階層のデバイスプロジェクトを作成する。 新規のデバイスプロジェクトを選択し、使用する導波路プロジェクトとしては上記で計算済みの導波路プロジェクトを選ぶ。図１(a)のリング共振記は水平バスライン、垂直バスラインとリングから構成される。リングに関しては、図１(b)よりクラッド層とコア層の積層構成である。APSSのデバイスプロジェクト作成では、Ring1（クラッド）とRing2（コア）の積層としてAdd-on shapeを用いて表現する（図５参照）。なお、リングの導波路幅はWrとする。  図５．垂直方向にギャップを持つリング共振器描画プロセス  図６．ユーザ定義変数 主として表１に関係する構造定義変数は図６のようにUser Definedで定義し、後で柔軟に構造変化に対応できるようにする。このようにして作成されたデバイスプロジェクトを図７に示す。  図７．垂直方向にギャップを持つリング共振器 Ring1（クラッド）とRing2（コア）の部分のAdd-on shape情報をそれぞれ図８および９に記す。  図８．Ring1のAdd-on shape情報  図９．Ring2のAdd-on shape情報 水平方向のバスラインポートに1.55μmの信号を入力して、500μm伝搬の計算を実施した結果を図10〜12に記す。図11に示すようにバスラインから垂直に形成されたギャップを通してリングに結合していることがわかる。  図10．バスライン導波路コア中央(x=0.25μm)でのフィールド分布  図11．リング導波路コア中央(x=1.85μm)でのフィールド分布  図12. z=14μmでの断面でのフィールド分布 |