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光の波動解析・シミュレーション
有機材料を用いた光学デバイスは、光通信用途に限らず、微小構造が求められています。例えば、高分子の光拡散板、液晶・高分子複合膜、電子ホログラフィ、フォトニック結晶デバイスなどでは、波長オーダーもしくはそれ以下の微細構造の解析が必要となります。それらのデバイスにおいて、光の透過、反射、散乱、回折、干渉を正確に理解して設計するには、遠方電磁界はもとより、放射しない近接場光（エバネッセント光や表面波）を厳密に解析する必要があります。その場合、境界条件で規定した解析モデルで、マックスウェル電磁界方程式を解かなくてはなりません。しかし、光の進行方向と振幅のみを考慮した幾何光学では、位相に基づく回折・干渉などの波動性は考慮されず、また厳密な解を求める解析的手法では単純な幾何学モデルしか扱えません。そのため、より現実に近い複雑なモデルに対しては、大規模な数値シミュレーションが必要になります。 本研究室では、離散的数値解法の１つである有限差分時間領域法（FDTD法）を活用して、解析モデルを微小な空間領域に分割して解析しています。このFDTD法では、マックスウェルの微方方程式を空間的なノードで分割した差分方程式で近似することにより、時系列で電磁波の進行・変化を求めることができます。 以下の計算例では、全反射起こすガラスのプリズムに、下方から光ビーム（微小径）を入射しています。反射面ではプリズム外まで光の染み出し（エバネッセント光）が認められるとともに、ガラス面の表面波がプリズム頂部まで到達しています。
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