エアホール型60°三角形格子フォトニック導波路の60°ベンドの散乱特性のFEM解析（２）

フォトニック結晶導波路の60°ベンドの散乱特性を前回計算しましたが、検証用資料として別の文献の結果と比較してみます。

【2013-2-14】導波路固有モード展開の計算精度が悪かったので、再計算したものに差し替えました。

前回：

エアホール型60°三角形格子フォトニック導波路の60°ベンドの散乱特性のFEM解析

　http://ryujimiya.hatenablog.com/entry/2013/02/08/011939

(1) Ga(Al)Asヘテロ構造媒質：エアホールの半径r = 0.36a、基板の屈折率n = 3.32

Gang Ren, Wanhua Zheng, Yejin Zhang, Ke Wang, Xiaoyu Du, Mingxin Xing, and Lianghui Chen

Mode Analysis and Design of a Low-Loss Photonic Crystal 60 Waveguide Bend

http://ir.semi.ac.cn/bitstream/172111/6349/1/334.pdf

Journal of Lightwave Technology, vol. 26, no. 14, p.2215 - p.2218, July 15, 2008

文献のFig.2に、格子定数a = 380 nmとしたときの、波長に対する電力の透過係数が載っています。

今回計算した周波数帯は、 a/λ = 0.236(λ = 1.610 μm)から a/λ = 0.262 (λ = 1.4504 μm)です。

散乱係数(|S11|、|S21|)計算結果

　透過がピークとなる周波数はa/λ = 0.2485（λ = 1.529 μm)でほぼ文献と一致していると思います。また、文献では、λ = 1.60 μm を超えたあたりに共振点が確認できますが、今回の計算結果では、a/λ = 0.238 (λ = 1.596 μm)にそれらしきものが現れました。

透過電力が50%の周波数を見ると、文献ではλ = 1.475 μm (a/λ = 0.258) と1.575 μm (a/λ = 0.241)となっています。今回の計算では低周波側はa/λ = 0.242、高周波側はa/λ = 0.260付近となり、ややずれた結果になりました。

透過電力ピーク時の磁界の分布は次の通りでした。

磁界Hzの実数部分布　(a/λ = 0.2485 : λ = 1.529 μm)

磁界Hzの絶対値分布　(a/λ = 0.2485 : λ = 1.529 μm)

(2) エアホールr半径 = 0.29a、基板の屈折率 n = 2.76

Zhen Hu, Ya Yan Lu

Improved bends for two-dimensional photonic crystal waveguides

http://math.cityu.edu.hk/~mayylu/papers/huzhen5.pdf

Optics Communications

vol. 284, Issue 12, 1 June 2011, p. 2812 - 2816

文献のFigure 2の一番上のパネルのTaに60°ベンドの電力透過特性が載っています。

散乱係数(|S11|、|S21|）の計算結果