(57)【要約】【課題】光接続構造が、多数のモードが複合された電磁界の分布となっている場合であっても、光接続構造を解析することができる解析技術を提供することを目的とする。【解決手段】  解析装置１は、光接続構造１１０の構造に関する情報を設定する設定部１０と、光接続構造１１０に関する情報に基づいて、光接続構造１１０に分布する電磁界を未知数とした偏微分方程式を求解して電磁界の分布を求める求解部２０と、求解部２０が求解した電磁界の分布から、光接続構造１１０の所定の位置における面内でのモード分布、および光接続構造１１０の所定の位置での電磁界の時間応答を抽出するデータ抽出部３０と、データ抽出部３０が抽出したモード分布および電磁界の時間応答に基づいて、光接続構造１１０に関する光学的な特性を解析する特性解析部４０とを備える。【選択図】  図１
2020134386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光接続構造の構造に関する情報を設定する設定部と、
前記光接続構造の前記構造に関する情報に基づいて、前記光接続構造に分布する電磁界を未知数とした偏微分方程式を求解して前記電磁界の分布を求める求解部と、
前記求解部が求解した前記電磁界の分布から、前記光接続構造の所定の位置における面内でのモード分布、および前記光接続構造の所定の位置での電磁界の時間応答を抽出するデータ抽出部と、
前記データ抽出部が抽出した前記モード分布および前記電磁界の時間応答に基づいて、前記光接続構造に関する光学的な特性を解析する特性解析部と
を備える解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の解析装置において、
前記光接続構造は、第１導波路および第２導波路と、前記第１導波路と前記第２導波路とを互いに光学的に接続する光学素子とを含み、
前記求解部は、
前記第１導波路に対し、前記光学素子側の端面での反射が発生しない場合において、０次以上の固有モードが複合した電磁界を示す導波モードを計算する導波モード計算部と、
前記導波モードに基づいて、前記光接続構造に含まれる領域の電磁界の分布を計算する第１分布計算部と、
前記第１導波路から前記第２導波路に向かって電磁波が伝搬したときの前記第１導波路および前記光学素子に含まれる領域の電磁界の分布を示す基準電界の分布を計算する第２分布計算部と
を有することを特徴とする解析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の解析装置において、
前記求解部は、
前記第２導波路の固有モードを計算する固有モード計算部を有し、
前記データ抽出部は、
前記第２導波路の光軸と交差する任意の断面内におけるモード分布を抽出するモード分布抽出部を有し、
前記特性解析部は、
前記固有モード計算部によって計算された前記固有モードと、前記モード分布抽出部によって抽出された前記モード分布とに基づいて、前記固有モードと前記モード分布との結合効率を計算する結合効率計算部を有する
ことを特徴とする解析装置。
【請求項４】
請求項３に記載の解析装置において、
前記データ抽出部は、
前記第１分布計算部が計算した前記電磁界の分布から、前記光学素子の光軸と交差する位置に設定された第１参照座標での電界の時間変化を求める第１応答計算部と、
前記第１分布計算部が計算した前記電磁界の分布から、前記第２導波路の光軸と交差する位置に設定された第２参照座標での電界の時間変化を求める第２応答計算部と、
前記第２分布計算部が計算した前記基準電界の分布から、前記第１参照座標での基準電界の時間変化を求める第３応答計算部と
を有することを特徴とする解析装置。
【請求項５】
請求項４に記載の解析装置において、
前記特性解析部は、
前記第１応答計算部が求めた前記第１参照座標での電界の時間変化と、前記第３応答計算部が求めた前記基準電界の時間変化とに基づいて、前記第１参照座標での反射率を計算する反射率計算部を有する
ことを特徴とする解析装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の解析装置において、
前記特性解析部は、
前記第２応答計算部が求めた前記第２参照座標での電界の時間変化と、前記第３応答計算部が求めた前記基準電界の時間変化とに基づいて、前記第２参照座標での透過率を計算する透過率計算部を有する
ことを特徴とする解析装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の解析装置において、
前記特性解析部が解析した前記光接続構造に関する光学的な特性から、予め設定された光学的な特性に基づいて、前記設定部が設定した前記光接続構造の構造を評価する評価部をさらに備えることを特徴とする解析装置。
【請求項８】
光接続構造の構造に関する情報を設定する第１ステップと、
前記光接続構造の前記構造に関する情報に基づいて、前記光接続構造に分布する電磁界を未知数とした偏微分方程式を求解して前記電磁界の分布を求める第２ステップと、
前記第２ステップで求解された前記電磁界の分布から、前記光接続構造の所定の位置における面内でのモード分布、および前記光接続構造の所定の位置での電磁界の時間応答を求める第３ステップと、
前記第３ステップで求められた前記モード分布および前記電磁界の時間応答に基づいて、前記光接続構造に関する光学的な特性を解析する第４ステップと
を備える解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解析装置および解析方法に関し、特に、光接続構造を解析する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信の大容量化に伴い光通信機器の小型化および高密度化が要求されている。光通信機器の構成要素である導波路間の光接続構造を解析する技術は一層重要となっている。従来から、領域サイズが比較的大きい光接続構造の結合特性を解析する場合には、光線追跡法がよく用いられている。また、導波路単体に対してであれば、ビーム伝搬法のような波動光学をベースにした結合特性の解析方法が採られる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ビーム伝搬法を用いて導波路を伝搬する光電界を近似して、光透過特性を模擬する導波路の解析装置を開示している。また、図２５は、従来の導波路の解析装置に適用される光電界計算方法のフローを示している。従来の光電界計算方法では、まず、導波路の断面の屈折率分布、電磁界成分などの構造データが入力される（ステップＳ５００）。次に、ビーム伝搬法により、光電界が計算される（ステップＳ５０１）。その後、計算した光電界に基づいて、導波路の結合効率が計算される（ステップＳ５０２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６４５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、Ｓｉ導波路と光ファイバなど、２つ以上の高い屈折率差を有する導波路間を結合する場合、テーパ、グレーディング、微小レンズ等、多様な光接続構造が介在する。このような光接続構造における接続間の微小領域では、多数のモードが複合された電磁界の分布となっている。そのため、従来のビーム伝搬近似を用いた解析技術では、光接続構造の透過特性の予測など、光接続構造の解析が困難であった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、光接続構造が、多数のモードが複合された電磁界の分布となっている場合であっても、光接続構造を解析することができる解析技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明に係る解析装置は、光接続構造の構造に関する情報を設定する設定部と、前記光接続構造の前記構造に関する情報に基づいて、前記光接続構造に分布する電磁界を未知数とした偏微分方程式を求解して前記電磁界の分布を求める求解部と、前記求解部が求解した前記電磁界の分布から、前記光接続構造の所定の位置における面内でのモード分布、および前記光接続構造の所定の位置での電磁界の時間応答を抽出するデータ抽出部と、前記データ抽出部が抽出した前記モード分布および前記電磁界の時間応答に基づいて、前記光接続構造に関する光学的な特性を解析する特性解析部とを備える。
【０００８】
また、本発明に係る解析装置において、前記光接続構造は、第１導波路および第２導波路と、前記第１導波路と前記第２導波路とを互いに光学的に接続する光学素子とを含み、前記求解部は、前記第１導波路に対し、前記光学素子側の端面での反射が発生しない場合において、０次以上の固有モードが複合した電磁界を示す導波モードを計算する導波モード計算部と、前記導波モードに基づいて、前記光接続構造に含まれる領域の電磁界の分布を計算する第１分布計算部と、前記第１導波路から前記第２導波路に向かって電磁波が伝搬したときの前記第１導波路および前記光学素子に含まれる領域の電磁界の分布を示す基準電界の分布を計算する第２分布計算部とを有していてもよい。
【０００９】
また、本発明に係る解析装置において、前記求解部は、前記第２導波路の固有モードを計算する固有モード計算部を有し、前記データ抽出部は、前記第２導波路の光軸と交差する任意の断面内におけるモード分布を抽出するモード分布抽出部を有し、前記特性解析部は、前記固有モード計算部によって計算された前記固有モードと、前記モード分布抽出部によって抽出された前記モード分布とに基づいて、前記固有モードと前記モード分布との結合効率を計算する結合効率計算部を有していてもよい。
【００１０】
また、本発明に係る解析装置において、前記データ抽出部は、前記第１分布計算部が計算した前記電磁界の分布から、前記光学素子の光軸と交差する位置に設定された第１参照座標での電界の時間変化を求める第１応答計算部と、前記第１分布計算部が計算した前記電磁界の分布から、前記第２導波路の光軸と交差する位置に設定された第２参照座標での電界の時間変化を求める第２応答計算部と、前記第２分布計算部が計算した前記基準電界の分布から、前記第１参照座標での基準電界の時間変化を求める第３応答計算部とを有していてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る解析装置において、前記特性解析部は、前記第１応答計算部が求めた前記第１参照座標での電界の時間変化と、前記第３応答計算部が求めた前記基準電界の時間変化とに基づいて、前記第１参照座標での反射率を計算する反射率計算部を有していてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る解析装置において、前記特性解析部は、前記第２応答計算部が求めた前記第２参照座標での電界の時間変化と、前記第３応答計算部が求めた前記基準電界の時間変化とに基づいて、前記第２参照座標での透過率を計算する透過率計算部を有していてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る解析装置において、前記特性解析部が解析した前記光接続構造に関する光学的な特性から、予め設定された光学的な特性に基づいて、前記設定部が設定した前記光接続構造の構造を評価する評価部をさらに備えていてもよい。
【００１４】
上述した課題を解決するために、本発明に係る解析方法は、光接続構造の構造に関する情報を設定する第１ステップと、前記光接続構造の前記構造に関する情報に基づいて、前記光接続構造に分布する電磁界を未知数とした偏微分方程式を求解して前記電磁界の分布を求める第２ステップと、前記第２ステップで求解された前記電磁界の分布から、前記光接続構造の所定の位置における面内でのモード分布、および前記光接続構造の所定の位置での電磁界の時間応答を求める第３ステップと、前記第３ステップで求められた前記モード分布および前記電磁界の時間応答に基づいて、前記光接続構造に関する光学的な特性を解析する第４ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光接続構造に分布する電磁界を未知数とした偏微分方程式を求解し、求解した電磁波の分布から、光接続構造の所定の位置における面内のモード分布と電磁界の時間応答を抽出するので、多数の電磁界のモードが複合されている場合であっても、光接続構造を解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態係る解析装置の構造を示すブロック図である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る光接続構造の平面模式図である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る基準電界分布を計算するための構造模式図である。
【図４】図４は、本実施の形態に係る解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本実施の形態に係る光接続構造の解析方法を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、固有モードの計算処理を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、導波モードの計算処理を説明するフローチャートである。
【図８】図８は、電磁界分布の計算処理を説明するフローチャートである。
【図９】図９は、結合効率の計算処理を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、反射率の計算処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、透過率の計算処理を説明するフローチャートである。
【図１２Ａ】図１２Ａは、第１導波路の構造を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、第１導波路の電界分布の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第１導波路の導波モードの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、第１導波路の結合効率の参照面の位置への依存性を説明する図である。
【図１５】図１５は、本実施の形態の具体例に係る光接続構造の平面模式図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、具体例に係る基準電界分布を計算するための構造模式図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、具体例に係る基準電界分布を示す図である。
【図１７】図１７は、基準電界の過渡応答を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、光接続構造を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、光接続構造の電界分布を示す図である。
【図１９】図１９は、第１参照座標での電界の過渡応答を示す図である。
【図２０】図２０は、第１参照座標での反射電界の過渡応答を示す図である。
【図２１】図２１は、第２参照座標での電界の過渡応答を示す図である。
【図２２】図２２は、第２導波路の固有モードを示す図である。
【図２３】図２３は、第２導波路のモード分布を示す図である。
【図２４】図２４は、第２導波路の結合効率の参照面位置の依存性を説明する図である。
【図２５】図２５は、従来の光接続構造の解析技術を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図２４を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本実施の形態に係る解析装置１は、微小な光学素子を含む光接続構造の特性を解析する。特に、本実施の形態に係る解析装置１は、モードフィールドが異なる導波路を結合する光接続領域における電磁界分布を解析し、光接続構造に含まれる２つの導波路を接続する光学素子の形状や物性値を決定する。
【００１９】
まず、解析装置１が解析を行う対象である光接続構造１１０について図２を参照して説明する。図２の平面模式図に示すように、光接続構造１１０は、第１導波路１２０、第２導波路、および第１導波路１２０と第２導波路１３０とを接続する光学素子１４０を備える。
【００２０】
光接続構造１１０は、第１導波路１２０に入力される光（電磁波）のモードフィールドを変換して第２導波路１３０に結合させる。以下において、図２を含む各図に示すｘ、ｙ、ｚ軸は互いに直交し、鉛直方向をｙ軸、水平方向をｘ軸、光の伝搬方向、すなわち光軸に沿った方向をｚ軸とする。また、本実施の形態では、第１導波路１２０から光が入力されて第２導波路１３０に伝搬される場合について説明する。
【００２１】
第１導波路１２０は、コア１２１と、コア１２１を覆うクラッド１２２とを備える。コア１２１の一端は、光学素子１４０を介して第２導波路１３０のコア１３１と対向している。コア１２１は、例えば、光の伝搬方向（ｚ軸）に沿って、ｘ軸方向の断面形状が一定に維持される。例えば、コア１２１の端部は、直方体形状に形成される。なお、コア１２１の光の伝搬方向（ｚ軸）に垂直な方向の断面積は、後述する第２導波路１３０が有するコア１３１の光伝搬方向（ｚ軸）に垂直な方向の断面積よりも小さい。
【００２２】
クラッド１２２は、コア１２１を覆うように形成されている。クラッド１２２は、例えば、酸化シリコン材料から形成される。また、コア１２１は、例えば、Ｓｉ材料によって形成される。
【００２３】
第２導波路１３０は、コア１３１と、コア１３１を覆うクラッド１３２とを備える。第２導波路１３０は、例えば、光ファイバを構成する。コア１３１は、第２導波路１３０の中心部に設けられ、第１導波路１２０によってモードフィールドが変換された光を伝搬する。コア１３１は、例えば、円形断面を有する。クラッド１３２は、コア１３１の外周面を覆うように形成されている。
【００２４】
光学素子１４０は、第１導波路１２０と第２導波路１３０とを光学的に接続する。光学素子１４０は、第１導波路１２０の端面と対向する第２導波路１３０の端面との間隙に配設される。本実施の形態では、解析装置１によって光接続構造１１０の解析を行い、光学素子１４０の形状や物性値の修正が必要であるか否かを判断する。
【００２５】
［解析装置の機能ブロック］
次に、本実施の形態に係る光接続構造１１０の解析装置１の機能構成について、図１を参照して説明する。
図１に示すように、解析装置１は、設定部１０、求解部２０、データ抽出部３０、特性解析部４０、評価部５０、およびデータ格納部６０を備える。
【００２６】
設定部１０は、第１構造設定部１１、第２構造設定部１２、および第３構造設定部１３を備える。設定部１０は、例えば、外部から入力装置１０７へ入力される入力信号に応じて、第１導波路１２０、第２導波路１３０、および光学素子１４０の形状および物性値の分布など光接続構造１１０の構造に関する情報を設定する。また、設定部１０は、求解部２０が光接続構造１１０の特性を計算する際に用いる光接続構造１１０の分割領域であるメッシュ間隔を設定する。
【００２７】
第１構造設定部１１は、第１導波路１２０の形状の寸法および物性値の分布を設定する。第２構造設定部１２は、第２導波路１３０の形状の寸法および物性値の分布を設定する。第３構造設定部１３は、光学素子１４０の形状の寸法および物性値の分布を設定する。設定された光接続構造１１０の形状および物性値を示すパラメータは、データ格納部６０に記憶される。
【００２８】
求解部２０は、固有モード計算部２１、導波モード計算部２２、第１分布計算部２３、および第２分布計算部２４を備える。求解部２０は、光接続構造１１０に分布する電磁界を未知数とした偏微分方程式を求解して電磁界の分布を求める。具体的には、求解部２０は、第１導波路１２０の導波モードと第２導波路１３０の固有モード、および第１導波路１２０から第２導波路１３０に向かって伝搬する電磁界の分布を、後述する支配式に基づいて求解する。また、求解部２０は、電磁界分布から、進行波と反射波とを分離するために、第１導波路１２０に向かって伝搬する電磁界が存在しないと仮定した場合の電界分布（「基準電界分布」という。）を求解する。
【００２９】
固有モード計算部２１は、第２構造設定部１２によって設定された第２導波路１３０の形状、物性値の分布に基づいて、第２導波路１３０の固有モードを計算する。より詳細には、固有モード計算部２１は、有限要素法を用いて固有モードを計算する。固有モードは、系の状態を表す関数であり、この系において、第２導波路１３０のコア１３１内に局在する電磁界のエネルギー分布を決める。
【００３０】
固有モード計算部２１は、コア１３１内に局在する電磁界のエネルギー分布を決める支配式として、ヘルムホルツ方程式を用いて、一定の境界条件の下で系の状態を表す関数、すなわち固有モードを求める。伝搬定数β、屈折率ｎ、波数ｋa（ｋa＝２π／λ）、非斉次項ｆに依存して定義された状態関数φを未知数とするヘルムホルツ方程式は次式（１）で表される。
【００３１】
【数１】
2020134386.tif 000003
【００３２】
固有モード計算部２１は、上式（１）のヘルムホルツ方程式を有限要素法によって求解する。なお、上式（１）において、伝搬定数βを含む項の係数を分離係数と呼ぶ。
【００３３】
より詳細には、固有モード計算部２１は、第２導波路１３０の屈折率分布と伝搬定数と、伝搬する光の波数とにより定められる分離係数を設定する。また、固有モード計算部２１は、離散化された有限要素式を設定し、かつ境界条件を設定する。具体的には、固有モード計算部２１は、有限要素式を、離散化された状態関数の数を元とする連立方程式にアセンブリして、行列演算を行って状態関数を求める。固有モード計算部２１によって求められた第２導波路１３０の固有モードは、後述の特性解析部４０による結合効率の計算に用いられる。
【００３４】
導波モード計算部２２は、第１構造設定部１１によって設定された第１導波路１２０の形状や物性値の分布を用いて、第１導波路１２０の導波モードを計算する。第１導波路１２０の導波モードとは、端面反射が発生しない場合における０次以上の固有モードが複合した電磁界を意味する。
【００３５】
第１分布計算部２３および第２分布計算部２４は、光接続構造１１０の境界領域の電磁界分布を計算する。第１分布計算部２３は、光接続構造１１０の電界分布を計算する。第２分布計算部２４は、第１導波路１２０に向かって伝搬する電磁界が、光学素子１４０を含みつつも存在しない電界分布である基準電界分布を計算する。すなわち、基準電界分布は、光学素子１４０に、第１導波路１２０から第２導波路１３０側に向かって伝搬する進行波を遮る構造などが含まれない場合の電界分布である。
【００３６】
具体的には、第２分布計算部２４は、図３に示す第１導波路１２０と光学素子１４０とで構成される光接続構造１１０ａの基準電界分布を計算する。本実施の形態では、光接続構造１１０ａが有する光学素子１４０は、一様な媒質であり、波数変化を発生させない構造を有する。
【００３７】
データ抽出部３０は、求解部２０が求解した電磁界の分布から、光接続構造１１０の所定の位置における面内におけるモード分布、および電磁界の時間応答を含むデータを抽出する。データ抽出部３０は、モード分布抽出部３１、第１応答計算部３２、第２応答計算部３３、および第３応答計算部３４を備える。
【００３８】
モード分布抽出部３１は、第１分布計算部２３によって計算された光接続構造１１０の電界分布に基づいて、図２に示す、光接続構造１１０の指定された参照区間Ｉのモード分布を抽出する。参照区間Ｉとしては、第２導波路１３０における光軸と交差する任意の断面を用いればよい。
【００３９】
第１応答計算部３２は、図２に示す、光接続構造１１０の第１参照座標ｐ１における電界の過渡応答を求める。第１参照座標ｐ１は、光学素子１４０を含む光接続構造１１０の領域内に設定されている。例えば、第１参照座標ｐ１は、光軸と光学素子１４０とが交差する光学素子１４０の位置に設定されている。
【００４０】
第２応答計算部３３は、図２に示す、光接続構造１１０の第２参照座標ｐ２における電界の過渡応答を求める。第２参照座標ｐ２は、第２導波路１３０の領域内に設定されている。また、第２参照座標ｐ２は第２導波路１３０における光軸と交差する位置に設定されている。
【００４１】
第３応答計算部３４は、第２分布計算部２４によって計算された基準電界分布に基づいて、第１参照座標ｐ１における基準電界の過渡応答を求める。
【００４２】
特性解析部４０は、データ抽出部３０が抽出したモード分布および電磁界の時間応答に基づいて、光学素子１４０に関する光学的な特性を解析する。具体的には、特性解析部４０はデータ抽出部３０が抽出した電界分布と、固有モード計算部２１によって計算された第２導波路１３０の固有モードとに基づいて、任意の参照区間Ｉにおける結合効率、任意の参照座標における反射率および透過率を計算する。
【００４３】
特性解析部４０は、結合効率計算部４１、反射率計算部４２、および透過率計算部４３を備える。
結合効率計算部４１は、光接続構造１１０の任意の参照区間Ｉにおける、第２導波路１３０の固有モードとモード分布との結合効率ＣＥを計算する。結合効率ＣＥは、光接続構造１１０の任意の参照面の電界分布Ｅが第１導波路１２０あるいは第２導波路１３０の固有モードφmとどの程度一致しているかを示し、次式（２）で定義される重なり積分を計算することにより得られる。次式（２）において、導波路の光軸とｚ軸方向は平行とし、参照面と光軸とが交差する点のｚ座標をＺrefとする。
【００４４】
【数２】
2020134386.tif 000004
【００４５】
反射率計算部４２は、第３応答計算部３４によって求められた基準電界の過渡応答と、第１応答計算部３２によって求められた光接続構造１１０における第１参照座標ｐ１での電界の過渡応答とに基づいて、第１参照座標ｐ１での反射率を計算する。
【００４６】
透過率計算部４３は、第３応答計算部３４によって求められた基準電界の過渡応答と、第２応答計算部３３によって求められた光接続構造１１０における第２参照座標ｐ２での電界の過渡応答とに基づいて、透過率を計算する。
【００４７】
評価部５０は、特性解析部４０が解析した光学素子１４０に関する光学的な特性から、予め設定された光学的な特性に基づいて、設定部１０が設定した光学素子１４０の構造を評価する。より詳細には、評価部５０は、特性解析部４０が出力した光接続構造１１０の結合効率、反射率、および透過率を含む光学的な特性から、光接続構造１１０が有する光学素子１４０の形状や物性値の修正が必要であるか否かを判断する。
【００４８】
データ格納部６０は、設定部１０によって設定される光接続構造１１０の構造データを記憶する。また、データ格納部６０は、求解部２０によって計算された固有モード、導波モード、および電磁界分布を記憶する。また、データ格納部６０は、データ抽出部３０によって抽出されたモード分布、電界の過渡応答などを記憶する。また、データ格納部６０は、特性解析部４０が計算した結合効率、反射率、および透過率を記憶する。
【００４９】
［解析装置のハードウェア構成］
次に上述した機能を有する解析装置１のハードウェア構成の一例について図４を参照して説明する。
【００５０】
図４に示すように、解析装置１は、例えば、バス１０１を介して接続されるプロセッサ１０２、主記憶装置１０３、通信インターフェース１０４、補助記憶装置１０５、Ｉ／Ｏ装置１０６、入力装置１０７を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。解析装置１は、例えば、表示装置１０８がバス１０１を介して接続され、表示画面に光接続構造１１０の構造データ、結合効率、反射率、および透過率など、解析装置１による解析結果や計算過程を表示してもよい。
【００５１】
主記憶装置１０３は、例えば、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、およびＲＯＭなどの半導体メモリによって実現される。主記憶装置１０３には、プロセッサ１０２が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。プロセッサ１０２と主記憶装置１０３とによって、図１に示した設定部１０、求解部２０、データ抽出部３０、特性解析部４０、および評価部５０を含む解析装置１の各機能が実現される。
【００５２】
通信インターフェース１０４は、通信ネットワークＮＷを介して各種外部電子機器との通信を行うためのインターフェース回路である。解析装置１は、通信インターフェース１０４を介して外部に解析結果を送出してもよい。
【００５３】
通信インターフェース１０４としては、例えば、ＬＴＥ、３Ｇ、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線データ通信規格に対応したインターフェースおよびアンテナが用いられる。通信ネットワークＮＷは、例えば、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット、専用回線、無線基地局、プロバイダなどを含む。
【００５４】
補助記憶装置１０５は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。補助記憶装置１０５には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。
【００５５】
補助記憶装置１０５は、解析装置１が光接続構造１１０の解析処理を行うためのプログラムを格納するプログラム格納領域を有する。さらには、補助記憶装置１０５は、例えば、上述したデータやプログラムやなどをバックアップするためのバックアップ領域などを有していてもよい。
【００５６】
補助記憶装置１０５は、例えば、構造設定プログラム１０５ａ、求解プログラム１０５ｂ、データ抽出プログラム１０５ｃ、特性解析プログラム１０５ｄ、評価プログラム１０５ｅをプログラム格納領域に格納している。また、補助記憶装置１０５は、データ格納領域１０５ｆを有する。データ格納領域１０５ｆは、図１で説明したデータ格納部６０を実現する。
【００５７】
Ｉ／Ｏ装置１０６は、表示装置１０８など外部機器からの信号を入力したり、外部機器へ信号を出力したりするＩ／Ｏ端子により構成される。
入力装置１０７は、キーボード、タッチパネルなどによって構成され、キーの押下やタッチ操作などに応じた入力信号を生成する。入力装置１０７が生成する入力信号により、図１で説明した設定部１０が光接続構造１１０の構造データを設定する。
【００５８】
なお、解析装置１は、１つのコンピュータによって実現される場合だけでなく、互いに通信ネットワークＮＷで接続された複数のコンピュータによって分散されていてもよい。
【００５９】
［光接続構造の解析方法］
次に、上述した構成を有する解析装置１の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
まず、設定部１０は、求解部２０が計算に用いる、光接続構造１１０のメッシュ間隔を設定する（ステップＳ１）。次に、設定部１０は、光接続構造１１０の形状および物性値の分布を設定する（ステップＳ２）。より詳細には、第１構造設定部１１は、第１導波路１２０の形状および物性値の分布を設定する。第２構造設定部１２は、第２導波路１３０の形状および物性値の分布を設定する。また、第３構造設定部１３は、光学素子１４０の形状および物性値の分布を設定する。ステップＳ１およびステップＳ２で設定されたメッシュ間隔および光接続構造１１０の形状および物性値の分布は、データ格納部６０に記憶される。
【００６１】
次に、固有モード計算部２１は、第２導波路１３０の固有モードを計算する（ステップＳ３）。ここで、第２導波路１３０の固有モードの計算処理について、図６を参照して説明する。
【００６２】
図６に示すように、まず、固有モード計算部２１は、第２導波路１３０の屈折率分布と伝搬定数と、伝搬する光の波数とにより定められる、上述した式（１）の分離係数を設定する（ステップＳ３）。次に、固有モード計算部２１は、式（１）に基づいて、離散化された有限要素式を設定する（ステップＳ３１）。次に、固有モード計算部２１は、境界条件を設定する（ステップＳ３２）。その後、固有モード計算部２１は、設定した有限要素式を、離散化された状態関数の数を元とする連立方程式にアセンブリして、行列演算を行う（ステップＳ３３）。
【００６３】
固有モード計算部２１は、行列演算によって状態関数を求めて出力する（ステップＳ３４）。出力された状態関数はデータ格納部６０に記憶される。その後、固有モード計算部２１は、式（１）における伝搬定数βのステップを加算する（ステップＳ３５）。その後、伝搬定数βの上限の値に到達するまで（ステップＳ３６：ＮＯ）、ステップＳ３０からステップＳ３５までの処理を繰り返す。伝搬定数βの値が上限に到達した場合（ステップＳ３６：ＹＥＳ）、固有モード計算部２１は固有モードを出力する（ステップＳ３７）。
【００６４】
より詳細には、固有モード計算部２１は、状態関数と伝搬定数との関係を示すスペクトルを求め、そのスペクトルから所定のピークを少なくとも１つ選択し、それらのピークを固有モードφm（ｍは０以上の整数）として出力する。なお、固有モードは、伝搬定数が高い固有モードから順に、０次モード（ｍ＝０）、１次モード（ｍ＝１）、・・・と呼ぶ。なお、固有モード計算部２１は、ステップＳ３５で、伝搬定数の値を加算する代わりに、伝搬定数の値を減算し、下限値に到達するまでステップＳ３０からステップＳ３４の処理を繰り返してもよい。その後、処理は図５のステップＳ９に移行する。
【００６５】
図５に示すように、導波モード計算部２２は、ステップＳ２の後に、第１導波路１２０の導波モードを計算する（ステップＳ４）。ここで、導波モードの計算処理について、図７を参照して説明する。
【００６６】
図７に示すように、導波モード計算部２２は、データ格納部６０に格納されている第１導波路１２０の形状や物性値の分布を読み出す（ステップＳ４０）。次に、導波モード計算部２２は、有限要素法により第１導波路１２０の固有モードを計算する（ステップＳ４１）。
【００６７】
より詳細には、導波モード計算部２２は、図１２Ａに示す第１導波路１２０の構造に基づいて、上述した有限要素法によって、図１３の破線に示す第１導波路１２０の固有モードＥＩＧ１を計算する。導波モード計算部２２は、図６で説明した固有モードの計算処理と同様の手順により固有モードＥＩＧ１を計算する。なお、図１３では、０次の固有モードが求められる例を示している。
【００６８】
次に、導波モード計算部２２は、電磁界解析法である時間領域差分（Ｆｉｎｉｔｅ−ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ：ＦＤＴＤ）法により、第１導波路１２０の電界分布ＥＨ１を計算する（ステップＳ４２）。ＦＤＴＤ法とは、マクスウェルの方程式を時間と空間とで差分化して時間領域で電界分布を求解する方法である。
【００６９】
具体的には、導波モード計算部２２は、有限要素法によって求めた第１導波路１２０の固有モードＥＩＧ１を光源に適用し、ＦＤＴＤ法により図１２Ｂに示す電界分布ＥＨ１を求める。なお、ステップＳ４２で用いられるＦＤＴＤ法による電磁界分布の算出処理の詳細は後述する。
【００７０】
導波モード計算部２２は、ＦＤＴＤ法によって算出した第１導波路１２０の電界分布ＥＨ１から、第１導波路１２０の光軸に垂直な方向に沿った、予め設定されている指定区間の導波モード分布Ｍkを求める（ステップＳ４３）。ここで、ｋは、導波モード分布が抽出される区間における座標の識別番号を示す。導波モード計算部２２は、第１導波路１２０の光軸に垂直な面内に沿った予め設定された指定区間における導波モード分布Ｍkを求めてもよい。図１３の実線は、導波モード計算部２２によって抽出された第１導波路１２０の導波モード分布Ｍkの一例を示している。
【００７１】
例えば、特許文献１に記載されている従来例による固有モードの計算では、導波路のコアとクラッドの屈折率差が大きい場合に発生するモードの段差がみられない。本実施の形態に係る導波モード計算部２２では、ＦＤＴＤ法を用いて第１導波路１２０の導波モード分布を求めることで、屈折率差を反映したモードが計算される。
【００７２】
導波モード計算部２２は、より安定な導波モードの解を選択するために、第１導波路１２０の固有モードＥＩＧ１と導波モードＭkとの結合効率を計算する（ステップＳ４４）。導波モード計算部２２は、図１４に示すように、結合効率と第１導波路１２０のｚ軸方向の位置との関係を求める。また、導波モード計算部２２は、予め設定されている目標偏差（図１４の矢印）の範囲内の結合効率に対応する導波モードＭsを選択して出力する。導波モード計算部２２による結合効率の計算処理の詳細は後述する。
【００７３】
次に、導波モード計算部２２は、第１導波路１２０の導波モードを出力する（ステップＳ４５）。その後、処理は図５のステップＳ５およびステップＳ７に移行する。
【００７４】
次に、図５に示すように、第２分布計算部２４は、第１導波路１２０に向かって伝搬する電磁界が存在しないと仮定した場合の光接続構造１１０ａの基準電界分布を計算する（ステップＳ５）。一方で、第１分布計算部２３は、光接続構造１１０の電界分布を計算する（ステップＳ７）。
【００７５】
ここで、ステップＳ５、ステップＳ７、およびステップＳ４２（図７）における電磁界分布の計算処理について、図８を参照して説明する。
【００７６】
図８に示す電磁界分布の計算処理では、ステップＳ７で第１分布計算部２３が光接続構造１１０の電磁界分布を計算する処理を例に挙げて説明する。まず、第１分布計算部２３は、光接続構造１１０の電界と磁界とを初期化する（ステップＳ７０）。
【００７７】
第１導波路１２０の導波モードの計算で適用されるメッシュ間隔と、ＦＤＴＤ法に適用されるメッシュ間隔とが整合していることを前提とし、第１分布計算部２３は、第１導波路１２０の導波モードＭsをデータ格納部６０から読み出す（ステップＳ７１）。
【００７８】
次に、第１分布計算部２３は、光源を定義する（ステップＳ７２）。具体的には、第１導波路１２０の光軸とｚ軸方向は平行とし、ｘ軸方向に偏光した光源が設定される座標の電界分布は、次式（３）で定義される。
【００７９】
【数３】
2020134386.tif 000005
【００８０】
上式（３）において、Ｅxはｘ軸方向の電界ベクトル成分、ｎ（ｎ＝０，１，２，・・・）は離散化された時間ステップ、ｉ，ｊは、それぞれ離散化されたｘ，ｙ軸方向の座標成分を示す。ｋｓは、第１導波路１２０の光軸上の任意のｚ軸座標を示す。上式（３）右辺第二項は、時刻ｎΔｔに対して正弦波または余弦波で振動する励振源で、その係数ωは角振動周波数、Δｔは時間間隔である。
【００８１】
このような形式の光源はソフトソース（ｓｏｆｔ  ｓｏｕｒｃｅ）と呼ばれ、一方、励振源のみの項から成る光源をハードソース（ｈａｒｄ  ｓｏｕｒｃｅ）と呼ばれる。Ｈａｒｄ  ｓｏｕｒｃｅについては、その光源自体の座標で他波の透過を許容せず、実現象に照らし合せると不都合な解を与えるため、通常光源として採用しない。Ｓｏｆｔ  ｓｏｕｒｃｅは、他波の透過を許容し、不干渉であるから、通常光源として望ましい。
【００８２】
その後、第１分布計算部２３は、ステップＳ５２で定義された光源の中心軸と、第１導波路１２０のコア１２１の中心軸とが一致するように、光接続構造１１０の誘電率、透磁率、および導電率の分布を設定する（ステップＳ７３）。
【００８３】
次に、第１分布計算部２３は、Ｙｅｅアルゴリズムに従って電界分布を計算する（ステップＳ７４）。Ｙｅｅアルゴリズムでは、解析領域をＹｅｅ格子と呼ばれる電界と磁界とを互いに半格子ずらした計算グリッドに分割してマクスウェル方程式が計算される。
【００８４】
その後、第１分布計算部２３は、領域の外周にＰＭＬ吸収境界条件あるいはＭｕｒ吸収境界条件を適用し、境界領域の電界を計算する（ステップＳ７５）。次に、第１分布計算部２３は、光源が設定される座標（ｉ，ｊ，ｋｓ）における電界を上式（３）に従って更新する（ステップＳ７６）。
【００８５】
その後、磁界について求める場合には、以下のステップＳ７７およびステップＳ７８を実行すればよい。具体的には、磁界分布についても電界と同様にＹｅｅアルゴリズムに従って計算する（ステップＳ７７）。次に、領域の外周にＰＭＬ吸収境界条件あるいはＭｕｒ吸収境界条件を適用して境界領域の磁界を計算する（ステップＳ７８）。
【００８６】
その後、第１分布計算部２３は、計算した電界を出力する（ステップＳ７９）。なお、磁界を計算した場合には、ステップＳ７９で磁界を出力する。
【００８７】
次に、第２分布計算部２４は、時間ステップを加算する（ステップＳ８０）。その後、時間の上限に達するまで（ステップＳ８１：ＮＯ）、ステップＳ７４からステップＳ７９の処理を繰り返す。時間の上限に達した場合には（ステップＳ８１：ＹＥＳ）、図５の処理に戻る。
【００８８】
ここで、図５に示すように、上記の電磁界分布の計算処理に基づいて、第２分布計算部２４が基準電界分布を計算した後（ステップＳ５）、第３応答計算部３４は、基準電界分布から基準電界の過渡応答を抽出する（ステップＳ６）。その後、処理は、ステップＳ１１に移行する。
【００８９】
一方、ステップＳ７で第１分布計算部２３が光接続構造１１０の電界分布を計算した後に、モード分布抽出部３１は、図２に示す参照区間Ｉのモード分布を抽出する（ステップＳ８）。その後、結合効率計算部４１は、光接続構造１１０の結合効率を計算する（ステップＳ９）。
【００９０】
図９は、結合効率の計算処理（ステップＳ９）を示すフローチャートである。なお、導波モード計算処理（図７）においても同様の手順で結合効率が計算される（図７のステップＳ４４）。
【００９１】
図９に示すように、まず、結合効率計算部４１は、第２導波路１３０の固有モードφmをデータ格納部６０から読み出す（ステップＳ９０）。一方、結合効率計算部４１は、データ格納部６０から光接続構造１１０における任意の参照面の電界分布を読み出す（ステップＳ９１）。なお、光接続構造１１０における電界分布は、第１分布計算部２３がステップＳ７で計算した値である。
【００９２】
次に、結合効率計算部４１は、上述した式（２）で定義される重なり積分を計算する（ステップＳ９２）。その後、結合効率計算部４１は、計算した結合効率を出力する（ステップＳ９３）。その後、処理は、図５のステップＳ１３に移行する。
【００９３】
図５に示すように、ステップＳ７で光接続構造の電界分布が計算された後、第１参照座標ｐ１、および第２参照座標ｐ２における電界の過渡応答を求める（ステップＳ１０）。次に、反射率計算部４２は、ステップＳ６で算出された基準電界の過渡応答と、第１参照座標ｐ１における電界の過渡応答とに基づいて、反射率を計算する（ステップＳ１１）。その後、透過率計算部４３は、第２参照座標ｐ２の電界の過渡応答に基づいて、光接続構造１１０の透過率を計算する（ステップＳ１２）。
【００９４】
ここで、反射率計算部４２によって実行される光接続構造１１０の反射率の計算処理について図１０を参照して説明する。
反射率計算部４２は、基準電界の過渡応答をデータ格納部６０から読み出す（ステップＳ１１０）。また、反射率計算部４２は、第１参照座標ｐ１の電界の過渡応答をデータ格納部６０から読み出す（ステップＳ１１１）。
【００９５】
その後、反射率計算部４２は、反射電界の時間変化Ｅref（ｔ）を計算する（ステップＳ１１２）。より詳細には、反射率計算部４２は、第１参照座標ｐ１における電界の過渡応答Ｅ１tot（ｔ）と、基準電界の過渡応答Ｅinc（ｔ）の差分であるＥref（ｔ）＝Ｅ１tot（ｔ）−Ｅinc（ｔ）を求める。
【００９６】
次に、反射率計算部４２は、周波数領域の基準電界Ｆinc（ω）を計算する（ステップＳ１１３）。具体的には、反射率計算部４２は、基準電界の過渡応答Ｅinc（ｔ）に対して、所定の時間区間（ｔref１＜ｔ＜ｔref２）において、フーリエ変換を実行し、周波数領域の基準電界Ｆinc（ω）を求める。
【００９７】
次に、反射率計算部４２は、周波数領域の反射電界を計算する（ステップＳ１１４）。より詳細には、反射率計算部４２は、ステップＳ１１３と同様の時間区間を計算区間とし、反射電界の時間変化Ｅref（ｔ）に対し、フーリエ変換を実行し、周波数領域の電界Ｆref（ω）を求める。その後、反射率計算部４２は、周波数領域の基準電界Ｆinc（ω）のピーク値Ｆinc_pと、周波数領域の電界Ｆref（ω）のピーク値Ｆref_pとの比、すなわち反射率Ｒ＝Ｆref_p／Ｆinc_pを出力する（ステップＳ１１５）。その後、処理は図５のステップＳ１２に移行する。なお、各ステップで算出された周波数領域の基準電界Ｆinc（ω）、電界Ｆref（ω）、および反射率Ｒは、データ格納部６０に記憶される。
【００９８】
次に、透過率計算部４３によって実行される透過率の計算処理（図５のステップＳ１２）の詳細について、図１１を参照して説明する。
まず、透過率計算部４３は、反射率の計算処理で計算した周波数領域の基準電界Ｆinc（ω）（図１０のステップＳ１１３）をデータ格納部６０から読み出す（ステップＳ１２０）。また、透過率計算部４３は、第２参照座標ｐ２の電界の過渡応答Ｅ２tot（ｔ）をデータ格納部６０から読み出す（ステップＳ１２１）。
【００９９】
その後、透過率計算部４３は、周波数領域の透過電界Ｆtrn（ω）を計算する（ステップＳ１２２）。具体的には、透過率計算部４３は、透過電界の時間変化Ｅtrn（ｔ）を第２参照座標ｐ２の電界の過渡応答Ｅ２tot（ｔ）に対し、所定の時間区間（ｔtrn１＜ｔ＜ｔtrn２）において、フーリエ変換を実行して周波数領域の透過電界Ｆtrn（ω）を得る。
【０１００】
その後、透過率計算部４３は、透過率を出力する（ステップＳ１２３）。より詳細には、透過率計算部４３は、周波数領域の基準電界Ｆinc（ω）のピーク値Ｆinc_pと周波数領域の透過電界Ｆtrn（ω）のピーク値Ｆtrn_pとの比、すなわち透過率Ｔ＝Ｆtrn_p／Ｆinc_pを出力する。その後、処理は図５のステップＳ１３に移行する。
【０１０１】
図５に示すように、評価部５０は、予め設定されている光学素子１４０の特性に関する要件に基づいて、光接続構造１１０の光学素子１４０の形状や物性値の修正が必要であると判断した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、ステップＳ２からステップＳ１２の処理を繰り返す。一方、評価部５０は、光学素子１４０の形状や物性値の修正が必要ないと判断した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、処理は終了する。
【０１０２】
より詳細には、評価部５０は、ステップＳ９で計算された結合効率、ステップＳ１１で計算された反射率、およびステップＳ１２で計算された透過率から、所望の光接続構造１１０の結合効率、反射率、および透過率を満たすか否かにより光学素子１４０の形状や物性値の修正が必要であるか否かを判断する。以上の処理により、解析装置１は光接続構造１１０の解析を行う。
【０１０３】
［具体例］
次に、本実施の形態に係る解析装置１が、図１５に示す光接続構造１１０ｂを解析する具体例について説明する。
【０１０４】
まず、解析装置１が解析を行う対象である光接続構造１１０ｂの構成について説明する。図１５に示すように、光接続構造１１０ｂは、第１導波路１２０および第２導波路１３０と、これらの導波路を接続する光学素子である接着層１４０ｂとを有する。
【０１０５】
第１導波路１２０は、例えば、埋め込み型のＳｉ導波路で形成される。第１導波路１２０は、コア１２１と、コア１２１を覆って形成されるクラッド１２２とを有する。
第２導波路１３０は、石英系の材料で形成された光ファイバが用いられる。第２導波路１３０は、光ファイバのコア１３１、およびコア１３１を覆って形成されるクラッド１３２を有する。
【０１０６】
接着層１４０ｂは、例えば、エポキシ系、アクリル系などの樹脂材料で形成される接着剤を第１導波路１２０および第２導波路１３０が互いに対向する端面を充填するように形成される。接着層１４０ｂは、第１導波路１２０および第２導波路１３０の光軸上に形成されたレンズ１４１ｂを有する。レンズ１４１ｂは、光軸に沿って凸な球面レンズで形成されている。レンズ１４１ｂについては、樹脂材料で形成される。なお、接着層１４０ｂの屈折率は、レンズ１４１ｂの屈折率よりも小さくなるよう形成される。
【０１０７】
光接続構造１１０ｂの領域は、ｘ軸方向の屈折率変化がないスラブ導波路を仮定する。また、第１参照座標ｐ１は、接着層１４０ｂの領域内の光軸上に設定されている。第２参照座標ｐ２は、第２導波路１３０の領域内の光軸上に設定されている。
【０１０８】
図１６Ａは、光接続構造１１０ｂの基準電界の分布を計算するための領域構造を示している。また、図１６Ｂは、第２分布計算部２４が計算した、光接続構造１１０ｂの基準電界分布を示している。なお、図１６Ｂは、電界の二乗分布を示している。基準電界については、第１導波路１２０、およびレンズ１４１ｂを含まない接着層１４０ｂのみの構造で計算されている。すなわち、光学素子である接着層１４０ｂに、第１導波路１２０から第２導波路１３０側に向かって伝搬する進行波を遮る構造などが含まれない場合の電界分布が基準電界分布として計算される。
【０１０９】
第３応答計算部３４が求めた、光接続構造１１０ｂの接着層１４０ｂに設定された第１参照座標ｐ１の基準電界の過渡応答を図１７に示す。図１７において、横軸は時間、縦軸は振幅を示している。
【０１１０】
次に、図１８Ａに光接続構造１１０ｂの領域構造を示す。図１８Ｂは、第１分布計算部２３が計算した図１８Ａの光接続構造１１０ｂの電界分布を示している。なお、図１８Ｂは、電界の二乗分布を示している。
【０１１１】
次に、第１分布計算部２３が出力した電界分布に基づいて、第１応答計算部３２が求めた光接続構造１１０ｂの第１参照座標ｐ１における電界の過渡応答を図１９に示す。図１９の横軸は時間、縦軸は振幅を示している。
【０１１２】
図２０は、反射率計算部４２が、第１参照座標ｐ１における電界の過渡応答に基づいて計算した反射電界の時間変化を示している。図２０の横軸は時間、縦軸は振幅を示している。反射率計算部４２が、図２０の矢印に示す計算区間の反射電界に対してフーリエ変換を実行して出力した反射率Ｒは、Ｒ＝−２９ｄＢとなった。
【０１１３】
一方、図２１は、第２応答計算部３３が光接続構造１１０ｂの電界分布から求めた第２参照座標ｐ２における電界の過渡応答を示している。図２１の横軸は時間、縦軸は振幅を示している。透過率計算部４３が、図２１の矢印で示す計算区間に対してフーリエ変換を実行して出力された透過率Ｔは、Ｔ＝−７．９ｄＢとなった。
【０１１４】
図２２は、固有モード計算部２１が計算した第２導波路１３０の固有モード（０次）を示している。また、図２３は、モード分布抽出部３１が、図１５に示す第２導波路１３０の参照区間Ｉにおいて定義された参照面ａでのモード分布を計算した結果を示している。図２３に示すモード分布は、ｙ軸方向のモード分布の代表値を示している。
【０１１５】
さらに、図２４は、第２導波路１３０に設定されている参照面ａの位置を振って、結合効率計算部４１がモード分布に基づいて計算した結合効率と、第２導波路１３０の距離との関係をプロットした結果を示している。図２４の横軸は、ｚ軸に沿った、参照区間Ｉの右端からの距離Ｄ（図１４）を示している。また、縦軸は結合効率［ｄＢ］を示している。
【０１１６】
以上説明したように、本実施の形態に係る解析装置１によれば、０次以上の固有モードが複合した導波路の導波モードを計算し、計算された導波モードを光源として、ＦＤＴＤ法によって、光接続構造の電磁界分布を計算するので、多数の電磁界のモードが複合されている場合であっても、光接続構造を解析することができる。
【０１１７】
以上、本発明の解析装置および解析方法における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１…解析装置、１０…設定部、２０…求解部、３０…データ抽出部、４０…特性解析部、５０…評価部、１１…第１構造設定部、１２…第２構造設定部、１３…第３構造設定部、２１…固有モード計算部、２２…導波モード計算部、２３…第１分布計算部、２４…第２分布計算部、３１…モード分布抽出部、３２…第１応答計算部、３３…第２応答計算部、３４…第３応答計算部、４１…結合効率計算部、４２…反射率計算部、４３…透過率計算部、１１０、１１０ａ、１１０ｂ…光接続構造、１２０…第１導波路、１３０…第２導波路、１４０…光学素子、１４０ｂ…接着層、１４１ｂ…レンズ、１２１，１３１…コア、１２２，１３２…クラッド、１０１…バス、１０２…プロセッサ、１０３…主記憶装置、１０４…通信インターフェース、１０５…補助記憶装置、１０６…Ｉ／Ｏ装置、１０７…入力装置、１０８…表示装置。
【図１】
2020134386.tif 000006
【図２】
2020134386.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020134386.tif 000011
【図７】
2020134386.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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