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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2025-07-11 10:40 有限要素双方向固有モード伝搬法を用いたメタレンズの最適設計に関する検討 ○齋藤涼太・井口亜希人・辻 寧英（室蘭工大）  EMT2025-36 MW2025-49 OPE2025-39 EST2025-35 MWPTHz2025-49 |
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| 抄録 | （和） | メタレンズは，波長より微細な構造(メタ粒子)を2次元周期/非周期に配列することで， 従来のレンズ機能を薄膜上で実現できる光学素子であり，自由な焦点距離の制御などが可能なことから注目を集めている． 本研究では，光ファイバ先端に搭載可能な軸対称メタレンズ構造の最適化を対象とする． これまで我々は，軸対称フルベクトル有限要素法(FV-FEM)を用いて集光やベッセルビーム生成を目的とした最適設計を行ってきたが， FV-FEMではレンズ透過後の自由空間全体を直接離散化する必要があり，特に長距離伝搬において計算コストが高くなるということが問題であった． 本研究では，軸対称構造に対するフルベクトル双方向固有モード伝搬法(軸対称FV-BEP)の定式化を行い，軸対称メタレンズ最適設計の効率化を図る． FV-BEPでは伝搬距離が長くなっても計算コストは増大せず任意の位置の電磁界振幅を効率的に求めることができる． 最適設計ではメタレンズの構造は関数展開法で表現し，設計変数の最適化には共分散行列適応進化戦略(CMA-ES)を用いる． |
| （英） | Metalenses are optical elements that realize the functions of conventional lenses on thin films by arranging subwavelength structures in a two-dimensional periodic array. Because they enable functionalities such as tunable focal length, they have attracted considerable attention in recent years. In this study, we focus on the optimization of an axisymmetric metalens structure that can be mounted on the tip of an optical fiber. In our previous work, we have employed an axisymmetric full-vector finite element method (FV-FEM) and design metalens for generating Bessel-like beams and focussing at spacefic distance. However, in FV-FEM analysis, the entire structure has to be discretized with fintie element, leading to high computational costs, particularly for long-distance propagation. To address this issue, in this report, we introduce an axi-symmetric full-vectorial bidirectional eigenmode propagation (axi-symmetric FV-BEP) method to analyze light propagation behavior through metalens. BEP can efficiently analyze the light propagation behavior even if the propagation distance is far long. In our optimal design, the structure of metalens is expressed using the function expansion method and the design variables are optimize using the covariance matrix adaptation evolution strategy (CMA-ES). |
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| キーワード | （和） | メタレンズ / 有限要素法 / 双方向固有モード伝搬法 / 自動最適設計 / / / / |
| （英） | Meta-lens / finite element method (FEM) / bidirectional eigenmode propagation (BEP) method / optimal design / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 125, no. 111, EST2025-35, pp. 144-149, 2025年7月. | |
| 資料番号 | EST2025-35 | |
| 発行日 | 2025-07-03 (EMT, MW, OPE, EST, MWPTHz) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | EMT2025-36 MW2025-49 OPE2025-39 EST2025-35 MWPTHz2025-49 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | EMT OPE EST MWPTHz MW IEE-EMT |
| 開催期間 | 2025-07-10 - 2025-07-11 |
| 開催地（和） | オホーツクJA Bldg. |
| 開催地（英） | Okhotsk JA Bldg. |
| テーマ（和） | 光・電波ワークショップ |
| テーマ（英） | Workshop on Optical and Microwave technologies |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | EST |
| 会議コード | 2025-07-EMT-OPE-EST-MWPTHz-MW-EMT |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 有限要素双方向固有モード伝搬法を用いたメタレンズの最適設計に関する検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Study on Optimal Design of Meta-Lens Using Finite Element Bidirectional Eigen Mode Propagation Method |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | メタレンズ / Meta-lens |
| キーワード(2)（和/英） | 有限要素法 / finite element method (FEM) |
| キーワード(3)（和/英） | 双方向固有モード伝搬法 / bidirectional eigenmode propagation (BEP) method |
| キーワード(4)（和/英） | 自動最適設計 / optimal design |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 齋藤 涼太 / Ryota Saito / サイトウ リョウタ |
| 第1著者 所属（和/英） | 室蘭工業大学 (略称： 室蘭工大) Muroran Institute of Technology (略称： Muroran Inst. Tech.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 井口 亜希人 / Akito Iguchi / イグチ アキト |
| 第2著者 所属（和/英） | 室蘭工業大学 (略称： 室蘭工大) Muroran Institute of Technology (略称： Muroran Inst. Tech.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 辻 寧英 / Yasuhide Tsuji / ツジ ヤスヒデ |
| 第3著者 所属（和/英） | 室蘭工業大学 (略称： 室蘭工大) Muroran Institute of Technology (略称： Muroran Inst. Tech.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-07-11 10:40:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | EST |
| 資料番号 | EMT2025-36, MW2025-49, OPE2025-39, EST2025-35, MWPTHz2025-49 |
| 巻番号（vol） | vol.125 |
| 号番号（no） | no.108(EMT), no.109(MW), no.110(OPE), no.111(EST), no.112(MWPTHz) |
| ページ範囲 | pp.144-149 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2025-07-03 (EMT, MW, OPE, EST, MWPTHz) |
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