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[Python×Ansys Lumerical varFDTD]クロス光導波路のロバスト最適化を試してみる②

Last updated at Posted at 2026-01-16

前回からの続き

前回の記事https://qiita.com/Takeshi_Baba/items/152e1a813b4fc63e08c7
試したロバスト最適化からの進捗があったので報告します。
前回の検討では下図の様に最適化したつもりでしたが、最終的な結果が最初の初期条件に戻る結果になってしまっていました。
↓が前回の結果
スクリーンショット 2026-01-16 114216.png

プログラムの改良点

今回は、以下の項目を修正して再度実施してみました。
①Scipyに渡すデータの無次元化
②平均化したFOMがLumoptに渡っていなかった点の修正
③波長範囲を1520 nm ~ 1570 nmに狭める
④入出力導波路の幅の変動が±40 nmだったのを、±20 nmに縮小し現実的な値に修正

改良した実行結果

こちらが実行結果になります。右は透過率の計算結果です。
スクリーンショット 2026-01-16 111226 (1).png

ちょっとまともな構造になってきました。
下記の論文で示されているsingle etchのクロス導波路とも非常に似た形状になってきています。
"State-of-the-Art and Perspectives on Silicon Waveguide Crossings: A Review"
Micromachines 2020, 11(3), 326; https://doi.org/10.3390/mi11030326
https://www.mdpi.com/2072-666X/11/3/326
この構造の透過率を計算してみたところ、1520 nm ~ 1570 nmの範囲で透過率0.99以上の結果が得られており、良好な特性になっていそうです。

2次元構造の最適化はできつつあるので、
今後は3次元構造も含めたロバスト最適化に取り組んでいこうかと思います。

※本記事は筆者個人の見解であり、所属組織の公式見解を示すものではありません。

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