FDTD法における非線形分散性APML吸収境界条件の最適化 Optimization of Nonlinear Dispersive APML ABC for the FDTD Analysis of Optical Solitons

FDTD法およびウェーブレットを用いた高次FDTD法による光ソリトン伝搬解析のための非線形APML(異方性PML)吸収境界条件を導出し、そのパラメータの最適値について検討した。ガラス基板中を伝搬する光ソリトンパルスの2次元および3次元FDTD解析において、特定のPML層数における損失および等化誘電率パラメータ、それらの媒質パラメータ傾斜のための多項式の次数について、その最適値を計算実験により求めた。ソリトンパルス生成に必要な非常に強い非線形媒質条件下において、25層PMLを用いた場合に約一60dBの反射係数が得られた。

Parameter optimization have been performed for the nonlinear dispersive anisotropic perfectly matched layer (A-PML) absorbing boundary conditions (ABCs) for the standard and the high-spatial-order finite-difference time-domain (FDTD) analyses of optical soliton propagation. The optimum values of the loss factor, permittivity, the order of polynomial grading for particular numbers of APML layers have been sought, and the resulting nonlinear APML has been applied to the 2D and 3D analyses of nonlinear optical pulse propagation in a glass substrate. An optical pulse of spatial and temporal soliton profile has been launched with sufficient intensity to yield a soliton-like pulse propagation with strong nonlinearity, and a reflection of -60 dB has been typically obtained for a 25-layer APML.