================================================================== 【ソ フ ト名】 回折格子・万能解析 Ver1.3 【登 録 名】 grat13 .lzh 【著作権 者】 谷口 幸夫 【対応 環境】 Windows 95 【動作 確認】 NEC PC9821BP（日本語版 95） SONY PCG-505EX（日本語版 95） 【掲 載 日】 1999/12/12 【作成 方法】 LHA にて解凍を行う。 A> LHA E grat13(リターン) 【ｿﾌﾄｳｪｱ種別】 フリーソフトウェア 【転載 条件】 要相談(事前にメールにて連絡ください)。 ================================================================== ダウンロードファイル名を『grat13.lzh』としてください。 ================================================================== 【改版の履歴】 Ver 1.1 1998/10/04 初版 Ver 1.2 1999/11/23 動画ファイル出力機能の追加 Ver 1.3 1999/12/12 動画ファイル出力に関するバグ修正 【ソフト紹介】 「回折格子」とは光を分散させるための光学素子で、分光器、光ピック アップ、装飾品など多くの分野で用いられています。本ソフトはこの回折 格子に入射した光の波面の形状を視覚的にシミュレーションするものです。 計算には最近注目されているＦＤＴＤ（Finite Difference Time Domain method、時間領域差分法）を用いています。 （本ソフトの機能） １ 入力 ・ 回折格子の断面形状（ビットマップファイルにて指定） ・ 回折格子を構成する材質（誘電率、透磁率、導電率） ・ 入射光（波長、入射角度） Ｓ偏光に限定（電場はｽｸﾘｰﾝに垂直、磁場はｽｸﾘｰﾝ面内） 表面レリーフ型、体積振幅型、体積位相型など、任意の回折格子の 設定が可能です。 ２ 出力 ・ 格子近傍の光波の振幅分布（静的・動的表示） ・ 格子近傍の光波の動き（動画ファイルを作成） ・ 任意の位置でのフーリエ成分 特に光波の動きをWindows の標準的動画ファイルであるAVI ファイルとして 出力することができます。この機能により、回折格子近傍の波面の動きをリア ルに見ることができ、回折格子の機能を直感的に理解することが出来ます。 【ファイル内容】 grat13.lzh には、以下の５つのファイルが圧縮されています。 readme .txt ･･････ 説明書 grating .exe ･･････ 本プログラム「回折格子・万能解析」 rect .bmp ･･････ 断面ファイルのサンプル（矩形） blazed .bmp ･･････ 断面ファイルのサンプル（ブレーズト形） slit .bmp ･･････ 断面ファイルのサンプル（スリット形） 【 概要 】 作業の大まかな流れを示します。 本プログラムは「断面ファイル」「特性ファイル」「動画ファイル」の ３つのファイルを扱います。 グラフイック 断面ファイル 本プログラム 特性ファイル エディター （ペイントなど） --> ( *.bmp ) --> (grating.exe) <-> ( *.par ) | 動画ファイル ( *.avi ) １ 任意のグラフイックエディタ（例えばWindows付属の「ペイント」な ど）により断面ファイル( *.bmp )を作成します。 断面ファイルにより回折格子の断面形状（繰返し要素）を指定します。 ２ 次に本プログラム（ grating.exe ) を起動し、断面ファイルを読み 込みます。 ３ その後、回折格子を構成する材料や入射光の条件を指定します。 この計算条件は特性ファイル（ *.par ）として保存したり、再利用 できます。 ４ 指定された断面と計算条件を元に、その回折格子に入射された光の 波面を計算します。 ５ 波面の動きを記録した動画ファイルを作成します。 （この動画ファイルはメディアプレイヤーなどで観察できます。） 本プログラムにはデモ機能がついており、初めはこれにより一通りの機 能を理解して下さい。 【 デモの行いかた 】 １ （例えばエクスプローラーから）本プログラム grating.exe を起動 します。 -> 本プログラムのウインドウが開きます。 ２ 「デモ」メニューをクリックします。 現れる３つの中から１つを選択します。 ・ 単純平面波 ・ 屈折 ・ 反射 ・ ピンポール ・ 矩形誘電体 ・ ブレーズド型誘電体 ・ スリット型導電体 ・ 体積位相透過型 ・ 体積位相反射型 -> ウインドウに以下の３つの画像が現れます。 ・（左側）回折格子の断面の一つの繰返し要素を示します。 ・（中央）光の電場の振幅を色と濃淡で表示します。 ・（右側）適当な断面での振幅分布をグラフの形で表示します。 また、同時に「モニタ」ウインドウが現れ、経過時間と指定断面 でのフーリエ成分を表示します。 ３ このデモを中止する場合は、「計算中止」メニュをクリックします。 【 本プログラム( grating.exe )の使い方 】 （準備：断面ファイルの作成） １ 任意のグラフイックエディタを用いて解析したい回折格子の断面の 一つの繰り返し要素を描き、*.bmp形式のファイルに保存します。 ・ 格子の法線が画面の縦軸と一致するように配置して下さい。 ・ 同じ材質の所は同じ色で描画します。 ・ ５種類の材質（色）まで指定出来ます。 ・ ピクセル数が多いほど高精度で計算できますが、より時間がかか ります。 デモ画像のほとんどが横８０×縦１６０ピクセルを使用しています。 ・ 画面の上２０ピクセル及び下１６ピクセルの帯状の部分は計算に 使用するので、ここは一様な材質に設定して下さい。 （本計算） １ （例えばエクスプローラーから）本プログラム grating.exe を起動 します。 -> 本プログラムのウインドウが開きます。 ２ 「ファイル」／「断面ファイルの読込」メニューをクリックします。 現れるダイアログボックスの中で断面ファイルを指定して「開く」 をクリックします。 -> ウインドウ左側に断面が縦横とも２倍に拡大されて表示されます。 ３ 「設定」メニューをクリックします。 -> 設定ダイアログボックスが現れます。 以下の値を設定します。 (1) 波長 入射光の（真空中における）波長 (2) Ｘ全長 断面の画像の横の実寸法（＝繰返しのピッチ） (3) Ｙ全長 断面の画像の縦の実寸法 (4) 時間間隔 計算の時間の刻み幅（これを小さくすると、高精度 になりますが、計算時間がかかります） (5) 輝度 波面を表示する輝度（これを大きくすると明るくな りますが、大きすぎるとハイライト部がつぶれてし まいます。） (6) 入射角 入射光が回折格子の法線（画像の縦軸）と成す角 (7) 材料の光学特性 断面ファイルで描いた色が表示されます。 対応する色の欄に以下の値を入力して下さい。 ・ 比誘電率（空気なら 1.0） ・ 比透磁率（空気なら 1.0） ・ 導電率（単位S/mの絶対値） ４ 以上の値を入力したら「設定」をクリックします。 ５ （この設定を保存するときは） メニュー「ファイル」/「特性ファイルの書込」をクリックし、開く ダイアログボックスでファイル名を指定し、「保存」をクリックし ます。 ２回目からは「ファイル」/「特性ファイルの読込」により、３〜４ の設定操作は不要になります。 ６ メニュー「計算開始」をクリックします。 -> ウインドウに以下の３つの画像が現れます。 ・（左側）回折格子の断面の一つの繰返し単位を示します。 この中に現れる横線はモニタする断面を表します。 この「モニターライン」はドラッグにより上下に移動 できます。 ・（中央）光の電場の振幅を色と濃淡で表示します。 画面上から２０ピクセルの位置に設定された励振ライ ンから下側に光が進みます。画面下に達し安定するま で、計算を続けて下さい。 ・（右側）適当な断面およびモニターラインでの電場の振幅分布 をグラフの形で表示します。 また、同時に「モニタ」ウインドウが現れ、経過時間と前記モニ タラインでのフーリエ成分を表示します。 ７ （計算を終了するときは）メニュー「計算中止」をクリックします。 ８ メニュー「動画」/「開始」をクリックすると、得られた波面を 動的表示します。 「動画」/「終了」で終了します。 この表示は計算途中でも可能です（この間、計算は中断されます）。 ９ （動画ファイルを作成するときは） メニュー「ファイル」／「動画ファイルの書込」をクリックし、開く ダイアログボックスでファイル名を指定し「保存」をクリックします。 続いて開く「ビデオの圧縮」ダイアログボックスで圧縮の条件を指定 してＯＫをクリックします。 動画ファイルの作成が完了したら、ステータスバーに動画ファイル 書込完了と表示されます。 作成された動画ファイルは、アイコンをダブルクリックすることに より再生されます。 １０ （終了するときは） メニュー「ファイル」／「終了」をクリックします。 【参考文献】 ＦＤＴＤの計算方法に関して以下の文献を参考にしました。 １ 宇野亨、「ＦＤＴＤ法による電磁界およびアンテナ解析」、 コロナ社、1998 ２ 藤本正行、他、「超微細回折格子の回折特性算出」 以 上
ホームページへ戻る