Research on Real-time Imaging Technique of Intensity Distribution of Microwave Electric and Magnetic Fields Using Cesium Gas Cell
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22K04115
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
東島 侑矢 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究員 (20805147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木下 基 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 研究グループ長 (00415671)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2024: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | マイクロ波 / イメージング技術 / 原子分光 / 電磁界分布 / アンテナ |
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| Outline of Research at the Start |
自由空間中の電磁波（電場・磁場）のふるまいは、多数の無線通信端末が利活用される社会において重要な測定要素である。近年、空間中の電磁波強度分布を測定する手法として従来の金属アンテナや高周波プローブを走査する手法ではなく、アルカリ金属原子と電磁波の量子相互作用を応用して電場・磁場強度を測定する手法が提案されている。本研究においても電場・磁場分布を同一センサ用いて同時に2次元イメージングすることを目標としている。特に、近傍界における電磁場のふるまいについてはリアルタイムに測定可能な系を構築することで微細化する高周波回路やアンテナの高周波特性やEMC評価への応用が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度の実績として、マイクロ波磁場の空間分布をリアルタイムにイメージングするための基盤技術の開発と評価を進めた。一つ目として、ホーンアンテナや導波管プローブから放射される平面波や近傍の球面波の撮像、Φ200 mmのアルミナレンズを用いることでCs封入されたガスセル上にマイクロ波をフォーカスし、その結像状態や焦点距離の可変をCMOSカメラでリアルタイムに観測し、最終的にマイクロ波帯における磁場分布カメラとして機能できることを実証した。
二つ目としてラビ振動の観測におけるマイクロ波への位相変調を加えずに分岐した近赤外励起レーザの片方にチョッパーによる変調を加えることで、レーザ交点における磁場の絶対強度が得られることを実証した。これはレーザのビーム幅を分解能として、掃引により可変した交点毎の絶対強度を求めれば、セル面内の絶対強度分布がイメージングできることを示唆している。
電場分布の測定にむけては、必要な狭帯域可視光レーザに必要な外部共振器の試作設計を進めた。納期の関係から組み立てと波長計による評価は遅れているものの、共振器に用いる干渉フィルタの透過特性は設計通りに試作できている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
磁場分布のリアルタイムな放射パターン結像やレーザ交点での絶対強度算出などイメージングにおいて基盤となる評価技術の開発に成功し、国際学会での発表、共著での論文投稿を行った。また、電場分布イメージングを行うために必要なレーザ用共振器の開発は、納期の影響等で遅れているものの、必要な仕様を満たすことを予備実験にて確認できた。総じて、研究全体の進捗は順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度に試作した外部共振器の組み立てと可視光レーザの性能評価を進める。性能指標として、波長計による中心波長と線幅評価を検討している。また、試作したCsガスセルに対して2波長のレーザを入射し、電磁誘起透明化現象の観測を目標としている。先行している磁場分布のリアルタイムイメージングでは斜入射状態や反射板等による散乱の状況をカメラにより観測、電磁界解析によるシミュレーション計算との比較を予定している。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
