サブミリ波におけるヘテロダイン受信機の開発と星間水蒸気探査

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04233102
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 水野 皓司 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (30005326)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 啓二 九州大学, 工学部, 助教授 (80108670) ; 野口 卓 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (90237826) ; 阪井 清美 郵政省, 通信総合研究所・関西支所, 室長 (00029109) ; 小平 眞次 木更津工業高専, 教授 (50042627) ; 稲谷 順司 国立天文台, 電波天文学研究系, 教授 (20134629)
• Keywords: サブミリ波 / SIS検出器 / ミリ波発振器アレイ / イメージング / 超伝導発振器

Research Abstract

光と電波との境界領域サブミリ波帯には、原子、分子の豊富なスペクトル線やダストの熱放射が存在し、その観測は星間物質の研究上きわめて重要である。本研究は、目標を500GHz近辺におき、その領域における電波天文学用の受信機を開発することを具体的な目標としている。
〔A〕500GHz帯SIS受信機
SIS接合のリーク電流の低減、500GHzミキサーの最適設計、ガン発振器および周波数逓倍器による高位相安定LOの製作、飛翔体への塔載も可能な小型の4K-JT冷凍機の開発を行った。
〔B〕多素子デバイス
ガンダイオードを用いた発振器アレイの設計の為に導波管共振器を用いてガンダイオードのインピーダンスを測定した。その結果を等価回路に適用し、安定化条件及び発振条件を考慮して発振器の設計を行い、実験結果と良い照合を得た。60GHz帯10素子のイメージングアレイに関し、コヒーレント照射の影響を実験的に考察した。共鳴トンネル素子に関し、ミリ波を得る為の構造の製作を完了した。
〔C〕超伝導発振器FFO
フラックスフロー型超伝導発振器の開発において、その高出力化を目的とし、Nbn/Mgo/NbN接合の低損失化、高電流密度化および測定系の製作を進め、外部へ放射した電磁波電力で最大100nW以上の発振を確認した。
NbN/Pb-Inジョセフソン素子を用いたFFOをストリップ線路に磁気結合させ、線路中に設けたSIS検出器で放射電磁波の計測の詳な実験を行い、それとシミュレーションの比較によりFFOの性能の総合的評価を行った。

Research Products

• [Publications] Jongsuck Bae: "Millimeter and Submillimeter Wave Quasi-Optical Oscillator with Gunn Diodes" IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 41. 1851-1855 (1993)
• [Publications] S.Kohjiro: "Stress in NbCxN_1-x Films prepared by Reactive RF Magnetron Sputtering" Jpn.Appl.Phys.32. 834-836 (1993)
• [Publications] S.Kiryu: "Flux-Flow Type Josephson Oscilator Consisting of Epitaxial NbCN/MgO/NbCN Junction" IEEE Trans.Appl.Superconductivity. 3. 2528-2531 (1993)
• [Publications] K.Kudo: "Verification of the Model of Inductive Coupling between a Josephson Oscillator and a Stripline" Jpn.J.Appl.Phys.32. 60-64 (1993)
• [Publications] K.Yoshida: "Microwave Filter Application of Inductively Coupled Superconducting Striplines" IEEE Trans.on Appl.Supercond.3. 2788-2791 (1993)