フォトニクス技術による超広帯域サブミリ波ヘテロダイン観測法の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12354001
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan
• Principal Investigator: 石黒 正人 国立天文台, 電波天文学研究系, 教授 (40023684)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松尾 宏 国立天文台, 開発実験センター, 助教授 (90192749) ; 野口 卓 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (90237826) ; 関本 裕太郎 国立天文台, 電波天文学研究系, 助教授 (70262152) ; 石橋 忠夫 NTTフォトニクス研究所, 主幹研究員 ; 上田 暁俊 国立天文台, 電波天文学研究系, 助手 (30332159)
• Keywords: LMSA / フォトニックローカル / 電波天文学 / UTC-PD

Research Abstract

本研究では、電波干渉計で用いるための局部発振器の開発を行っている。従来は、ガン発振器(80GHz程度)を源発振とし、それの逓倍波を電波望遠鏡の局部発振信号として、使用してきた。しかし、この方式では受信機内部に多くの機器を入れる必要がある、比帯域幅が取れない、等の欠点がある。次期干渉計計画LMSAの観測周波数は、30〜950GHzであり、この周波数域を10の受信機で観測する。従って、局部発振器には、コンパクトかつ広比帯域である事が要求される。我々のグループでは、局部発振信号を2台のレーザーの差周波に載せ、アンテナへ供給する方法を提案している。今年度における研究の成果を挙げる。
(1)超高速フォトダイオード(UTC-PD)から発生する電気信号の導波管への結合計算を行い、電気信号の導波管への結合効率の最適化を行った。
(2)(1)の結果を踏まえ、UTC-PD実装用基板、導波管型UTC-PDマウントの設計・作製を行った。
(3)導波管マウント型UTC-PDへ光を入れるための超小型光学系設計・製作を行った。
(4)導波管マウント型UTC-PDの性能評価を行った。
100GHzにおいて1dBmの出力を(4)の実験において確認した。UTC-PDから発生する電気信号の導波管結合損失は、導波管に実装しない場合のUTC-PD出力を考え、3dB程度以下と推測される。この出力は、報告されている事例の100倍以上に当たる。

Research Products

• [Publications] 上田暁俊,石黒正人: "新世紀の電波天文学"光学. 30・8. (2001)
• [Publications] Y.Sekimoto,S.Yamamoto et al: "The Mt.Fuji subumillimeter-wave telescope"Review of Scientific Instruments. 71. 2895-2907 (2000)
• [Publications] 関本裕太郎,立松健一,山本智: "富士山頂サブミリ波望遠鏡とその遠隔制御システム"計測と制御. 39. 405 (2000)
• [Publications] Y.Sekimoto,T.Sakai et al.: "A Plan of Receiver developments for ASTE/LMSA"ALMA memo. 315. 1-17 (2000)
• [Publications] H.Matsuo,S.Ariyoshi et.Al.: "Development of Submillimeter-wave Camera for Atacama Submillimeter Telescope Experiment"IEEE Trans.Applied Supercond.in press. (2001)
• [Publications] H.Hasegawa,N.Ukita,H.Matsuo, et.al.: "Millimeter Continuum Observations of Parent Comets of Meteor Storms"AJ. 119. 417-418 (2000)