2019 Fiscal Year Annual Research Report
Time-resolved imaging of GHz surface acoustic waves and controlling acoustic chirality
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17H02807
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松田 理 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30239024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
友田 基信 北海道大学, 工学研究院, 助教 (30344485)
O・B Wright 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90281790)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 表面音響波 / 時間分解イメージング / 任意周波数 / フォノニック結晶 / フォノニックメタマテリアル / カイラリティ / ラム波 / ゼロ分散モード |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の第一の目的は、表面弾性波を活用する材料・デバイスの研究・開発において強力なツールである表面弾性波の時間分解イメージング法において、従来の方法で弱点とされた周波数分解能の不足を解決することである。この問題に対して、我々は測定に用いる繰り返しレーザーパルス列の強度を適切な周波数で変調することで任意周波数音響波成分を励起し、これを時間分解測定する手法を確立・発展させる。また、この手法を用いてフォノニック結晶・メタマテリアルの音響特性を調べる。本研究の第二の目的は、カイラリティを有する音響場とカイラリティを有する構造との相互作用に注目することである。カイラル物質と光との相互作用については広く研究されているが、音響場との相互作用は未開拓の分野である。しかしながら、音響カイラリティはカイラル物質の選択的励起や音響波の単一方向伝播などの新しい応用が見込まれ、その基本的理解は重要である。
本年度は、前年度に構築した任意周波数時間分解表面音響波2次元イメージング装置を用いて、フォノニック結晶、フォノニックメタマテリアル、薄板試料におけるGHz音響波伝播を調べた。これらの音響分散関係を実験的に取得した。薄板におけるLamb波伝播観測においては、ゼロ群速度モードの実時間測定に成功し、この振動モードが試料表面で局在している状況を可視化した。カイラリティ関連の研究では、カイラルなフォノニック結晶に基づくプリズム構造の音響波伝播のシミュレーションを行い、プリズムによる屈折とフォノニック結晶による回折の組み合わせによる音響波伝播の様子が、基本単位構造のカイラリティに大きく影響されることを見出した。また、関連研究として、全ての可能な音響モードが同一周波数帯域でバンドギャップを持つ完全バンドギャップ音響メタマテリアルを開発・設計し、数値計算および実験により完全バンドギャップを実証した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Time-resolved Imaging of GHz Surface Acoustic Waves in Two-dimensional Phononic Crystals with an Arbitrary-Frequency Technique2019
Author(s)
Osamu Matsuda , Hiroki Muramoto, Hiroaki Koga, Hiroki Nishita, Kentaro Fujita, Motonobu Tomoda, and Oliver B. Wright
Organizer
Phononics 2019, the 5th international conference on phononic crystals/metamaterials, phonon transport/coupling and topological phononics, Tucson, Arizona, USA
Int'l Joint Research
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