2017 Fiscal Year Research-status Report
固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子の大規模アレーの開発
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17K06367
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
立木 隆 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (60531796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 貴司 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 教授 (50531802)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / 発振素子 / 銅酸化物超伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、銅酸化物高温超伝導体に内在する固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子のアレー化による出力特性の改善を目的として、mWオーダーの最高発振出力と高い垂直指向性を有する発振素子アレーの開発を目指している。当該年度では「放射指向性測定系の構築」と「多素子アレーの理論的検討」を進めた。
放射指向性測定系の構築・・・本研究の提案当初、放射指向性測定系の回転機構として被測定発振素子を固定し、その周囲の半球面上に配置された非冷却型検出素子を回転させる機構を考えていた。その後、微弱な信号まで検出できるように高感度な冷却型検出素子に変更する必要性を考慮し、回転機構の変更を検討した。その結果、検出素子を固定し、中心に置かれた発振素子を2軸回転したほうが、冷凍機チャンバーの限られた空間内に両素子を有効に配置できることがわかった。
多素子アレーの理論的検討・・・素子間の電磁的な結合により各発振素子に流れる超伝導電流が変調を受けると仮定したモデルを構築し、素子の発振モード毎に放射出力と放射パターンのアレー数依存性を計算した。これにより、基本モードでは、アレー数が４以上で放射出力が飽和傾向を示したのに対して、高次の121モードでは、従来の超放射理論と同様に、アレー数の自乗に比例して放射出力が増加した。また、放射パターンは、基本モードではアレー間隔とアレー数に応じて様々なサイドローブをもつブロードなパターンとなる傾向を示したが、121モードでは常に垂直指向性をもつビームとなり、アレー数の増加とともにパターンが先鋭化することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要に挙げた「多素子アレーの理論的検討」はおおむね順調に進展しているものの、「放射指向性測定系の構築」では、回転機構の変更を現在検討していることと測定系内の冷凍機チャンバーにリークが生じていたため、多少の遅れを生じている。なお、チャンバーのリークについては原因を特定し、既に修理が完了している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年に引き続き、放射指向性測定系の構築を行う。とりわけ、どの様な回転機構を採用するかを早急に決める。回転機構以外の冷凍機や制御系は既存のものを流用できるため、回転機構を完成させ次第、測定系の動作確認を行う予定である。
これまでの理論的検討によりアレー間隔と発振特性の関係についての知見が得られたため、それに基づいてアレーの設計を行う。また、アレー間の位相同期を行うための結合回路も設計し、プロトタイプの試作を行う。
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| Causes of Carryover |
放射指向性測定系の回転機構のための自動ステージの購入を次年度に先送りにしたこと、旅費を計上していた国際会議の出席を取りやめたこと、および想定していた修理が安価で済んだことにより、当該年度の支出額が予定を下回り、次年度使用額が生じた。
これらの使用計画として、回転機構用の自動ステージおよび真空部品や成膜材料の購入、さらに国内で開催される研究会と国際会議の参加費と旅費に使用する予定である。
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