Study on a visualization method for electromagnetic fields in low-frequency band based on a quantum phenomena

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04341
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: ISHII MASANORI 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, 主任研究員 (50356432)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 電磁波可視化 / 電磁界測定 / 磁界センサ / セシウム原子

Outline of Final Research Achievements

In this study, we are researching and developing a new type of electromagnetic field visualization method. In general, electromagnetic field visualization methods use electromagnetic field sensors with antenna elements and receivers, which draws the received electromagnetic field strength distribution on a 2D or a 3D map.
On the other hand, in our method, gaseous cesium-133 atoms, a laser, and electromagnetic fields under observation are used in lieu of general antenna elements and receivers. If a resonant laser and electromagnetic fields irradiate the gaseous atoms simultaneously, fluorescence of the light is stronger in a near infrared region. The difference between the strength values of the fluorescence can be used for electromagnetic field visualization.
We succeeded in demonstrating a feasibility study of our proposing method for an electromagnetic field radiated from a loop antenna in a kHz-band.

Free Research Field

電磁環境工学、アンテナ、計測

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

われわれ人間は、いわゆる「電波」と言われる領域の電磁波を、五感を使って直接的に観察する事は出来ない。この事は、音や光と違い「電波」を直接的に理解する事を難しくしている。もしも、電磁波を視覚的に理解するために可視化をして観測する事が可能になれば、数式や計算機シミュレーション等による解析的ではなく、実物を直接的に理解する事も可能になるため、学術的意義も大きい。また、電子機器やアンテナ設計の分野においては、直接視覚的に理解しながら設計が可能になると言う新たな革新をもたらす可能性もあり、将来、社会的意義も期待できる。