2020 Fiscal Year Annual Research Report
原子の共鳴現象を利用した電磁波リアルタイムイメージングの研究
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19K15007
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
東島 侑矢 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, 研究員 (20805147)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / パッチアレーアンテナ / イメージング / 二重共鳴 / セシウム原子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は、前年度に構築した測定系の評価・改良を行いガラスセルの2次元平面内において、パッチアレーアンテナから放射する磁界強度分布をリアルタイム(0.01秒の露光時間)に撮像可能であること実証した。
まず、前年度では観測できなかったマイクロ波の磁界強度分布に応じた蛍光強度分布を、準ヘルムホルツコイルを用いた外部DC磁場の調整等により二重共鳴信号のSN比を向上させ、1秒の露光時間で撮像することに成功した。
同時に、現行の励起レーザーはビーム幅が細く、2次元平面内をリアルタイムに撮像するには不適であった。この点を改良するため、ガルバノミラーとシリンドリカルレンズを組み合わせた光学系を構築し、10 cm四方のガラスセル平面内を同時に励起することに成功した。最終的に、本測定系ではCMOSカメラの露光時間が0.01秒といったリアルタイムな磁界強度分布の計測が可能であることを実証した。
この測定系を用いて、パッチアレーアンテナから放射する磁界強度分布の撮像に取り組んだ。試作した2素子のアレーアンテナは素子間隔の違いにより磁界の分布状況が異なることを確認し、この分布の違いについては電磁界解析を用いて検証も行った。さらに、可変位相器を用いることでパッチアレーアンテナの素子間位相差を変化させ、アンテナから放射する磁界の放射方向が変化する様子をリアルタイムに撮像することに成功した。これにより、広く実用化されるアレーアンテナ等の動作状態の評価やより精密なビーム制御技術への応用が期待できる。
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