2020 Fiscal Year Annual Research Report
テラヘルツ波指向性制御デバイスの実現に向けた液晶素子の理想構造の提案と作製
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19K15036
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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 |
井上 曜 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, 准教授 (30723770)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | テラへルツ / 移相器 / 液晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ波は第6世代の高速無線通信技術に利用される帯域として期待されており、ミリ波・マイクロ波帯で用いられるようなフェーズドアレイ法の実現が望まれている。このような需要に従い、液晶を用いたテラヘルツ波の位相遅延デバイス(移相器)はフェーズドアレイ法の実現に向けて重要な研究テーマとなっている。
透過型素子を用いて電磁波の位相を操る場合、電磁波の波長と同程度の液晶セル厚が必要となる。テラヘルツの場合、数百ミクロン以上の極厚な液晶セルが必要となり、従来とは異なる配向技術の開発やダイナミクスの利用が重要となる。特に、セル厚の二乗に比例して大きくなる電気光学効果の応答時間の問題は、致命的なまでの実用上の欠点を持つため、改善が急がれる。
本研究課題では、極厚な液晶素子の高速応答化に関して、二つの手法を提案し、改善を狙った。一つ目は、ポリマー/液晶混合系を利用したものである。ポリマー内部に閉じ込められた液晶は、セル厚ではなく閉じ込められた空間のサイズに依存した応答特性を示す。このため、ポリマー形状、及び液晶ドロップレットのサイズを制御することができれば、応答時間の劇的な改善が見込まれる。二つ目は、ネマティック液晶とは根本的にダイナミクスの異なるコレステリック液晶を用いる方法である。コレステリック液晶の螺旋軸に垂直な電界を印加した場合、セル厚ではなく螺旋ピッチに依存した性質を示す高速応答成分が現れる。これは、極厚な液晶素子という条件下においても高速な電気光学効果が利用できるということであり、テラヘルツ液晶移相器への応用に適していると考えられる。
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