2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of advanced wireless-optical signal conversion devices for 5G mobile systems
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20H02205
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
村田 博司 三重大学, 工学研究科, 教授 (20239528)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
塩見 英久 大阪大学, 量子情報・量子生命研究セン ター, 特任准教授 (00324822)
大田垣 祐衣 三重大学, 工学研究科, 助教 (10909914)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 5G / 無線 / アンテナ / 光変調 / 光ファイバ無線 / たたみ込み |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．無線－光信号変換デバイスの動作解析・設計
昨年度に引き続き 3次元電磁界シミュレーター HFSS を用いてデバイスの解析・設計を行った。5G無線通信システムにおけるメイン周波数バンド（28 GHz 帯）で動作する3次元アンテナ多段構造無線－光信号変換デバイスの電磁界解析と設計を行った。その結果、平面パッチアンテナを垂直方向に3段積層する構成を用いた場合について、1段構成に比べて5倍以上の電界増強特性を得るための条件を見出した。この3段積層構成を適用することで、良好な無線－光信号変換特性を得る見通しが得られ、28 GHz 帯無線－光信号変換デバイスの設計を行った。この研究成果を纏めてレーザー学会第42回年次大会に投稿し、発表を行った。
２．デバイスの試作・実験
ニオブ酸リチウム結晶を用いたチャネル型構造単一モード光導波路の試作と評価実験を行い、低損失（伝搬損失 ＜ 1dB/cm）光導波路を得るための作製条件を得た。
さらに、複数のレーザー光と光ファイバの波長分散特性を利用した無線信号処理実験を行った。波長の異なる2つのレーザー光を無線－光信号変換デバイス（アンテナ電極光変調器）に入力して、無線信号によって2光波を同時に光位相変調した後、所定の長さの単一モード石英光ファイバ中を伝送させた。このとき、波長差に応じて無線信号に遅延が生じるため、2光波を復調（光－電気変換）して合波することにより、無線信号の時間領域たたみ込み処理特性が得られる。これを実験的に確かめた。この研究成果を纏めて電子情報通信学会MWP研究会に投稿し、発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予想よりも大きな電界増強が得られる条件を見出した。これは、想定外の良い研究成果である。デバイス作製の進捗は、少し遅れているが、最終年度には作製・評価実験が完了する見込みである。したがって、研究課題全体としてはおおむね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、アンテナ解析・設計と試作・実験を進める。デバイス作製は、2022年夏に集中的に実施する予定であり、多段アンテナ積層構造デバイスの動作実証実験を行う。無線信号処理実験についても並行して実施する。
研究成果の学会発表・論文発表についても進め、情報発信に努める。
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