2020 Fiscal Year Research-status Report
光渦を用いたECRHシステムの低損失な伝送方法の提案
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20K14444
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
藤田 宜久 立命館大学, 情報理工学部, 助教 (20780711)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 光渦 / ECRH / コルゲート導波管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はラゲールガウスビームに適した伝送路の解明である．加えて，大電力高周波を扱う既存伝送路では誘導電流を抑制するためにコルゲート導波管が採用されている．したがって，コルゲート導波管に適したラゲールガウスビームのハイブリットモード化も目指す．
以下に過年度の実施項目を記す．
１．伝送路中を伝播するラゲールガウスビームの空間分布を解析する前段階として，円筒導波管における伝播モードの解析を行い有効性を検証した．従来手法よりも高精度に効率的に解析する手法を提案し国際会議「CEFC2020，ICCES2020」で発表を行った．また，ラゲールガウスビームの伝播計算についても着手しており，現在も引き続き取り組んでいる．
２．空間的な位相情報も適切に計算できるように，過渡現象を扱うことができるシミュレーションコードを開発した．シミュレーションコードの検証も兼ねて，金属媒質への電磁波照射実験を行い特性解明を行った．本成果も国内外の会議「ITC29，JSST Workshop」にて発表を行った．
３．研究計画には記載がなかったが，化学の分野で用いられている溶媒露出表面積で電磁波の存在領域にあたるエバネッセント光を表現できる可能性が分かった（ISPlasma2021で発表）．同手法を用いることでコルゲート導波管の溝を新しい指標で評価することができるようになるとともに，解析的には扱うことが難しいナノスケールの構造物も数値的に扱えるようになることが期待できる．
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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
伝播モードを見積もるために定常状態の解析を行ったが，以下２点の課題が見つかった．
・導波管内の伝播モードを解析する際はスプリアス解の問題を解決する必要がある．
・計算の簡略化のために時間の項を取り除くと３次元的な位相構造を持つラゲールガウスビームを評価することができない．
スプリアス解の問題は既存の市販シミュレーションコードを用いることで解決した．しかしながら，シミュレーションコードに合わせたラゲールガウスビームの定式化には現在も引き続き取り組んでおり，検証調査も含めた継続的な取り組みが必要である．
バックアッププランとして，過渡現象を扱うシミュレーションコードを開発することに成功した．定常状態のモード解析のみならず，時間発展を追うことで伝播モードの励起過程をも捉えることができるようになるため，新たな学術的知見が得られることが期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
目的の達成に向けて以下の内容に取り組む．
１．継続してラゲールガウスビームの伝播計算を行い，様々な環境下での伝送効率を定量的に評価する．
２．媒質の違いが伝播モードに及ぼす影響を明らかにし，ハイブリットモードの定式化を行う．
３．ラゲールガウスビームのハイブリットモードの有効性を伝送効率や実現可能性を踏まえて評価する．
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| Causes of Carryover |
研究成果発表の場として予定していた国際学会ならびに国内学会が新型コロナウイルスの影響により中止またはリモートによる開催となったため，旅費や滞在費等を執行できなかった．このため，494,149円の予算を次年度に繰り越すことにする．繰り越した予算は２０２１年度中に開催される学会への旅費ならびに滞在費等に充てる．
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