2014 Fiscal Year Research-status Report
安定バイアスされた固有ジョセフソン接合を用いた高出力テラヘルツ波発振素子の開発
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26420291
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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 |
立木 隆 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, その他部局等, 准教授 (60531796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 貴司 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, その他部局等, 教授 (50531802)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / 発振素子 / 銅酸化物高温超伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、銅酸化物高温超伝導体に内在する固有ジョセフソン接合を用いたテラヘルツ波発振素子の安定化と高出力化を目指し、その目的達成の手段として、接合への安定したバイアスの印加法を確立することにある。当該年度では「発振持続条件の検討」と「バイアス安定化回路の設計」を進めた。
発振持続条件の検討・・・テラヘルツ波発振の持続条件を検討する上で、放射損を取り入れていない従来モデルにおいても、空間中にどのような方向に放射が生じているか(放射パターン)を知ることが必要となった。接合部の発振モード(共振モード)が異なると放射パターンも大きく変化することを理論解析により見出した。このことは発振持続条件を求める際にも考慮すべき特性である。さらに、発振時の電流―電圧特性上にヒステリシスがあることを、試作した発振素子の特性評価および数値シミュレーションの両方から見出した。そのため、安定したバイアスを素子に供給する際、このヒステリシス特性を踏まえる必要があることわかった。
バイアス安定化回路の設計・・・発振素子を発振状態にするために電圧あるいは電流バイアスを行う際、これまではファンクションジェネレータ（FG)を用いて掃引し、動作点で定バイアス駆動していた。FGを高安定化電源に変更してコンピュータ制御することにより、時間経過によるバイアス電圧の変動幅を100分の1以下に低減することができた。今後は、素子からの放射出力が最大になるように、安定化電源を制御してバイアスできるような回路システムを構築する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要に挙げた「発振持続条件の検討」の実施項目において、放射パターンの理論的評価という新たな課題を先んじて取り組んだため、多少の遅れを生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、素子の持続発振条件の検討を行う。それと並行して容量性負荷を素子に接続することにより、持続発振を妨げているゼロ抵抗遷移を抑制できるか否かを理論的に検討する。その結果に基づいて容量性負荷を装荷した素子の設計・製作を行う。
バイアス安定化回路システムを前年得られた知見をもとに製作する。本システムを用いることにより、上記の発振素子の特性とりわけ発振線幅の減少および発振出力の増加が実際に現れるかを検証する。
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| Causes of Carryover |
当初、購入予定であった制御用ソフトウェアは、別途入手できたため、購入することを控えることとした。
同じく購入予定であった回路部品や電源は、まずは現行のもので代用し、現在、必要なスペックを検討し、機種選定の最中であるため、購入には至っていない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当該年度に購入しなかった回路部品や安定化電源のほか、発振素子の製作装置に必要な真空部品や薬品等を購入する予定である。さらに制御用ソフトウェアを円滑に動作させるためのコンピュータも購入する予定である。
その他、当該年度に挙げられた発振素子の放射パターンやバイアス依存性についての成果および放射特性評価用検出器の成果を「超伝導エレクトロニクスに関する国際会議」、「ミリ波と赤外およびテラヘルツ波に関する国際会議」で発表するため、その旅費と参加費を本助成金で支払う予定である。
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