2014 Fiscal Year Research-status Report
左手系進行波型トランジスタを用いた非線形パルス生成制御に関する研究
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26420296
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Research Institution | Kanagawa Institute of Technology |
Principal Investigator |
楢原 浩一 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (00422171)
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Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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Keywords | 進行波型トランジスタ / 非線形線路 / 左手系線路 / 非線形孤立波 / 離散ブリーザー / 共鳴相互作用 / ソリトン崩壊 / 調和共鳴 |
Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度には当初の予定どおり,非線形左手系進行波型トランジスタ(TWFET)における,(a)明るい非線形シュレディンガーソリトンの生成条件,(b)同ソリトンの損失補償条件,(c)2次元空間的孤立波の自己集束条件および(d)2次元空間的孤立波の反射・屈折特性の解析的,数値的描写を行った。この結果の一例として,非線形包絡パルス間の共鳴相互作用の定量化に関する帰結を述べる。二つの非線形波の相互作用によって第三の波が生成する機構は3波共鳴あるいは3波混合現象と呼ばれる。非線形左手系TWFETはある周波数を上限として左手系波動を誘起する属性を有している。そして,その上限周波数で波数がゼロとなる性質をあわせ持つ。この性質によって従来のデバイスでは困難である,対抗伝搬する2波の相互作用による3波共鳴が高効率で生ずる。 本研究では,非線形右手左手混合(CRLH)線路に対して漸近的手法を適用し,効率の素子定数依存性を明らかにするとともに,効果的に高調波を生成する素子構造の提案に至った。3波共鳴の範疇にソリトン崩壊として知られる現象がある。ただ一つの波がある条件を満足するときに自励的にソリトン対を次々に放出することによって崩壊する現象である。左手系の属性によって包絡によって生ずるソリトンのパルス幅はオリジナルパルスよりも縮減される。この性質を用いた短パルス生成手法の提案をあわせて行った。そして,非線形左手系TWFETにおけるこれら効果の設計論構築を次期課題として明瞭化した。 前後して1次元線形左手系TWFETのPCB試作評価を継続している。時間領域で線路各セルの電圧波形を非侵襲に検出し波形伝搬の時空間での振る舞いを詳らかにする形態をとっている。空間的に伝搬しない波動として知られる離散ブリーザーや,孤立波生成を確認することができた。包括的な報告にはいましばらくの猶予が求められる。
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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
本研究の目的は3つに大別される。第一は,非線形孤立波の設計理論精密化である。研究に先立って,非線形左手系TWFET 上の非線形孤立波を記述するNS方程式を得ており,非線形包絡パルスの生成条件,損失補償条件は速やかに得ることができた。これに加えて非線形包絡パルス同士の相互作用について「研究実績の概要」において示すところの共鳴現象に関わる設計指針を明らかにできたことは平成26年度中の達成度としては当初を上回る程度といえる。第二は,試作評価による原理確認である。H26年度は一次元線路に関する。プリント基板回路による回路試作を遂行し評価を継続している状況にある。当初予定の通り,全セルの時間領域波形計測を行い所定の非線形波動伝搬を確認した。ただし数値解析との整合的理解には至らず,想定を上回る達成度とまではいえない。第三は新しいパルス制御回路の提案である。二次元非線形左手系TWFETの数値模型を構築し,自己集束効果による空間的孤立は生成の見通しを立てた。これにより当初想定した超広帯域入出力信号分離機能,電気的制御による連続的パルス遅延制御機能の数値的なデモンストレーションに目処がたった。一方,ソリトン崩壊に立脚した短パルス生成,結合非線形線路上の非線形パルス相互作用に立脚した出力超高速切り替え,移送同期ループといった新規機能の考案に成功した。想定を越えた達成度をあげたと評価している。以上,3項目についての評価から,上記記載のように判断した。
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Strategy for Future Research Activity |
上述の3つの目的に対する推進方策をそれぞれ明らかにする。第一に対しては,H26年度において非線形CRLH線路に対して議論した共鳴相互作用の設計論をTWFETに拡張する。TWFETは二つの非線形CRLH線路の結合系であり加えてFETが介在する。極めて複雑な系であるため,まずは結合CRLH線路について議論を拡張することが肝要である。異なるモード間でのソリトン崩壊が生ずるものかなど,新たに提起する問題もあり総括に向けて活動を加速する。 第二の目的に対しては,当初予定の通り,1次元線路の試作拡張が主たる推進方策である。線路のセル数を増大させ,包絡パルス波実測の確度を向上させることと,パルス間相互作用の実測を念頭におく。あわせて二次元線路の設計を進め,配線構造,基板サイズ,使用デバイス,測定治具の策定を完了する。 第三の目的に対しては数値実験を主軸にアイデアの創出と実現性判断,定量設計を継続して進める方策をとる。二次元線路上の孤立波の振る舞いを系統的に調査し,上述の高機能処理デモンストレーションを急ぐ。
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Remarks |
研究室ホームページ http://http://www.ele.kanagawa-it.ac.jp/~narahara/
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Research Products
(2 results)