| Project/Area Number |
20K14444
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 14020:Nuclear fusion-related
|
|---|
| Research Institution | Nihon University (2023-2024)
Ritsumeikan University (2020-2022) |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
|
| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
|
|---|
| Keywords | 光渦 / ECRH / 円筒導波管 / コルゲート導波管 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)はプラズマ加熱の代表的な方法の一つである．ラゲールガウスビームは3次元的な位相構造からくる自由度により，効果的に共振させることができるため，さらなる加熱効率の向上が期待できる．しかしながら，既存伝送路ではラゲールガウスビームの伝播を想定していないため，伝播可能性を調査する必要がある．既存加熱装置を改変することはリスクを伴うため，理論計算をもとにした数値シミュレーションを用いる．現在の ECRH 装置ではコルゲート導波管が用いられており，その固有モードはハイブリッドモードである．そこで，ラゲールガウスビームのハイブリッド化も行う．
|
| Outline of Final Research Achievements |
This study investigates efficient transmission and excitation methods for special electromagnetic waves called optical vortices, with the aim of applying them to future plasma heating technologies. To transmit high-frequency electromagnetic waves over long distances, waveguides are effective, and in particular, the “vortex beam,” a higher-order mode, exhibits properties similar to those of optical vortices. In this study, we calculated the coupling efficiency between electromagnetic waves in free space and waveguide modes and clarified their characteristics depending on the incident angle. Based on these results, we proposed a new method for exciting optical vortices using waveguides and demonstrated its effectiveness through simulations.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
光渦の一部は，従来の電磁波では到達できない高密度プラズマ内へも伝搬できる可能性があり，次世代のプラズマ加熱技術として注目されている．本研究では，既存の導波管を用いて高出力の光渦を効率的に生成する新たな方法を提案した．また，シミュレーションや実験データの解析に役立つモード展開手法を開発し，電磁波の伝搬特性を詳細に評価可能とした．これらの成果は，核融合発電の実現に向けた基盤技術の一つとなるとともに，他の電磁波応用分野にも幅広く貢献し得ると考える．
|
