• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

非線形線路を用いたテラヘルツ帯パルス光源の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 18860015
研究種目

若手研究(スタートアップ)

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関山形大学

研究代表者

楢原 浩一  山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (00422171)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
2,720千円 (直接経費: 2,720千円)
2007年度: 1,360千円 (直接経費: 1,360千円)
2006年度: 1,360千円 (直接経費: 1,360千円)
キーワード非線形線路 / メタマテリアル / 共鳴トンネルダイオード / ソリトン / テラヘルツ / CRLH線路 / パルス圧縮 / 半導体デバイス / バルス生成 / THzエレクトロニクス / 電圧制御発振器 / スイッチ線路 / 分布定数回路
研究概要

本研究は共鳴トンネルダイオード(Resonant Tunneling Diode, RTD)を周期装荷した伝送線路における非定常的波動伝播において、パルス幅が極端に圧縮される現象の発見に端を発している。この2年においては、研究成果は、J. Appl. Phys.をはじめとする学術誌に採録され、RTDの研究者から打診を受けるなど,研究活動の広がりを予感させる段階にまで至ってきた。この過程では、極短電気パルス生成に加えて、興味深い波動の往復伝播を新たに見出すに至った。RTD線路にステップ状電気パルスが入力されると、RTDのピーク電圧を境にして、指数関数および正弦関数モードの波動がそれぞれ誘起される。RTDのコンダクタンスと配線抵抗によって前進パルス・エッジは減衰し、パルス振幅に依存して定まる距離を伝播すると消失する。この点において、新たにすべての電圧領域で指数関数モードが誘起される。この新しく生じた伝播モードは電圧レベルの大きい領域に向かってしか伝播しないという性質をもつため、パルス・エッジは逆進をはじめる。すなわち、RTD線路にステップ状パルスが入力されると、線路途上でパルス・エッジが折り返して入力端に回帰するという現象が生ずる。入力端での反射制御を適正に行うと、この往復伝播は定常的に生ずることになり、従来類例のない発振機構を提供することができる。波動伝播によるため、動作帯域が広範にわたるという性質、そして発振周波数がパルス振幅に強く依存するという性質は、RTDの高速性とあいまって、ミリ波帯あるいはテラヘルツ帯にまでいたる超広帯域電圧制御発振器という無類の高機能回路の実現への道を新たに切り開くこととなった。研究期間内には、数理的検証の実際的応用を念頭において,具体的な線路構造を与えての検証を進めている。このためにFDTD法に能動・非線形素子を導入する新しい手法を考案した。通常、能動・非線形素子の表現にはニュートン法を代表とする求解ルーチンを時間発展させるごとに使用する必要があり、計算時間のボトルネックになっていた。区分的線形関数で素子の電流-電圧特性を近似する手法を開発し、精度よく短時間に解析が進むように改善された。これを用いて、RTD線路のFDTD解析によって極短パルス生成ならびに往復伝播のそれぞれを表現することに成功した。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Characterization of plasma waves in gated two-dimensional electron systems2008

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 103

      ページ: 0233011-4

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Full-wave analysis of quasi-steady propagation along transmission lines periodically loaded with resonant tunneling diodes2008

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      ページ: 1126-1129

    • NAID

      40015885203

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of two-stage composite right- and left-handed transmission lines, "Shun Nakagawa2008

    • 著者名/発表者名
      中川俊
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Electronics E91-C

      ページ: 631-637

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of solitons in composite right- and left-handed transmission lines periodically loaded with varactors with symmetrical capacitance-voltage characteristics2007

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 46

    • NAID

      40015357740

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of solitons in composite right- and left-handed transmission lines periodically loaded with Schottky varactors2007

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 102

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quasi-solitons in two-dimensional composite right- and left-handed transmission lines2007

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 46

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非線形波動を用いたテラヘルツ帯信号生成制御に関する検討2007

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      信学技報 ED-193

      ページ: 33-38

    • NAID

      110006532880

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Electromagnetic continuous-wave generation using switch lines2006

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 100・6

      ページ: 64908-64908

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Generation of electrical short pulse using Schottky line periodically loaded with electronic switches2006

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Joumal of Applied Physics 100・6

      ページ: 24511-24511

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Pulse compression by quasi-steady Propagation along switch lines2006

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45・7

      ページ: 5692-5692

    • NAID

      10017999515

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Voltage-controlled oscillator using RTD transmission lines2006

    • 著者名/発表者名
      高橋辰典
    • 雑誌名

      Technical digest of International Workshop Tera- and Nano-Devices : Physics and Modelling N/A

      ページ: 20-20

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of voltage-controlled oscillator using RTD transmission lines

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      International Journal of High Speed Electronics and Systems 印刷中

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of solitons in composite right- and left-handed transmission lines periodically loaded with varactors with symmetrical capacitance-voltage characteristics

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 印刷中

    • NAID

      40015357740

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] RTD線路による極短電気パルス生成

    • 著者名/発表者名
      ハ巻卓夫
    • 雑誌名

      電子情報通信学会総合大会予稿集 印刷中

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] RTD線路を用いた電圧制御発振器

    • 著者名/発表者名
      高橋辰典
    • 雑誌名

      電子情報通信学会総合大会予稿集 印刷中

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 非線形CRLH線路におけるソリトン生成

    • 著者名/発表者名
      中道徹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会総合大会予稿集 印刷中

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 2次元半導体プラズマ中の非線形波動伝播2008

    • 著者名/発表者名
      鈴木佑太
    • 学会等名
      応用物理学会春季連合講演会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2008-03-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 非線形波動を用いたテラヘルツ帯信号生成制御に関する検討2007

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 学会等名
      電子情報通信学会電子デバイス研究会
    • 発表場所
      東北大学電気通信研究所
    • 年月日
      2007-11-04
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] RTD線路を用いた高周波光源の検討2007

    • 著者名/発表者名
      横田聡裕
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサエティ大会
    • 発表場所
      鳥取大学
    • 年月日
      2007-09-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 非線形二次元CRLH線路における空間的孤立波生成2007

    • 著者名/発表者名
      中道徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサエティ大会
    • 発表場所
      鳥取大学
    • 年月日
      2007-09-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] CRLH線路のソリトンパルス応用2007

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 学会等名
      理研シンポジウム
    • 発表場所
      理研和光本所
    • 年月日
      2007-05-12
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] メタマテリアル〜最新技術と応用〜第九章2007

    • 著者名/発表者名
      楢原浩一
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      CMC出版
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://teraele.yz.yamagata-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi