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電波補償光学のための超伝導回路を用いた相関型偏波カメラの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K03920
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関国立天文台

研究代表者

永井 誠  国立天文台, 先端技術センター, 特任研究員 (50522877)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード電波望遠鏡 / 超伝導検出器 / 偏波カメラ / 鏡面測定法 / コプレーナ導波路 / 結合器 / 平面アンテナ
研究開始時の研究の概要

次世代の電波望遠鏡となる大口径単一鏡において鏡面形状を保つための鏡面測定と形状補正を可能にする方法として、電波点回折干渉計によって望遠鏡光学系を通過したビーム波面を測定する手法が提案されている。本研究の目的は、電波点回折干渉計に向けて多素子化が容易な偏波計を開発することである。提案する偏波計は、平面アンテナと超伝導回路から成り、MKIDという超伝導検出器を用いるという新しいタイプの相関型偏波計である。本研究によって多素子化と製作も容易な偏波計が実現できれば、電波望遠鏡での補償光学への道を拓くことができる。

研究成果の概要

研究期間全体を通じて、相関型偏波計の必要な構成要素の全てについて個別の検討を行うことができ、相関型偏波計のピクセルの基本設計が完成した。逆位相合波器をおいた両直線偏波用平面アンテナ、相関型偏波計のための遅延回路、遅延回路とMKID共振器を繋ぐハイパスフィルタなどの新しい構成要素について、いずれも電磁界シミュレーションで必要な特性が得られている。得られた設計について、国際会議・査読論文にて発表した。偏波計の試作まで進めることは叶わなかったが、設計へのフィードバックが望まれる構成要素は明らかになり、これらの試作を始めようとしている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ミリ波・サブミリ波帯の電磁波の波面を画像として撮影できるカメラが実現すれば、電波望遠鏡の受信機ビームや光学素子の特性を測定して評価することが、従来よりもずっと高速にできるようになる。これによって、学術的には電波望遠鏡の高性能化・高機能化が見込め、次世代電波望遠鏡の実現を技術的に後押しする。また社会的にも、この波長帯の電磁波のさまざまな応用の可能性を押し拡げられると期待できる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Institut Neel/CNRS/LPSC-IN2P3(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Correlation Polarimeter for Millimeter-Wave Wavefront Sensing2023

    • 著者名/発表者名
      Makoto Nagai, Hiroaki Imada, Tom Nitta, Yosuke Murayama, Ryohei Noji, and Masato Naruse
    • 雑誌名

      URSI Radio Science Letters

      巻: 4

    • DOI

      10.46620/22-0044

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Configuration of Probe Tones for MKID Readout with Frequency Sweeping Scheme2022

    • 著者名/発表者名
      Nagai M.、Murayama Y.、Nitta T.、Suzuki R.、Hikawa R.、Miyazawa H.、Noji R.、Kiuchi H.、Sekimoto Y.、Matsuo H.、Shan W.、Naruse M.、Noguchi T.、Kuno N.、Monfardini A.、Macias-Perez J.、Goupy J.、Calvo M.、Catalano A.
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 209 号: 3-4 ページ: 677-685

    • DOI

      10.1007/s10909-022-02865-y

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Factorization of Antenna Efficiency of Aperture-type antenna: Beam Coupling and Two Spillovers2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai, M. ; Imada, H. ; Okumura, T.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Antennas and Propagation

      巻: Early Access 号: 7 ページ: 3750-3757

    • DOI

      10.1109/tap.2020.3044381

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical expression of aperture efficiency affected by Seidel aberrations2020

    • 著者名/発表者名
      Imada, Hiroaki; Nagai, Makoto
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 28 号: 16 ページ: 23075-23090

    • DOI

      10.1364/oe.392787

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Resonance Spectra of Coplanar Waveguide MKIDs Obtained Using Frequency Sweeping Scheme2020

    • 著者名/発表者名
      M. Nagai, Y. Murayama, T. Nitta, H. Kiuchi, Y. Sekimoto, H. Matsuo, W. Shan, M. Naruse & T. Noguchi
    • 雑誌名

      Journal of Low Temperature Physics

      巻: 199 号: 1-2 ページ: 250-257

    • DOI

      10.1007/s10909-019-02262-y

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 野辺山45 m電波望遠鏡搭載用100-GHz帯電波カメラの解析パイプラインの開発2023

    • 著者名/発表者名
      永井 誠, 李豪純, 石崎悠治, 本多俊介, 久野成夫, 新田冬夢, 村山洋佑, 松尾宏, 中井直正, 関本裕太郎, 45m 運用メンバー
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡に搭載した100-GHz帯MKIDカメラの2022年試験観測の状況と雑音性能評価に向けた開発2023

    • 著者名/発表者名
      本多俊介,永井誠,村山洋佑,新田冬夢,李豪純,石崎悠治,久野成夫,松尾宏,野口卓,成瀬雅人,関本裕太郎,中井直正,45m運用メンバー
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡100-GHz帯MKIDカメラ搭載試験におけるビーム特性の評価2023

    • 著者名/発表者名
      李豪純,永井誠,本多俊介,石崎悠治,久野成夫,新田冬夢,村山洋佑,松尾宏,中井直正,関本裕太郎,45m運用メンバー
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 野辺山45m電波望遠鏡100-GHz帯MKIDカメラによる大質量星形成領域W49Aの観測データの解析2023

    • 著者名/発表者名
      石崎悠治,永井誠,本多俊介,李豪純,久野成夫,新田冬夢,村山洋佑,松尾宏,中井直正,関本裕太郎,45m運用メンバー
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Correlation Polarimeter for Millimeter-wave Wavefront Sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Makoto Nagai, Hiroaki Imada, Tom Nitta, Yosuke Murayama, Ryohei Noji, Masato Naruse
    • 学会等名
      2022 URSI-Japan Radio Science Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Aperture Efficiency of Multi-beam Axisymmetric Dual-reflector Antenna2022

    • 著者名/発表者名
      Makoto NAGAI, Hiroaki Imada
    • 学会等名
      RIKEN-NICT-East Asia Receiver Joint Workshop
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電波点回折干渉計のための超伝導回路を用いた相関型偏波計の試作に向けた設計2022

    • 著者名/発表者名
      永井 誠, 野地 涼平, 今田 大皓, 新田 冬夢, 村山 洋佑, 成瀬 雅人
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 電波点回折干渉計のための超伝導回路を用いた相関型偏波計の設計2022

    • 著者名/発表者名
      永井 誠, 野地 涼平, 今田 大皓, 新田 冬夢, 村山 洋佑, 成瀬 雅人
    • 学会等名
      第22回ミリ波・サブミリ波受信機ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Configuration of Probe Tones for MKID Readout with Frequency Sweeping Scheme2021

    • 著者名/発表者名
      M. Nagai, Y. Murayama, T. Nitta, R. Suzuki, R. Hikawa, H. Miyazawa, R. Noji, H. Kiuchi, Y. Sekimoto, H. Matsuo, W. Shan, M. Naruse, T. Noguchi, N. Kuno, A. Monfardini, J. Macias-Perez, J. Goupy, M. Calvo, & A. Catalano
    • 学会等名
      The 19th International Workshop on Low Temperature Detectors (LTD19)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MKID Camera for Nobeyama 45-m Radio Telescope2021

    • 著者名/発表者名
      Makoto Nagai
    • 学会等名
      Tsukuba Global Science Week 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多ビーム軸対称双反射鏡アンテナの中心ビーム開口能率2021

    • 著者名/発表者名
      永井 誠, 今田 大皓
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of correlation polarimeter with superconducting circuit for Radio Point Diffraction Interferometer2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto NAGAI
    • 学会等名
      21st EARX workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電波点回折干渉計のための超伝導回路を用いた相関型偏波計の設計2020

    • 著者名/発表者名
      永井誠ほか
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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