| 研究課題/領域番号 |
20H00249
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
冨士田 誠之 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (40432364)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2020年度: 20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)
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| キーワード | トポロジカルフォトニクス / フォトニック結晶 / テラヘルツ / 通信 / シリコンフォトニクス / デバイス / 回路 / 導波路 / テラヘルツ通信 / テラヘルツシリコンフォトニクス / テラヘルツセンシング / 伝送路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電波と光波の境界領域の周波数を有するテラヘルツ波は，未だ人類に有効利用されていない未開の電磁波である．これは，テラヘルツ帯がエレクトロニクスの高周波極限に相当し，金属配線の損失が大きく，デバイスシステムを小型集積化するための回路技術が未開発のためである．本研究では，研究代表者らが世界に先駆けて開拓してきた世界最小損失のテラヘルツフォトニック結晶回路技術に物質科学に変革をもたらしているトポロジカルな性質を与えることで飛躍的な発展をはかり，テラヘルツ波を利用した通信やセンシングなどの応用を切り拓く．
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| 研究成果の概要 |
一般に高周波回路では金属が用いられるが，その損失はテラヘルツ帯では顕著になる．本研究では，金属を用いない誘電体微細周期構造であるフォトニック結晶に着目し，物質科学に変革をもたらしているトポロジカルな性質を与えたテラヘルツ回路の基盤技術の開拓を行った．1回あたり0.1 dB以下という極めて小さな曲げ損失特性が得られ，合分波器を開発することができた．非圧縮4K映像伝送および100 Gbit/sを上回る多値通信実験にも成功し，トポロジカルフォトニック結晶の有用性を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって，電磁波に対するトポロジカル不変量の存在によって，従来のフォトニクス技術では困難だった曲げや欠陥による散乱が抑制される低損失な導波路を実現するための基盤技術を確立し，それが情報通信システムに対して有用であることを示したことは学術的に意義深い．特にデバイス・回路の開発が困難な電磁波領域であるテラヘルツ帯での応用可能性を示したことは，新たな周波数帯の電磁波の利活用につながるため，社会的な意義が大きい．
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