| 研究課題/領域番号 |
20K04598
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
武田 正典 静岡大学, 工学部, 准教授 (80470061)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 超伝導 / パラメトリック増幅 / カイネティックインダクタンス / 周期構造線路 / NbTiN薄膜 / パラメトリック増幅器 / 超伝導パラメトリック増幅器 / Fishbone型超伝導伝送線路 / メアンダ構造 / 人工周期構造線路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超伝導伝送線路のカイネティックインダクタンス非線形性を利用する進行波型超伝導パラメトリック増幅器はマイクロ波帯で極低雑音・高利得・広帯域・極低消費電力で動作可能であり，そのような理想的な増幅器性能を有するマイクロ波増幅器は電波天文学や量子情報計測の分野で注目されている．本研究では，実効波長を自在に設計できる人工周期構造線路及びそのメアンダ構造を開発し，超伝導パラメトリック増幅器の大幅な小型化を実現する．また，超伝導薄膜の結晶性を向上することにより増幅器の高温動作を目標とする．
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| 研究成果の概要 |
周期的にスタブを配置したFishbone型超伝導伝送線路（FTTL）を用いるマイクロ波帯進行波型超伝導パラメトリック増幅器に関する研究を行った．FTTLの解析手法を確立し，スタブ長により特性インピーダンス及び実効波長が可変できることを示した．また，FTTLのメアンダ構造として曲げ部分にCPWを用いるハイブリッド型FTTL線路が有用であることを示した．FTTL型超伝導パラメトリック増幅器の利得解析を行い，FTTLを用いることで従来のCPW型超伝導パラメトリック増幅器の1/3程度の線路長で同等の利得性能が得られることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
進行波型超伝導パラメトリック増幅器はマイクロ波帯において極低消費電力かつ広帯域動作可能な冷却低雑音増幅器であり，電波天文観測や量子計測分野への応用が期待されている．この増幅器は単なる超伝導伝送線路であり構造は単純であるが，高利得を得るためには線路長を非常に長くする必要があり作製が困難であった．本研究では，周期構造線路であるFishbone超伝導伝送線路を用いることで，従来の増幅器よりも作製が容易かつ小型にできることを示した．
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