| 研究課題/領域番号 |
20K04617
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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 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
曽我 之泰 金沢大学, 数物科学系, 助教 (90525148)
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| 研究分担者 |
佐藤 政行 金沢大学, 数物科学系, 教授 (00266925)
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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: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 後進波発振管 / 電子ビーム / THz波 / テラヘルツ波 / ミリ波 / 進行波管 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は,後進波発振管 (BWO: Backward-Wave Oscillator) と進行波増幅管 (TWT: Traveling-Wave Tube Amplifier) を連結した新方式の電子管を製作し,現在公表されている周波数 100 GHz での後進波管の最高出力を超える10ワットの電磁波発振を得ることである。BWO単体を対象とした電磁波出力に関する原理検証をおこなった上で新方式 の有用性を明らかにし,最終目標である小型のテラヘルツ帯電子管で従来より一桁高い出力 10 mW の発振を目指す。
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| 研究成果の概要 |
テラヘルツ帯小型電子管の高出力化を目標として，K帯（18-26 GHz），Ka帯（26-40 GHz）のスタッガード・ダブルグレーティング遅波回路を持つ後進波発振管をそれぞれ開発した。K帯では周波数24.2 GHzで最高出力26 W，平均出力17 W，Ka帯では37 GHzで最高出力9.2 W，平均出力7.3 Wを観測した。
K帯とKa帯の観測結果を元に，出力が周波数の２乗則に従うと仮定して１THzでの平均出力を見積もると10 mWとなる。これは現在実用化されているものの３倍程度である。スタッガード・ダブルグレーティング遅波構造が高出力テラヘルツ電子管の有力な候補であることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、高出力・高周波・小型で周波数可変の定常発振が可能なテラヘルツ光源は存在しない。そのため、その新規開発が求められている。本研究では、2枚のグレーティングを半周期ずらして配置したスタッガード・ダブルグレーティングを遅波回路とする後進波発振管が、テラヘルツ光源として有望であることを実験的に検証した。この研究がさらに進展し、テラヘルツ帯での高出力化が達成されれば、テラヘルツ科学の進展に大いに寄与することが期待される。
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