| 研究課題/領域番号 |
22K14617
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分30020:光工学および光量子科学関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
安中 裕大 新潟大学, 工学部, 教室系技術職員 (20835699)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | テラヘルツ波発生 / 疑似表面プラズモン / 電子ビーム / 大出力テラヘルツ波発生 / プラズモニック構造 / 大強度電磁波源 / モード制御 / 大強度テラヘルツ波発生 / 疑似プラズモン / 電磁波の角運動量 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
疑似プラズモンと電子ビームの相互作用を利用した大強度テラヘルツ波源である表面波発振器が研究されている。このようなテラヘルツ波源は電子ビームが複数の疑似プラズモンモードを同時に励起するため、モード間の競合が動作効率を下げるという問題がある。本研究は疑似プラズモンが軌道角運動量を運ぶことに着目したモード制御を行う。電磁波の軌道角運動量はスピン軌道相互作用に基づく制御が知られており、そのような現象を引き起こす非一様・非等方的なプラズモニック構造を0.1THzから0.5THz帯までの表面波発振器に組み込むことでモード制御を試みる。
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| 研究成果の概要 |
電子ビームと疑似表面プラズモンの相互作用による高効率なテラヘルツ波発生を実現するため、疑似表面プラズモンのモード制御を試みた。まずプラズモニック構造をコルゲート導波管に組み込むことで疑似表面プラズモンを励起し、その特性を調べた。次にテラヘルツ波発生実験を行い、発生したテラヘルツ波と数値計算の比較により、電子ビームで励起されるモードについて調べた。また周波数が0.3から0.35THzのテラヘルツ波を1kWの出力で発生させることに成功した。発生したテラヘルツ波放射の非対称性から電子ビームによって励起されたモードを解析する手法を考案した。これらの研究成果は5編の論文と1件の口頭発表で公表された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
テラヘルツ波は電波と光の中間の周波数の電磁波である。通信や医療応用、非破壊検査など様々な応用が期待されており、高効率なテラヘルツ波源の開発が重要である。本研究では疑似表面プラズモンと呼ばれる電磁波モードの励起により1kWの出力電力を持つ大電力テラヘルツ波発生に成功している。また異なる軌道角運動量を運ぶ複数の疑似表面プラズモンモードを同時に励起したときテラヘルツ波放射の非対称な強度分布が生じることが分かった。この放射の非対称性はテラヘルツ電磁波モードの解析の指標となるほか、指向性テラヘルツ波送電などの応用が考えられる。
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