| 研究課題/領域番号 |
22K19075
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
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| 研究機関 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
井上 曜 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 准教授 (30723770)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | 液晶 / 波面制御 / ビームスキャン / 高速応答 / ビームステアリング / 電気光学効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、LiDARへの応用を見据え、液晶を利用した非機械的なビームステアリング技術が盛んに研究されている。従来、光回折の原理を用いた研究成果がその報告の大半を占めてきた。本研究では、主流技術とは異なる光屈折を利用したビームステアリングの実現に向け、屈折率勾配形成手法を提案する。さらに、光屈折型では応答時間が大きな欠点の一つとなるが、本研究では液晶ゲル化法の採用によりそれを克服する。
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| 研究実績の概要 |
近年、機械的な駆動が無く、透過したレーザー光を素早く様々な角度に曲げられるような波面制御型のビームスキャンデバイスの実現が望まれている。このような応用が期待できる最先端テクノロジーは、メタマテリアル・メタサーフェスなどが話題にされることが多いが、実用的な速度・角度変化でレーザーをスキャンするような技術の実現は困難である。そこで、本研究では厚さ数ミリ程度の肉厚な液晶素子を用いることで、波面制御によるスキャンを実現することを目標とした研究を行った。
2023年度は光屈折の原理を根本原理とした新規波面制御機構の開発に成功し、成果が論文に掲載された。この論文では、応募者が有する液晶高速化手法を組み合わせることで、従来の機械的手法によるスキャン速度を上回るkHzオーダーの高速ビームステアリングが可能であった。さらに、従来の不連続な液晶ビームスキャンデバイスと比較して、完全に連続的なビームスキャンが達成された。また、ビームの分裂等もなく、シングルビームのまま高いビーム品質が維持されていた。しかしながら、スキャン角度が最大0.3度と非常に小さく、課題が残った。ただし、本技術の欠点はこのスキャン角度のみであり、これらが大幅に改善されれば、実用化に向けて大きな前進と考えられる。今後はこのスキャン角度の改善を中心とした研究を行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
提案した新規原理を実証することに成功したため。ただし、実用化に向けては、スキャン角度の改善が必要であり、課題を残す状況である。
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度は0.3度のスキャン角度を10度まで約30倍に改善することを目標としている。現時点で、素子の積層、屈折率の勾配の増大により、スキャン角度は10倍の3度までの改善が達成されており、それらの成果は論文投稿準備中である。今後、10度のスキャン角度を実現するため、微細紫外線露光システム、及び光重合性液晶材料を組み合わせた屈折率分布のデザインを行うことで、さらなるスキャン角度の改善を目指す予定である。
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