低損失X線多層型導波路および高効率導波型X線機能素子に関する基礎的研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450140
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 宮崎 保光 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (00023169)
• 研究分担者: 増田 忠弘 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (50293759) ; 黄 新民 愛知技術短期大学, 助教授 (00262973) ; 後藤 信夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60170461)
• キーワード: X線全反射 / X線ファイバ / 多層膜構造 / 曲がり導波路 / X線機能素子 / 多重散乱 / 屈折率分布 / テーパ状導波路

研究概要

(1)X線の全反射特性と物質の等価屈折率の理論的実験的検討
原子・材料の5-200ÅでのX線波長領域における屈折率と吸収係数の測定手法の検討を行った。また、Mo,Siなどのぶっしつにおける屈折率を理論的に解析し、その評価を行った。現在まで理論的に行ってきた不均質屈折率分布散乱体モデルの屈折率分布特性を理論的に明らかにし、等価屈折率を算出した。また、等価屈折率と実際の屈折率との比較を行った。以上の結果を考慮して、X線に対する原子・材料の屈折率及びその波長依存性を解明した。
これまで行ってきた理論解析を基に、多層型X線導波路の実現に必要な臨界角近傍での全反射特性についての検討を行った。多層型X線導波路内伝搬特性を明らかにするために、多層型X線導波路境界面の不規則性によるモード変換の解析を行い、さらに境界面でのX線の透渦・散乱特性を理論的に解析を行った。
(2)屈折率分布X線ファイバおよび多層型X線導波路における材料の選定
境界面における全反射特性を利用して、コア部を真空、クラッド部を単一材料から構成したX線ファイバの材料組合せを検討し、単一材料からなるファイバ構成における全反射特性を調査した。
単一材料、および全反射角の拡大をめざした30-50Å程度の層厚を持った多層薄膜構造の境界において、それぞれの全反射角について理論的に比較・検討を行い、多層型導波路の境界上での全反射特性および伝搬損失を解明し、最適なX線ファイバおよびX線導波路構成材料を検討した。さらに、現在解析しているRh/Ce及びMo/Si等の多層薄膜における特性と比較し、構成材料を検討した。
(3)物質境界面でのX線の反射・透過・散乱特性
屈折率分布型X線ファイバおよび多層型X線導波路形状における境界面でのX線の全反射特性、透渦特性、散乱特性および吸収特性に関して、詳細に検討し優れた導波特性を有する構成を検討した。X線ファイバの曲げに対して十分な導波特性が得られるよう、全反射臨界角を大きくできる導波路構成と材料構成について理論的検討を行った。
これまで行ってきた材料構成・層厚の理論を基に、多層型X線導波路境界に用いる多層薄膜を高精度に層厚制御可能なRFマグネトロンスパッタ装置により作成し、その全反射特性、散乱特性および吸収特性を評価するための準備を行った。

研究成果

• [文献書誌] B.Rakesh and Y.Miyazaki: "Effcient Optical Mode Conversion Induced by Magnetostatic Surface Waves in Three-Dimensional Optical Waveguide"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・5B(in press). (2000)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "Wavelength-Division-Multiplexing Photonic Switching System Using Integrated Acoustooptic Switches"Jpn.J.Appl.Phys.. 39・5B(in press). (2000)
• [文献書誌] B.Rakesh and Y.Miyazaki: "Analysis of MSSW-Optical Interaction in Three-Dimentional Optical Waveguide Using Multilayered Garnet Structure"Trans.IEICE on Electronics. E83-C・2. 255-262 (2000)
• [文献書誌] 宮崎保光: "シンクロトロン光とX線エレクトロニクスの利用周辺技術"電子情報通信学会誌. 83・2. 132-136 (2000)
• [文献書誌] 宮崎保光: "集束性X線導波路の一様曲り部におけるビーム波伝搬・放射特性"電気学会論文誌C. 120・1. 68-73 (2000)
• [文献書誌] 東、宮崎: "航空機によるTV電波散乱特性のFDTD解析シュミレーション実験"電気学会論文誌C. 120・1. 61-67 (2000)
• [文献書誌] 高橋、宮崎: "自動車衝突防止用ミリ波レーダのFDTD法による散乱解析"電気学会論文誌C. 120・1. 111-116 (2000)
• [文献書誌] 各務、宮崎、伊藤、杉本: "マルチモード屈曲テーパ導波路により構成された簡易型光擬似サーキュレータ"電子情報通信学会論文誌. J82-C-I・6. 349-358 (1999)
• [文献書誌] N.Goto and Y.Miyazaki: "Optical Wavelength-Separation and Time-Response Characteristics of Collinear Acoustooptic Switches for Wavelength-Division-Multiplexing Photonic Switching Systems"Jpn.J.Appl.Phys.. 38・5B. 66-71 (1999)
• [文献書誌] Y.Miyazaki,K.Tanaka and R.Chiba: "Analysis of Beam Wave Scattering by Recording Marks on Phase-Change Optical Disk Using Boundary Element Method with Finite Element Method"Jpn.J.Appl.Phys.. 38・3B. 1597-1603 (1999)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Partial Coherent Properties of Ultrashort Optical Pulses in Waveguide-Type Amplifiers Using Garnet Crystal Films"Proc.of 7th International Symposium on Recent Advances in Microwave Technology,ISRAMT'99,Malaga,Spain. 37-40 (1999)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and N.Goto: "Optical Integrated Wave Separator and Matrix Switch Using Waveguide-Type A-O Couplers for WDN Systems"Proc.APCC/OECC'99,Beijing,China. (1999)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and R.Balasubramanian: "Ultrashort Pulse Amplification Characteristics in Er-doped Garnet Thin-Film Waveguides"Proc.APCC/DECC'99,Beijing,China. (1999)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Characteristics of Eigen Electromagnetic Fields in Tapered Type Optical Coupler Consisting of Two Tapered Waveguides"Proc.of The Far-Eastern School-Seminar on Mathematical Modeling and Numerical Analysis,Nakhodka. 56-59 (1999)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and E.Ishii: "Electromagnetic Field Characteristic of Tapered Optical Waveguide Microprobe"Proc.Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS 1999),Taipei. 894 (1999)
• [文献書誌] Y.Miyazaki and S.Tujimoto: "BEM Analysis X-ray Reflections and Scatterings due to Dielectric Periodic Boundary of Multiple Atoms"Proc.Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS 1999), Taipei. 895 (1999)
• [文献書誌] R.Balasubramanian and Y.Miyazaki: "Ultrahigh Speed Response of Integrated Optical Amplifiers Using Channel Type Garnet Thin-Film Waveguides"Tech.Digest of International Topical Workshop on Contemporary Photonic Technologies (CPT'99),Sendai. Wep-27-1. 157-158 (1999)
• [文献書誌] 宮崎保光: "放射光・X線エレクトロニクスの電磁界問題"電気学会第1回放射光ーX線電磁界技術超さ専門委員会. SOR-XEMT 99-1-1. 1-14 (1999)
• [文献書誌] 宮崎保光: "ランダムな媒質よりなるX線導波路におけるナノメートル波電磁界特性"電気学会電磁界理論研究会資料. EMT-99-95. (1999)
• [文献書誌] 相木、宮崎: "原子内屈折率分布モデルを用いたX線散乱解析"電気学会 電磁界理論研究会資料. EMT-99-112. 31-36 (1999)