レーザプローブ法に基づくGHz帯弾性表面波伝搬の可視化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650394
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 橋本 研也 千葉大学, 工学部, 助教授 (90134353)
• 研究分担者: 大森 達也 千葉大学, 工学部, 助手 (60302527) ; 山口 正恆 千葉大学, 工学部, 教授 (00009664)
• キーワード: 弾性表面波 / レーザプローブ / SAWデバイス / 可視化 / 動画像化

研究概要

現在の移動体通信では、限られた周波数資源を有効利用するため、高い周波数選択性を持ち、しかも小型で低損失であるGHz帯フィルタが必須であり、現在、この要求を満足し得る唯一のものとして弾性表面波(Surface-Acoustic-Wave : SAW)デバイスが多用されている。本研究では、レーザプローブ法を用いてGHz帯におけるSAW伝搬特性の可視化を試み、SAWデバイス解析用ツールとしての可能性を探索することを目的とした。本年度は、観測の高速化と位相情報を得るために、ナイフエッジ法をベースとしたレーザプローブ観測法の確立を目指した。通常利用されているやナイフエッジや分割フォトダイオードではなく、プリズムミラーと高速フォトダイオードを組み合わせたものを用いた。また、低雑音アンプを利用すると共に入力信号との同期検波により信号を検出することによって、広帯域にわたって非常に高感度なシステムが実現でき、60dB以上のダイナミックレンジが得られている。また、振幅分布ばかりでなく、位相特性も精度良く観測されており、振動にも格段に強い等、マイケルソン干渉計に基づくものに比べて多くの点で優れていることが明らかになった。また、得られた画像によるSAW伝搬特性の定量評価も試みた。本システムの場合、位相特性も精度良く観測できることから、空間座標に関するフーリエ変換により波数スペクトラムで表現することができる。これにより、共振モードの同定や分離、さらには電極の有無による反射率変動を補正したSAW応答の包絡線の抽出等の豊富な情報の抽出が可能である。また、それらの情報によりSAWの局所的な伝搬特性を詳細に定量評価でき、また、動画像として表現することにより波動の振る舞いを理解しやすい形に表現できることを示した。以上の様に、レーザプローブ法がSAWデバイス解析用ツールとして極めて有効であることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] S.Nakagomi et al.: "Single-Phase Unidirectional SAW Transducer Using Cu Electrode"Jpn. J. Appl. Phys.. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] R.Nakagawa et al.: "Analysis of Excitation and Propagation Characteristics of Leaky Modes in SAW Waveguides"Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] K.Hashimoto et al.: "Design Considerations on Wideband Longitudinally-Coupled Double-Mode SAW Filters"Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] T.Omori et al.: "SAW Reflection Characteristics of Cu Electrodes and Their Application to SAW IF Devices"Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] 橋本研也他: "漏洩弾性表面波に対する放射条件について"電子情報通信学会総合大会. A-1-8 (2003)
• [文献書誌] 橋本研也他: "IDTにおける内部反射を含むSAW共振子の動作に関する基礎的検討"電子情報通信学会技術研究報告US2002-49. 19-24 (2002)
• [文献書誌] 中川亮他: "SAW導波路における高次横モードの励振・伝搬特性"電子情報通信学会技術研究報告US2002-48. 13-18 (2002)
• [文献書誌] 小澤寛司他: "電子線直接露光法によるSAWデバイス作製に関する基礎的検討"第31回EMシンポジウム予稿集. 131-136 (2002)