ナノメートル電磁波用低損失X線導波路および高効率X線機能素子の基礎的研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360188
• 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: 後藤 信夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60170461)
• 研究分担者: 宮崎 保光 愛知工科大学, 工学部, 教授 (00023169) ; 高橋 港一 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (10335101)
• キーワード: X線ファイバ / X線機能素子 / フォトニック結晶導波路 / ナノメートル電磁波 / バンドギャップ

研究概要

ナノメートル電磁波における低損失導波路および高効率X線機能素子の基礎研究として、導波路の理論的検討および実験装置の整備を行い、以下の良好な成果が得られた。
1.導波路構成材料となるナノメートル電磁波領域におけるフォトニック結晶の理論的検討
カーボン原子およびモリブデン原子からなる結晶においてナノメートル電磁波に対する導波路構成材料としての反射特性を評価するため、フォトニック結晶としての特性および波数ベクトルの向きに依存した周波数分散特性を2次元周期構造における平面波展開法を用いることにより理論的に明らかにした。その結果、局所的ではあるが反射特性が得られるバンドギャップが存在することを明らかにし、ナノメートル電磁波の導波路構成の可能性を示した。バンドギャップ幅はナノメートル電磁波のTE波およびTM波によって異なるが、その帯域幅はTHzのオーダーになることを示した。フォトニック結晶モデルに用いたカーボンおよびモリブデン原子の屈折率として、実験的に報告さねている値を用いて評価した。
2.曲面端面をもつ集束性導波路型レンズ素子の理論的検討
X線導波を実現するために曲面端面をもつ集束性導波路型レンズ素子におけるナノメートル電磁波の電磁界特性の理論的検討を行なった。とくに、空間伝搬ビーム波と集束性屈折率分布型導波路の境界曲面における境界値問題として伝送特性を明らかにした。この理論解析結果に基づいて損失の小さなX線ビーム導波系の設計が可能になると考えられる。
3.単層カーボンナノチューブ合成装置の作成準備
単層カーボンナノチューブをレーザ蒸発法により合成するための装置を、セラミック電気管状炉、管状炉対応温度コントローラ、ディジタルマノメータ、石英管、油回転ポンプ、ピラニー真空計、スピードコントロールルータ、チャンバーおよび本年度購入したYAGパルスレーザ装置を用いて構成した。これにより単層カーボンナノチューブの合成が可能となった。
ナノメートル電磁波の低損失導波特性については、さらに理論的に検討を行っていく必要があるが、この成果をもとに、導波路実現の研究展開が可能となった。

研究成果

• [文献書誌] N.Goto, Y.Miyazaki, K.Takahashi: "Dynamic Characteristics Analysis of Wavelength-Division-Multiplexing Guided-Wave Separation Switch Using Acoustooptic Effect"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.42, No.5B. 3041-3047 (2003)
• [文献書誌] 後藤信夫, 宮崎保光: "コリニア音響光学相互作用を用いたWDMルーティング用光波長選択スイッチのFDTD解析"電子情報通信学会論文誌. Vol.J86-C, No.12. 1272-1281 (2003)
• [文献書誌] 井上藍, 宮崎保光, 後藤信夫: "脳磁図における電流源推定の有限要素法-カルマンフィルタによる逆解析"電気学会論文誌C. 124巻, 2号. 436-445 (2004)
• [文献書誌] N.Goto, Y.Miyazaki: "Finite- Difference Time-Domain Analysis of Wavelength-Selective Characteristics in Weighted Acoustooptic Switches for Wavelength-Division-Multiplexed Photonic"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.43, No.5B(to be published). (2003)
• [文献書誌] 後藤信夫, 宮崎保光: "フォトニックルーティング用導波型音響光学スイッチにおける波長選択特性のFDTD解析"電子情報通信学会マイクロ波研究会技術報告資料. MW2003-39. 33-40 (2003)
• [文献書誌] 後藤信夫, 宮崎保光: "WDMルーティング用音響光学スイッチにおける波長選択特性のFDTD解析"第24回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム予稿集. P2-E-43. (2003)
• [文献書誌] 宮崎保光: "曲面端面をもつ集束性導波路型レンズ素子におけるナノメートル電磁波の電磁界特性"電気学会、電磁界理論シンポジウム. EMT-03-64. (2003)
• [文献書誌] 後藤信夫, 宮崎保光: "フォトニックルーティング用音響光学スイッチにおける波長選択スイッチング特性のFDTD解析"電気学会、電磁界理論シンポジウム. EMT-03-89. (2003)
• [文献書誌] 印南孝紀, 宮崎保光, 後藤信夫: "周期原子群よりなるナノメートル波導波路のフォトニックバンド分散特性の解析"電気学会、電磁界理論シンポジウム. EMT-03-63. (2003)
• [文献書誌] Y.Miyazaki: "Electromagnetic Characteristics of Micro Fabry-Perot Resonator Consisting of Dielectric Structures"Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2004). 888. (2004)
• [文献書誌] G.Rodriguez, Y.Miyazaki, N.Goto: "Wave Propagation Analysis of Wireless Mobile Communication on Large 2-D Urban Model Simulations using Parallel FDTD"Proc.of 6th Int.Symp.on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC'03). V1-355-V1-359 (2003)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, G.Rodriguez, N.Goto: "Simulation Analysis of Radio Propagation in Big Areas using a Parallel FDTD Algorithm for Broadband Wireless Communication"Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS 2004). 901. (2004)
• [文献書誌] I.Murata, Y.Miyazaki, N.Goto: "Broadband Characteristics Design of Semi-Circle Type Bow-Tie Antenna with Hole Slots using FDTD Analysis"Electromagnetic Compatibility Symposium (EMC'04). (2004)
• [文献書誌] G.Rodriguez, Y.Miyazaki, N.Goto: "Analysis of Broadband Wireless Communication using Parallel FDTD Simulations on Urban Areas"Electromagnetic Compatibility Symposium (EMC'04). (2004)
• [文献書誌] Y.Miyazaki, T.Masuda, N.Goto: "lectromagnetic Shielding Characteristics by Conducting Elliptic Cylinder Coated with Lossy Absorber of Complex Permeability"Electromagnetic Compatibility Symposium (EMC'04). (2004)