テラヘルツ波集積回路の研究

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06442
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 上智大学
• 研究代表者: 高橋 浩 上智大学, 理工学部, 教授 (40500468)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: テラヘルツ波 / 導波路 / 電磁波 / 周波数フィルタ / 導波管

研究成果の概要

金属基板に形成した中空導波管からなるテラヘルツ波の集積回路の基礎研究を実施した。従来理論とは異なり導波管の内寸を大きくして伝搬損失低減、分岐部に反射防止構造を導入することで散乱損失を図り、1THzを中心に0.1THz間隔の5波（すなわち0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2 THz）を分波するフィルタの動作を実験実証した。また、2波の光の差周波数としてテラヘルツ波を発生させる方法において差動フォトダイオードを利用し振幅を従来の2倍にする方法も確認した。以上よりテラヘルツ波を扱う集積回路の基礎技術を構築した。

自由記述の分野

光エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

テラヘルツ波は超広帯域通信、医薬品・化学物質の分析、有機物質透視イメージングで用いられておりその技術のさらなる高度化が求められている。しかし、電波と光の中間の電磁波であり技術の谷間に存在していたため、エレクトロニクスや光技術と同様の集積化の研究は盛んではなかった。本研究では、テラヘルツ波を伝搬させる導波路の寸法を基本から見直すとともに新たな構造を導入することにより、5波のテラヘルツ波を分離できるフィルタを実現した。この一例によりテラヘルツ波集積回路を金属基板上に実現可能であることを明らかにした。集積回路は量産化が可能であり、上述の分野において応用されれば低価格、高機能な製品の実現に貢献できる