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2020 年度 実績報告書

フォノニック情報処理実現に向けた高効率音響ダイオード・スイッチの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K19035
研究機関岡山大学

研究代表者

鶴田 健二  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (00304329)

研究分担者 石川 篤  岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (90585994) [辞退]
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2021-03-31
キーワード音響ダイオード / フォノニック結晶 / 音響トポロジカル絶縁体 / 音響導波路 / 表面弾性波 / 音響メタ表面 / 光学可視化法
研究実績の概要

(A)ヘテロ周期構造による音響ダイオードの設計:昨年度までに我々が設計・試作・実証した圧電体/樹脂の周期構造による1次元(2端子型)音響ダイオードの最適化をほぼ終了し,本年度はその成果発表を中心に活動した。
(B)間接バンド間遷移に基づく非相反音響導波路:昨年度に引き続き,間接バンド間遷移を用いた導波路の数値設計と最適構造・材料の探索を継続した。特に今年度は,プラズモニック導波路にアクティブ材料を組み込む類似研空に着目し,光励起にってLasingが起きて,その結果増幅・変調が発現するメカニズムを時間領域で数値シミュレーションする場合の問題点を検証した。この知見をもとに,バンド間遷移に外部からの光励起を用いたフォノンポンピングの可能性と問題点(の一部)を同定した。
(C)近年注目を集めるトポロジカル音響体構造の設計を継続し,2次元単位格子中の3回対称性を持つ様々なフォノニック構造のバンド設計を数値的に行い,上下対称のトポロジカル構造の界面エッジ効果による高効率の表面弾性波導波路の設計と数値シミュレーションによる透過特性評価をおこなった。今年度はさらに,3次元の薄膜中にフォノニック構造を埋め込んが場合に同等のエッジモード伝搬が可能であることを,数値シミュレーションによって確認した。この研究を学会等で報告し,同様の研究を行っている他グループとの緊密な共同研究を開始,試作に向けた詳細設計を行っている。
(D)広帯域で高い吸音特性を示す新しい音響メタ表面構造設計も継続し,複数の構造候補を数値シミュレーションで設計,その一部については3Dプリンタで作成して音響管を用いた実測によってその効果を証明した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Low-frequency sound absorbing metasurface using multilayer split resonators2021

    • 著者名/発表者名
      Takasugi Shota、Watanabe Keita、Misawa Masaaki、Tsuruta Kenji
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 ページ: SDDA01~SDDA01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abe2e5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 共分散行列適応進化戦略とS行列を用いたフォノニック構造のパラメータ最適化2020

    • 著者名/発表者名
      飯盛浩司,松島慶,鶴田健二, 高橋徹, 松本敏郎
    • 雑誌名

      計算数理工学論文集

      巻: 20 ページ: 65-73

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconfigurable valley topological phononic waveguide with local C3v symmetry2020

    • 著者名/発表者名
      K. Okuno, M. Misawa, and K. Tsuruta
    • 雑誌名

      Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2020)

      巻: 41 ページ: 3Pa1-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-frequency sound absorbing metasurface using multiple split resonators2020

    • 著者名/発表者名
      S. Takasugi, K. Watanabe, M. Misawa, and K. Tsuruta
    • 雑誌名

      Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2020)

      巻: 41 ページ: 3Pb1-1

    • 査読あり
  • [学会発表] 分割管共振を用いた音響メタ表面による吸音デバイスの設計2020

    • 著者名/発表者名
      高杉勝汰, 三澤賢明, 鶴田健二
    • 学会等名
      2020 年度応用物理 物理系学会中国四国支部合同学術講演会
  • [学会発表] C3v 対称性の局所形成による再構成可能なバレートポロジカルフォノニック構造の設計2020

    • 著者名/発表者名
      奧野兼至,三澤賢明,鶴田健二
    • 学会等名
      2020 年応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] フォノニック構造を用いたトポロジカル音響導波路と非相反伝搬機構の設計2020

    • 著者名/発表者名
      鶴田健二
    • 学会等名
      2020 年応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 複数共鳴を持つ音響メタ表面による広帯域吸音デバイスの設計と環境発電への応用2020

    • 著者名/発表者名
      渡邊敬太,藤田幹也,三澤賢明,鶴田健二
    • 学会等名
      2020 年応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Reconfigurable Valley Topological Phononic Waveguide with Local C3v Symmetry2020

    • 著者名/発表者名
      Kenshi Okuno, Masaaki Misawa, Kenji Tsuruta
    • 学会等名
      The 31th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Low-frequency sound absorbing metasurface using multiple split resonators2020

    • 著者名/発表者名
      Shota Takasugi, Keita Watanabe, Masaaki Misawa, Kenji Tsuruta
    • 学会等名
      The 31th Symposium on Ultrasonic Electronics (USE2020) 会議
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of a sound absorbing metasurface using multiple split resonators2020

    • 著者名/発表者名
      高杉勝汰, 渡邊敬太,三澤賢明, 鶴田健二
    • 学会等名
      第4回フォノンエンジニアリング研究会
  • [備考] マルチスケールデバイス設計学・鶴田研究室

    • URL

      http://www.cc.okayama-u.ac.jp/~eng_mdd/index.html

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公開日: 2021-12-27  

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