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交付申請書に記載した研究の目的と研究実施計画に則して研究を進めた結果、次のような成果を得た。
標題の周期的欠陥による導波路は、報告書では「欠陥モード導波路」という用語を用いる。
(1)欠陥内に直接バースト(またはインパルス)音場を励振する内部励振法と、結晶外からインパルス音波を当て欠陥の周波数応答特性を観測する外部励振法を開発した。
(2)ソニック結晶の中に孤立して存在する単一欠陥(点欠陥)の空間的閉じ込め、ならびに周波数特性を、理論的に内部励振法と外部励振法により評価し、実験的にも外部励振法により観測し、両者の定量的一致を得た。
(3)欠陥モード導波路の基本構成であり、かつ基本的特性を持つ「隣り合い結合する2個の欠陥」の時間的、周波数的振る舞いについてFDTD法による波動伝搬シミュレーション、外部励振法による実験、ならびにモード結合理論の3通りの解析を行い、特に固有周波数の定量的に良い一致を得た。これら3方法の有効性を証明した。
(4)間に散乱体(格子)を挟んだ欠陥の数珠つなぎから成る直線状と直角曲がり導波路が、通過帯において、共に100%の伝送効率を示す優れた特性を、FDTD法によるシミュレーション並びに外部励振法による実験で検証した。
(5)直角曲がりとブランチを設けた長い欠陥モード導波路の伝送特性を20〜40kHzの空中超音波により実測し、通過帯の高い伝送効率、その単位格子間隔当たりの値、帯域外の阻止率、ならびにブランチの特性を明確にした。
(6)直線状欠陥モード導波路と直角曲がりをもつ導波路の予想した良好なモード結合を理論的実験的に得た。
(7)数珠つなぎの欠陥モードの振る舞いを定量的に正確に表現する、隣接結合のみが許される一般的な個数の共振器のモード結合理論を新しくつくることに成功し、通過帯域幅の理論的設計法を確立した。
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