| 研究課題/領域番号 |
18K13568
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
鈴木 惇也 京都大学, 理学研究科, 助教 (90795014)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 超伝導検出器 / リードアウト / FPGA / ダイレクトRF |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、RF 信号を直接サンプルする電子回路技術を応用し、超伝導検出器のリードアウトを単純化・高性能化することである。超伝導検出器は数GHzに共振周波数を持つマイクロ波共振器によって多重化することが主流となりつつあり、従来のシステムは高周波での読み出しを達成するために複数の部品を組み合わせて構成されている。本研究では、共振器の周波数に直接アクセスできる最新鋭のアナログ-デジタル変換器を用いて、大幅なコストダウンと高性能化を目指す。
本年度は多重化読み出しのためのデジタル信号処理部分についての開発を進めた。多重化読み出しを行うためにはそれぞれの共振器に対応する周波数の波を重ね合わせて検出器に入力し、出てきた信号をまた周波数ごとに分解する必要がある。高速サンプルを行う読み出しシステムにおいてはデータ量は膨大になるため、 FPGA を用いたデジタル信号処理を行う。前年度までにこのデジタル信号処理のためのプログラム部品が一部完成しており、本年度はさらにその開発を進めた。
また、開発された各コンポーネントを組み合わせて、 1GHz の帯域を持つ読み出しシステムを作成した。このシステムは RF 信号を直接扱うことはできないが、扱いが比較的容易で開発したプログラムの動作確認ができる。プログラム自体はダイレクト RF システムにも応用できるため、中間段階としてこちらのシステム開発を行った。この 1GHz のシステムを用いて実際に超伝導共振器の読み出しを行い、プログラムが正しく動作することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
読み出しシステムを実際に用いて試験を行う際には研究室での作業が必要となるが、新型コロナウィルス感染症対策のために実際の作業が制限され、効率的に試験を行うことができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の開発によりひととおり動作する FPGA ファームウェアが完成したため、今後はこれをダイレクト RF に応用する。 FPGA と高速ADC/DAC が一体になったチップを搭載した評価ボードにプログラムを適用し、実際の超伝導検出器を用いてダイレクト RF 読み出しの性能を検証する。
また、リモートで開発・試験をできる環境を整えたため、今後はこれをフルに活用して効率的に研究を進めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究の進行状況に合わせて物品の購入予定を変更し、次年度に使用することとした。また、海外での研究発表の機会がなかったため、旅費も次年度に使用する。
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