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2022 年度 実績報告書

光共振器中の超伝導体ジョセフソン接合におけるテラヘルツ帯レーザー発振の実証

研究課題

研究課題/領域番号 19H02540
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

辻本 学  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20725890)

研究分担者 柏木 隆成  筑波大学, 数理物質系, 講師 (40381644)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード高温超伝導体 / 固有ジョセフソン接合 / 超伝導量子デバイス / テラヘルツ波 / レーザー発振
研究実績の概要

当該年度は、銅酸化物超伝導体Bi-2212単結晶メサの外部構造であるサブテラヘルツ帯マイクロストリップ共振器を設計し、超伝導体ジョセフソン接合と真空間のインピーダンス整合に取り組んだ。また、昨年度に続いて、メサの断面形状がジョセフソン接合列の同期発振特性に与える影響を調査した。断面形状を変えるプロセスを開発し、非線形振動子集団の固有振動数分布を変化させながら、テラヘルツ発振特性を調べた。また、数理モデルを用いて接合列の運動を解析し、同期転移を引き起こす条件を明らかにした。Bi-2212単結晶は高い異方性を持ち、磁場中で特有の渦糸磁束状態を示すことが知られている。外部静磁場の影響を理解するために、本年度は永久磁石を使った磁場印加セットアップを構築し、磁場中での発振実験を実施した。偏波測定を用いてメサ内部の振動電磁場を解析し、外部磁場の強度や角度を変化させながら発振状態の変化を観測した。得られた結果は、メサ内部で励起された電磁定在波が空洞共振器によって選択的に抑制されることを示唆している。以上の研究により、高温超伝導体を利用した可変かつ高効率な超伝導テラヘルツ光源の実現に向けた重要な知見を得ることができた。本研究で得られた成果は、第28回渦糸物理ワークショップでの招待講演で発表した。また、国内学会では口頭発表を3件行った。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合型テラヘルツ光源の偏光制御2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木祥平,中川駿吾,齋藤佑真,山口啄弥,柏木隆成,南英俊,門脇和男,辻本学
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合アレイのテラヘルツ偏波特性と外部磁場効果2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木祥平,中川駿吾,齋藤佑真,山口啄弥,柏木隆成,南英俊,門脇和男,辻本学
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合におけるテラヘルツ発振と同期転移の観測2022

    • 著者名/発表者名
      辻本学,桑野玄気,鈴木祥平,中川駿吾,齋藤佑真,山口啄弥,柏木隆成,南英俊,門脇和男
    • 学会等名
      第28回渦糸物理ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] Bi-2212固有ジョセフソン接合におけるテラヘルツ発振の外部磁場効果と偏波制御2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木祥平,中川駿吾,齋藤佑真,山口啄弥,柏木隆成,南英俊,門脇和男,辻本学
    • 学会等名
      第28回渦糸物理ワークショップ

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公開日: 2023-12-25  

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