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2023 年度 実績報告書

集積型テラヘルツ波ヘテロダイン検出器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K04517
研究機関東京大学

研究代表者

伊藤 弘  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (50525384)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワードテラヘルツ / ヘテロダイン検波 / パッシブ・イメージング
研究実績の概要

前年度までに検討を行って来た要素技術と「SiCプラットフォーム」技術とを統合し、当初計画にある「テラヘルツ平面回路」の動作を実証するため、信号分離機能を有する平面回路を用いた検出器構成の一種であるバランス型検出器を選定し、詳細な素子動作の検討を行った。バランス型検出器には、平面回路型方向性結合器の一種である90度ハイブリッド回路が用いられているため、この検出器の動作を300GHz帯で実証できれば、最終目標である「集積型テラヘルツ波ヘテロダイン検出器」の実現に向け大きく前進する。そこでまず解析的に動作特性の検討を行った結果、検出器としての基本特性と必要な信号分離動作が300GHz帯で実現可能な事を確認した。そして、得られた設計結果に基づき、新たに素子作製プロセスを実施し、素子チップを完成させた。この素子を、新たに作製した導波管2入力型筐体(Jバンド用:220-325GHz帯)を用い、モジュールとして実装した。このモジュールを用い、LO信号源であるJバンドUTC-PDと組み合わせて検波特性の評価を行った結果、300GHz帯での基本波ミキシングにおいて、これまでFMBダイオードで得られている中で最も低い(最も良好な)雑音等価電力(NEP)2E-19 W/Hzを実現した。また、90度ハイブリッド回路のアイソレーション(信号分離特性)を評価した結果、300GHzで-15dB程度と良好な値を確認した。これらの結果により、平面回路型方向性結合器を用いた「集積型テラヘルツ波ヘテロダイン検出器」の実現見通しが得られたと共に、従来構成を上回る良好な特性が得られることも明らかにし、本研究計画の主要な目標の達成に大きく前進した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Low-Noise Balanced Mixer for 300-GHz Band Based on Fermi-Level Managed Barrier Diode on SiC Platform2023

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, Y. Kawamoto, T. Ohara, T. Nagatsuma, and T. Ishibashi
    • 雑誌名

      IEICE Electron. Express

      巻: 20 ページ: 20230395-1 - 4

    • DOI

      10.1587/elex.20. 20230395

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Low-Noise Terahertz-Wave Detector: Fermi-Level Managed Barrier Diode2023

    • 著者名/発表者名
      H. Ito
    • 学会等名
      International Conference on Quantum Engineered Sensing and Information Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fundamental Balanced Mixer Module for 300-GHz Band Based on Fermi-Level Managed Barrier Diode on SiC Platform2023

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, Y. Kawamoto, T. Ohara, T. Nagatsuma, and T. Ishibashi
    • 学会等名
      International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • 国際学会
  • [学会発表] Broadband Fundamental Mixer for 300-GHz Band Based on Fermi-Level Managed Barrier Diode on SiC Platform2023

    • 著者名/発表者名
      H. Ito, Y. Kawamoto, T. Ohara, T. Nagatsuma, and T. Ishibashi
    • 学会等名
      Asia-Pacific Microwave Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] フェルミレベル制御バリアダイオードを用いた低雑音テラヘルツ波検出器2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤 弘、永妻忠夫、石橋忠夫
    • 学会等名
      電子情報通信学会マイクロ波テラヘルツ光電子技術研究会
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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