新機能性探求へ向けたプラズマフォトニック結晶内部の直接波動計測

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23654197
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: プラズマ科学
• 研究機関: 東北大学 (2013); 岩手大学 (2011-2012)
• 研究代表者: 高橋 和貴 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80451491)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: プラズマフォトニック結晶 / 低気圧プラズマ / マイクロ波 / バンドギャップ

研究概要

本研究では，誘電率の周期的な構造から形成されるフォトニック結晶内部の電磁波を直接計測する実験系を構築することを目的としており，気体中に誘電率を発現可能な低気圧プラズマを用いて，マイクロ波周波数帯のフォトニックバンドギャップを発現させることに成功した．ここでは，ガス圧15Pa程度のアルゴン気体中に周期的構造を有した高電圧電極を設置し，400kHzの高周波放電により10の10乗程度のプラズマ周期的構造を形成した．結晶中にマイクロ波を導入した際の透過率計測により，周波数2-3GHz帯に周期構造に起因するバンドギャップが発現することが観測され，一次元モデルによりその理論的な解釈を与えた．

研究成果

• [雑誌論文] Production of Periodic Plasma Structure by 400 kHz Capacitively Coupled Discharge (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Miyamoto and Kazunori Takahashi
  • 雑誌名: Fusion Science and Technology 巻: vol.63 ページ: 401-403
  • URL: http://www.ans.org/pubs/journals/fst/a_16968
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of a Microwave Bandgap in a One-Dimensionally Periodic Low-Pressure Plasma Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Takahashi and Kazuaki Miyamoto
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: vol. 441 ページ: 012011-1-6
  • DOI: 10.1088/1742-6596/441/1/012011
  • 査読あり
• [雑誌論文] 一次元プラズマ周期構造形成によるマイクロ波バンドギャップ形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 安藤晃
  • 雑誌名: 電気学会プラズマ研究会資料 巻: PST-13-140 ページ: 49-54
• [雑誌論文] Production of Periodic Plasma Structure for Basic Experiments on Plasma Photonic Crystals in Microwave Range (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Takahashi, Toshihiro Terui, Hisashi Chiba, and Tamiya Fujiwara
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Plasma Science 巻: vol. 39 ページ: 2504-2505
  • DOI: 10.1109/TPS.2011.2140336
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマ二次元構造による誘電率の空間変調 (2011)
  • 著者名/発表者名: 照井利弘, 高橋和貴, 宮本和明, 藤原民也
  • 雑誌名: 電気学会プラズマ・パルスパワー合同研究会資料 巻: PST-114 ページ: 13-17
• [学会発表] 一次元プラズマ周期構造形成によるマイクロ波バンドギャップ形成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋和貴, 安藤晃
  • 学会等名: 電気学会プラズマ研究会
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2013-11-23
• [学会発表] 1 次元プラズマ周期構造中における GHz帯バンドギャップ構造の観測と解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本和明, 高橋和貴, 高木浩一, 安藤晃
  • 学会等名: 平成 25年度電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 会津大学
  • 年月日: 2013-08-22
• [学会発表] Production of two-dimensional periodic plasma structure by a 400 kHz capacitively coupled discharge (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Miyamoto and Kazunori Takahashi
  • 学会等名: The 11th Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2012-10-03
• [学会発表] Production of periodic plasma structure by 400 kHz capacitively coupled discharge (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Miyamoto and Kazunori Takahashi
  • 学会等名: The 9th International Conference on Open Magnetic System for Plasma Confinement
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2012-08-28
• [学会発表] プラズマ二次元構造による誘電率の空間変調 (2011)
  • 著者名/発表者名: 照井利弘, 高橋和貴, 宮本和明, 藤原民也
  • 学会等名: 電気学会プラズマ・パルスパワー合同研究会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2011-12-17