| 研究課題/領域番号 |
26630147
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
岩本 敏 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40359667)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | フォノニック結晶 / 弾性波 / 光弾性効果 / 音響共振器 |
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| 研究実績の概要 |
昨年度までに、一次元フォノニック結晶に導入した音響共振器による弾性波の閉じ込めを用いて、光弾性変調を効率よく実現できる可能性があることを数値計算により示してきた。そこでは、材料の異方性を利用したフォノニック結晶構造を検討したが、実際の作製は難しいものであった。そこで、実際に試料を作製し有効性を実証するために、本年度は、まず構造の再検討を行った。その結果、同じ材料で構成されるが断面積の異なる２つのブロックで単位セルを構成する擬似一次元フォノニック結晶が有望であることを見出した。これは断面積の異なる構造の音響インピーダンスの違いを利用したものである。材料として広い波長範囲で透明な融解石英を想定し、この構造についてフォノニックバンド構造や音響共振器特性を数値計算により検討し、断面形状を正方形にすることで、完全フォノニックバンドギャップ幅を拡大できることを見出し、この完全バンドギャップ中に縦波音波で励振可能な共振器モードを導入することができることを明らかにした。これらの結果は国際会議発表および学術論文として報告した。さらに、超音波ガラス加工法を用いて単体の融解石英から設計した構造を実際に作製し、その弾性波特性および光弾性変調特性の基礎評価を行った。共振器構造を有しない試料における弾性波の透過特性の評価から設計通りの周波数領域に弾性波の透過率が抑制されたストップバンドが形成されていることを確認した。また、共振器構造を含む試料について、音響共振器の共鳴周波数での弾性波励振に対して、他の周波数での励振時に比べて大きな光弾性変調が生じていることを観測することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
数値計算により新たな構造を見出すとともに、実際に試料を作製し音響共振器の共鳴周波数における光弾性変調の増強を確認できたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
フォノニック結晶共振器の光弾性変調特性について、より詳細な評価を進め、共振器特性と変調特性の関係を明らかにするとともに、超音波の投入パワー依存性などの評価から、検出可能な変位振幅を見積り、フォノニック結晶構造を有しない場合と比較する。これによりフォノニック結晶共振器による弾性波の制御の有効性を明らかにすることを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
成果欄でも記載したとおり、当初検討していた一次元フォノニック結晶共振器では、実験的検証が難しく新規構造の探索を行った。結果として、簡便な作製が可能である擬似一次元フォノニック結晶構造を見出した。この構造について詳細設計を行ったうえで、試作・評価を実施することとしたために、期間延長が必要となった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
試料作製費 ３０万円、実験消耗品 １０万円、成果発表旅費 １０万円、その他 ５万円
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