2002 Fiscal Year Annual Research Report

周期構造で作られる2次元音響人工結晶と音響導波路のFDTD法による解析と基礎実験

Research Project

Project/Area Number	13450148
Research Institution	Ryukoku University
Principal Investigator	宮下豊勝龍谷大学, 理工学部, 教授 (00026238)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	斉藤光徳龍谷大学, 理工学部, 教授 (60205680)
Keywords	ソニック結晶 / ソニック結晶導波路 / スラブ型ソニック結晶 / スラブ型ソニック結晶導波路 / FDTD法 / フル・バンドギャップ / フォトニック結晶
Research Abstract	平成14年度の研究実績の概要 1.任意形状媒質中の2次元音響波動伝搬を計算するFDTD法を用いた波動伝搬シミュレーションにより得られた透過率周波数特性と、定量的に一致する「波長に比して長いアクリル樹脂円柱を空気中に周期配列した擬似的2次元ソニック結晶」の透過率周波数特性の実測値が求まった。さらに、トーン・バースト法による透過波の過渡波形についても、数値計算と実測との良い一致が得られ、我々が音響伝搬解析用に定式化したFDTD法によるシミュレーションの有効性を示した。 2.「波長に比して短いアルミニウム円柱を空気中に周期配列した3次元スラブ型ソニック結晶」の透過率周波数特性を高精度に実測することができた。特に周りの支持物体を伝搬する弾性波の除去と、トーン・バースト法による時間ゲート、さらに定常応答部の時間的切り出し、カーブ・フィッティング法を駆使した。この3次元スラブ形状の擬似的2次元波動伝搬路の実現により、ソニック結晶導波路を主とした音響回路構成の可能性を示した。 3.2次元音響場と電磁場の対応関係を導いて、ホストと散乱体の媒質パラメータの組合せをソニック結晶とフォトニック結晶に共通に論じることができる共通パラメータ空間を導入した。 4.これまでのFDTD法を用いた数値的解析法による研究において、フォトニック結晶で注目されている性質を理想的に具備したソニック結晶であることが期待された「寒天ゲル中に空気円柱を周期配列したスラブ型ソニック結晶」と同様の媒質の組み合わせと評価される「シリコン・ゲル中空気円柱配列のスラブ型ソニック結晶」の製作方法を確立した。 5.ソニック結晶で作った導波路の分散特性を数値計算的に求め、その特性をフォトニック結晶で作った導波路と比較して論じた。特に、対称な横モードと非対称な横モード間に大きな伝搬定数の違いが特徴的に見られた。 6.光の薄膜導波路の場合のように、音響波を側面から2次元ソニック結晶導波路へ効率良く結合させる条件をシミュレーションにおいて見付けた。波動伝搬制御のみならずソニック結晶導波路を波動計測に用いたり、音響回路を構成する可能性を示すことができた。

Research Products

(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] Toyokatsu Miyashita: "Full Band-Gaps of Sonic Crystals Made of Acrylic Cylinders in Air -Numerical and Experimental Investigations-"Jpn.J.Appl.Phys.. 41・5. 3170-3175 (2002)
[Publications] M.Saito, N.Kitamura, M.Terauchi: "Ultrasonic manipulation of locomotive microorganisms and evaluation of their activity"J.Appl.Phys.. 92・12. 7581-7586 (2002)
[Publications] 宮下豊勝: "ソニック結晶並びにフォトニック結晶を含む2次元人工結晶における導波路過渡特性の考察"電子情報通信学会和文論文誌 A. J85-A・10. 1138-1145 (2002)
[Publications] Toyokatsu Miyashita: "Novel Properties of Wave Propagations in Sonic-Crystal Wave-Guides Made of Air Cylinders in Agar-Gel"2002 IEEE Ultrasonics Symposium. P3G-6. 405-405 (2002)
[Publications] 宮下豊勝: "ソニック結晶導波路における波動伝播の分散特性"超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム. P2-3. 145-146 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

周期構造で作られる2次元音響人工結晶と音響導波路のFDTD法による解析と基礎実験

Principal Investigator

宮下 豊勝 龍谷大学, 理工学部, 教授 (00026238)

Research Products

[Publications] Toyokatsu Miyashita: "Full Band-Gaps of Sonic Crystals Made of Acrylic Cylinders in Air -Numerical and Experimental Investigations-"Jpn.J.Appl.Phys.. 41・5. 3170-3175 (2002)

[Publications] M.Saito, N.Kitamura, M.Terauchi: "Ultrasonic manipulation of locomotive microorganisms and evaluation of their activity"J.Appl.Phys.. 92・12. 7581-7586 (2002)

[Publications] 宮下 豊勝: "ソニック結晶並びにフォトニック結晶を含む2次元人工結晶における導波路過渡特性の考察"電子情報通信学会 和文論文誌 A. J85-A・10. 1138-1145 (2002)

[Publications] Toyokatsu Miyashita: "Novel Properties of Wave Propagations in Sonic-Crystal Wave-Guides Made of Air Cylinders in Agar-Gel"2002 IEEE Ultrasonics Symposium. P3G-6. 405-405 (2002)

[Publications] 宮下 豊勝: "ソニック結晶導波路における波動伝播の分散特性"超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム. P2-3. 145-146 (2002)

宮下豊勝龍谷大学, 理工学部, 教授 (00026238)

[Publications] 宮下豊勝: "ソニック結晶並びにフォトニック結晶を含む2次元人工結晶における導波路過渡特性の考察"電子情報通信学会和文論文誌 A. J85-A・10. 1138-1145 (2002)

[Publications] 宮下豊勝: "ソニック結晶導波路における波動伝播の分散特性"超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム. P2-3. 145-146 (2002)