レーザプローブ法に基づくGHz帯弾性表面波伝搬の可視化

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650394
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 橋本 研也 千葉大学, 工学部, 助教授 (90134353)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大森 達也 千葉大学, 工学部, 助手 (60302527) ; 山口 正恆 千葉大学, 工学部, 教授 (00009664)
• Keywords: 弾性表面波 / レーザプローブ / ヘテロダイン / SAWデバイス / 可視化

Research Abstract

現在の移動体通信では、限られた周波数資源を有効利用するため、高い周波数選択性を持ち、しかも小型で低損失であるGHz帯フィルタが必須であり、現在、この要求を満足し得る唯一のものとして弾性表面波(Surface-Acoustic-Wave:SAW)デバイスが多用されている。本研究では、レーザプローブ法を用いてGHz帯におけるSAW伝搬特性の可視化を試み、SAWデバイス解析用ツールとしての可能性を探索することを目的としている。本年度は、観測の高速化と位相情報を得るために、ナイフエッジ法をベースとしたレーザプローブ観測法の確立を目指した。通常利用されているやナイフエッジや分割フォトダイオードではなく、プリズムミラーと高速フォトダイオードを組み合わせたものを用いた。また、低雑音アンプを利用すると共に入力信号との同期検波により信号を検出することによって、広帯域にわたって非常に高感度なシステムが実現でき、60dB以上のダイナミックレンジが得られている。また、振幅分布ばかりでなく、位相特性も精度良く観測されており、振動にも格段に強い等、マイケルソン干渉計に基づくものに比べて多くの点で優れていることが明らかになった。さらに、基板表面での反射率変動によるSAW応答の変化を補正する手法についても検討した。まず、レーザ光に対して比較的低周波で振幅変調を加え、フォトダイオード出力からその周波数成分を抽出することにより試料表面における反射率変動をモニターすることができた。そこで、これによりSAW応答を規格化することにより、反射率変動の影響が低減できることが判った。現在、この補正を自動で行なうためのハードウェアとソフトウェアを開発している。また、現在、モータ駆動の微動ステージを高速に2次元移動させながら測定を行うと共に、その結果をコンピュータに収納し、さらには画像表示するソフトウェアを構築している。

Research Products

• [Publications] R.Nakagawa et al.: "Analysis of Excitation and Propagation Characteristics of Leaky Modes in SAW Waveguides"日本学術振興会第150委員会第75回研究会資料. 79-84 (2002)
• [Publications] T.Omori et al.: "Preparation of PZT Micro-Discs and Their Piezoelectric Application to UHF-SHF Devices"日本学術振興会第150委員会第75回研究会資料. 85-88 (2002)
• [Publications] K.Hashimoto et al.: "Modelling of Shear-Horizontal-Type Surface Acoustic Waves and Its Application to COM-Based Device Simulation"Proc. IEEE Ultrasonics Symposium. (印刷中). (2001)
• [Publications] 橋本研也: "[招待論文]RF SAWデバイス用シミュレーション技術"電子情報通信学会技術研究報告MW2001-58. 1-8 (2001)
• [Publications] 橋本研也他: "SAWデバイスの多端子対回路としての振る舞いに関する一考察"電子情報通信学会ソサイエティ大会. 283-284 (2001)
• [Publications] 小澤寛司他: "電子線露光によるSAWデバイス作製に関する基礎的検討"電子情報通信学会技術研究報告US2001-30. 37-42 (2001)