2018 Fiscal Year Annual Research Report
光誘起モード変調に基づくテラヘルツフェーズドアレイの実現
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17H04928
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
門内 靖明 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (90726770)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / 移相器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度には、金属平行平板の内部に挿入された高抵抗シリコンを用いて導波路を構成し、その側面に励起光を照射する実験を行った。その結果、光誘起キャリアに基づく位相変調効果に加えて減衰効果を実験的に確認し、シリコン表面への照射光量と波長分布から計算したテラヘルツ波移相量と減衰量について実験値と理論値がよく一致することを確かめた。この結果を踏まえて、提案構造を広帯域可変減衰器として応用することも視野に入れた。なお、作製した導波路では、従来の多くの導波型デバイスとは逆に、高周波になるほど損失が減少することを観測した。このような周波数特性は中空の平行平板中でのTEモード伝送に特徴的なものであるが、高抵抗シリコンを挿入した場合でも現れることが今回明らかになった。また、並行してその他の広帯域位相変調手法についても検討を行った。まず、光波長帯で利用される液晶を、テラヘルツ帯のマイクロストリップ型伝送線路の誘電体基板中に挿入して電圧を印加することで位相を変化させられることを原理実証した。その際、液晶に電圧を印加するための給電線がテラヘルツ波の伝搬に干渉することが課題として明らかになった。さらに、TEモード導波路中の等価屈折率分布に勾配を与えることで、伝搬波の軌跡を傾ける方法を原理実証した。これはビームステアリングを実現する手法として有用なものであることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
テラヘルツ波を変調するための導波構造を提案し、理論値と実験値がよく一致することを確かめられた。位相変化と振幅減衰とは独立ではなく同時に現れるが、現時点では減衰の効果の方が顕著であるため、移相器よりも可変減衰器としての有用性がより大きい。今後、減衰量をなるべく抑えつつ移相量を大きくする方法について検討を深める。また、一方で、導波構造中の等価屈折率分布に勾配を与えることでビームを走査する手法を新たに提案し、有用なビームステアリング手法となることが分かった。これらをふまえて、本研究は順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
減衰量をなるべく抑えつつ移相量を大きくする方法について検討を深める。具体的には、モード閉じ込めの強さを調節したり、伝搬とともに位相変調効果が蓄積したりできる構造を設計・作製する。また、前年度の実験においては本来滑らかに変化すべき周波数特性に共振的なピークが見られることがあった。その原因を究明するために、テーパ構造と導波路とのミスアラインメントをモデル化して電磁界シミュレーションを行う。さらに、導波路中の等価屈折率分布に勾配を与える方法について、走査角を広げる手法および電気的に高速走査を行う方法を検討する。
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