2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Terahertz wave integrated circuits
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17K06442
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
高橋 浩 上智大学, 理工学部, 教授 (40500468)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ波 / 導波路 / 電磁波 / 周波数フィルタ / 導波管 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超広帯域通信、医薬品・化学物質の分析、有機物質透視イメージングで用いられるテラヘルツ波技術のさらなる高度化を目指し、テラヘルツ波の集積回路の基礎研究を実施した。回路構築に使用する導波路は金属基板に形成した中空導波管構造とし、その内寸幅を従来から知られている波長の0.9倍ではなく5倍程度とすることで、ビーム径が数mmのテラヘルツ波発生源との接続効率向上が得られることを確認した。一方、懸念されていた高次モードの伝搬は抑制され、複数モードが同時伝搬する問題なく利用できることを明らかにした。
つづいて、1THzを中心に0.1THz間隔の5波（すなわち0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2 THz）を分波するよう設計したアレイ導波路回折格子（AWG）を作製しその特性を評価した。クロストーク（選択される周波数とそれ以外の周波数の出力電力比）は20dB程度が得られ、テラヘルツ帯の周波数選択フィルタとして利用可能であることを示した。
なお、AWG回路に存在する導波路分岐部におけるテラヘルツ波の反射が分波特性に影響を与えることが判明したため、反射を防止するための新規構造（坂道構造）を提案しその効果を実験的に検証するとともに、坂道の角度に最適角と最悪角があることを電磁界計算を用いて見出し、設計指針を明確にした。
また、テラヘルツ波の発生手法として周波数の異なる2つの光源からの光を混合させて広帯域フォトダイオードに入力する方法において、ファイバカプラからの2つの出力光を差動フォトダイオードに入力することで2倍の振幅を有する高周波電気信号が得られることを示した。
以上、テラヘルツ波用の導波路の設計指針を明らかし、周波数フィルタの動作を実証することに成功した。今後、本研究の知見を活かして光集積回路の分野で実現された様々な応用回路をテラヘルツ帯でも実現してゆく計画である。
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Research Products
(2 results)
