Development of functional waveguide for 6G by high-definition 3D printing technology

利用高清3D打印技术开发6G功能波导

• 批准号: 21H01320
• 负责人: 三尾 典克
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01320/
• 关键词: 高精細高速光造形技術; 樹脂表面めっき技術; 次世代無線通信技術; 高精細3Dプリンティング技術; 機能性導波管; Beyond 5 G・6G

本研究では、100GHz帯、220GHz帯、さらには300GHzでのバンドパスフィルタ(BPF)や方向性結合器(DC)等の機能性導波管デバイスの実現を目標としている。100GHzあるいは300GHzの電磁波の波長は、3㎜および1㎜で、その帯域での国際規格で定められた導波管断面サイズは、2.54㎜×1.55㎜あるいは0.86㎜×0.43㎜である。このサイズの場合、ストレート導波管の作製は従来からの機械加工で可能であるが、BPFやDCの作製では、100μm以下の周期構造等の作製が必要となり、そのような微細構造の作製そのものが非常に困難となる。さらに、将来、高周波化すると、機能化導波管デバイスの作製は、ほぼ不可能となる。一方、ものづくり技術の一つとして３Dプリンタが発展している。３Dプリンタは、積層造形を基本としており、機械加工の切断・切削加工とは本質に異なり、数10μmの造形精度が可能である。さらに、積層造形がゆえに、トンネル構造や中空構造の造形が可能である。本研究では、我々が開発したUV光硬化型３DプリンタRECILSを用い、昨年度、100GHz～300GHz帯の導波管の作製に成功した。この実現の上で、RECILS製のサブｍｍトンネル構造内に銅めっき膜を形成することで電磁波の閉じ込めに成功している。さらに、今年度は、導波管内に0.3～0.5mmの周期的な連結共振器構造を造形し、バンドパスフィルタ(BPF)を実現した。この特性は、すでに商品化されている金属製BPFとほぼ同じ特性を持つことが確認された。この成果によって、これまで不可能であったサブTHz帯導波管機能化デバイスの実現の可能性を示すことができた。

The purpose of this study is to realize the functional waveguide devices such as BPF and DC in the 100GHz band, 220GHz band and 300GHz band. 100GHz, 300GHz, 3 mm, 1 mm, band, international specifications, waveguide section, 2.54 mm ×1.55 mm, 0.86 mm ×0.43 mm In this case, it is necessary to manufacture waveguide, BPF DC, periodic structure below 100μm, etc. It is very difficult to manufacture fine structure. In the future, high frequency conversion, functionalization of waveguide devices is impossible. A party, a party 3D machining, lay-up modeling, cutting, machining, modeling accuracy of several 10μm is possible. In addition, the formation of laminated structures and hollow structures is possible. In this paper, we have developed a new type of UV curable 3D optical waveguide, which has been successfully fabricated in the frequency range of 100GHz~300GHz In this way, the copper film formed in the structure of RECILS is successfully closed. In this year, the structure of the link resonator with a period of 0.3~ 0.5 mm in the waveguide is realized. The characteristics of the BPF are commercially available. The characteristics of the BPF are confirmed. This result is impossible to achieve by THz band waveguide functionalization.

项目成果

D-Printed and Surface Metallized Plastic Waveguides for sub-THz Communications

用于亚太赫兹通信的 D 印刷和表面金属化塑料波导

• 发表时间: 2022
• 作者: huhei Fukunaga;Alberto Castellazzi;and Tsuyoshi Funaki;Junji Yumoto
• 通讯作者: Junji Yumoto

RECILS: High resolution and high-speed SLA 3D printer using a plane building platform and a cylindrical window

RECILS：使用平面构建平台和圆柱形窗口的高分辨率和高速 SLA 3D 打印机

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Soeda;H. Suzuki;S. Yokobori; K. Konishi;H. Tamaru;N. Mio;M. Kuwata-Gonokami and J. Yumoto
• 通讯作者: M. Kuwata-Gonokami and J. Yumoto

3D-Printed Waveguide For 220GHz-325GHz Band For 220GHz-325GHz Band

3D 打印波导 适用于 220GHz-325GHz 频段 适用于 220GHz-325GHz 频段

• 发表时间: 2022
• 作者: Kentaro Soeda;Norikaza Naganuma ;Kuniaki Konishi;Hiroharu Tamaru;Norikatsu Mio;Hiroshi Ito;Junji Yumoto
• 通讯作者: Junji Yumoto