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

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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。