NRD waveguide type terahertz wave phase shifter using liquid crystal

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液晶を用いたNRDガイド型テラヘルツ波移相器を実現するため、本研究では配向マイクロファイバーとネマティック液晶を複合化した素子を利用することとしたが、デバイスの特性には配向マイクロファイバーのテラヘルツ波特性が影響するため、その特性を明らかにする必要がある。そこでマイクロファイバー単体のテラヘルツ波帯における透過特性や誘電特性を評価するため、複合素子で使用したポリアクリロニトリルの配向マイクロファイバーについてテラヘルツ波分光器を用いて特性評価を行った。屈折率特性については100GHz～1THzまで1.1とほぼ一定の値を示しており、ファイバー主軸方向と直交方向での異方性は小さく0.05程度であることが確認できた。また、損失も液晶と比べ小さく液晶との複合材料として適切な材料であることが確認できた。NRDガイド型のテラヘルツ波の移相器を実現する際に、液晶層の厚さは制御するテラヘルツ波の周波数に比例する。前年度の研究では、主に350GHzの周波数におけるデバイスを設計していたが、第5世代通信の次の世代(Beyond 5G)の通信システムではテラヘルツ波としては低周波側の100GHz帯におけるデバイスの実現が重要である。そのため、今年度は前年度までの研究で350GHzで実現したマイクロファイバー／液晶複合素子の厚さ200μmから600μmに増加させ、100GHzで動作する移相器を実現し、応答時間が200ms程度と350GHz帯の移相器と同等の応答時間を実現できることを確認した。