高温超伝導体におけるTHz電磁波放射の光制御および光学デバイスへの応用

高温超导体中太赫兹电磁辐射的光学控制及其在光学器件中的应用

• 批准号: 01F00202
• 负责人: 斗内 政吉
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00202/
• 关键词: 高温超伝導体; マイクロ波; テラヘルツ波; フィルター; レゾネータ; フェムト秒パルスレーザー; チューナビリティ; 強誘電体

今年度は、高温超伝導体を用いたチューナブルマイクロ波レゾネーターの設計および製作を精力的に行った。高性能な無線通信用マイクロ波フィルターは、既に実用化されており、現在は、周波数可変型レゾネーターの開発・研究が精力的に行われている。よって本研究においては高温超伝導体を用いたコプレーナー型マイクロ波レゾネーターの設計・作製および特性の計測を行った。この素子はフリップチップ構造をもち、伝送線とキャパシタのギャップ間隔や、キャパシタの誘電率などで、素子特性が大きく変化する。これらパラメータに対する、素子特性の変化を詳細に計算し、構造の最適化を行った。そして実際に、SrTiO_3単結晶をキャパシタに、コプレーナー伝送線にYBCO薄膜を用いたチューナブルレゾネーターを試作し、その特性をベクトルネットワークアナライザを用いて測定評価した。その結果5GHz付近で約2.5MHzの共振周波数変化を示すレゾネーターの作製に成功した。今後、キャパシター材料を(Ba,Sr)TiO_3などに変更し、薄膜化することにより、さらに大きなチューナビリティを持つ素子の作製を目指す予定である。また、後方散乱型テラヘルツ電磁波イメージング装置の開発を行った。これまで、高温超伝導体にフェムト秒パルスレーザーを照射すると、テラヘルツ領域の電磁波が放射されることが、知られている。この電磁波を検出することにより、超伝導電流の流れを可視化することが可能である。しかしこれまでは、超伝導薄膜およびその基板を透過してきた電磁波を検出する透過型のシステムであったため、膜厚の大きいものや電磁波を透過しない基板を用いた試料は測定することが出来なかった。これに対し、今回開発したシステムは、レーザーを薄膜表面へ照射し、レーザーが入射してきた方向へ放射される電磁波を検出する、後方散乱型システムであり、このシステムを用いて、実際に超伝導電流のイメージングが可能であることを示した。このことにより、バルク試料や基板の制限なく、テラヘルツイメージングが可能となった。これらの結果は国際学会で発表され、すでに数本の学術論文として出版済みあるいは近日中に出版予定である。

This year, the high temperature conductor is used in the design and production of high-temperature conductors. Although high-performance wireless communication applications have been put into practical use, there is now a great deal of energy in the development and research of variable frequency wireless communication applications. The design, manufacture and measurement of high-temperature superconductors in this study The element has a structure of two layers, a transmission line, a transmission gap, an induction rate, and an element characteristic. Detailed calculation and optimization of element characteristics are carried out in this paper. In practice, SrTiO_3 single crystal YBCO thin films have been tested and evaluated for their properties. As a result, the resonant frequency conversion near 5 GHz to about 2.5 MHz shows that the production process is successful. In the future,(Ba,Sr)TiO_3 will be changed into thin films, and the preparation of thin films will be determined. The development of electromagnetic wave equipment The electromagnetic waves emitted from the high-temperature superconducting conductor are irradiated and detected. This electromagnetic wave can be detected and the current can be visualized. The transmission mode of electromagnetic wave is determined by measuring the thickness of the film and the transmission mode of electromagnetic wave. This is the first time that the electromagnetic wave has been emitted from the surface of the film, and the electromagnetic wave has been emitted from the incident direction. This is the first time that a sample has been tested. The results were published by the International Academy of Sciences and published in the near future.

项目成果

M.Misra, N.D.Kataria, H.Murakami, M.Tonouchi: "Analysis of flip-chip bonded tunable high-temperature superconducting coplanar waveguide resonator using the conformal mapping technique"SUPERCONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY. 16(未定). (2003)

M.Misra、N.D.Kataria、H.Murakami、M.Tonouchi：“使用共形映射技术分析倒装芯片接合的可调谐高温共面波导谐振器”《超导科学与技术》16（待定）。

T.Kiwa, Y.Kamata, M.Mukul, H.Murakami, M.Tonouchi: "Backscatterd Terahertz Radiation Imaging System to Visualize Supercurrent Distribution"IEEE Transaction on Applied Superconductivity. (未定)(Accepted). (2003)

T.Kiwa、Y.Kamata、M.Mukul、H.Murakami、M.Tonouchi：“用于可视化超电流分布的反向散射太赫兹辐射成像系统”IEEE 应用超导学报 (TBC)（已接受）（2003 年）。