サブ波長構造ミリ波帯液晶・高分子複合デバイスの創製に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

ミリ波領域における伝搬特性制御デバイスとして、液晶の電気光学効果を利用したサブ波長構造の周期性を有する液晶・高分子回折格子の製作を試みた。高分子材料として紫外線硬化型高分子を用い、フォトマスクを利用することで液晶・高分子複合材料に紫外線を照射し、相分離効果により液晶層と高分子分散型液晶層で構成された波長オーダーの格子セルを作製した。また、サブ波長構造のミリ波伝搬特性に対する影響を調べるために、有限差分時間領域法(FDTD法)による電磁波伝搬シミュレーションを行った。その結果、格子周期がミリ波の波長よりも短い周波数帯で、サブ波長構造の効果によるものと考えられる透過特性が急激に減少する様子が確認された。この透過特性の減少する周波数は液晶の誘電率の増加によって低周波数側に移動することがわかった。さらに解析より、高分子層の誘電率が大きい場合に良好な減衰特性が得られることが示されたため、紫外線硬化型高分子の誘電率をコントロールするため粒子径数十μmのガラス微粒子の添加を試みた。微粒子にシランカップリング剤を適用することにより、比較的良好な微粒子分散性が得られることが確認できた。ミリ波の波長に比べ微粒子の粒子径が十分小さいため、有効誘電率は体積比で考えることができるので高分子の誘電率制御が期待できる。今後は、微粒子混合材料を適用したサブ波長構造液晶・高分子回折格子のミリ波デバイスとしての動作評価を行う。