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テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振方法、テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振装置及び分光器 NEW

国内特許コード P190016374
整理番号 S2018-0298-N0
掲載日 2019年10月3日
出願番号 特願2018-032280
公開番号 特開2019-149418
出願日 平成30年2月26日(2018.2.26)
公開日 令和元年9月5日(2019.9.5)
発明者
  • 柏木 隆成
  • 門脇 和男
  • 南 英俊
出願人
  • 国立大学法人筑波大学
発明の名称 テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振方法、テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振装置及び分光器 NEW
発明の概要 【課題】THz波発振素子から広く、かつターゲットとする任意の周波数帯域のTHz波を発振させるTHz波発振素子の発振方法を提供する。
【解決手段】本発明のTHz波発振素子の発振方法は、THz波発振素子から発振されるTHz波の周波数と強さを測定することによって、THz波発振素子に関するパラメータの相関関係を取得するパラメータ相関関係取得工程と、THz波の周波数を入力データとし、入力データに合う環境温度、バイアス電圧、バイアス電流を出力データとして出力する制御パターンを作成する周波数制御パターン作成工程と、THz波発振素子の環境温度を制御パターンから取得した環境温度に設定し、制御パターンから取得したバイアス電圧及びバイアス電流をTHz波発振素子に印加するTHz波発振工程とを備える。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

テラヘルツ(THz)オーダーの周波数を有する電磁波(以下、THz波という)の周波数は、0.1GHzから10THzまでと言われ、分子間の振動や結晶格子の振動などの周波数とほぼ等しい。そのため、物質の同定をはじめとする、非破壊検査、セキュリティ、医療診断、気象観測、環境モニター、天文学、高速大容量通信等の幅広い分野におけるTHz波の活用が期待されている。

近年、THz波を発振する素子として、高温超伝導体を備えた発振素子が注目されている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、高温超伝導体が有する固有ジョセフソン接合を利用したTHz波発振素子が開示されている。特許文献2に開示されたTHz波発振素子は、超伝導体の交流ジョセフソン効果に伴うジョセフソンプラズマによって、テラヘルツ波を発振する。また、特許文献2に開示されたTHz波発振素子は、ジョセフソン接合を積層した構造体が有する固有周波数とジョセフソンプラズマとを共振させることで、高いピーク強度を有するテラヘルツ波を発振する。

産業上の利用分野

本発明は、テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振方法、テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振装置及び分光器に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
テラヘルツ帯域電磁波発振素子の環境温度、バイアス電圧をそれぞれ個別に、所定の範囲内で変化させ、前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子から発振されるテラヘルツ帯域電磁波の周波数と強さを測定することによって、前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子に関するパラメータの相関関係を取得するパラメータ相関関係取得工程と、
前記パラメータ相関関係取得工程で取得した前記パラメータの相関関係に基づいて、前記テラヘルツ帯域電磁波の周波数を入力データとし、入力データに合う環境温度、バイアス電圧、バイアス電流を出力データとして出力する制御パターンを作成する周波数制御パターン作成工程と、
前記周波数制御パターン作成工程で作成した前記制御パターンに、入力データとして所望のターゲット周波数帯域を入力し、前記制御パターンから前記ターゲット周波数帯域内の各周波数に合う環境温度、バイアス電圧及びバイアス電流を出力データとして取得し、前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子の環境温度を前記制御パターンから取得した環境温度に設定し、前記制御パターンから取得したバイアス電圧及びバイアス電流を前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子に印加するテラヘルツ帯域電磁波発振工程と、
を備える、
テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振方法。

【請求項2】
前記周波数制御パターン作成工程において、特定の周波数を発振させることが可能な環境温度、バイアス電圧、バイアス電流の組み合わせのうち、前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子から発振されるテラヘルツ帯域電磁波の強さが最も強い組み合わせを出力データとして出力するように前記制御パターンを作成する、
請求項1に記載のテラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振方法。

【請求項3】
前記周波数制御パターン作成工程において、特定の周波数を発振させることが可能かつ小さい周波数間隔に適する環境温度、バイアス電圧、バイアス電流の組み合わせの前記制御パターンと、特定の周波数を発振させることが可能かつ大きい周波数間隔に適する環境温度、バイアス電圧、バイアス電流の組み合わせの前記制御パターンとを作成する、
請求項1または2に記載のテラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振方法。

【請求項4】
テラヘルツ帯域電磁波を発振可能なテラヘルツ帯域電磁波発振素子と、
前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子の環境温度、バイアス電圧をそれぞれ個別に、所定の範囲内で変化させ、前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子から発振されるテラヘルツ帯域電磁波の周波数と強さを測定することによって、前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子に関するパラメータの相関関係を取得するパラメータ相関関係取得部と、
前記パラメータ相関関係取得部で取得された前記パラメータの相関関係に基づいて、前記テラヘルツ帯域電磁波の周波数を入力データとし、入力データに合う環境温度、バイアス電圧、バイアス電流を出力データとして出力する制御パターンを作成する周波数制御パターン作成部と、
前記周波数制御パターン作成部で作成された前記制御パターンに、入力データとして所望のターゲット周波数帯域を入力し、前記制御パターンから前記ターゲット周波数帯域内の各周波数に合う環境温度、バイアス電圧及びバイアス電流を出力データとして読み出し、前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子の環境温度を前記制御パターンから取得した環境温度に設定し、前記制御パターンから取得したバイアス電圧及びバイアス電流を前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子に印加するテラヘルツ帯域電磁波発振素子設定部と、
を備える、
テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振装置。

【請求項5】
請求項4に記載のテラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振装置と、
前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子の発振装置に設けられた前記テラヘルツ帯域電磁波発振素子から発振され、かつ所定の位置に配置可能とされた試料を通過して前記試料の情報を含むテラヘルツ帯域電磁波を検出するテラヘルツ帯域電磁波検出部と、
を備える、
分光器。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018032280thum.jpg
出願権利状態 公開
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