液晶の潜在的巨大位相遅延の機能を活用した広角・高速な波面制御装置の開発

利用液晶潜在的大相位延迟功能开发广角、高速波前控制装置

基本信息

批准号：
22K19075
负责人：
井上曜
金额：
$ 4.16万
依托单位：
防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19075/
关键词：
液晶高速応答ビームステアリング電気光学効果

项目摘要

光の波面を制御することでビームを曲げることが可能な技術が求められている。これは、車載LiDARのようなセンシング技術において、従来の機械駆動系では耐振動性・衝撃性という観点において心許ないためである。自動運転技術のような、故障が人命に直結するケースではシビアな環境耐性が求められ、波面制御型のスキャンシステムは理想的である。近年、機械的な駆動が無く、透過したレーザー光を素早く様々な角度に曲げられるような波面制御型のビームステアリングデバイスの実現が望まれている。このような応用が期待できる最先端テクノロジーは、光集積回路、及び液晶技術を利用したものが代表格になる。とりわけ、小型、低コストな性質が期待される液晶波面制御型ビームステアリング技術は大きな注目を集めている。液晶を利用した主流となる波面制御型ビームステアリング技術は回折の原理を利用した光フェーズドアレイ法である。しかしながら、この方法はステアリング角の増大とともに回折効率が激減していき、数度程度のステアリングが限界となることで知られており、すでに限界がみえている。そこで、本研究課題では屈折の原理を利用した新規手法を提案する。アイディアを簡潔に説明するならば、ビーム断面の任意の一軸方向に線形かつ大きな位相差分布を形成することで、斜めに進行する光の波面を形成するというシンプルなものである。ただし、この方法では液晶層の厚さが数百ミクロン以上必要となり、応答速度の減少が大きな問題となる。そこで応募者は、自身が持つナノサイズの空間に液晶を閉じ込めることで高速応答化が可能となる技術を用いることで、この屈折型波面制御デバイスの実現を目指した。

需要一种能够通过控制光的波前来弯曲光束的技术。这是因为在车载激光雷达等传感技术中，传统的机械驱动系统在抗振和抗冲击方面并不令人满意。在自动驾驶技术等故障可能直接导致人命的情况下，需要严酷的环境耐受性，波前控制扫描系统是理想的选择。近年来，人们希望实现一种不需要机械驱动、能够将发射的激光快速弯曲到各种角度的波前控制光束转向装置。有望实现此类应用的典型尖端技术是利用光集成电路和液晶技术的技术。特别是液晶波前控制光束控制技术，预计将实现紧凑且低成本，吸引了很多关注。使用液晶的主流波前控制光束控制技术是利用衍射原理的光学相控阵方法。但众所周知，该方法的衍射效率随着转向角的增大而急剧下降，当转向角只有几度时就达到了极限，并且已经看到极限。因此，在这个研究项目中，我们提出了一种利用折射原理的新方法。简单解释一下这个想法很简单：通过在光束截面的任意单轴方向上形成线性且大的相位差分布，形成倾斜传播的光的波前。然而，该方法需要液晶层的厚度为数百微米以上，并且响应速度的降低成为主要问题。因此，申请人的目的是通过使用通过将液晶限制在其自身的纳米尺寸空间中而实现高速响应的技术来实现这种折射波前控制装置。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

正弦波に駆動される液晶の応答速度の評価方法

如何评价正弦波驱动液晶的响应速度

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
鹿田建普;井上曜;森武洋
通讯作者：
森武洋

High-speed non-mechanical beam steering using a swelling liquid crystal gel film with polymer concentration gradient

DOI：
10.35848/1347-4065/acd9bb
发表时间：
2023-06-01
期刊：
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
影响因子：
1.5
作者：
Inoue，Yo;Shikada，Tateaki;Moritake，Hiroshi
通讯作者：
Moritake，Hiroshi

Fast non-mechanical beam steering using a thick liquid crystal gel film with a polymer concentration distribution

使用具有聚合物浓度分布的厚液晶凝胶膜进行快速非机械光束控制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tateaki Shikada;Yo Inoue;and Hiroshi Moritake
通讯作者：
and Hiroshi Moritake

厚い液晶ゲル膜に電気的に誘起される巨大位相勾配を利用した高速ノンメカニカルビームステアリング

利用厚液晶凝胶膜中电致巨相梯度的高速非机械光束控制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
井上曜;鹿田建普;森武洋
通讯作者：
森武洋

厚い液晶ゲル膜を用いた高速ノンメカニカルビームステアリング

使用厚液晶凝胶膜的高速非机械光束控制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
鹿田建普;井上曜;森武洋
通讯作者：
森武洋

DOI：
{{ item.doi }}
发表时间：
{{ item.publish_year }}
期刊：
{{ item.journal_name }}
影响因子：
{{ item.factor }}
作者：
{{ item.authors }}
通讯作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

井上曜其他文献

テラヘルツ波フェーズドアレイアンテナに用いる液晶可変移相器

太赫兹波相控阵天线用液晶可变移相器

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lang Trong Nghia ;井上曜;森武洋
通讯作者：
森武洋

テラヘルツ波可変移相器に用いる配向ナノファイバー／液晶複合体

定向纳米纤维/液晶复合材料用于太赫兹波可变移相器

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lang Trong Nghia ;井上曜;森武洋
通讯作者：
森武洋

液晶装荷NRDガイド型テラヘルツ波移相器の電界分布解析と応答改善

液晶加载NRD引导太赫兹波移相器的电场分布分析及响应改进

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lang Trong Nghia ;井上曜;森武洋
通讯作者：
森武洋

可視光透明性と高速応答性を持つポリマー/液晶ナノ複合材料

具有可见光透明性和快速响应能力的聚合物/液晶纳米复合材料

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Malasao R;Saito M;Suzuki A;Imagawa T;Nukiwa-Soma N;Tohma K;Liu X;Okamoto M;Chaimongkol N;Dapat C;Kawamura K;Kayama Y;Masago Y;Omura T;and Oshitani H;井上曜
通讯作者：
井上曜