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

亚波长结构毫米波段液晶/聚合物复合器件的研制

基本信息

批准号：
17760286
负责人：
田中将樹
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Akita National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760286/
关键词：
液晶ミリ波サブ波長構造紫外線硬化型高分子

项目摘要

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。

我们尝试利用液晶的电光效应制作具有周期性亚波长结构的液晶/聚合物衍射光栅作为毫米波区域的传播特性控制器件。采用紫外线固化聚合物作为高分子材料，利用光掩模对液晶/聚合物复合材料进行紫外线照射，利用相分离效应产生由液晶层和聚合物分散液晶组成的波长级结构创建了一个网格单元。此外，为了研究亚波长结构对毫米波传播特性的影响，我们利用时域有限差分法（FDTD法）进行了电磁波传播模拟。结果，证实了在晶格周期比毫米波波长短的频带中，传输特性急剧下降，这被认为是由于亚波长结构的影响。可知随着液晶的介电常数增大，该透过特性降低的频率向低频侧移动。此外，分析表明，当聚合物层的介电常数较大时，可以获得良好的衰减特性，因此，为了控制UV固化聚合物的介电常数，使用粒径为几十微米的玻璃颗粒。我尝试过。已证实，通过将硅烷偶联剂施用于颗粒可以获得相对良好的颗粒分散性。由于细颗粒的直径与毫米波的波长相比足够小，因此可以用体积比来考虑有效介电常数，因此可以期望控制聚合物的介电常数。未来，我们将评估使用细颗粒混合材料作为毫米波器件的亚波长结构液晶/聚合物衍射光栅的操作。