Generation and control of frequency comb in resonant tunneling diode oscillator

谐振隧道二极管振荡器中频率梳的产生与控制

基本信息

批准号：
22K04217
负责人：
猪瀬裕太
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

研究代表者が所属機関を移動したため、実験と計算を実施する環境が大きく変わることとなった。そのため、２０２２年度はこの研究課題に関する基礎的な部分からの研究を実施した。当該年度に実施した研究は、具体的には（１）印加するバイアス電圧に対して共鳴トンネルダイオード発振器の発振周波数が変化する要因の解明、（２）共鳴トンネルダイオード発振器への自己注入による発振周波数ジャンプの測定および等価回路による再現、の２つである。各項目における具体的な研究実績は、以下に示す通りである。（１）共鳴トンネルダイオード発振器は、印加するバイアス電圧に対して発振周波数が変化する。その物理的起源については、共鳴トンネルダイオードを構成する半導体層構造が有するキャパシタンス成分がバイアスに対して変化するためであると考えられていた。しかしながら、等価回路モデルを使用した数値計算によって、共鳴トンネルダイオードが示す電流‐電圧特性の非線形性が主たる周波数変化の物理的起源となっていることを明らかにした。本研究の目的であるモード同期・周波数コムでは、発振周波数の多モード化と安定化が必要となるが、その周波数の決定要因を明らかにできた意義は大きい。（２）共鳴トンネルダイオード発振器からの放射テラヘルツ波を反射させて発振器に戻した場合、すなわち自己注入系において、発振器への印加バイアスや反射体までの距離を掃引することで周波数が不連続に跳躍する振る舞いを確認した。これは、反射体との間で形成された縦モードへの引き込み効果として説明される現象であり、本研究の目的である発振周波数の多モード化に必要な条件の１つであると考えられるものである。また、等価回路モデルを用いた計算によって、実験で得られた周波数特性を定量的に再現することに成功し、これが縦モードへの引き込みに起因していることを計算によるアプローチからも確認した。

当主要研究人员从一个机构转移到另一个机构时，进行实验和计算的环境将经历重大变化。因此，在2022年，我们从该研究主题的基础上进行了研究。具体而言，在本财政年度进行的研究是（1）阐明导致谐振隧道二极管振荡器的振荡频率相对于应用的偏置电压发生变化的因素；（2）通过自注入谐振隧道二极管振荡器的测量振荡频率跳跃，并使用等效电路繁殖。每个项目的具体研究结果如下。（1）共振隧道二极管振荡器的振荡频率随施加的偏置电压而变化。据认为，这是因为构成共振隧道二极管的半导体层结构的电容成分在偏置方面发生了变化。但是，使用等效电路模型的数值计算表明，谐振隧道二极管所表现出的电流 - 电压特性的非线性是主要频率变化的物理起源。这项研究的目的是在模式锁定的频率梳子中多模并稳定振荡频率，但是可以阐明该频率的决定因素的重要性。（2）当从谐振隧道二极管振荡器中辐射的Terahertz波反射并返回到振荡器中，即在自我注射系统中，通过将所施加的偏置扫描到振荡器和反射器的距离上，通过扫描施加的偏置来不连续。这种现象被描述为吸引反射器和反射器之间形成的纵向模式的效果，被认为是振荡频率多模层所需的条件之一，这是本研究的目的。此外，通过使用等效电路模型来计算，我们成功地重现了实验中获得的频率特征，我们确认这是由于计算方法中延长纵向模式的原因。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

共鳴トンネルダイオード発振器における発振周波数のバイアス依存性

谐振隧道二极管振荡器中振荡频率的偏置依赖性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Zewei Chen;Makoto Arita;Katsuhiko Saito;Tooru Tanaka;Qixin Guo;猪瀬裕太，水野遼子，易利，冨士田誠之，永妻忠夫;猪瀬裕太;猪瀬裕太，冨士田誠之，永妻忠夫
通讯作者：
猪瀬裕太，冨士田誠之，永妻忠夫

モード同期共鳴トンネルダイオードテラヘルツ発振器の周波数制御

锁模谐振隧道二极管太赫兹振荡器的频率控制