ギガヘルツ弾性表面波時間分解イメージング法における任意周波数測定実現のための研究

• Material Type: 博士論文
• Title: ギガヘルツ弾性表面波時間分解イメージング法における任意周波数測定実現のための研究
• Author/Editor: 兼子, 翔伍
• Author Heading: 兼子, 翔伍
• Publication, Distribution, etc.: Hokkaido University
• Publication Date: 2015-03-25
• Publication Date (W3CDTF): 2015-03-25
• Contributor: 松田, 理; 西口, 規彦; 足立, 智
• Degree grantor/type: 北海道大学
• Date Granted: 2015-03-25
• Date Granted (W3CDTF): 2015-03-25
• Dissertation Number: 甲第11873号
• Degree Type: 博士(工学)
• Conferring No. (Dissertation): 甲第11873号
• Text Language Code: jpn
• NDC: 500
• Target Audience: 一般
• Note (General): 弾性表面波は物質の表面近傍に局在して伝播する弾性波のモードである。現在では、数メガ～数ギガヘルツの弾性表面波は機械部品・構造物表面近傍の傷の検査をはじめ、ギガヘルツ帯無線通信機器のフィルタ素子などに応用される。一方、近年ではギガヘルツ帯の弾性表面波を対象とするフォノニック結晶・メタマテリアルの作製、それらを用いた導波路伝播、負屈折、超分解レンジング、クローキングなどの現象の研究が進められている。それとともに弾性表面波伝播特性の制御性は向上し、その応用の可能性は着々と拡大している。さて、1980 年代の超短パルスレーザーおよびそれを用いた分光法の発展を機に、ギガヘルツ～テラヘルツという高周波数帯の弾性波の励起、そして時間領域の測定が比較的に容易に行えるようになった。そのような時間分解測定法の1 つにピコ秒音響法がある。その試料表面近傍の弾性波を観測する手法と、2 次元走査機構および複素反射率の振幅または位相成分を選択的に測定可能な光学干渉計を組み込んだ系の構築により、ギガヘルツ帯の弾性表面波伝播の時間分解イメージング（以下、ギガヘルツ弾性表面波時間分解イメージング法）が可能である。時間領域の測定に加え、空間的な音場分布を取得することで、ギガヘルツ帯の弾性表面波伝播の様子は動画のように可視化される。また、可視化のみならず、メガ～ギガヘルツに及ぶ幅広い励起周波数成分と時空間分布のデータ取得は、時空間Fourier 解析により周波数・波数空間における分散曲線または曲面の観測を可能にする。そのような解析手法は材料・構造の弾性的な伝播特性研究、特にフォノニック結晶・メタマテリアルのバンド構造の観測にも有用である。しかし、所望の周波数で周波数・波数空間のマッピングを行うには現状解決すべき課題が存在する。上記手法の下地にあたるポンプ・プローブ測定にて測定される周波数成分は、原理的制約のため通常は離散的で実験系ごとに固定である。周波数走査性の不足のため、狙った周波数での測定が困難となる。そのため一般的に複雑な分散関係を示すフォノニック結晶・メタマテリアルや、高い?値での共振を示す構造などへの適応性は自ずと低くなってしまう。本研究では既存のギガヘルツ弾性表面波時間分解イメージング法に存在する測定周波数の制約を克服し任意周波数測定を可能にすることで、同手法の発展と適用範囲拡大を目指した。本研究で提案するのはポンプ・プローブ測定における励起光の強度変調から、励起周波数を制御する手法である。励起光の強度変調は、ロックインアンプを用いたポンプ・プローブ測定の信号対雑音比向上のために以前から行われていたことであるが、ロックイン検出による時間信号取得の複雑化のため、任意周波数測定として充分に利用されてはいなかった。本研究ではそのような時間信号取得に対する周波数解析方法を理論的に開発し、理論の正当性を確認する実験系を構築し、試用した。その結果は有意義なもので、新手法は今後ギガヘルツ帯の弾性表面波を対象とするフォノニックバンドギャップや共振器の共振モードの測定に有用な手法となることが期待される。また、ポンプ・プローブ測定における測定周波数の制約の克服は、超音波関連に限らず、同様の周波数帯を持つ現象を対象とした他分野の分光測定への貢献も期待される。; (主査) 准教授 松田 理, 教授 西口 規彦, 教授 足立 智; 工学院（応用物理学専攻）
• DOI: 10.14943/doctoral.k11873; https://doi.org/10.14943/doctoral.k11873
• Persistent ID (NDL): info:ndljp/pid/9374815; https://dl.ndl.go.jp/pid/9374815
• Collection: 障害者向け資料
• Collection (Materials For Handicapped People:1): テキストデータ
• Collection (particular): 国立国会図書館デジタルコレクション > デジタル化資料 > 博士論文; https://dl.ndl.go.jp/collections/A00014
• Acquisition Basis: 博士論文（自動収集）
• Date Accepted (W3CDTF): 2015-06-02T13:06:44+09:00
• Date Created (W3CDTF): 2014-12-08
• Format (IMT): PDF
• Access Restrictions: 国立国会図書館内限定公開
• Service for the Digitized Contents Transmission Service: 図書館・個人送信対象外
• Availability of remote photoduplication service: 可
• Periodical Title (URI): http://dx.doi.org/10.14943/doctoral.k11873; http://hdl.handle.net/2115/58673
• Is Referenced By (URI): http://hdl.handle.net/2115/58672
• Data Provider (Database): 国立国会図書館 : 国立国会図書館デジタルコレクション; https://dl.ndl.go.jp

• Summary, etc.: 弾性表面波は物質の表面近傍に局在して伝播する弾性波のモードである。現在では、数メガ～数ギガヘルツの弾性表面波は機械部品・構造物表面近傍の傷の検査をはじめ、ギガヘルツ帯無線通信機器のフィルタ素子などに応用される。一方、近年ではギガヘルツ帯の弾性表面波を対象とするフォノニック結晶・メタマテリアルの作製、...