田邉 匡生

独自に開発してきた高輝度・広帯域テラヘルツ光源を用いて、現在までに実現している被覆電線の内部損傷や表面腐食の検査技術に合わせて、被覆樹脂の重合状態を診断する新たな技術を開発する。本研究では、それらを統合し、被覆PC鋼線の健全度だけでなく寿命も評価する非破壊・非接触劣化診断技術として確立する。

絶縁被覆された金属表面における腐食・劣化状態を非破壊で検査する技術を開発する。絶縁被覆に対しては透明性が高く、内部金属には高い反射率を示す独自のコヒーレントテラヘルツ波を用いる「キラー・アプリケーション」といえる。本技術は、被覆鋼板や塗装鋼板の腐食・劣化状態検知のみならず、被覆電線にも適用できる。

ダイオード構造で形成される微小領域における空乏領域の物性を導波路として機能させ、THz導波路における動的機能を実証する。空乏領域の電界コントロールという光デバイスの新たな動作原理により、いままで静的であったTHzコンポーネントを動的に扱い、THz技術の半導体スピントロニクスへの実用化を展開する。

遠赤外線による絶縁電線の内部診断技術の調査研究

人体に無害で安全、そして透過性が高い独自のテラヘルツ光(THz)を用いて、木材やコンクリートなどの建造物内部構造の欠陥や水の浸潤あるいは部材の劣化までも、非破壊で光波長精度（約0.1mm以下から数mm程度）でイメージングするシステムを開発する。これまで殆ど建造物探傷に使われてこなかった新しい光であるテラヘルツ光を用いることで、新規な建造物探傷システムとして現場で使える安心・安全で高精度な欠陥イメージング装置の実用化の基盤技術として確立する。具体的には、「独自に開発してきた周波数純度が高い電子デバイスによるテラヘルツ光源技術を用いて、反射・透過による、建造物の高精度なリモート探傷イメージングシステム」を構築することを目的とする。

テラヘルツ波を用いた医薬品評価技術の開発に関する研究

光学結晶であるGaSeやGaPの化合物半導体中に存在する欠陥や不純物がテラヘルツ波発生の原理となる非線形光学効果に及ぼす影響を明らかにする。それを材料設計の指針として結晶育成の高精度制御や熱処理などにより広い周波数領域において高出力なテラヘルツ波を発生する光源となる結晶を実現する。

車載化が可能となるような超小型テラヘルツ発振デバイスの開発を目的とする。(1)車載化を目指した小型THz光源の開発(2)ドライバー生体センシング用ATRセンサーの開発

テラヘルツ分光技術の有機物などの分析への応用

本研究はテラヘルツ波を用いて、様々な物質における「テラヘルツ物性」に関する知見を得ることを目的とする。赤外分光やNMR、X線回折など従来からある手法による分析と比較しながら、テラヘルツ帯における物性を明らかにし、テラヘルツ波を産業に利用する可能性を探る。

テラヘルツ（THz）周波数帯の光源はいままで実用的なものがなかったために、その周波数帯における材料の光・電子物性については不明な部分が多い。本研究は非線形光学効果により発生するTHz波を光源とする分光計測により、各種材料の新機能としてTHz物性に関する知見を得る。分子軌道計算と合わせ、テラヘルツ物性を実験および理論の両面から明らかにする。半導体結晶中におけるキャリアの振る舞いや誘電体におけるソフトフォノンモード、またポリマ・ナノ材料におけるマトリックス/ナノ微粒子の相互作用に関する知見を得る。

GaPを導波路に形づくることによりTHz波だけでなくフォノンも閉じ込め、周波数変換効率を高めることにより、THz波発生のみならず、THz波の検出・増幅の機能を発現させる。

テラヘルツ（THz）波は、分子結晶や巨大分子中の弱い相互作用の共鳴周波数と一致するために有機分子・生化学分子に対して高い識別能力を持っている。更にTHz波の多くの物質に対する高い透過性と直進性を持つ特長を利して、工業・医学・食品・農業・製薬・環境・安全確保等の分野で応用が提案され、研究開発が進んでいるが、今後は普及用としてそれぞれ用途に限定された、任意特定波長で小型THz光源が必要になると考えられる。本研究では、高出力・広帯域性能を持つGaP-THz発生装置をもとにして、利便性に富む小型・単一波長THz光源の開発を行う。

半導体結晶から発生する高出力なテラヘルツ電磁波を光源として、生体内組織のスペクトル計測システムを開発する。光源となる半導体複合プリズムを光ファイバーの先端に配置し、全反射減衰分光法に基づくスペクトル測定を行う。プリズム表面に銀微粒子を蒸着することにより、測定の高感度化を図る。システムをカテーテルに集積化することにより、体内の目的部位におけるテラヘルツスペクトル測定及びイメージングが可能になる。