テラヘルツ波に関する技術動向(2021年3月調査)

発刊日
2021/07/15
体裁
B5 / 46頁
資料コード
R63200702
PDFサイズ
6.6MB
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調査資料詳細データ

調査概要
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本調査レポートは、定期刊行物 Yano E plus 2021年4月号 に掲載されたものです。

リサーチ内容

~計測・センシング、イメージング、分光分析、無線通信など、多方面への応用が期待、その実用化に向けた技術開発が進んでいる~
 
1.テラヘルツ波とは
 
2.テラヘルツ波のアプリケーション
 
2-1.通信
2-2.計測・センシング
2-3.イメージング
2-4.分光分析
 
3.テラヘルツ波の市場規模推移と予測
 
【図・表1.テラヘルツ波のWW市場規模推移と予測(金額:2020-2030年予測)】
【図・表2.テラヘルツ波の用途別WW市場規模推移と予測(金額:2020-2030年予測)】
 
4.テラヘルツ波に関連する企業・研究機関の取組動向
 
4-1.国立大学法人大阪大学(1)
  (1)テラヘルツマイクロ流路チップを用いた超高感度バイオケミカルセンサーの開発
    【図1.テラヘルツマイクロ流路チップによる溶液測定の模式図】
  (2)カーボンナノチューブ(CNT)のテラヘルツ励起子の挙動解明
    【図2.高配向CNTで作製した光伝導アンテナスイッチと実験装置の概略図】
  (3)0.5mm未満の早期乳癌を鮮明に染色するテラヘルツイメージングに成功
    【図3.乳癌組織測定の模式図】
    【図4.乳癌組織のテラヘルツ像(上)と染色画像(下)】
4-2.国立大学法人大阪大学(2)
  (1)鳴トンネルダイオード(RTD)とフォトニック結晶の融合による
    テラヘルツ集積基盤技術の創成
  (2)未開の電磁波テラヘルツ波の検出感度を1万倍に向上
    【図5.RTDを用いた同期検波方式の説明図】
    【図6.同期検波(本研究)と直接検波(従来方式)のテラヘルツ波検波特性の比較】
    【図7.無線通信実験の結果(挿入図:作製したRTDの写真)】
  (3)世界で初めてフル解像度8K映像を非圧縮で無線伝送達成
4-3.国立大学法人京都大学
  (1)高温超伝導体固有ジョセフソン接合における協力的量子トンネル現象
    【図8.Bi2212の結晶構造】
  (2)超伝導体を用いたテラヘルツ光源
  (3)テラヘルツ量子通信デバイスの創成につながる超伝導体テラヘルツ光源の
    同期現象を初めて観測
    【図9.(a)基板上に作製した2つの超伝導体光源のSEM像
    (b)同期した2つの超伝導体光源の模式図】
4-4.国立大学法人東北大学
  (1)非線形光学効果によるテラヘルツ波の発生
    【図10.模擬的なテラヘルツ波発生装置の写真(左)および構成模式図(右)】
    【図11.非線形光学結晶を用いた差周波混合効果による
     テラヘルツ波発生を示した模式図】
  (2)テラヘルツ波の応用
    ①インフラ設備の非破壊検査
    【図12.セラミックスタイルの接着不良状態を検出した事例】
    ②人体の非侵襲的検査
    ③その他のアプリケーション
4-5.国立大学法人徳島大学
    【図13.光コムとTHzコム】
    【図14.THzコムのスペクトルの取得】
    【図15.THz-DCS実験装置の模式図】
    【図16.煙が混在したガスの動的モニタリング結果。テラヘルツ・スペクトルの
     時間的変化(左)およびカーブフィッティング結果(右)】
4-6.国立大学法人名古屋工業大学
  ①フェーズドアレイ
  ②デジタルビームフォーミング(DBF)
  ③指向性切替マルチビームアンテナ
  ④アレイによる指向性走査
  ⑤マルチビームレンズアンテナによる指向性走査
    【図17.一次放射器同時給電フェーズドレンズアンテナ】
  ⑥ビーム切替レンズアンテナのクロスオーバーレベル低下回避
    【図18.一次放射器切替フェーズドレンズアレイ構成】
4-7.国立大学法人 東海国立大学機構 名古屋大学
  ①テラヘルツ波発生/検出
    【図19.(a)テラヘルツパラメトリック発生器(TPG)(b)光注入型TPG(is-TPG)
    (c)is-TPGの原理を用いたテラヘルツ検出】
  ②多波長テラヘルツ波同時発生/検出
    【図20.多波長同時発生/検出の実験系の模式図】
  ③高速波長切り替えによるリアルタイム分光
    【図21.DMDを用いたECLDを導入した高速波長切替is-TPGの実験系の式図】
4-8.日本電信電話株式会社(NTT)
  (1)テラヘルツセンシングに適用可能な500GHz帯20dB利得の増幅器ICを実現
    【図22.中和回路の模式図】
    【図23.試作した増幅器チップ外観写真】
    【図24.増幅器ICの回路図とそのトーナメント配列の様子】
  (2)世界最高速、800GHzを超えるスイッチング性能のトランジスターを開発
    【図25.トランジスターの種類と特徴、およびこれまでの動作速度の限界】
    【図26.今回開発したトランジスターの断面模式図(左) 従来技術(右)】
    【図27.今回開発したトランジスターのSEM像】
    【図28.ベース電極面積の大幅削減を実現した開発技術】
    【図29.ノードおよび周波数からみた本成果の位置付け】
    ①InP系化合物半導体結晶成長技術
    【図30.InP系材料成長技術の高度化で高速化を実現】
    ②HBT製造技術
4-9.ローム株式会社
    【図31.他の方式と比較したRTDの周波数による出力特性
    ※橙色の周波数帯はテラヘルツギャップ(光源や検出器技術が未開拓の領域)示す】
    【図32.RTDチップの寸法と実物写真(左)および電圧電流特性(右)】
    【図33.RTDの発振器特性(左)と検出器特性(右)】
 
5.テラヘルツ波の技術課題と将来展望

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