世界で初めてトポロジーの原理を利用したギガヘルツ超音波回路を実現 ～無線通信用高周波フィルタの小型・高性能化に向けた要素技術を実現～

発表のポイント：

超音波トポロジカル弾性体という特殊な物質をミクロな穴の周期列からなる人工弾性構造を用いて実現しました。
本構造により、複雑で微小な形状の経路でも反射がなく安定して進む超音波の伝搬に成功しました。
本成果は、スマートフォンやIoTデバイス等の無線通信の品質を支える超音波フィルタの小型化や高機能化に繋がると期待されます。

　日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田　明、以下「NTT」）と国立大学法人岡山大学（以下「岡山大学」）は、世界で初めてトポロジーの原理を利用したギガヘルツ超音波回路を実現しました。本技術により、半導体チップ上のミクロな空間においても、反射の影響を受けることなく、超音波の流れを自在に制御できるようになります。従来の技術では難しかった折れ曲がった小型導波路構造における反射の問題を解消し、スマートフォンやIoTデバイス等の無線通信端末に用いられている超音波フィルタの小型・高性能化に繋がることが期待されます。
　本成果は、2024年7月16日から19日に富山県・富山市で開催される国際会議「14th International Conference of Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics」（略称：META2024）にて招待講演として発表されます。

1．背景
　近年、5G（第5世代移動通信システム）に代表されるように、無線通信技術が急速に発展しており、人間だけでなく、家電や車など、あらゆるものがインターネットに接続し、相互にコミュニケーションを取るIoT社会になっています。無数の電波が飛び交う中で混信を避けるために、スマートフォンなどの無線通信端末は、所望の信号のみを精密に抽出して受信する必要があります。そのために重要な役割を果たすのが超音波フィルタです。超音波は、物質がキロヘルツ（kHz）からギガヘルツ（GHz）の周波数で振動する波を指します。これは、通常の電波と比較してずっと細かな波によって構成されており、さらにはエネルギーの素子外への漏れが極めて小さいという優れた性質を持っています。そのため、電子部品から作るフィルタよりも圧倒的に小さく省電力なフィルタを実現できます。


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