テラヘルツ波を利用した無線通信技術の現状と将来展望

(1)

テラヘルツ波を利用した無線通信技術の現状と将来展望

永妻忠夫

^†^a)

枚田明彦

^††

Present and Future of Wireless Communication Technology Using Terahertz Waves Tadao NAGATSUMA

^†a)

and Akihiko HIRATA

^††

あらまし 21世紀に残された最後の周波数帯のフロンティアとして，テラヘルツ波の様々な応用に向けた研究開発が国内外で活発になってきた．本論文では，テラヘルツ波の情報通信への応用としてテラヘルツ無線を取り上げ，今それが期待されている背景とニーズについて触れたのち，2000年頃に始まり近年に至るまでの研究開発と実用化，並びに周波数割当や標準化の状況を述べ，最後に今後の課題について言及する．

キーワードテラヘルツ，無線通信，光，フォトダイオード，化合物半導体集積回路，Si半導体集積回路，コヒーレント，周波数割当

1.

^{まえがき}

スマートフォンや無線

LAN (local area network)

の急速な普及に伴い，全世界のモバイルデータトラヒックは急速に増加している．

2015

年末時点でのモバイルデータトラヒックは月当たり

3.7

エクサバイトであり，

2020

年にはその約

8

倍になると予測されている

[1]

．我が国では

2020

年に東京オリンピックが開催されるが，街頭やスタジアムでのトラヒック集中への対策や，試合中継の

3

次元あるいは多視点の仮想視聴等の新たなサービスを実現すべく，超高速高速モバイルネットワークの研究開発が進められる．

放送分野では，

2016

年

8

月に現行のハイビジョン

（

2K

）を超える超高精細な画質による放送

4K/8K

の試験放送が開始されており，総務省が示したロードマップ

[2]

によると，

2018

年に

4K/8K

の実用放送が開始される予定である．非圧縮

8K

映像のデータレートは緑色信号に二つのイメージセンサ，赤色信号と青色信号にそれぞれ一つのイメージセンサを使用するデュアルグリーン方式の場合で約

24 Gbit/s

以上，

†大阪大学大学院基礎工学研究科，豊中市

Graduate School of Engineering Science, Osaka University, 1–3 Machikaneyama, Toyonaka-shi, 560–8531 Japan

††千葉工業大学工学部，習志野市

Faculty of Engineering, Chiba Institute of Technology, 2–

17–1 Tsudanuma, Narashino-shi, 275–0016 Japan a) E-mail: [email protected]

DOI:10.14923/transcomj.2016SHI0012

フルスペックかつフレームレート

120 Hz

の場合では

144 Gbit/s

と大容量伝送が必要となる．

これらのデータ通信量の急増に伴う電波利用の拡大に対応するため，これまで未利用であった高周波数帯の電波を利用した無線システムの研究開発が進められている．既に固定無線では，

60 GHz

帯で

64 QAM (quadrature amplitude modulation)

変調により

10 Gbit/s

の伝送速度を実現した製品レベルの屋外固定無線が報告されている

[3]

．また，次世代の携帯電話の規格として標準化が進められている

5G (5th Generation)

でもミリ波帯の利用が検討されており，

70 GHz

帯ミリ波無線において，ビームトラッキング

を用いることにより，移動局と

2 Gbit/s

のフィールド実験に成功している

[4]

．

10 Gbit/s

を大きく超える伝送速度を実現する手段の一つが，テラヘルツ波（

100 GHz

〜

10 THz

）の利用である．テラヘルツ帯では，一つのシステムが広い帯域幅を占めることができる可能性があり，

ASK (am- plitude shift keying)

や

PSK (phase shift keying)

などの比較的簡単な変調方式でも

100 Gbit/s

級のデータ伝送を実現するポテンシャルを有している．更に，

短波長性から，アンテナサイズを小さくできるという利点もある．しかし，テラヘルツ帯の電波は，直進性が強いため，従来の無線通信のように「どこでもつながる」ことは難しく，基本的には見通し内通信での利用が主となる

[5]

．また，現状ではテラヘルツ帯で

W

級の出力を得るのは困難であるため，数百

m

の通信

(2)

図1 テラヘルツ波無線の想定される適用例 Fig. 1 Application examples of terahertz wireless

links.

距離を得るためには利得の大きい大規模なアンテナが必要となる

[5]

．

これらのテラヘルツ無線の特性を踏まえて想定されるテラヘルツ無線の適用例を図

1

に示す．屋外用途では，急増するモバイルデータトラヒックに対応すべく，

光ネットワークとシームレス接続を可能にするバックホールやフロントホールでの固定無線としての利用や，放送局での

4K/8K

等の超高精細映像素材伝送などが想定される．屋内用途では，無線

LAN

の高速化や近接無線での超高速データダウンロード，などがあげられる．屋外用途では，通信距離の延伸や稼働率向上に向けたテラヘルツデバイスの出力向上，屋内の無線

LAN

用途ではビームトラッキング技術，近接無線では，微弱無線局規格への適合や多重反射への対策，

等が研究課題となっている．

我々は，光技術及び電子デバイス技術を利用したテラヘルツ無線信号発生・検波及の研究開発を進め，これらのデバイスを実装したテラヘルツ無線システムを構築し，

50 Gbit/s

のエラーフリー無線伝送や非圧縮・

無遅延

8K

映像伝送を実証してきた

[6], [7]

．本論文では，テラヘルツ無線システムで使用されるデバイス技術や超高速無線伝送技術に関する動向を説明するとともに，テラヘルツ無線の実用化や標準化に向けた最新状況について紹介する．

2.

テラヘルツ無線用デバイス技術

2. 1

送信デバイス

テラヘルツ帯無線信号の発生には，これまで主に二つの手法が用いられてきた．一つめは，無線信号を重

2. 1. 1

光技術によるテラヘルツ信号発生

2000

年代以降のテラヘルツ無線通信の黎明期には，

テラヘルツ無線の研究開発では光技術を用いたシステムの検討が中心に行われていた

[8]

．これは，高速・高出力の光電変換素子があれば，電子デバイスによる発生と比較して，高周波信号を容易に発生することが可能だからである．更に，光デバイスは電子デバイスより広帯域性に優れているため，光信号の段階で超高速の変調を行うことにより，広帯域の信号伝送が可能になる

[8]

．

高周波信号発生以外にも，光技術を利用した無線システムには様々な利点がある．光信号に無線信号を重畳して伝送することが可能であるため，電波の基地局を低コストで簡素な構成にすることができる

[8]

．また，無線信号に加えて，光ファイバで給電用のハイパワー光信号を伝送し，基地局内で光電変換して電源供給することにより，基地局の無電源化を実現することも可能である

[9]

．また，フェムトセルや鉄道などの移動体内基地局等，ネットワークの構成が多様化していけば，有線ネットワークと無線ネットワークが複雑に組み合わさった構成になっていくと予想される．光技術による無線信号の発生は，光ネットワークと無線ネットワークをシームレスに接続するためのキー技術として期待される．

上述したように，光技術による無線信号発生では，

高速・高出力の光電変換素子の実現が鍵となっている．

光通信で広く使用されている

pin

フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードでは，テラヘルツ帯で実用的な出力を得られなかった．しかし，

NTT

が開発した単一走行キャリアフォトダイオード（

Uni-traveling

carrier photodiode: UTC-PD

）の登場により，テラヘルツ帯でも実用的な出力が得られるようになったため，光技術を使用した無線通信の研究が大きく進展した

[10]

．

UTC-PD

は

p

型にドープされた狭バンドギャップの吸収層と，アンドープ，若しくは低濃度に

n

型ドープされた広バンドギャップのキャリア走行層とで構成されている．

UTC-PD

では速度の遅い正孔の影響を排除し，電子のみを活性なキャリアとして用

(3)

図2 アンテナ集積テラヘルツ帯UTC-PDモジュール Fig. 2 Antenna-integrated THz-band UTC-PD

module [11].

いることとなるため，高速動作が可能となる．

テラヘルツ帯での用途拡大に向けて，

UTC-PD

の広帯域化を目指した検討が進められている．吸収層の構造をテラヘルツ帯動作に最適設計したハイブリッド吸収層の導入により，

UTC-PD

の帯域が大幅に向上し，最適バイアス条件

( − 0 . 4 V)

で

6 × 10

⁷

cm/s

の実効電子速度を達成している

[10]

．更に，図

2

に示す

UTC-PD

チップ上に広帯域ボウタイアンテナを一体

集積し，基板裏面に

Si (silicon)

レンズを実装したフォトニックミキサモジュールでは，

2.5 THz

での動作，

及び

1 THz

で

− 30 dBm

以上の出力が報告されている

[10], [11]

．

UTC-PD

のアレー化による高出力化の検討も進め

られている．

NTT

の

Song

等は二つの

UTC-PD

出力を

1

チップ上で

T

ジャンクションにより伝送線路で合波し，導波管に結合したモジュールを開発した．このモジュールで

300 GHz

において，

1.2 mW

の出力を達成している

[12]

．九州大学の加藤等は，各

UTC-PD

の出力を空間合成する手法での出力増加を検討している

[13]

．ボウタイアンテナと集積した

UTC-PD

チップを

1

チップ上に四つ配置したデバイスを開発し，単体の

UTC-PD

デバイスと比較して，利得が

5.8 dB

増加することを示した．

テラヘルツ無線では，変調，復調の容易さから，主に強度（

ASK

）変調・包絡線検波が用いられてきたため，

キャリア信号の位相雑音信号は伝送品質に影響を与えなかった

[14]

．そこで，テラヘルツ帯の光サブキャリア信号の発生には，二つの非同期のシングルモードレーザ（

SML: single mode laser

）を合波する手法がとられてきた

[5]

（図

3 (a)

）．この方式は，簡便な構成で広い周波数範囲の信号が発生可能である．しかし，光通信におけるディジタルコヒーレント技術の進展により，

テラヘルツ無線においても数

10

〜

100 Gbit/s

の伝送において，

QPSK (quadrature phase shift keying)

や

図3 光サブキャリア信号発生器の模式図 Fig. 3 Schematics of optical subcarrier signal generator.

QAM

等の多値変調が導入されるようになった

[6]

．これらの方式では，キャリア信号の位相雑音を抑える必要がある

[6]

．単一のシングルモードレーザを強度変調，

または，位相変調し，発生した光コム信号を光フィルタで切り出し合波する方式では，二つのシングルモードレーザを利用する場合と比較してコヒーレンシーは向上するが，分岐した二つの光信号をファイバで接続すると，ファイバの伸縮に起因する光路長差の変動により，発生するテラヘルツ信号の位相が変動するという課題が残る

[15]

（図

3 (b)

）．図

3 (c)

に示すように，平面光導波路（

planar lightwave circuit: PLC

）上に光フィルタと光カプラを一体化すれば，光路長差の変動に起因する位相の揺らぎを抑制することができる．本方式により，

120 GHz

帯において位相雑音はオフセット周波数

100 Hz

で

− 75 dBc/Hz

，

1 kHz

で

− 85 dBc/Hz

という低位相雑音を得ている

[15]

．更に，近年急速に技術が進展している

Si

フォトニクス技術を利用すれば，数

mm

角の

Si

チップ内に，

変調器とフィルタ，カプラを集積することができる．

既に，

Si

チップ上に位相変調器，導波路，カプラ，を一体集積したテラヘルツ光源を作成し，

100 GHz

〜

2 THz

のテラヘルツ信号の発生に成功している

[16]

．この他，図

3 (d)

に示すように，各光フィルタの後段

(4)

フォトダイオードの集積化技術が実用化に不可欠であり，欧米で研究開発が始まっている

[18]

．

2. 1. 2

電子回路技術によるテラヘルツ信号発生

電子回路技術によるテラヘルツ信号の発生には，主に高電子移動度トランジスタ

(High electron mobility transistor: HEMT)

やヘテロ接合バイポーラトランジスタ

(Heterojunction bipolar transistor: HBT)

等の化合物半導体トランジスタが用いられてきた．

NTT

の研究グループは，

InP (indium phosphide) HEMT

を使用した無線通信に必要な要素回路を

1

チップに集積した

120 GHz

帯送受信チップを試作し

10 Gbit/s

データ伝送に成功した

[19]

．更なる高周波化を目指し，

ゲート長

80 nm

のコンポジットチャネルを使用した最大発振周波数

(f

max

) 700 GHz

の

InP HEMT

を開発し

[20]

，これにより，

300 GHz

帯の

ASK

変調器や最大出力

10 dBm

のパワーアンプ等を開発している

[21]

．

Si

系半導体デバイスを用いたテラヘルツ帯回路技術の研究が活発になってきた．カリフォルニア工科大学からは，

45 nm CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor)

チップ上に

4 × 4

フェーズドアレーアンテナを形成し，

280 GHz

信号の発生とビーム走査を実現している

[22]

．また，広島大学は，

40 nm CMOS

を用いた

300 GHz

帯送信チップを報告している．このチップを用いて

21 Gbaud 64QAM

変調信号の発生に成功している

[23]

．

2. 2

受信デバイス

テラヘルツ信号の検波には，これまで主に化合物半導体デバイスが使用されてきた．

GaAs (gallium arsenide)

ショットキーバリアダイオード（

Schottky barrier diode: SBD

）のカットオフ周波数は

10 THz

を超えており，直接検波器やミキサーとして多用されている．

一般に受信感度を上げるためには，低雑音の前置増幅器が不可欠である．特に，

InP HEMT

は，その低雑音性から，テラヘルツ帯受信器用

MMIC

として様々な研究が行われている．

120 GHz

帯では，

InP HEMT

を使用した低雑音増幅器（

LNA

）で

5.5 dB

の雑音指数（

NF

）が報告されている

[19]

．富士通の研究グルー

3.

^{超高速無線データ伝送}

3. 1 120 GHz

帯無線での伝送実験

100 GHz

を超える周波数を利用した無線技術の先

駆けは，

NTT

において開発された

120 GHz

帯無線である．

2002

年，電波を使用した無線通信において世界初となる

10 Gbit/s

伝送が実現されている．当時の伝送実験では

120 GHz

帯電波の発生に

UTC-PD

，受信に

SBD

を使用しており，通信距離は

2 m

に留まっていた

[25]

．

2007

年以降，テレビ放送での番組素材映像の非圧縮伝送への適用を目指し，通信距離の延伸，

及び，無線装置の可搬性の向上を目的に

InP HEMT MMIC (monolithic microwave integrated circuit)

を使用した無線装置の開発が進められた．この無線システムでは，

ASK

変調，包絡線検波を使用している．ブレークダウン電圧を高めたコンポジットチャネル

InP

HEMT MMIC

の利用により，無線装置の送信出力は

最大で

40 mW

まで増加するとともに，

10 Gbit/s

級誤り訂正符号化技術による最少受信感度の向上により，

10 Gbit/s

データの

5.8 km

伝送に成功している

[14]

．これらの無線システム技術と

NHK

放送技術研究所が開発した

HD-SDI (high-definition serial digital in- terface)

信号多重装置を組み合わせる事により，

Dual Green

方式の非圧縮

8K

映像信号（約

22 Gbit/s

）の無線伝送が試みられている．この

HD-SDI

信号多重装置は，

16

本の

HD-SDI

信号を，誤り訂正符号を付加したうえで，

2

本の

11 Gbit/s

シリアル光信号に変換する．この

2

本の

11 Gbit/s

を，図

4

に示すように，垂直偏波と水平偏波の

2

組の

120 GHz

帯無線リンクを

図4 非圧縮8K信号伝送実験の様子[7]

Fig. 4 Transmission of uncompressed 8K TV signals [7].

(5)

図5 OMTを使用した120 GHz帯無線偏波多重伝送 (11 Gbit/s×2ch)のBER特性[26]

Fig. 5 BER characteristics of polarization multiplex- ing transmission (11 Gbit/s×2ch) over 120- GHz-band wireless link using OMT [26].

使用することで伝送することにより，距離

1.25 km

での非圧縮

8K

映像信号の無線伝送に成功している

[7]

．

このほか，一つの無線装置で，偏波多重伝送を実現するため，小型・軽量の偏波分離器（

Orthomode transducer: OMT

）が開発され，これにより，

1

組の

120 GHz

帯無線装置で

22 Gbit/s

のエラーフリー伝送が実現されている（図

5

）

[26]

．本実験では，出力が

0 dBm

の場合，

Reed-Solomon

符号による前方誤り訂正（

FEC: Forward Error Correction

）を使用しない場合で

0.2 m

，

FEC

を使用した場合で

0.4 m

，出力を

10 dBm

に増加し，

FEC

を使用した場合は

0.6 m

以上の伝送距離で

10

⁻¹²以下の

BER

が得られた．

3. 2

超

200 GHz

無線伝送技術

現在，

40

〜

50 Gbit/s

を超える超高速無線伝送には，

キャリア周波数として

200

〜

400 GHz

が用いられている．大阪大学のグループは，光技術をベースとした

ASK

送信器（図

3 (a)

の信号発生方式）と

SBD

ダイオード受信器を用いた

300 GHz

帯無線リンクにより，

50 Gbit/s

までのエラーフリー無線伝送（通信距離

<

1 m

）に成功している

[27]

．

また，同システムにおいて，受信器にミキサを用い，

キャリア周波数と位相を安定化した送信器（図

3 (d)

の信号発生方式）と同期した局部発信器（

Local oscil- lator: LO

）により該ミキサを励起することで，受信感度を約

20 dB

増加させるとともに，図

6

に示すような高利得（約

52 dBi

）のリフレクタアンテナを併用し，

100 m

まで伝送距離を延ばしている

[28]

．今後，

図6 300GHz帯無線用送信器[28]

Fig. 6 Transmitter of 300-GHz band link [28].

送受信器に増幅器を導入することにより，

1 km

を超える伝送が期待できる．

更に，光技術を用いた送信器では，光変調器に多値変調を導入することで，比較的容易に多値化による伝送速度の向上が可能である．大阪大学と

NTT

のグループは，

QPSK

変調方式による

100 Gbit/s

のリアルタイム無線伝送実験を報告している

[29]

．

現在の光ファイバネットワークの高速化の主流は，

ディジタルコヒーレント技術と呼ばれる，多値変調とディジタル信号処理を用いたものであり，上記の多値光変調技術を用いた無線システムとの整合性がよい．

そのことから，最近，受信側にディジタル信号処理を用いたテラヘルツ無線の研究が活発化してきた

[31]

〜

[34]

．

一方，全電子回路技術を用いた

200

〜

300 GHz

帯送受信システムの研究開発も進んでいる．独

Karlsruhe

工科大学のグループは，

240 GHz

帯

GaAs HEMT MMIC

送受信器により，

QPSK

変調で，最大

64 Gbit/s

，

850 m

の伝送実験を行っている

[35]

．また，

NTT

，富士通，

NICT

のグループは，

300 GHz

帯

InP HEMT MMIC

送受信器により，

ASK

変調による

20 Gbit/s

伝送システムを開発し，公共の場所などで不特定多数の人が，必要な情報にアクセスしたり，

さまざまなサービスを利用したりする情報端末方式である情報キオスク端末型でのデータダウンロードのデモンストレーションに成功している

[21], [36]

．

電子デバイスによる有望なアプローチとして，共鳴トンネルダイオード（

Resonant tunneling diode:

RTD

）を用いた送受信器が注目されている．図

7

に示すように

RTD

と平面アンテナを集積した素子だけで，

発振素子と検波素子の双方に用いることができ，これまで，

300

〜

500 GHz

帯において，

RTD

送受信器による近接無線

[37]

や

34 Gbit/s

の無線伝送実験

[38]

が報告されている．

(6)

図7 RTDを用いた送受信モジュール[37]

Fig. 7 RTD-based transceiver module [37].

4.

実用化に向けた取り組み並びに標準化の動向

4. 1

研究開発プロジェクト

テラヘルツ無線の実用化を目指した研究開発が国内外で活発に行われている．国内では，総務省電波資源拡大のための研究開発で「テラヘルツ帯デバイス基盤技術の研究開発」（平成

23

〜

30

年度）において，

300 GHz

帯の無線通信技術の開発が進められている

[39]

．本研究開発では，平成

27

年度まで，

InP HEMT

デバイスを利用した

300 GHz

帯無線通信の開発が行われ

[36]

，現在，

MEMS

真空管増幅器及び

Si CMOS

でのテラヘルツ無線回路の研究開発が進められている．また，上記と同じ総務省のプロジェクトとして「

300 GHz

帯無線信号の広帯域・高感度測定技術の研究開発」（平成

27

〜

30

年度）において，

140

〜

300 GHz

帯の

QPSK

等の無線信号スペクトルを正確に計測するための技術開発が進行中である．

4. 2

標準化の動向

また，テラヘルツ無線に関する様々な標準化活動が進められている．

120 GHz

帯無線については，放送局が番組映像素材を伝送する無線中継伝送装置（

FPU:

Field pick-up unit

）の実現を目指し，放送用途での標準化が進められた．

2014

年

1

月には，総務省より番組素材中継を行う無線局等の無線設備規則の一部を改正する省令（平成

26

年総務省令第

5

号）が施行され，

116

〜

134 GHz

が放送用途に割当てられた

[40]

．

2016

年

2

月には，

120 GHz

帯を使用する番組素材の中継を行う移動業務の無線局に関する電波法関係審査基準の一部改正を施行し，

120 GHz

帯が番組素材伝送用無線として実利用できるようになった

[41]

．電波産業会

（

ARIB

）では，

2015

年

3

月に民間の放送用無線装置規格である「

ARIB STD-B65

：超高精細度テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形

120 GHz

帯デジタル無

準等を始めとする国際的な電波秩序を規律する無線通信規則の改正を行うため，

3

年から

4

年に一度開催される会議である．

2015

年

11

月に開催された

WRC-15

では，次回

2019

年の開催となる

WRC-19

の議題として，「

275GHz

以上の周波数帯を利用した陸上移動業務，固定業務の導入」が日本から提案された．本提案は

WRC-19

議題として認められ，

WRC-19

において，

275 GHz

から

450 GHz

の範囲で，能動業務への周波数特定について検討することとなった

[43]

．

WRC-19

での議題成立を受けて，

ITU

の

Study Group 1

では

275–450 GHz

における電波伝搬モデル並びに陸上移動及び固定業務のシステム特性のとりまとめを開始している．

また，

IEEE

においては，

WPAN

の標準化を進める

IEEE802.15 WG

において，

100 Gbit/s

の伝送速度を実現するテラヘルツ無線伝送技術の標準化を目指した

1EEE802.15.3d

のタスクグループ（

TG 3d(100G)

）が

2014

年

5

月に活動を開始している

[44]

．

5.

むすび

無線技術の高速化のトレンドの中で，テラヘルツ波を利用した通信技術に期待が集まっている背景を述べ，

約

15

年にわたる研究開発の状況を，要素デバイス，伝送システム並びに標準化の観点からまとめた．

テラヘルツ波は，従来のマイクロ波に比べて大気減衰が大きく遠くには飛ばない，壁を通り抜けない，直進性が強い，そのためマイクロ波のような干渉が起こりにくいといった伝搬上の特徴を有する．したがって，

テラヘルツ無線の屋内近距離並びに近接無線への応用を想定した場合，マイクロ波無線のように限られた狭い周波数帯域を効率的に利用するのではなく，帯域をふんだんに使い，できるだけ単純な変調方式と簡単な回路構成や少ない電子部品で低電力なシステムを実現するのが最も特徴的なアプローチとなろう．また，アンテナの大きさは，単体であれば

IC

の入出力

(I/O)

用パッドくらいになる．利得を稼ぐためアンテナをアレー化したとしても，数ミリ角で実現できることから，

簡単に電子機器や携帯端末に入る．ここまでアンテナ

(7)

を小さくできると，無線通信の適用範囲が爆発的に広がる可能性がある．

また本論文では，光技術を利用した送信技術とその応用について紙面を割いて説明した．テラヘルツ無線システムの高速化を牽引するという点で重要であるだけなく，将来の光ファイバネットワークと無線ネットワークとをシームレスに融合できる技術として期待されている

[45]

．

今後重要なハードウェア上の技術課題を三つ挙げるとすれば，半導体集積回路技術，実装技術，並びに広帯域アンテナ技術である．まず，無線システムの小型化，低コスト化のために半導体デバイスによる集積化が不可欠であることは言を俟たない．しかし，テラヘルツ帯では，集積回路のチップサイズが電磁波の波長に比べて大きくなることから，能動素子や受動素子が集積された回路基板全体を分布定数的な電磁波回路として取り扱う必要があり，回路設計者の手腕が試されるときである．

次に半導体材料としては，本論文で紹介したように，

現在，化合物半導体と

Si

半導体がしのぎを削っているものの，どちらか一方に絞られるということはなく，

光デバイスも含めて，最適なシステムに各部品をハイブリッド実装されていくと予想される．また，テラヘルツ帯の新たな材料として，メタマテリアル，フォトニック結晶，グラフェン等が注目されている

[41]

．これらを用いたフィルタ，カップラー，伝送線といった受動素子や，変調，増幅デバイスは，将来，性能だけでなく実装の容易性という点から採用されるだろう．

最後にアンテナは，無線システムにおいて，エア（空間）と送受信装置とのインターフェースであり，最終的にシステム性能を左右する．

50 GHz

を超える超広帯域にわたって電波を制御するアンテナの研究は緒についたばかりであり，アンテナ技術者，研究者にとって挑戦的な分野である

[46]

．

謝辞本研究の一部は，総務省戦略的情報通信研究開発事業

(SCOPE:135010103)

，科研費

(16H04350)

，

JST CREST

の支援を受けた．

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（平成28年12月26日受付，29年3月31日再受付，

6月7日早期公開）

永妻忠夫（正員：フェロー）

1981年九大・工・電子卒．1986年同大学院博士課程了．同年日本電信電話（株）

入社．2007年大阪大学大学院基礎工学研究科教授．マイクロ波フォトニクス，テラヘルツ波フォトニクスの研究に従事．工博．

2007年度業績賞，2011年度文部科学大臣賞受賞．IEEEフェロー．

枚田明彦（正員：シニア会員）

1992年東大・理・化学卒．1994年同大学院修士課程了．同年日本電信電話（株）

入社．以来，ミリ波無線，ミリ波回路，テラヘルツ分光の研究に従事．2016年千葉工業大学工学部情報通信システム工学科教授．博士（工学）．2007年度業績賞，2011 年度文部科学大臣賞受賞．

テラヘルツ波を利用した無線通信技術の現状と将来展望