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メタマテリアルによる完全透明媒質の創生と電磁波の異常伝搬

Research Project

Project/Area Number 10J00947
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Applied optics/Quantum optical engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

玉山 泰宏  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsメタマテリアル / 旋光性媒質 / 無反射現象 / 電磁誘起透明化 / 群速度
Research Abstract

1. 円偏光に対する無反射,無屈折現象を実現する,3次元等方的旋光性メタマテリアルの作製に取り組んだ.有限要素シミュレーションにより,共振周波数が6GHz程度の旋光性分割リング共振器を設計した後,プリント基板を用いて3次元的な旋光性分割リング共振器アレイを作製した.作製したメタマテリアルの反射,透過スペクトルを測定したものの,円偏光に対する無反射,無屈折現象を実現するような条件の発見には至らなかった.この結果を受けて,現在,円偏光に対する無反射,無屈折現象の物理的意味に立ち戻って,構造の再設計を行っている.すなわち,電場と磁場の位相差が90度(または-90度)の場合に,電場が誘起する起電力により流れる電流と磁場が誘起する起電力により流れる電流の大きさが同じで逆位相になるような構造について検討している.
2. 我々のグループが考案した電場勾配により誘起されるメタマテリアルの透明化現象を利用して群速度の可変制御を行った.このメタマテリアルに平面波が垂直入射する場合は電磁波は吸収されるが,平面波が斜め入射する場合には電磁誘起透明化(EIT)のような透明化現象が生じる.しかも,入射角を変化させることにより透明化周波数における群速度が可変制御できる.理論を実証するために,マイクロ波領域でメタマテリアルを作製して実験を行った.まずメタマテリアルの透過スペクトルの入射角依存性について調べた.垂直入射時には広帯域な吸収スペクトルが得られたのに対し,斜め入射時には吸収線の中に狭い透過帯が現れた.すなわち,EITのような透明化現象を確認できた.搬送波周波数が透明化周波数に等しいパルスをメタマテリアルに入射させパルスの遅延を測定したところ,低群速度と広い可変幅での群速度制御が実現できることがわかった.

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2012 2011 2010

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Coupled-resonator-based metamaterials2012

    • Author(s)
      M.Kitano, Y.Tamayama, T.Nakanishi
    • Journal Title

      IEICE Electronics Express

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 51-64

    • DOI

      10.1587/elex.9.51

    • NAID

      130001922064

    • ISSN
      1349-2543
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient second harmonic generation in a metamaterial with two resonant modes coupled through two varactor diodes2012

    • Author(s)
      T.Nakanishi, Y.Tamayama, M.Kitano
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Issue: 4

    • DOI

      10.1063/1.3679652

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] variable group delay in a metamaterial with field-gradient-induced transparency2012

    • Author(s)
      Y.Tamayama, T.Nakanishi, M.Kitano
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 85 Issue: 7 Pages: 73102-73102

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.073102

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of second harmonic generation in a doubly resonant metamaterial2011

    • Author(s)
      T.Kanazawa, Y.Tamayama, T.Nakanishi, M.Kitano
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 99 Issue: 2

    • DOI

      10.1063/1.3610471

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electromagnetic response of a metamaterial with field-gradient-induced transparency2010

    • Author(s)
      Y.Tamayama, T.Nakanishi, Y.Wakasa, T.Kanazawa, K.Sugiyama, M.Kitano
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: Vol.82

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電磁誘起透明化現象のメタマテリアルアナロジー2011

    • Author(s)
      玉山泰宏
    • Organizer
      第4回文部科学省「最先端の光の創生を目指したネットワーク研究拠点プログラム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋キャッスルプラザホテル(愛知)
    • Year and Date
      2011-11-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 電場勾配により誘起されるメタマテリアルの透明化現象を利用した群速度の可変制御2011

    • Author(s)
      玉山泰宏
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Slow group velocity in a metamaterial with field-gradient-induced transparency2011

    • Author(s)
      Y.Tamayama
    • Organizer
      1st Korea-Japan Metamaterials Forum 2011
    • Place of Presentation
      Ewha Womans University (Korea)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-09
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 負屈折率媒質における位相速度,群速度およびエネルギー速度の関係2011

    • Author(s)
      玉山泰宏
    • Organizer
      輻射科学研究会5月例会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2011-05-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Field-gradient-induced-transparency metamaterial2010

    • Author(s)
      Y.Tamayama
    • Organizer
      Fourth International Congress on Advanced Electromagnetic Materials in Microwaves and Optics
    • Place of Presentation
      Karlsruhe Institute of Technology, Germany
    • Year and Date
      2010-09-14
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Book] Wave Propagation2011

    • Author(s)
      Y.Tamayama, T.Nakanishi, K.Sugiyama, M.Kitano
    • Publisher
      InTech
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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