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Research on reflectionless metasurface with a high refractive index in the terahertz waveband

Research Project

Project/Area Number 18K04970
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

Suzuki Takehito  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550506)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsテラヘルツ波 / メタマテリアル / メタサーフェス / 高屈折率材料 / 極限屈折率材料 / 超高屈折率・無反射材料
Outline of Final Research Achievements

Metasurfaces are artificial materials consisting of numerous minute meta-atoms with subwavelength dimensions and enable the control of dielectric and magnetic properties resulting in the arbitrary design of a refractive index and reflectance. In 2017, we produced a reflectionless metasurface with a high refractive index of 6.66 + j0.123 and reflectance of 1.16% in the 0.3-THz band. This research presents a reflectionless metasurface with a high refractive index in the terahertz waveband above 1.0 THz. Measurements by terahertz time-domain spectroscopy verify material properties with a high refractive index of 5.88 + j1.57, low reflectance of 1.3%, relative permittivity of 6.73 + j0.85, and relative permeability of 5.03 + j2.11 at 2.97 THz.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

テラヘルツ電磁波で動作する高屈折率・無反射な新材料を実現した。研究代表者が独自に開発した人工構造材料の特許技術(日本特許第6596748号, 米国特許第10686255号, 他)を応用し、電波法で電波として定義される最上限の3 THzの周波数で実現した。高屈折率・無反射なメタサーフェスは、電磁波を自在に操る平面で極薄なレンズに応用でき、6G(Beyond 5G)以降も見据えた未来の情報通信機器での展開が期待される。また、高屈折率・無反射なメタサーフェスをさらに数10 THz以上まで高周波化できれば、製鋼スラブなどから排出される熱放射を特定方向に集中させるなど熱マネジメントへの応用も期待される。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 2 results)

  • [Journal Article] Reflectionless zero refractive index metasurface in the terahertz waveband2020

    • Author(s)
      Suzuki Takehito and Asada Harumi
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 28 Issue: 15 Pages: 21509-21521

    • DOI

      10.1364/oe.395223

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    • Author(s)
      Suzuki Takehito, Endo Kota, and Kondoh Satoshi
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 28 Issue: 15 Pages: 22165-22178

    • DOI

      10.1364/oe.392814

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    • Author(s)
      Takehito Suzuki, Masashi Sekiya, Hideaki Kitahara
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 58 Issue: 15 Pages: 4007-4013

    • DOI

      10.1364/ao.58.004007

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    • Author(s)
      Takehito Suzuki, Tatsuya Sato, Masashi Sekiya, John C. Young
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 58 Issue: 11 Pages: 3029-3035

    • DOI

      10.1364/ao.58.003029

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    • Author(s)
      Takehito Suzuki, Masashi Sekiya, and Hideaki Kitahara
    • Journal Title

      Applied Optics

      Volume: 印刷中

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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