超高屈折率・無反射な積層材料によるテラヘルツ電磁波の高効率制御の学理構築
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21H01839
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30020:Optical engineering and photon science-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 健仁 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550506)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
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| Keywords | テラヘルツ波 / アンテナ / メタサーフェス / メタマテリアル / 極限屈折率材料 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、屈折率が10以上の超高屈折率・無反射な積層構造の人工構造材料により、高効率なテラヘルツデバイスを実現する。研究代表者は、2017年に0.3THz帯で超高屈折率・無反射な一層構造の材料を生み出した。この独自に生み出した超高屈折率・無反射な一層構造の材料をベースにして、パワー密度4.6倍の高効率化を実現するコリメートメタレンズの設計指針[Optics Express]を発表している。この設計指針を応用して、積層構造の材料における設計理論を確立するとともに、作製法の体系化、実験による証明を行い、独自に生み出した材料をテラヘルツデバイスへ応用した際の学理を構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ波帯は6G無線通信やイメージングなどの産業応用が期待されている周波数帯である。テラヘルツ産業の基盤の構築に向けて、テラヘルツ波を放射する共鳴トンネルダイオードや量子カスケードレーザーなどのテラヘルツ連続発振光源が充実してきている。これらのテラヘルツ連続発振光源からはしばしば放射状のテラヘルツ波が放射される。テラヘルツ波を制御するためには、3次元状のコリメートレンズなどがよく用いられる。しかしながら、テラヘルツ連続発振光源とテラヘルコンポーネントとのワンチップ化を考えた際、2次元状のテラヘルツコンポーネントが重要となる。
本基盤研究(B)では、1方向の偏光で高屈折率かつ低反射な動作をするメタサーフェスを応用した積層構造メタサーフェスによるアンテナ(アンテナの外周にフレネルレンズ構造なし)の研究を進めた。積層構造にすることで、0から360度まで透過位相遅れを制御している。
3年目は、アンテナの実験データの考察を進め、実験データについて学会原稿として、2023年12月にテラヘルツ科学の最先端Xで発表した。アンテナの直径は6.0mmで、厚さは193umである。アンテナは、誘電体基板の表と裏の両面に対称にカット金属ワイヤーを配置した構造3枚を、接着シート2枚を用いて、積層している。誘電体基板にはシクロオレフィンポリマー、カット金属ワイヤーには銅を用いた。共鳴トンネルダイオード単体の指向性の最大値を1倍として規格化した場合、RTDの指向性を3.6倍向上させている。設計、解析、作製、実験の研究成果について、ジャーナル論文の執筆も進めた。引き続き、ジャーナル論文の執筆を進めていく。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(38 results)
