| Project/Area Number |
22K14608
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 29030:Applied condensed matter physics-related
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 透明マント / カーペットクローク / 電磁メタマテリアル / 回路モデル / メタマテリアル / 伝送線路理論 / ミアンダマイクロストリップ線路 / 位相制御 / クローキング |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、従来の変換電磁気学の概念に基づいた透明マント実現のためのメタマテリアル設計理論に変わる新たな設計理論を確立し、従来の手法では実現が困難であった、波長よりも大きな物体を隠せる透明マントの実現を目指す。透明マント内部を伝搬する電磁波の位相を、内部を構成する1次元分布定数線路の形状を理論的に決めて調整する手法を提案し、(1)理論の確立および電磁界シミュレータによる動作検証、(2)透明マントの試作および実証実験の2年計画で本研究を実施する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research, the metamaterial design theory for invisible cloaks hiding a larger object than the wavelength has been established. A one-dimensional meander transmission-line model has been used for the design, and the theoretical formula for determining the line length has been derived. Based on the proposed theory, a transmission-type invisible cloak and a reflection one (carpet cloak) have been designed by using a one-dimensional meander microstrip-line structure, and it has been demonstrated by calculating complex electric field distributions with full-wave simulations that those can hide a much larger object than the wavelength. Also, the designed carpet cloak has been implemented on a dielectric substrate and the operation has been verified by near-field measurements with a network analyzer and an electric probe. The mesurement results have shown that the fabricated carpet cloak can hide a much larger object than the wavelength.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究の成果により, 波長よりも大きな物体を隠すことができ, かつ非常に広帯域な特性を持つ透明マントを, 回路モデルを用いて理論的に設計することが可能になった. 本研究では, 電磁透明マントの設計・試作・実証実験を行なったが, 将来的に理論を拡張して光の領域まで動作帯域を引き上げれることができれば, 全ての光に対して動作可能な透明マントの実現に繋がる可能性がある. また, 研究代表者の従来の研究から, 回路モデルを用いた設計法は光・電磁波に限らず, 音波など異分野の波に対しても適用可能であることが分かっており, 例えば音波に対して波長よりも大きな物体を隠せる音響透明マントへの展開も期待できる.
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