2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Electromagnetic Metamaterials |
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| Project/Area Number |
22109004
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北野 正雄 京都大学, 工学研究科, 教授 (70115830)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
酒井 道 京都大学, 工学研究科, 准教授 (30362445)
久門 尚史 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80301240)
中西 俊博 京都大学, 工学研究科, 助教 (30362461)
出口 博之 同志社大学, 理工学部, 教授 (80329953)
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| Keywords | メタマテリアル / 群速度制御 / 第2次高調波発生 / プラズマ / 最適化設計 / 任意形状素子 / 単導体線路 |
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| Research Abstract |
平成22年度は主に以下の5つの成果を得た。
(1)群速度を電場勾配で制御するメタマテリアルを考案し、実験的検証を行った。導波管の中に設計したメタマテリアルを配置し透過測定を行ったところ、狭帯域の透明化現象が観測され、透明化帯域で群速度の低下も観測された。そして、電磁界シミュレーションで電場勾配によって透明化幅が変調され群速度が制御できることが分かった。
(2)磁気結合共振メタマテリアルを用いた高効率第2次高調波発生について研究を行った。基本波と第2次高調波の両方に共振するカットワイヤ構造を利用することで、従来の単一共振構造のメタマテリアルより約7dB高い第2次高調波発生効率を得た。
(3)気体プラズマを用いたメタマテリアルについては、新たに構築した高速応答性に優れたマイクロ波回路系により、多重らせん構造に対して低周波電源を接続してプラズマ生成を行い、プラズマの生成から消滅至るまでの間の屈折率の複素平面上における変化を診断した。屈折率の実数部は、プラズマ生成時に-1.5から-3.0に変化していると見積もられた。
(4)周期境界条件を用いたスペクトル領域モーメント法の解析を基に遺伝的アルゴリズムにより、右手/左手系複合伝送線路を構成する任意形状線路素子、ならびにメタマテリアル・サーフェースを構成する任意形状単位セルを各々設計した結果、最適化した周波数範囲において所定の左手系媒質の特性を実現できる見通しが得られた。
(5)メタマテリアルを構成する素子として、単導体線に対して単導体素子を用いてモデル化を行ない、時間領域の表現法として遅延方程式を導出した。また、屈曲単導体について提案手法とFDTD法による電磁界解析と比較することにより,提案手法の妥当性を確認した。一方、単導体線に対する集中定数モデルとして、導体球と導体線のモデルを提案した。
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