2016 Fiscal Year Research-status Report
誘電性と磁性を併せ持つ小型粒子で構成される負屈折率媒質レンズとそのサブ波長分解能
| Project/Area Number |
15K06019
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi University |
|---|
Principal Investigator |
久保 洋 山口大学, 創成科学研究科, 教授 (50205126)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 負屈折率媒質 / メタマテリアル / 平面レンズ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
負屈折率媒質として，２枚の平行導体板間において導体板上にペアとなる半径の異なる２種類の金属円柱がそれぞれ六法格子状に置かれた構造を試作し，その中を伝搬するマイクロ波の電界分布を測定した．試作媒質の円柱の間隔は21mmである．この負屈折率媒質は負の誘電率特性と負の透磁率特性が半径の一様な金属円柱だけで得られるという構造の簡単さが特徴である．六法格子状に置かれた多数の金属円柱は全体として長方形状の平面レンズを構成する．屈折率が-1となる周波数において波源で励振された円筒波をその片側から入射し，この媒質を透過した波の電界分布を測定すると，電界がある領域に集中し，その領域の中心を同心円状に囲む位相分布が得られた．長方形状の媒質が平面レンズとして働いていることが示され，金属円柱だけで構成された構造の等価的屈折率が負になっていることが確認された．
また上記の金属円柱列を導体板上に直線的に置いた構造において伝搬するモードに関する等価回路表現を検討した．シミュレーションにより，単位セルに入射する平面波に関する散乱行列からZ行列を求めたところ，その直列成分とシャント成分のリアクタンスの正負から決まる右手系モードと左手系モードの伝搬領域が分散特性で示される伝搬領域とほぼ一致した．検討しているモードが左手系であり，その伝搬領域で構造が負屈折率になっていることを等価回路の面から確認した．
厚みの薄いレンズでサブ波長分解能特性を調べるため，波長に比べて十分小さく負屈折率特性を示す単位セル構造を検討した．単位セルを小さくするために導体平板を使い，負屈折率特性，その帯域，異方性の条件を満足するための単位セル内導体板の配置を検討した．これを六法格子状に並べて負屈折率特性のシミュレーションを行った．この結果を用いて媒質構造を設計し，次年度は試作を行い測定する．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
試作を行い負屈折率特性を測定により確認した．また単位セルの小さな媒質構造を提案しその負屈折率特性を調べた．厚みの薄いレンズの試作はまだ行っていないので完全に計画通りではないが，これを除けばほぼ順調である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
単位セルの小さな負屈折率媒質で薄いレンズを試作しエバニシェント波の増幅現象を実験的に検証する．
|
| Causes of Carryover |
単位セルの小さな負屈折率媒質を用いた薄型レンズの試作が間に合わなかったので，その試作費用とその測定に使用する実験冶具の製作費が残り，次年度使用額が発生した．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度において，設計のための特性データはそろっているので早急に試作に向けて設計図面を作り試作を行う．冶具も作成する．
|
