2019 Fiscal Year Annual Research Report
Storage and retrieval of electromagnetic waves with metamaterials exhibiting true electromagnetically induced transparency effect
| Project/Area Number |
17K05075
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
中西 俊博 京都大学, 工学研究科, 講師 (30362461)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | メタマテリアル / 電磁誘起透明化現象 / 電磁波の保存と再生 / 非線形光学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、人工原子系ともいえるメタマテリアルを用いて、従来原子系で研究されてきた電磁誘起透明化現象を実現し、電磁波の保存と再生を実証することを目的とした。マイクロ波領域における実験実証に向けて、バラクタダイオードと呼ばれる非線形容量素子を導入したメタマテリアルを設計した。多層化したメタマテリアルに保存対象となる電磁波パルス(プローブ波)を入射すると同時に、透明化を引き起こすコントロール波を入射することで電磁波パルスはメタマテリアル中を低速度で伝搬する。そして、伝搬の最中にコントロール波を止めると、プローブ波出力の減少を観測した。これは、メタマテリアル中で電磁波パルスが停止し、エネルギーが保存されていることを意味する。次に、任意のタイミングでコントロール波を再入射することで、一定のプローブ波の出力が観測された。これは、コントロール波の入射によりメタマテリアル中に保存されていた電磁波パルスが再進行し再生波として取り出されたことを意味する。また、再生波は元のパルスの進行方向に放射されており、これは電磁波の位相情報を含めて保存されていることを意味している。この電磁波の保存と再生の基礎的な実証に加え、再生波の周波数変調や位相変調なども実現した。これらの結果は、原子系で実現されている電磁誘起透明化現象を用いた光の保存と再生と全く等価な現象を全く同じ手順で実現できたことを意味している。以上のマイクロ波帯における実験実証に加えて、本手法の普遍性を示すために、光領域における電磁誘起透明化現象を実現するメタマテリアルを考案し、計算機シミュレーションで動作を実証した。非線形分極をもつ誘電体メタマテリアルの複数の共振モードを利用することで、コントロール光の入射によって、プローブ光の透過率が狭帯域で増加する電磁誘起透明化現象を確認することができた。
|
