2018 Fiscal Year Research-status Report
New Development of Application of Mu Nearly Zero Structure.
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17K06416
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
有馬 卓司 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20361743)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / 負の透磁率 / 数値解析 / メタマテリアルの測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
計画年度2年目である平成30年度は，前年の成果より解明された比透磁率が0付近を示す構造中で波長が長くなる現象を広く応用するための検討を中心に行った．本研究で注目している，比透磁率がプラスでありながら0付近を示す構造中での電磁波の振る舞いを詳細な電磁界解析を用いて解明する事を目指した．解析手法は電磁界解析の代表的手法であるFDTD法を用いた．得られた成果の概要を述べる．まず，効率的に比透磁率が0付近を示す構造の解析を進める手法の開発を行った．開発した手法は，比透磁率が0付近を示す構造を，等価的なインピーダンスに置き換えてFDTD法に組み込む手法であった．また，これまで等価的なインピーダンスに置き換える手法では，比透磁率が0付近を示す構造から近い領域は解析できていたが、ここでは、比透磁率が0付近を示す構造から遠くの領域を効率よく解析する手法に開発を行った．開発を行った手法では，グリーン関数と呼ばれる構造から離れた領域の電磁界の振る舞いを解析できる関数を用いた．この成果により，これまで比透磁率が0付近を示す構造の近くにアンテナなどの波源がある問題の解析には多くの時間がかかっていたが，本成果により高速に解析が出来る事になり本研究の目的を達成できる見込みが立った．また，最終年度では実際に比透磁率が0付近を示す構造を組み込んだデバイスの開発を行うが，その際に必要と考えられる実験装置の開発も同時に行った．これにより，検討している装置によって提案する構造の実験的検証に目途が立った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画における平成30年度の成果目標は，効率的なシミュレーション手法を用いた，透磁率が0付近を示す構造の解析および実験の基礎検討であった．上述したようにこれら目標に対してほぼ計画通り目標が達成できていることから，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究最終年度である令和2年度は，比透磁率が0付近を示す構造の更なる応用として，これまでとは異なる原理で電磁波を制御する方法についても検討する．具体的には，全く新しい電波吸収構造の開発に取り組む．シミュレーションの分野では広く用いられている電磁波吸収層であるPMLはシミュレーション上とは言えほぼ完璧に電磁波を吸収する．この実現には0付近の透磁率が必要な事が知られている．応募者はこの仮想媒質PMLについて教科書の出版やワークショップを開催するなど精通しているため．その知識を元に開発を行う．構造のパラメータの調整などは初年度で解明した構造中での電磁波の振る舞いを活用する．さらに実験により有効性を確かめる．実験には，２ポートのベクトルネットワークアナライザを用いて一方より反射波と，反対側より透過波を観測することにより透磁率を直接測定する予定である．また，提案構造の特性を評価するのに必要な機器（ネットワークアナライザ，ホーンアンテナ，電波暗室，ターンテーブル，基板作製機器）は研究代表者所有の装置を用いる予定である．また，計画通りに研究が進まない際は国内外の研究者と連携を取り進め，当初の目標を達成する予定である．
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