2018 Fiscal Year Annual Research Report
肉眼で負屈折現象が確認できるバルク光メタマテリアルの開発
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18H01902
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
岡本 敏弘 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (60274263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原口 雅宣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20198906)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光メタマテリアル / 負屈折率現象 / バルク / スプリットリング共振器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・バルク光メタマテリアル実現に適したスプリットリング共振器(SRR)形状と作製法の検討：メタ原子の共鳴波長は可視波長域の750nmと設定し、量産に適した微小球リソグラフィ(NSL)法で作製可能なSRR形状の検討を行った。FDTD電磁界シミュレーション結果から、磁性を制御するメタ原子として、高次の磁気共鳴モードを利用できる直径約100nmの2分割スプリットリング共振器（SRR）が適していると判断した。NSL法で用いる真空蒸着装置内を改造して基板を面内で回転できるようにした。これにより容易に異なる方向からの複数回蒸着ができるようになり、SRRのギャップサイズ制御や、２分割SRRの作製に成功した。
・2次元配置技術の確立：NSL法のマスクとして用いるポリスチレン(PS)微粒子を、コロイド分散液の濃度調整によって、基板上に分散した際のPS球の間隔を制御できるようにした。これにより、高密度SRRの粒子間隔が制御可能になった。
・実効比誘電率，実効比透磁率の計測システムの構築：ガラス基板上のメタマテリアル薄膜に対し、垂直入射および斜入射における振幅等価係数・振幅反射係数の測定結果から、メタマテリアル薄膜の実効比誘電率、実効比透磁率、実効屈折率テンソルを導出するアルゴリズムを構築した。これにより、NLS法で作製されるSRRのリング面が基板に平行であっても、実効比透磁率が大きく変化すると期待される基板の法線方向テンソル成分の評価が可能になった。また作製したメタマテリアル薄膜の実効屈折率を評価するためのマッハツェンダー干渉測定光学系を構築し、単一波長(632.8nm)・垂直入射における実効屈折率を測定可能にした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
SRRのギャップサイズ制御および２分割SRRの作製を効率良く行えるようにするために、真空蒸着装置に基板回転機構を設ける改造を行った。途中で仕様変更が必要になり、回転機構を設置することはできたが、予定していたメタマテリアル薄膜の量産のための自動化がまだ完了していない。
また、メタマテリアル薄膜の実効的光学定数評価用のマッハツェンダー干渉計構築において、単一波長における測定は可能になったが、広帯域光源の入手が遅れ、その後の改良が遅れたため、広帯域化、自動測定化がまだ完成していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、前年度未完成だった蒸着装置内の回転機構の自動制御化を行い、真空を破らずに異なる角度からの蒸着を可能にして量産体制に備える。並行して、構築済みのマッハツェンダー干渉計に導入する広帯域光源と液晶リターダの調整を完了させ、自動計測できるシステムを構築する。
その上で、（1）2次元光メタマテリアル薄膜の実効屈折率制御（2）光メタマテリアルのバルク化方法の構築とバルク光メタマテリアル作製 (3)バルク光メタマテリアルで生じる光学現象の実証を進める。バルク化方法の構築については、当初複数の手法を並行して検討する予定だったが、時間とスタッフ数の制約のため、手法を一本化し効率化を図る予定である。
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