2020 Fiscal Year Annual Research Report
座標変換と電磁気学の融合による光波帯大面積電磁クローク媒質の実現
| Project/Area Number |
19J20104
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
高野 佑磨 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
|
| Keywords | 変換電磁気学 / 電磁クローク媒質 / 空間不連続境界 / メタマテリアル / デュアルバンド |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で取り扱っている変換電磁気学の理論の発展として，空間的に連続的でない境界(空間不連続境界)を昨年度導入した．境界が空間的に不連続になることを許すことで，異常屈折現象が生じることになる．この異常屈折現象に基づき，ダブルイメージング動作を実現するデバイスを理論的に実証し，国際会議で発表した．この成果について，二酸化チタンのナノ粒子を混ぜ込むことで誘電率を上昇させた光硬化性樹脂を用いて，実際のデバイスを作製し，実験的に確認した．この成果は現在IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniquesに投稿し，査読中である．また，空間不連続境界における異常屈折現象を利用した別のデバイスとして，平板レンズを理論的に実証し，国内学会及び国際会議で発表した．
次に，これまでの研究では実現されていない座標変換のデュアルバンド化に取り組んだ．変換電磁気学に基づく座標変換媒質を実現するのに提案されている等価回路に共振構造を導入することで，負の固有値と正の固有値を持つ2つの座標変換を実現するメタマテリアルを提案，理論的に実証し，国際会議で発表した．当該発表では，ある特定の2つの座標変換のみの実現が可能であるが，現在は，より一般に任意の2つの座標変換を実現可能なデュアルバンドメタマテリアルを考案し，検証中である．
最後に，本研究の課題である光波帯大面積電磁クローク媒質の実現に向けて，数値シミュレーションによる電磁クローク媒質の設計を完了した．設計と並行して，実際に作製するための作製プロセスの練習も行い，作製後の実験系の構築を始めた．また，本研究の前身であるマイクロ波帯での実証実験について，EPJ Applied Metamaterialsにて発表した．現在は，設計した電磁クローク媒質が正常に動作するかどうかを数値的に確認中，及び作製の準備中である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
空間不連続境界の導入や，その以上屈折現象を用いたデバイスの提案，作製，実証など，理論方面での新規展開とその実証を成し遂げた．
また，座標変換媒質のデュアルバンド化の理論を考案し，更なる理論発展を画策中である．
光波帯での実現について，デバイスの設計が終了しており，その作製後，実験をする予定である．
以上のことから，計画は概ね順調に進展していると言える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
座標変換のデュアルバンド化について，提案した理論を数値シミュレーションによって確認し，論文化を図る．
光波帯での実現について，まず，比較的作製が容易な，比較実験に用いる元の座標系構造と散乱斜面を有する50um幅の構造を，1.5cm四方のSi/SiO2/Al2O3基板上に電子線リソグラフィー装置を用いて5mm平方の領域に作製し，電子センリソグラフィー技術を習得する．次に，He-Neレーザー及びハロゲン光源を光源とし，レンズによって作製基板中集光し，伝搬モードを励振，散乱波を，He-Ne光源の場合は直接CCDカメラで観測できる系を組み立て，ハロゲン光源の場合，分光装置を用いて波長ごとにその分布を観測できるような系を組み立てる．最後に，前記測定系を用いて，元の座標系，斜面散乱体を有する構造，透明マント媒質構造の3つの散乱波分布を測定し，透明マント媒質の動作を確認する．
|
