2022 Fiscal Year Annual Research Report
Electromagnetic-wave storage in a metamaterial by dynamic modulation of BIC states
| Project/Area Number |
20K05360
|
|---|
| 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) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | メタマテリアル / BIC状態 / 電磁波の保存 / 時変メタマテリアル / 直流モード |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、BIC状態(Bound states In the Continuum状態)と呼ばれる伝搬波と結合のない状態に電磁波を保存し、必要なときに再生する人工媒質(メタマテリアル)を実現することを目的としている。
これまで、補対型スプリットリング共振器の対称性に関し、非対称な状態(非BIC状態)と対称な状態(BIC状態)を切り替えることで電磁波の保存と再生が可能であることを電磁界シミュレーションで明らかにしたが、最終年度は更に保存効率と保存タイミングと再生タイミングの関係について研究を進めた。保存のタイミングに関しては、非BIC状態の周期の半分で周期的に保存効率が変化することが分かった。再生のタイミングに関しては更に複雑で、BIC状態の周期で振動する成分とその半分で振動する成分があることが分かった。計算結果を慎重に解析した結果、当初考えていなかった直流モードが電磁波の保存に大きく関与していることが分かった。また、以上の考察を基に最適化を行い、単層のメタマテリアルに対して、保存効率は最大で35%であることが分かった。
また、テラヘルツ領域でBIC状態を変調可能なメタマテリアルの作成を行った。可変要素として、温度によって絶縁体金属転移を示す二酸化バナジウムを用いた。テラヘルツ時間領域分光法を用いた実験によって、透過率の低いBIC状態と特定の周波数で透過率が上昇する非BIC状態が切り替え可能であることを実証した。
本研究課題では、当初のBIC状態の動的な切り替えにより、電磁波の保存と再生が可能であることを電磁界解析によって明らかにし、最大で35%の保存効率(単層の値)を理想条件で実現できることを示した。更に、当初想定しなかった直流モードが保存効率に大きく関与していることが分かり、導電率の時間変調によって生じる直流モードの重要性を明らかにした。
|
Research Products
(2 results)
