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2023 Fiscal Year Annual Research Report

超高屈折率・無反射な積層材料によるテラヘルツ電磁波の高効率制御の学理構築

Research Project

Project/Area Number 21H01839
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

鈴木 健仁  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550506)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywordsテラヘルツ波 / アンテナ / メタサーフェス / メタマテリアル / 極限屈折率材料
Outline of Annual Research Achievements

テラヘルツ波帯は6G無線通信やイメージングなどの産業応用が期待されている周波数帯である。テラヘルツ産業の基盤の構築に向けて、テラヘルツ波を放射する共鳴トンネルダイオードや量子カスケードレーザーなどのテラヘルツ連続発振光源が充実してきている。これらのテラヘルツ連続発振光源からはしばしば放射状のテラヘルツ波が放射される。テラヘルツ波を制御するためには、3次元状のコリメートレンズなどがよく用いられる。しかしながら、テラヘルツ連続発振光源とテラヘルコンポーネントとのワンチップ化を考えた際、2次元状のテラヘルツコンポーネントが重要となる。
本基盤研究(B)では、1方向の偏光で高屈折率かつ低反射な動作をするメタサーフェスを応用した積層構造メタサーフェスによるアンテナ(アンテナの外周にフレネルレンズ構造なし)の研究を進めた。積層構造にすることで、0から360度まで透過位相遅れを制御している。
3年目は、アンテナの実験データの考察を進め、実験データについて学会原稿として、2023年12月にテラヘルツ科学の最先端Xで発表した。アンテナの直径は6.0mmで、厚さは193umである。アンテナは、誘電体基板の表と裏の両面に対称にカット金属ワイヤーを配置した構造3枚を、接着シート2枚を用いて、積層している。誘電体基板にはシクロオレフィンポリマー、カット金属ワイヤーには銅を用いた。共鳴トンネルダイオード単体の指向性の最大値を1倍として規格化した場合、RTDの指向性を3.6倍向上させている。設計、解析、作製、実験の研究成果について、ジャーナル論文の執筆も進めた。引き続き、ジャーナル論文の執筆を進めていく。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Ultrathin metasurface on a 100?nm-thick dielectric membrane absorbs infrared rays2024

    • Author(s)
      Harumi Asada and Takehito Suzuki
    • Journal Title

      Optics Letters

      Volume: 49 Pages: 1409~1409

    • DOI

      10.1364/OL.507304

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polarization-independent isotropic metasurface with high refractive index, low reflectance, and high transmittance in the 0.3-THz band2023

    • Author(s)
      Kento Sato and Takehito Suzuki
    • Journal Title

      Nanophotonics

      Volume: 12 Pages: 2537~2544

    • DOI

      10.1515/nanoph-2022-0788

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 7G無線通信に向けた0.85THz帯積層構造メタレンズアンテナの設計2024

    • Author(s)
      蛯澤 魁斗, 安川 昂秀, 鈴木 健仁
    • Organizer
      第29回電子情報通信学会 東京支部学生会研究発表会
  • [Presentation] 熱輻射の指向性制御に向けた200THz帯高屈折率メタサーフェスの設計2024

    • Author(s)
      齊藤 祐希, 望月 景太, 朝田 晴美, 鈴木 健仁
    • Organizer
      第29回電子情報通信学会 東京支部学生会研究発表会
  • [Presentation] 無偏光な積層構造メタレンズアンテナの大開口径化による高指向性利得設計2024

    • Author(s)
      三ツ井 祐ノ介, 中田 成央, 鈴木 健仁
    • Organizer
      第29回電子情報通信学会 東京支部学生会研究発表会
  • [Presentation] テラヘルツ連続発振光源への集積化に向けたコリメートと光渦生成の二機能素子の設計2024

    • Author(s)
      落合 真海, 山森 駿司, 安川 昂秀, 鈴木 健仁
    • Organizer
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] メタサーフェスアンテナの評価のための小型テラヘルツ発振器の代替となる光学系の基礎検討2024

    • Author(s)
      中田 成央, 朝田 晴美, 鈴木 健仁
    • Organizer
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] テラヘルツギャップを切り拓く人工構造材料の深化と応用2023

    • Author(s)
      鈴木 健仁
    • Organizer
      日本学術振興会メタマテリアル182委員会
    • Invited
  • [Presentation] テラヘルツ波帯メタサーフェスアンテナと次世代通信用光源の融合に向けて2023

    • Author(s)
      鈴木 健仁
    • Organizer
      応用物理学会フォトニクス分科会
    • Invited
  • [Presentation] 50THz帯高屈折率・無反射メタサーフェスの実効的な材料特性の実験評価2023

    • Author(s)
      朝田 晴美, 鈴木 健仁
    • Organizer
      日本熱物性学会 ふく射性質とその放射制御に関する研究会
  • [Presentation] Manipulation of terahertz waves with a right- or left-handed metasurface for directivity enhancement2023

    • Author(s)
      Keita Mochizuki, Harumi Asada, and Takehito Suzuki
    • Organizer
      IRMMW-THz 2023, Montreal
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Absorptive infrared metasurface on 100 nm-thick dielectric membrane2023

    • Author(s)
      Harumi Asada and Takehito Suzuki
    • Organizer
      IRMMW-THz 2023, Montreal
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メタサーフェスによるテラヘルツ波帯アンテナと次世代通信用光源の融合に向けて2023

    • Author(s)
      鈴木 健仁
    • Organizer
      ナノ構造ポリマー研究協会 第11回マイクロ・ナノ加工研究会公開講演会
    • Invited
  • [Presentation] テラヘルツ連続発振光源への集積化に向けた平面構造の光渦生成素子の実験2023

    • Author(s)
      安川 昂秀, 山森 駿司, 鈴木 健仁
    • Organizer
      2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] メタサーフェスと 6G通信用光源の融合に向けて2023

    • Author(s)
      鈴木 健仁
    • Organizer
      第24回マイクロ・ナノ加工研究会公開ミリ波サブミリ波受信機ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] 無偏光なメタサーフェスを積層した0.3THz帯光渦生成素子の実証2023

    • Author(s)
      山森 駿司, 朝田 晴美, 鈴木 健仁
    • Organizer
      テラヘルツ科学の最先端X
  • [Presentation] 0.3THz帯積層構造メタサーフェスアンテナの実証2023

    • Author(s)
      宇野 晃生, 浦島 康平, 中田 成央, 朝田 晴美, 鈴木 健仁
    • Organizer
      テラヘルツ科学の最先端X
  • [Remarks] 東京農工大学 工学研究院 鈴木研究室

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~suzuki-lab/index.html

URL: 

Published: 2024-12-25  

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