Generation of terahertz vortex based on reflectionless metasurface with high refractive index

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18712
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Suzuki Takehito 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550506)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: テラヘルツ波 / メタマテリアル / メタサーフェス / 高屈折率材料 / 極限屈折率材料

Outline of Final Research Achievements

This research showed that an optical element based on a reflectionless metasurface with a high refractive index converts a plane wave to an optical vortex in the terahertz waveband. The metasurface is composed of cut metal wires on the front and back of a dielectric substrate. A structure with adhesive sheets is also designed and fabricated to reduce fabrication errors in lamination. Measurements verified that the optical element based on our original reflectionless metasurface with a high refractive index generates the intensity of an electromagnetic field with a doughnut-like shape.

Free Research Field

テラヘルツ波工学・アンテナ工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

テラヘルツ波は、5G通信で使われているミリ波よりも高い周波数の電磁波で、6G(Beyond 5G)通信での利用が大きく期待されている。らせん状のテラヘルツ波を使うことで、6G通信で通信速度を大幅に向上できる可能性がある。本研究では、独自に生み出した偏光特性を有する高屈折率・無反射な新材料(メタサーフェス)により、平面状のテラヘルツ波をらせん状のテラヘルツ波に変換することに成功した。