2015 Fiscal Year Annual Research Report
強誘電体メタマテリアルによるテラヘルツ電磁波の制御
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25287072
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
武田 三男 信州大学, 理学部, 教授 (20115653)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮丸 文章 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (20419005)
中田 陽介 信州大学, 先鋭領域融合研究群 環境・エネルギー材料科学研究所, 助教 (50745205)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / 強誘電体 / ソフトフォノン / 群速度異常モード / フォノン・ポラリトン分散関係 / テラヘルツ時間領域分光 / 電磁誘起透明化現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強誘電体の平行平板を積層してフォトニック結晶を作製しフォトニックバンドとフォノン・ポラリトンとのハイブリッド分散関係を出現させる。また、出現する群速度異常モード伝播特性を解析し実験結果と比較検討する。強誘電体平行平板の表面に金属製共振器を蒸着し、メタマテリアルを設計試作してハイパーレンズ効果等の可能性を実証する。
初年度は、①フォノン・ポラリトンおよび誘電関数の決定とハイブリッド分散関係の数値解析、②強誘電体フォトニック結晶の設計試作と群速度異常モードの確認、及び③群速度異常モードの伝播特性の数値解析を実施した。
昨年度は、引続き①～③を確認するとともに、④強誘電体のソフトフォノン振動数の温度依存性によるバンド構造の制御と群速度異常モードの伝播特性制御、⑤負の屈折率の実現とそれによるパイパーレンズ効果の実証を試みた。①～③については計画通り実施できた。強誘電体の透過振幅および位相スペクトルから、複素誘電関数とフォノン・ポラリトン分散関係を決定した。次に、これらの光学パラメーターを用いて、数値解析により強誘電体平行平板を周期的に並べて構築したフォトニック結晶の分散関係を得ることができた。④と⑥についてはLi2Ge7O15以外の強誘電体(Sr２Nb2O15)候補を探索できた。
本年度は、⑤について金属棒型のQ値の低い共振器が最適であることが分かった。また、新たな知見として、⑥このハイブリッドバンドは共振周波数はほぼ等しいがQ値の大きく異なる２種類の共振器が存在する場合に現れる電磁誘起透過現象で解釈できることを見いだした。すなわち、強誘電体中のフォノン・ポラリトンの主役である極性フォノンがQ値の高い共鳴であり、一方、フォトニック結晶構造がQ値の低い共振器を形成していることを明らかにした。これらの研究成果は６月にペルージャで開催される国際会議（CIMTEC2016）で発表することが確定している。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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