2015 Fiscal Year Annual Research Report
メタマテリアル表面に励起されるプラズモンの速度制御
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25790065
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中西 俊博 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30362461)
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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 / 表面プラズモン / 群速度 / フラットバンド / テラヘルツ波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、フラットバンド上を低速伝搬する表面プラズモンの実現が大きな目標であり、特に光円錐より下部にあるバンドに着目し、本当の意味で表面に局在したプラズモンに対するフラットバンドを実験で検証することを目標にした。これまでの研究で、リープ格子型金属ディスクー金属棒平面構造を回路モデルと電磁界シミュレーションで解析し、光円錐の下部を含む全領域でフラットバンドが存在することを示していた。最終年度は、この実験的検証に取り組んだ。テラヘルツ時間領域分光系に全反射減衰法を組み込むことで、光円錐下部の高波数領域のバンドの取得を行った。加えて、通常の透過測定より光円錐上部のバンドを同定した。実験により、2方向の伝搬方向に対して全波数領域のプラズモンバンドを導出したところ、ほぼフラットな特性を示すことが分かった。また、実験結果は電磁界解析による固有値解析の結果ともよい一致を示した。
以上の周波数領域の解析に加えて、電磁界シミュレーションを用いた、フラットバンド上の表面波伝搬の時間領域解析に取り組んだ。リープ格子型金属ディスクー金属棒平面構造を局所励振したときの電荷分布の時間発展を解析したところ、フラットバンド以外の励振波に対応する表面波が広がった後に、フラットバンドの励振波が残され広がることなく振動を繰り返す様子を観測した。これは、フラットバンド上の表面波の群速度が全方向で低減されることを直接的に示したことになる。さらに、特定の伝搬方向における解析を可能とする1次元モデルを考案し、時間領域解析からバンド構造を導出したところ、こちらからもフラットバンドの存在を明らかにすることができた。
以上に加え、自己補対構造の電磁波応答に関する周波数無依存性やメタマテリアルを用いた電磁誘起透明化現象の実現や同様の現象を用いた電磁波の保存・再生の実験検証にも成功した。
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