2012 Fiscal Year Annual Research Report
任意屈折率設計のための２次元スペクトル界を用いた金属周期スリット構造解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Electromagnetic Metamaterials |
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| Project/Area Number |
23109505
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
鈴木 健仁 茨城大学, 工学部, 助教 (60550506)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | メタマテリアル / モードマッチング法 / ワイヤーグリッド / 負の屈折率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ電磁メタマテリアルは任意に誘電率、透磁率を設計できる可能性を秘める。しかし、実際の光学素子設計で避けられないパラメータの繰り返し補正に耐える高速かつ高精度な解析・設計法は、明確に確立されているとは言い難い。解析・設計法の構築で、テラヘルツ電磁メタマテリアルの基盤技術の構築を進める必要がある。
本研究では、金属周期スリット構造に着目した。カットオフ周波数以下の金属スリットでは電磁波は指数関数的に減衰し、負の誘電率と見なせる。周期的に配列し、高消光比を有するテラヘルツワイヤーグリッドなどへ応用できる。
まず初めに、伝搬定数と誘電体損失より0.1THz～1.9THzで10の-6乗以下の高消光比を設計し、試作した。テラヘルツ波帯で低損失なシクロオレフィンポリマーフィルム上へ、導体損の原因となるクロムなどのバッファ層なく銅を0.5um成膜した。エッチングでスリット構造を作製し、積層構造でワイヤーグリッドを構成した。国際会議IRMMW-THz 2013(ドイツ 2013年9月)へ投稿した。今後、テラヘルツ時間領域分光法で評価する。
次に、2次元問題に適したモードマッチング法で解析した。ワイヤーグリッドは外部両面に周期境界壁を有する金属スリットと見なせる。金属スリットと周期境界壁のステップ構造の散乱行列を導出し、対な構造の行列とスリット経路長で接続し、透過、反射特性を求めた。本設計法での作製を進めており、今後、実験で評価する。
さらに本構造へリングを装加し、負の屈折率の制御にも応用できる。有限要素法電磁界シミュレータHFSSでのプリズム形状の全構造解析で、実効屈折率-0.66を確認した。また素子開発へと結びつけるために得られた本研究の基礎技術は、金属微細周期構造によるテラヘルツ波帯レンズの開発へとつながった。一連の研究成果は、査読付き英語論文誌2件に採録され、さらに3件が査読中である。
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| Research Progress Status |
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] ocusing Effect Measurements of Artificial Dielectric Lens with Metal Rectangular Chips for Terahertz Wave Band2013
Author(s)
Yuki Takebayashi, Takuya Konno, Shouhei Shimada, Fumiaki Miyamaru, John C. Young, Hideaki Kitahara, Keisuke Takano, Masanori Hangyo, and Takehito Suzuki
Organizer
META 2013 4th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
Place of Presentation
Sharjah, United Arab Emirates
Year and Date
2013-03-18 – 2013-03-22
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[Presentation] Parallel Plate Lens with Metal Hole Array for Terahertz Wave Band2013
Author(s)
Takehito Suzuki, Hiroki Yonamine, Takuya Konno, John C. Young, Kotaro Murai, Fumiaki Miyamaru, Keisuke Takano, Hideaki Kitahara, and Masanori Hangyo
Organizer
META 2013 4th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
Place of Presentation
Sharjah, United Arab Emirates
Year and Date
2013-03-18 – 2013-03-22
Invited
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[Presentation] ダイポールアレーでのテラヘルツ表面波伝搬の解析2013
Author(s)
八代 真樹, Withawat Withayachumnankul, 入江 克成, 高野 恵介, 萩行 正憲, 鈴木 健仁
Organizer
電子情報通信学会 東京支部学生会研究発表会 第18回
Place of Presentation
東海大学
Year and Date
2013-03-02 – 2013-03-02
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