• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2013 Fiscal Year Annual Research Report

MEMS駆動型電磁誘起透明化メタマテリアルによる動的光制御

Publicly Offered Research

Project AreaElectromagnetic Metamaterials
Project/Area Number 25109702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

金森 義明  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10333858)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywordsメタマテリアル / MEMS / マイクロ・ナノデバイス
Research Abstract

本研究ではMEMS(微小電気機械システム)駆動可変構造による電磁誘起透明化(EIT)メタマテリアルの動的光制御の実現を目的とする。本年度は、(1)光領域および(2)テラヘルツ領域で動作するMEMS駆動EITメタマテリアルの1次試作を行った。また、MEMS駆動を想定した静的なEITメタマテリアル構造を光領域およびテラヘルツ領域においてそれぞれ設計・製作し、光学特性の評価を行った。以下にそれぞれの成果を示す。
(1)光領域で動作するEITメタマテリアル
MEMS駆動EITメタマテリアルの試作を行った。ガラス基板に成膜した材質を電子線描画、エッチングにより加工し、最後にXeF2ガスでシリコンを除去して自立構造を作製する。今年度、メタマテリアルの自立構造を実現した。また、MEMSアクチュエータ部分の駆動を確認した。メタマテリアル構造に形成されたギャップをMEMSアクチュエータで精密位置決めして光の動的制御を行う。そこで、ギャップの異なる静的なEITメタマテリアル構造を高精度に製作し、光学特性とギャップの関係を調べた。同時に、サイズや材質の影響も調べた。ギャップに依存して光学特性が変化することが確認でき、ギャップの調整で光学特性を制御できることを明らかにした。また、サイズや材質を適切にすることで波長462~832nmでEIT特性を確認した。
(2)テラヘルツ領域で動作するEITメタマテリアル
MEMS駆動EITメタマテリアルの試作を行った。今年度、メタマテリアルの自立構造を実現した。また、基板上に静的なEITメタマテリアルを製作し、周波数約1.55THzにおいてEIT特性を確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

光領域で動作するMEMS駆動EITメタマテリアルに関して、デバイスの構造設計、光学設計を予定通り行うことができた。さらに1次試作に着手し、MEMSアクチュエータの駆動実証およびメタマテリアルの自立構造の製作に成功した。したがって、おおむね順調に進展している。さらに、静的なEITメタマテリアルを高精度に製作し、可視波長での明確なEIT特性を世界で初めて実現したことは、特筆すべき成果である。
テラヘルツ領域で動作するMEMS駆動EITメタマテリアルに関して、デバイスの構造設計、光学設計を予定通り行うことができた。また、1次試作に着手するに至った。また、静的なEITメタマテリアルを高精度に製作し、周波数約1.55THzにおいてEIT特性を実験により確認し、数値計算との良好な一致を得た。したがって、おおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

今後、1次試作で明らかとなったプロセスの問題を解決し、引き続き試作を行い、デバイスの完成を目指す。現在明らかとなっているプロセスの問題点の多くは、実験の条件だしまたは軽微なマスクパターンの修正で解決できると考えている。試作したデバイスの駆動特性や光学特性を調べる。駆動特性は駆動周波数や位置決め精度を評価し、光学特性は共鳴の波長や帯域、動的制御による変調量を評価していく。

  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Comparison of electromagnetically induced transparency between silver, gold, and aluminum metamaterials at visible wavelengths2014

    • Author(s)
      Ryohei Hokari, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Journal Title

      Optics Express

      Volume: 22 Pages: 3526-3537

    • DOI

      10.1364/OE.22.003526

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of planar metamaterials with sharp and strong electromagnetically induced transparency-like characteristics at wavelengths around 820 nm2014

    • Author(s)
      Ryohei Hokari, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Journal Title

      Journal of the Optical Society of America B

      Volume: 31 Pages: 1000-1005

    • DOI

      10.1364/JOSAB.31.001000

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical study on resonant wavelength control of split ring resonators with inductance variable structures in the optical wavelength region2013

    • Author(s)
      Ryohei Hokari, Yoshiaki Kanamori and Kazuhiro Hane
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 38 Pages: 615-618

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] High precision fabrication of metamaterials at optical wavelengths2014

    • Author(s)
      Yoshiaki Kanamori
    • Organizer
      International Conference on Small Science
    • Place of Presentation
      Hong Kong
    • Year and Date
      20141208-20141211
    • Invited
  • [Presentation] 近赤外域にFano共鳴をもつ光メタマテリアルの作製とQ値解析2014

    • Author(s)
      森竹勇斗,金森義明,羽根一博
    • Organizer
      平成26年度電気学会E部門(センサ・マイクロマシン部門)総合研究会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区
    • Year and Date
      20140527-20140528
  • [Presentation] 擬似電磁誘起透明化が生じる光メタマテリアルの製作と位相差解析2014

    • Author(s)
      穂苅遼平,金森義明,羽根一博
    • Organizer
      平成26年度電気学会E部門(センサ・マイクロマシン部門)総合研究会
    • Place of Presentation
      東京都目黒区
    • Year and Date
      20140527-20140528
  • [Presentation] Experimental Comparison of Electromagnetically Induced Transparency-like Characteristics between Silver and Aluminum Metamaterials at Visible Wavelengths2014

    • Author(s)
      Ryohei Hokari, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Organizer
      The 5th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • Place of Presentation
      Singapore, Singapore
    • Year and Date
      20140520-20140523
  • [Presentation] Demonstration of Fano Resonance in Metamaterials Composed of Asymmetric Double Bars in Optical Region2014

    • Author(s)
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Organizer
      The 5th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
    • Place of Presentation
      Singapore, Singapore
    • Year and Date
      20140520-20140523
  • [Presentation] 利得媒質による光メタマテリアル共鳴のQ 値向上に関する数値解析2014

    • Author(s)
      森竹 勇斗、金森 義明、羽根 一博
    • Organizer
      第61 回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学 相模原キャンパス
    • Year and Date
      20140317-20140320
  • [Presentation] Detuning Effect of Quadrupole Resonators in Electromagnetically Induced Transparency-like Metamaterials at Near-Infrared Wavelengths2014

    • Author(s)
      Ryohei Hokari, Yoshiaki Kanamori, Kazuhiro Hane
    • Organizer
      9th International Conference on Optics-Photonics Design & Fabrication
    • Place of Presentation
      板橋区、東京
    • Year and Date
      20140212-20140214
  • [Presentation] Numerical Study on Optical Metamaterials with High Quality Factor Composed of Asymmetric Double Bars2014

    • Author(s)
      Yuto Moritake, Yoshiaki Kanamori, and Kazuhiro Hane
    • Organizer
      9th International Conference on Optics-Photonics Design & Fabrication
    • Place of Presentation
      板橋区、東京
    • Year and Date
      20140212-20140214
  • [Presentation] Silicon Spherical Nano-particles having Magnetic Resonance Fabricated by Hydrogen Annealing2014

    • Author(s)
      Yosuke Abe, Yoshiaki Kanamori, Kazuhiro Hane
    • Organizer
      9th International Conference on Optics-Photonics Design & Fabrication
    • Place of Presentation
      板橋区、東京
    • Year and Date
      20140212-20140214
  • [Presentation] Wavelength-selective Optical Attenuators using Plasmonic Nano-resonator Array for Silicon waveguides2014

    • Author(s)
      Taiyo Takahashi, Yoshiaki Kanamori, Kazuhiro Hane
    • Organizer
      9th International Conference on Optics-Photonics Design & Fabrication
    • Place of Presentation
      板橋区、東京
    • Year and Date
      20140212-20140214
  • [Presentation] ナノ光機械・超微細構造の製造技術、開発動向と展望2013

    • Author(s)
      金森義明
    • Organizer
      情報機構セミナー
    • Place of Presentation
      東京都秋葉原
    • Year and Date
      20131122-20131122
    • Invited
  • [Presentation] Comparison of electromagnetically induced transparency between silver and gold metamaterials at wavelengths around 800 nm2013

    • Author(s)
      R. Hokari, Y. Kanamori, and K. Hane
    • Organizer
      26th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2013)
    • Place of Presentation
      札幌、北海道
    • Year and Date
      20131105-20131108
  • [Presentation] 近赤外域における擬似電磁誘起透明化メタマテリアルの製作2013

    • Author(s)
      穂苅遼平、金森義明、羽根一博
    • Organizer
      平成25年度電気学会E部門(センサ・マイクロマシン部門)総合研究会
    • Place of Presentation
      東京工科大学(蒲田キャンパス)
    • Year and Date
      20130808-20130809
  • [Presentation] Fabrication of electromagnetically-induced-transparency-like metamaterials in the near-infrared region2013

    • Author(s)
      Ryohei Hokari, Yoshiaki Kanamori and Kazuhiro Hane
    • Organizer
      3rd Korea-Japan Metamaterials Forum
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea
    • Year and Date
      20130626-20130628
  • [Presentation] メタマテリアルのMEMSへの応用の可能性2013

    • Author(s)
      金森義明
    • Organizer
      新化学技術推進協会 電子情報技術部会・MEMS分科会講演会
    • Place of Presentation
      東京都千代田区
    • Year and Date
      20130426-20130426
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi