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メタマテリアルによる局所電磁場制御

研究課題

研究課題/領域番号 07J03900
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関京都大学

研究代表者

蓑輪 陽介  京都大学, 物質・細胞統合システム拠点, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2009年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2008年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードメタマテリアル / テラヘルツ / 分光
研究概要

前年度に引き続き、電磁メタマテリアルにおける局所電磁場の理解のために、メタマテリアルとエヴァネッセント光との相互作用について研究をすすめた。特に半導体上に形成された2次元的な金属周期構造についてエヴァネッセント光との相互作用の実験的評価及び理論解析を行った。我々は前年度において、表面モードの固有周波数を評価するための新たな実験解析手法を提案した。今年度は、この実験解析手法を改良し、表面モードおよび導波路モードの固有周波数を評価するための手法を確立することに成功した。従来の手法では、試料からの反射光と、エヴァネッセント光を生み出すための全反射プリズムからの反射光との干渉効果が問題となっていたが、我々の手法はこの効果を取り除くことができるのが特徴である。この新たな手法による実験結果と、理論的計算による結果を比較することで、半導体上に形成された2次元金属周期構造がデラヘルツ周波数領域において薄膜導波路メタマテリアルとして振舞うことを世界で初めて明らかにした。理論計算においては、実験から得られた試料の持つ有効誘電率を基に、一様な異方的薄膜中での導波路モードの分散関係を計算した。その理論計算の結果、実験で励起された導波路モードは薄膜に強く局在するモードに対応することがわかった。薄膜の厚みがテラヘルツの周波数の1/1000程度と非常に薄く、このような強い局在は通常の誘電体ではありえない。この局在は局所電磁場自体が金属構造近傍に強く局在していることを示唆している。これらの結果を論文としてまとめ、Physical Revlew Bに投稿中である。

報告書

(3件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2010 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Evaluation of effective electric permittivity and magnetic permeability in metamaterial slabs by terahertz time-domain spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      蓑輪 陽介
    • 雑誌名

      Optics Express 16

      ページ: 4784-4796

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] メタマテリアル薄膜におけるエヴァネッセント光の増幅2010

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Surface polariton resonance in two-dimensional electric and magnetic metamaterials2009

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介
    • 学会等名
      International workshop on optical terahertz science and technofoly 2009
    • 発表場所
      米国カリフォルニア州
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 2次元メタマテリアルにおける表面ポラリトン励起2009

    • 著者名/発表者名
      蓑輪陽介
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      立教大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of Effective Electric Permittivity and Magnetic Permeability in Metamaterial Parallel SIab and Importance of the Skin Effect2007

    • 著者名/発表者名
      蓑輪 陽介
    • 学会等名
      Photonic Metamaterials: From Random to Periodic (META)
    • 発表場所
      アメリカ合衆国
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2024-03-26  

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