自己補対メタ表面のサーマルイメージングへの応用

• 研究課題/領域番号: 16K13699
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 北野 正雄 京都大学, 工学研究科, 教授 (70115830)
• 研究分担者: 中西 俊博 京都大学, 工学研究科, 助教 (30362461)
• 研究協力者: 中田 陽介 ; 浦出 芳郎
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: メタマテリアル / 自己補対構造 / サーマルイメージング / テラヘルツ波 / マイクロ波

研究成果の概要

本研究では,電磁波分布をメタ表面と呼ばれる人工2次元構造上の吸収熱の観測により可視化する方法(サーマルイメージング)を開発した.チェッカーボード型メタ表面に自己補対性という対称性に関する条件を課すことで,広い帯域で高効率なサーマルイメージングが実現できる.電磁界・熱混成計算によってメタ表面における電磁波による発熱と熱の拡散を計算した結果,一様抵抗膜と比べて大きな温度上昇を格子点における抵抗膜で観測した.実験において,マイクロ波を入射したメタ表面をサーモグラフィーで観測した結果,抵抗膜での局所的な温度上昇を観測することに成功し,高効率かつ広帯域なイメージングが可能であることを示した.

研究成果

• [雑誌論文] Theoretical study on dynamical planar-chirality switching in checkerboard-like metasurfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiro Urade, Yosuke Nakata, Toshihiro Nakanishi, and Masao Kitano
  • 雑誌名: EPJ Applied Metamaterials 巻: 4 ページ: 2-2
  • DOI: 10.1051/epjam/2016016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamically Babinet-invertible metasurface: a capacitive-inductive reconfigurable filter for terahertz waves using vanadium-dioxide metal-insulator transition (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiro Urade, Yosuke Nakata, Kunio Okimura, Toshihiro Nakanishi, Fumiaki Miyamaru, Mitsuo Wada Takeda, and Masao Kitano
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 24 号: 5 ページ: 4405-4410
  • DOI: 10.1364/oe.24.004405
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Broadband and energy-concentrating terahertz coherent perfect absorber based on a self-complementary metasurface (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiro Urade, Yosuke Nakata, Toshihiro Nakanishi, and Masao Kitano
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: 41 号: 19 ページ: 4472-4475
  • DOI: 10.1364/ol.41.004472
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anisotropic Babinet-Invertible Metasurfaces to Realize Transmission-Reflection Switching for Orthogonal Polarizations of Light (2016)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Nakata, Yoshiro Urade, Kunio Okimura, Toshihiro Nakanishi, Fumiaki Miyamaru, Mitsuo W. Takeda, and Masao Kitano
  • 雑誌名: Physical Review Applied 巻: 6 号: 4 ページ: 044022-044022
  • DOI: 10.1103/physrevapplied.6.044022
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] ３光波混合を用いた非線形誘電体メタマテリアルにおける電磁誘起透明化現象 (2018)
  • 著者名/発表者名: 太田裕士,中西俊博,北野正雄
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] 二次元的カイラリティをもったチェッカーボード状メタ表面における非対称透過 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浦出芳郎, 中田陽介, 中西俊博, 北野正雄
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Control of electromagnetically-induced-transparency-like effect in metamaterials for coherent storage of electromagnetic waves (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nakanishi, S. Tohi, and M. Kitano
  • 学会等名: The 8th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 量子系と結合共振器系のアナロジー (2017)
  • 著者名/発表者名: 中西俊博
  • 学会等名: NAIST異分野融合ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] Slow Propagation of Spoof Surface Plasmon Polariton Excited on Metallic Lieb Lattice (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hieda, T. Nakanishi, and M. Kitano
  • 学会等名: Progress In Electromagnetics Research Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 動的変調メタマテリアルを用いた電磁波の保存と再生 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中西俊博, 北野正雄
  • 学会等名: 輻射科学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Coherent storage of electromagnetic waves in metamaterials in analogy with electromagnetically induced transparency (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Nakanishi
  • 学会等名: International Symposium on Photonics and Electronics Science and Engineering 2017
  • 発表場所: Kyoto University, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dynamic Handedness Switching in Planar Chiral Checkerboard Metasurfaces: Theory and Numerical Simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Urade, Y. Nakata, T. Nakanishi, and M. Kitano
  • 学会等名: 10th Int. Congr. Adv. Electromagn. Mater. Microw. Opt.
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 2016-09-19
  • 国際学会
• [学会発表] Demonstration of true electromagnetically induced transparency in a metamaterial (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nakanishi and M. Kitano
  • 学会等名: The 7th International Conference on Metamaterials, Photonic Crystals and Plasmonics
  • 発表場所: Malaga, Spain
  • 年月日: 2016-07-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 量子電磁工学研究室ホームページ
  • URL: http://www-lab15.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.php?id=25
• [備考] 京都大学工学研究科電子工学専攻北野研究室ホームページ
  • URL: http://www-lab15.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.php?id=25