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液晶と金属メタ構造を用いた電圧駆動テラヘルツ素子の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18K04259
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

佐々木 友之  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90553090)

研究分担者 小野 浩司  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (10283029)
伊藤 桂一  秋田工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (20290702)
坂本 盛嗣  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (60757300)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードテラヘルツ波 / メタマテリアル / 液晶 / テラヘルツ/赤外材料・素子 / テラヘルツ素子
研究成果の概要

情報通信、生体イメージング、非破壊検査、セキュリティ、環境計測、材料物性の探索等、多様な分野でテラヘルツ(THz)波の魅力的な応用が提案されている。それらを実現すべく、THz帯における動的伝搬制御素子用材料に関する需要が高まっている。本研究では、電場応答性と透過性を併せ持つ液晶と、近年周波数帯を問わず研究が盛んにおこなわれているメタマテリアルとに注目し、両者の複合体によって電圧駆動可能なTHz素子を創製することを目的に実施した。結果として、複合化により発現する大きな複屈折による偏波変調器や、液晶サブ波長格子による偏波無依存位相変調器等、有益な素子を開発するに至った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した偏波変調器や位相変調器は、THzイメージングにより得られる情報を飛躍的に増大させるなど、各種THz波応用を高度化する上で極めて有益な素子である。電圧駆動可能であることからエレクトロニクスとの親和性も高く、今後、THz産業の発展に寄与することが期待される。
本研究で提案した液晶と金属サブ波長構造の複合体は、即ち、構成要素に液晶を含んだメタマテリアルである。今回は電圧駆動素子への応用を指向したが、多様な外場応答性を示す新規的人工材料として、今後、周波数帯を問わず展開される可能性を秘めている。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Subwavelength liquid crystal gratings for polarization-independent phase shifts in the terahertz spectral range2020

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, T. Asano, M. Sakamoto, K. Noda, T. Unuma, K. Goto, K. Tsutsui, N. Kawatsuki, and H. Ono
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 10 号: 2 ページ: 240-248

    • DOI

      10.1364/ome.10.000240

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Active terahertz polarization converter using a liquid crystal-embedded metal mesh2019

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, Y. Nishie, M. Kambayashi, M. Sakamoto, K. Noda, H. Okamoto, N. Kawatsuki, and H. Ono
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Journal

      巻: 11 号: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1109/jphot.2019.2950021

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Liquid crystal cells with subwavelength metallic gratings for transmissive terahertz elements with electrical tunability2019

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Tomoyuki、Kushida Hiroki、Sakamoto Moritsugu、Noda Kohei、Okamoto Hiroyuki、Kawatsuki Nobuhiro、Ono Hiroshi
    • 雑誌名

      Optics Communications

      巻: 431 ページ: 63-67

    • DOI

      10.1016/j.optcom.2018.09.013

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of slant angle of metallic fish-scale structure on polarization conversion in the terahertz spectral range2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Tomoyuki、Saito Kazutaka、Sakamoto Moritsugu、Noda Kohei、Tamayama Yasuhiro、Okamoto Hiroyuki、Kawatsuki Nobuhiro、Ono Hiroshi
    • 雑誌名

      Applied Physics A

      巻: 124 号: 11 ページ: 789-789

    • DOI

      10.1007/s00339-018-2205-1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical control of polarized terahertz waves using dye-doped nematic liquid crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Tomoyuki、Okuyama Hiroki、Sakamoto Moritsugu、Noda Kohei、Kawatsuki Nobuhiro、Ono Hiroshi
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 11 ページ: 115326-115326

    • DOI

      10.1063/1.5041294

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 負の屈折率を有する液晶テラヘルツメタマテリアル2021

    • 著者名/発表者名
      Vo Hoan Phuc、坂本盛嗣、野田浩平、小野浩司、佐々木友之
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 液晶を内包するメタマテリアルによるテラヘルツ素子に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木友之、坂本盛嗣、野田浩平、小野浩司
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第41回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] THz液晶デバイスの形状設計とメタマテリアルへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕汰、田中将樹、佐々木友之、伊藤桂一
    • 学会等名
      電子情報通信学会エレクトロニクスシミュレーション研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] THz液晶デバイスの形状設計法に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕汰、田中将樹、佐々木友之、伊藤桂一
    • 学会等名
      令和3年東北地区若手研究者研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Study on topology optimization of THz liquid crystal device2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sato, M. Tanaka, K. Itoh, and T. Sasaki
    • 学会等名
      5th STI-Gigaku 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] THz液晶デバイスのトポロジー最適化に関する基礎的検討2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕汰、伊藤桂一、佐々木友之
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 液晶を内包するサブ波長メタルメッシュによるテラヘルツ帯での高複屈折媒体2019

    • 著者名/発表者名
      神林正篤、Vo Hoan Phuc、坂本盛嗣、野田浩平、伊藤桂一、岡本浩行、小野浩司、佐々木友之
    • 学会等名
      Optics & Photonics Japan 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 液晶を内包するサブ波長メタルメッシュ構造によるテラヘルツ帯での偏波変換素子に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      西江裕基、神林正篤、坂本盛嗣、野田浩平、岡本浩行、小野浩司、佐々木友之
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 長岡技術科学大学 電磁波制御デバイス研究室

    • URL

      https://whs.nagaokaut.ac.jp/hertz

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Electromagnetic Wave Control Device Laboratory

    • URL

      https://whs.nagaokaut.ac.jp/hertz

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] テラヘルツ波制御素子2019

    • 発明者名
      佐々木友之、小野浩司、川月喜弘、後藤耕平、筒井皇晶
    • 権利者名
      佐々木友之、小野浩司、川月喜弘、後藤耕平、筒井皇晶
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-237772
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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