フラクタル構造メタマテリアルによるテラヘルツ電磁波の制御

• 研究課題/領域番号: 20244047
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 武田 三男 信州大学, 理学部, 教授 (20115653)
• 研究分担者: 宮丸 文章 信州大学, 理学部, 准教授 (20419005)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 48,230千円 (直接経費: 37,100千円、間接経費: 11,130千円); 2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2010年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円); 2009年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円); 2008年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
• キーワード: 光物性 / メタマテリアル / フラクタル / テラヘルツ電磁波 / 電磁波の局在 / 光伝導アンテナ / H字型フラクタル / 電磁波の共鳴効果 / 時間領域分光法 / テラヘルツ波 / 電磁波の共鳴

研究概要

当初の計画にしたがって研究を遂行し以下の成果を得た。
(1)スプリットリング共振器メタマテリアルの試作とテラヘルツ波伝播特性の解明
(2)三次元H型フラクタル構造メタマテリアルの試作
(3)メタルホールアレイのテラヘルツ波透過特性の解明
(4) H型フラクタル光伝導アンテナの設計試作と発振特性の解析
(5)金属開口アレイの電磁波局在機構の解明
(6)強誘電体のメタマテリアルの可能性の探求

研究成果

• [雑誌論文] Controlling extraordinary transmission characteristics of metal hole arrays with spoof surface plasmons (2012)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Miyamaru, Mototsugu Kamijyo, Naoki Hanaoka, and Mitsuo W. Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100
  • NAID: 120007114254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical switching of terahertz radiation from meta-atom-loaded photoconductive antennas (2011)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Takano, Yui Chiyoda, TsubasaNishida, Fumiaki Miyamaru, Taku Kawabata, Hirofumi Sasaki, Mitsuo W. Takeda, and Masanori Hangyo
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 99 号: 16
  • DOI: 10.1063/1.3654156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inelastic Neutron Scattering Study of Ferroelectric Phase Transition in Lithium Heptagermanate(Li2Ge7O15) (2011)
  • 著者名/発表者名: Mitsuo W. Takeda, Yukio Noda & Toshihisa Yamaguchi
  • 雑誌名: Ferroelectrics 巻: 412 号: 1 ページ: 45-51
  • DOI: 10.1080/00150193.2011.542695
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fano effect of metamaterial resonance in terahertz extraordinary transmission (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiao Xiao, Jinbo Wu, Fumiaki Miyamaru, Mengying Zhang, Shunbo Li, Mitsuo W.Takeda, Weijia Wen, P.Sheng
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 90
• [雑誌論文] Fano effect of metamaterial resonance in terahertz extraordinary transmission (2011)
  • 著者名/発表者名: Xiao Xiao, Jinbo Wu, F.Miyamaru, Mengying Zhang, Shunbo Li, M.W.Takeda, Weijia Wen, P.Sheng
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonant terahertz transmissions through metal hole array on silicon substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: Xiao Xiao, Wu Jinbo, Yuki Sasagawa, Fumiaki Miyamaru, Mengying Zhang, MitsuoW. Takeda, Chunyin Qiu, Weijia Wen, and Ping Sheng
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 18 ページ: 18558-18564
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics and generation process of surface waves excited on a perfect conductor surface (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, M. Kamijyo, K. Takano, M. Hangyo, H. Miyazaki, and M. W. Takeda
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 18 ページ: 17576-17583
  • NAID: 120007114256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of terahertz radiations emitted from fractal photoconductive antennas (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, Y. Saito, M. W. Takeda, B. Hou, W. Wen, and P. Sheng
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49
  • NAID: 40017216060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional bulk metamaterials operating in the terahertz range (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, S. Kubota, K. Taima, K. Takano, M. Hangyo, and M. W. Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96
  • NAID: 120007114217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of dielectric thin films on reflection properties of metal hole arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, Y. Sasagawa, and M. W. Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96
  • NAID: 120007114216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonant terahertz transmissions through metal hole array on silicon substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: Xiao Xiao, Wu Jinbo, Yuki Sasagawa, Fumiaki Miyamaru, Mengying Zhang, Mitsuo W.Takeda, Chunyin Qiu, Weijia Wen, Ping Sheng
  • 雑誌名: Optics Express 18 ページ: 18558-18564
• [雑誌論文] Characteristics and generation process of surface waves excited on a perfect conductor surface (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, M.Kamijyo, K.Takano, M.Hangyo, H.Miyazaki, M.W.Takeda
  • 雑誌名: Optics Express 18 ページ: 17576-17584
  • NAID: 120007114256
• [雑誌論文] Characteristics of terahertz radiations emitted from fractal photoconductive antennas (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, Y.Saito, M.W. Takeda, B.Hou, W.Wen, P.Sheng
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 49
  • NAID: 40017216060
• [雑誌論文] Three-dimensional bulk metamaterials operating in the terahertz range (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, S.Kubota, K.Taima, K.Takano, M.Hangyo, M.W.Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 96
  • NAID: 120007114217
• [雑誌論文] Effect of dielectric thin films on reflection properties of metal hole arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, Y.Sasagawa, M.W.Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 96
  • NAID: 120007114216
• [雑誌論文] Characteristics and generation process of surface waves excited on aperfect conductor surface (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, M.Kamijyo, K.Takano, M.Hangyo, H.Miyazaki, M.W.Takeda
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 18 ページ: 17576-17583
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of terahertz radiations emitted from fractal photoconductive antennas (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, Y.Saito, M.W.Takeda, B.Hou, W.Wen, P.Sheng
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 49
  • NAID: 40017216060
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional bulk metamaterials operating in the terahertz range (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, S.Kubota, K.Taima, K.Takano, M.Hangyo, M.W.Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96
  • NAID: 120007114217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of dielectric thin films on reflection properties of metal hole arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, Y.Sasagawa, M.W.Takeda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 96
  • NAID: 120007114216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission of terahertz radiations from fractal antennas (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, Y. Saito, M. W. Takeda, B. Hou, L. Liu, W. Wen, and P. Sheng
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupling between localized resonance and excitation of surface waves in metal holearrays (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru and M. W. Takeda
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 79
  • NAID: 120007114282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission of terahertz radiations from fractal antennas (2009)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, Y.Saito, M.W.Takeda, B.Hou, L.Liu, W.Wen, P.Sheng
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95
• [雑誌論文] Coupling between localized resonance and excitation of surface waves in metal hole arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, M.W.Takeda
  • 雑誌名: Physical Review B 79
  • NAID: 120007114282
• [雑誌論文] Characterization of Terahertz Metamaterials Fabricated on Flexible Plastic Films : Toward Fabrication of Bulk Metamaterials in Terahertz Region (2009)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, M.W.Takeda, K.Taima
  • 雑誌名: Applied Physics Express 2
  • NAID: 10025085701
• [雑誌論文] Coupling between localized resonance and excitation of surface waves inmetal hole arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Mivamaru, M. W. Takeda
  • 雑誌名: Physical Review B 79
  • 査読あり
• [学会発表] メタマテリアルバイオセンシングにおける水の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川島徳巳, 宮丸文章, 小川雄一, 武田三男
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 半導体表面の屈折率変化によるメタマテリアルの共振周波数変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤直, 宮丸文章, 武田三男
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 金属開口アレイ-誘電体多層膜におけるテラヘルツ光伝搬 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島田翔平, 宮丸文章, 武田三男
  • 学会等名: 第59回応用物理学関連連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] メタアトム装荷光伝導アンテナによるテラヘルツ波制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西田翼, 宮丸文章, 高野恵介, 萩行正憲, 武田三男
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] 金属チェッカーボードパターンにおけるサブ波長構造の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西山洋, 宮丸文章, 萩行正憲, 高野恵介, 武田三男
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] テラヘルツ波領域用ワイヤーグリッドのフェムト秒レーザーを利用した作製と特性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 新井徳道, 宮丸文章, 武田三男
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Transmission and reflection characteristics of three-dimensional bulk metamaterials in terahertz region (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Ogawa, F.Miyamaru, K.Takano, M.Hangyo, H.Miyazaki, M.W.Takeda
  • 学会等名: The 5th International conference on surface plasmon photonics
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] Effect of extreme sub-wavelength structure for far-field property in metallic periodic strueture (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nishiyama, F.Miyamaru M.W.Takeda, K.Takano, M.Hangyo, H.Miyazaki
  • 学会等名: The 5th International conference on surface plasmon photonics
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] Ultrafast optical-switching of｀terahertz wave｀emission by metaatom-loaded photoconductive antenna (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Nishida, F.Miyamaru, K.Takano, M.Hangyo, M.Takeda
  • 学会等名: The 5th International conference on surface plasmon photonics
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] Generation process of surface waves excited on a structured perfect conductor surface (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, M. Kamijyo, K. Takano, M. Hangyo, H. Miyazaki and M. W. Takeda
  • 学会等名: European Optical Society Annual Meeting
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] Generation process of surface waves excited on a structured perfect conductor surface. (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Miyamaru, M.Kamijyo, K.Takano, M.Hangyo, H.Miyazaki, M.W.Takeda
  • 学会等名: European Optical Society Annual Meeting
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] Terahertz response of fractal metamaterials (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, F. Miyamaru, M. W. Takeda, M. Hangyo, K. Takano, and H. Miyazaki
  • 学会等名: International Symposium on Frontier of Terahertz Spectroscopy IV
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] Terahertz response of metal hole arrays (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Kamijyo, F. Miyamaru, M. Takeda, M. Hangyo, K. Takano, and H. Miyazaki
  • 学会等名: International Symposium on Frontier of Terahertz Spectroscopy IV
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] Planar and three-dimensional metamaterials in the terahertz region (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Takano, T. Kawabata, F. Miyamaru, S. Kuboda, M. W. Takeda, and M. Hangyo
  • 学会等名: The International Conference on Nanophotonics 2010
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2010-05-30
• [学会発表] Planar and three-dimensional metamaterials in the terahertz region (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Takano, T.Kawabata, F.Miyamaru, S.Kuboda, M.W.Takeda, M.Hangyo
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2010-05-30
• [学会発表] テラヘルツ領域における金属開孔アレイを用いた高感度反射センシングの研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 笹川侑希,宮丸文章,武田三男,宮嵜博司
  • 学会等名: 日本分光学会,テラヘルツ分光部会,国際シンポジウム
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] テラヘルツ領域における金属開孔アレイを用いた高感度反射センシングの研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 笹川侑希, 宮丸文章, 武田三男, 宮嵜博司
  • 学会等名: 日本分光学会 テラヘルツ分光部会 国際シンポジウム
  • 発表場所: 福井
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] Terahertz response of fractal metamaterials (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Kubota, F. Miyamaru, M. W. Takeda
  • 学会等名: The 3th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Wave
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] Terahertz Responses of Near Self-Complementary Metallic Checkerboard Patterns (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Takano, F. Miyamaru, K. Akiyama, Y. Chiyoda, H. Miyazaki, M. W. Takeda, Y. Abed, Y. Tokuda, H. Ito, and M. Hangyo
  • 学会等名: The 3th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Wave
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] Coupling Between Localized Resonances and Lattice Resonances in Resonant Transmission of Metal Hole Arrays (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, M. W. Takeda, K. Takano, M. Hangyo, and H. Miyazaki
  • 学会等名: The 3th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Wave
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] Terahertz Responses of Near Self-Complementary Metallic checkerboard Patterns (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Takano, F.Miyamaru, K.Akiyama, Y.Chiyoda, H.Miyazaki, M.W.Takeda, Y.Abde, Y.Tokuda, H.Ito, M.Hangyo
  • 学会等名: The 3th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Wave
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2009-09-22
• [学会発表] フラクタルメタマテリアルのテラヘルツ電磁応答 (2009)
  • 著者名/発表者名: 窪田志朗,宮丸文章,武田三男,萩行正憲,高野恵介,宮嵜博司
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] カゴメ格子金属開口アレイのテラヘルツ応答特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 上條元嗣,宮丸文章,武田三男,萩行正憲,高野恵介,宮嵜博司
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] 金属フォトニック結晶のテラヘルツ反射特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 笹川侑希,宮丸文章,武田三男,大谷知行
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Transmission characteristics of terahertz metamaterials fabricated on polyethlene terephthalate films (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, K. Takano, M. Takeda, and M. Hangyo
  • 学会等名: THE THIRD INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCED ELECTROMAGNETIC MATERIALS IN MICROWAVES AND OPTICS
  • 発表場所: London, United Kingdam
  • 年月日: 2009-09-01
• [学会発表] フレキシブルメタマテリアルのテラヘルツ光学応答特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宮丸文章,武田三男,泰磨一夫
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大
  • 年月日: 2008-09-08
• [学会発表] H型フラクタルアンテナからのテラヘルツ放射特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 齊藤祐,宮丸文章,武田三男, Liu Liyu, Hou Bo, Wen Weijia, Sheng Ping
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大
  • 年月日: 2008-09-08
• [学会発表] 金属フオトニツク結晶のテラヘルツ反射特性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 笹川侑希, 宮丸文章, 武田三男, 大谷知行
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] Higly sensitive terahertz imaging with plasmonic crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: F. Miyamaru, C. Otani, M. W. Takeda
  • 学会等名: European Optical Society Annual Meeting
  • 発表場所: France
• [学会発表] Higly sensitive terahertz imaging with plasmonic crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: F. Mivamaru, C. Otani, M. W. Takeda
  • 学会等名: European Optical Society Annual Meeting 2008
  • 発表場所: Paris, France
• [図書] フラクタルメタマテリアルによるテラヘルツ電磁波の制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 武田三男,宮丸文章,斎藤祐,手塚育志
  • 出版者: トポロジーデザイニング
• [図書] トポロジーデザイニング(フラクタルメタマテリアルによるテラヘルツ電磁波の制御) (編集:手塚育志, NTS)(Chap.5) (2009)
  • 著者名/発表者名: 武田三男, 宮丸文章, 斎藤祐
• [図書] トポロジーデザイニング (2009)
  • 著者名/発表者名: 武田三男, 宮丸文章, 他
  • 総ページ数: 469
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://science.shinshu-u.ac.jp/~thz/kenkyusitu/kenkyusitu_ronbun.html
• [備考]
  • URL: http://science.shinshu-u.ac.jp/~thz/kenkyusitu/kenkyusitu_ronbun.html
• [備考]
  • URL: http://science.shinshu-u.ac.jp/-thz/kenkyusitu/kenkyusitu_ronbun.html
• [備考]
  • URL: http://science.shinshu-u.ac.jp/~thz/kenkyusitu/kenkyusitu_ronbun.html
• [備考]
  • URL: http://science.shinshu-u.ac.ip/~phys/