リアルタイムテラヘルツナノイメージングのためのゼロ近傍屈折率メタマテリアルの研究

• 研究課題/領域番号: 26706017
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 光工学・光量子科学
• 研究機関: 東京農工大学 (2017); 茨城大学 (2014-2016)
• 研究代表者: 鈴木 健仁 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60550506)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2014年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
• キーワード: テラヘルツ波帯 / メタマテリアル / 負の屈折率 / ゼロ屈折率 / 高屈折率 / 超高屈折率 / テラヘルツ波 / 極限屈折率材料 / テラヘルツイメージャー / テラヘルツ / ゼロ近傍屈折率

研究成果の概要

テラヘルツ波帯で高透過・低反射・低損失な負の屈折率を有するメタマテリアルを実現した。誘電体基板の表裏に非対称なペアカット金属ワイヤー構造を配置した構造である。作製は両面を銅で成膜したシクロオレフィンポリマーをエッチングした。テラヘルツ時間領域分光法(THz-TDS)により0.42 THzで負の屈折率-4.2+j0.17、透過電力81.5%、反射電力4.3%、性能指数FOM24.2を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Negative refractive index metamaterial with high transmission, low reflection, and low loss in the terahertz waveband (2018)
  • 著者名/発表者名: Takehito Suzuki, Masashi Sekiya, Tatsuya Sato, and Yuki Takebayashi
  • 雑誌名: Optics Express 巻: Vol. 26, Issue 7 号: 7 ページ: 8314-8324
  • DOI: 10.1364/oe.26.008314
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 高屈折率低反射メタマテリアルを活用した薄フィルム分布屈折率コリメートレンズの設計 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大内 隆嗣, 石原 功基, 佐藤 竜也, 富樫 隆久, 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌B 通信 巻: J100-B 号: 3 ページ: 235-244
  • DOI: 10.14923/transcomj.2016JBP3027
  • ISSN: 1881-0209
  • 年月日: 2017-03-01
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metamaterial Demonstrate Both a High Refractive Index and Extremely Low Reflection in the 0.3-THz band (2017)
  • 著者名/発表者名: Koki Ishihara and Takehito Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 巻: vol. 38, no. 9 号: 9 ページ: 1130-1139
  • DOI: 10.1007/s10762-017-0416-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] 極限屈折率材料の探索とテラヘルツ波帯への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 応用物理 巻: vol.86, no.10 ページ: 897-902
  • NAID: 130007715519
• [雑誌論文] メタマテリアルでテラヘルツ波帯の光学素子を作る (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 電気学会誌 巻: vol.137, no.6 ページ: 350-353
  • NAID: 130005683684
• [雑誌論文] Terahertz Epsilon-near-zero Cut-through Metal-Slit Array Antenna (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehito Suzuki, Tatsuya Kimura, Takahisa Togashi, Hideaki Kitahara, Koki Ishihara, Tatsuya Sato
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: Volume 123, Issue 2 号: 2 ページ: 139-144
  • DOI: 10.1007/s00339-016-0714-3
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高屈折率・極低反射・低損失なテラヘルツメタマテリアルを実現―産業応用化に向け、テラヘルツデバイスの超小形化・省エネ化へ貢献― (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁, 石原 功基, 大内 隆嗣
  • 雑誌名: 電子情報通信学会誌 巻: vol.99, no.2 ページ: 159-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高屈折率極低反射メタマテリアルによる0.3 THz帯分布屈折率レンズの提案と設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁, 大内 隆嗣, 石原 功基, 佐藤 竜也, 富樫 隆久, 古謝 望
  • 雑誌名: レーザー研究 巻: vol.44, no.2 ページ: 116-120
  • NAID: 130007957267
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extreme-Sensitivity Terahertz Polarizer Inspired by an Anisotropic Cut-through Metamaterial (2015)
  • 著者名/発表者名: Takehito Suzuki, Masaya Nagai, and Yudai Kishi
  • 雑誌名: Optics Letters 巻: vol.41, no.2 号: 2 ページ: 325-328
  • DOI: 10.1364/ol.41.000325
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 分割リング共振器を装加した金属スリットアレーによるテラヘルツ波帯での負の屈折率設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岸 湧大, 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 135 号: 11 ページ: 460-465
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.135.460
  • NAID: 130005106171
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 3次元金属マイクロコイルを装加した金属スリットアレーによるテラヘルツ波帯での負の屈折率設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 功基, 岸 湧大, 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 135 号: 11 ページ: 466-473
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.135.466
  • NAID: 130005106174
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 金属非対称ペアカットワイヤーによるテラヘルツ波帯での負の屈折率構造の高周波数化の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹林 佑記, 富樫 隆久, 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 135 号: 11 ページ: 476-477
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.135.476
  • NAID: 130005106172
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] フレキシブル薄フィルム上2層構造カットワイヤーによるテラヘルツ波用大口径1/4波長板の設計と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁, 大内 隆嗣, 古謝 望, 石原 功基
  • 雑誌名: 電気学会論文誌Ｅ（センサ・マイクロマシン部門誌） 巻: 135 号: 11 ページ: 478-479
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.135.478
  • NAID: 130005106173
  • ISSN: 1341-8939, 1347-5525
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quasi-three Dimensional Post Array for Propagation and Focusing of a Terahertz Spoof Surface Plasmon-Polariton (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Koja, John C. Young, and Takehito Suzuki
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: vol.120, no.2 号: 2 ページ: 479-485
  • DOI: 10.1007/s00339-015-9259-0
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Terahertz laminated-structure polarizer with high extinction ratio and transmission power (2015)
  • 著者名/発表者名: 2.Y. Kishi, M. Nagai, J. C. Young, K. Takano, M. Hangyo, and T. Suzuki
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8 号: 3 ページ: 032201-032201
  • DOI: 10.7567/apex.8.032201
  • NAID: 210000137424
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Terahertz Path-Length Lens Composed of Oblique Metal Slit Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Takahisa Togashi, Hideaki Kitahara, Keisuke Takano, Masanori Hangyo, Mamoru Mita, John C. Young, and Takehito Suzuki
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: vol. 118, no. 2 号: 2 ページ: 397-402
  • DOI: 10.1007/s00339-014-8918-x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spectral Characteristics of Photoconductive Dipole Antennas that Include Photocurrent and Receiving Antenna Effects (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsunari Irie, Keisuke Takano, John C. Young, Kohji Yamamoto, Masahiko Tani, and Takehito Suzuki
  • 雑誌名: ournal of Modeling and Simulation of Antennas and Propagation 巻: vol. 1, no. 1 ページ: 20-24
  • DOI: 10.1109/irmmw-thz.2012.6380246
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 3次元金属マイクロコイルを装加した金属スリットアレーによるテラヘルツ波帯での負の屈折率設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 功基, 岸 湧大, 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 電気学会論文誌E 巻: 不明
  • NAID: 130005106174
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 分割リング共振器を装加した金属スリットアレーによるテラヘルツ波帯での負の屈折率設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岸 湧大, 鈴木 健仁
  • 雑誌名: 電気学会論文誌E 巻: 不明
  • NAID: 130005106171
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 0.3THz帯両面構造ペアカットワイヤーアレーアンテナの短焦点化の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 関谷 允志, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2018年第65回応用物理学春季学術講演会, 早稲田大学
• [学会発表] 3.0THz帯両面構造ペアカットワイヤーアレーアンテナ (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤 諭, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2018年第65回応用物理学春季学術講演会, 早稲田大学
• [学会発表] 負の屈折率2.0 THz帯メタマテリアルの金属ナノ粒子インク塗布フィルムを用いた試作 (2018)
  • 著者名/発表者名: 近藤 諭, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 第32回エレクトロニクス実装学会春季講演大会, 東京理科大学
• [学会発表] Terahertz Planar Antenna Inspired by Metamaterial with Extremely High Refractive Index and Low Reflection (2018)
  • 著者名/発表者名: Takehito Suzuki
  • 学会等名: JSPS metamaterials 187, Tokyo University of Agriculture and Technology
  • 招待講演
• [学会発表] Terahertz Metamaterials (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁
  • 学会等名: 第8回電磁メタマテリアル講演会, 東京工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] Terahertz Metamaterial to Demonstrate Extremely Wide Range of Effective Refractive Indices in the 0.3-THz Band (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Watai, Koki Ishihara, Satoshi Kondoh, Tatsuya Sato, Makoto Shijo, Takehito Suzuki
  • 学会等名: IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 超高屈折材料の探索とテラヘルツ波帯デバイス応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁, 渡井 和央, 関谷 允志
  • 学会等名: MWE 2017, パシフィコ横浜
  • 招待講演
• [学会発表] 超高屈折で極低反射な材料の実現とテラヘルツデバイス応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁
  • 学会等名: 第23回 Core-to-Core若手研究者育成プログラムセミナー, 東京大学
  • 招待講演
• [学会発表] テラヘルツ光極限材料の開拓による高性能アンテナと超高感度計測への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁
  • 学会等名: 応用物理学会テラヘルツ電磁波技術研究会 若手研究者サマースクール 先端研究紹介(招待講演), かんぽの宿鳥羽
  • 招待講演
• [学会発表] 同一種類のメタアトムによる0.3THz帯の高・ゼロ・負の屈折率の実現 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡井 和央, 石原 功基, 近藤 諭, 佐藤 竜也, 司城 誠, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
• [学会発表] 金属非対称ペアカットワイヤーによる0.7 THz帯負の屈折率2次元メタマテリアル (2016)
  • 著者名/発表者名: 近藤 諭, 木村 辰也, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 金属対称ペアカットワイヤーによる1.0 THz帯負の屈折率2次元メタマテリアル (2016)
  • 著者名/発表者名: 安田 淳一, 木村 辰也, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 高感度なカットスルー金属スリットアレー型テラヘルツ波帯偏光子の広帯域化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古謝 望, 富樫 隆久, 永井 正也, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 金属対称ペアカットワイヤーによる0.5 THz帯ゼロ近傍屈折率無反射2次元メタマテリアル (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村 辰也, 安田 淳一, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2016年第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 円偏波変換機能とコリメート機能を有する0.3 THz帯メタマテリアルアンテナコンポーネントの設計 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大内 隆嗣, 石原 功基, 佐藤 竜也, 富樫 隆久, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2016年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 九州大学(福岡県福岡市)
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] Transparent Terahertz Metamaterial with a Refractive Index of Zero (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Sato and Takehito Suzuki
  • 学会等名: IRMMW-THz 2016
  • 発表場所: Copenhagen,Bella Center (デンマーク)
  • 国際学会
• [学会発表] Transparent Metamaterial with Extremely High Refractive Index for Terahertz Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Koki Ishihara and Takehito Suzuki
  • 学会等名: EMN Meeting on Photonics
  • 発表場所: Barcelona,Hotel Campus (スペイン)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 10を越える高屈折率・低反射な0.3THz帯テラヘルツメタマテリアル (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁, 石原 功基
  • 学会等名: 2016年第77回応用物理学秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ (新潟県新潟市)
• [学会発表] 金属カットワイヤーによる0.3 THz帯高屈折率低反射フレキシブルフィルム (2015)
  • 著者名/発表者名: 石原 功基, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2015年第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] ブリュースター現象を用いたカットスルー金属スリット型テラヘルツ波帯偏光子の高感度設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 富樫 隆久, 永田 光, 永井 正也, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2015年第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] Flexible Film with Paired Cut Wires for a Uniquely High FOM above 300 (2015)
  • 著者名/発表者名: Koki Ishihara, Yuki Takebayashi, and Takehito Suzuki
  • 学会等名: IRMMW-THz 2015
  • 発表場所: 香港中文大学(香港)
  • 年月日: 2015-08-27
  • 国際学会
• [学会発表] Epsilon-near-zero Metal-slit Array Antenna with Holes (2015)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Sato, Nozomu Koja, and Takehito Suzuki
  • 学会等名: IRMMW-THz 2015
  • 発表場所: 香港中文大学(香港)
  • 年月日: 2015-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] 金属ペアカットワイヤーによる高屈折率無反射構造を活用した 0.3 THz帯フレキシブル薄フィルム分布屈折率レンズの提案と設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大内 隆嗣, 石原 功基, 佐藤 竜也, 富樫 隆久, 古謝 望, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 電子情報通信学会テラヘルツ応用システム研究会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都目黒区)
  • 年月日: 2015-08-07
• [学会発表] ゼロ近傍誘電率を有する金属スリットアレーのモードマッチング法解析と凹レンズ構造によるテラヘルツ波の集光 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村 辰也, 富樫 隆久, 北原 英明, 石原 功基, 佐藤 竜也, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 電気学会E部門総合研究会 マイクロマシン・センサシステム研究会
  • 発表場所: 九州大学(福岡県福岡市)
  • 年月日: 2015-07-03
• [学会発表] メタマテリアルによるテラヘルツ波高機能制御のための光学素子・アンテナの研究開発 －損失との闘い－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁
  • 学会等名: 平成27年電気学会全国大会
  • 発表場所: 東京都市大学(東京都)
  • 年月日: 2015-03-24 – 2015-03-25
  • 招待講演
• [学会発表] 佐藤 竜也, 古謝 望, 鈴木 健仁 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 竜也, 古謝 望, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2015年春季 第62回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 非対称ペアカットワイヤーによる負の分布屈折率を有するフレキシブル薄フィルムレンズの設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅原 一樹, 佐藤 竜也, 石原 功基, 竹林 佑記, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2015年春季 第62回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] フレキシブル薄フィルム上2層構造カットワイヤーによるテラヘルツ波用1/4波長板の設計と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大内 隆嗣, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2015年春季 第62回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Terahertz Polarizer Consisting of Laminated Hollow Structure with High Extinction Ratio and Transmission Power (2015)
  • 著者名/発表者名: Yudai Kishi, Masaya Nagai, Mamoru Mita, John C. Young, Keisuke Takano, Masanori Hangyo, and Takehito Suzuki
  • 学会等名: Optical Terahertz Science & Technology Conference 2015
  • 発表場所: The Catamaran Resort Hotel and Spa(San Diego)
  • 年月日: 2015-03-08 – 2015-03-13
• [学会発表] Negative Refractive Index by Paired Metal Cut Wires with an Asymmetric Alignment for Terahertz Superlens (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Takebayashi, Takahisa Togashi, Keisuke Takano, Masanori Hangyo, John C. Young, and Takehito Suzuki
  • 学会等名: Optical Terahertz Science & Technology Conference 2015
  • 発表場所: The Catamaran Resort Hotel and Spa(San Diego)
  • 年月日: 2015-03-08 – 2015-03-13
• [学会発表] "金属非対称ペアカットワイヤー構造によるテラヘルツ波帯での負の屈折率の実験評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹林 佑記, 梅原 一樹, 富樫 隆久, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 電子情報通信学会テラヘルツ応用システム研究会
  • 発表場所: 国際電気通信基礎技術研究所(京都府)
  • 年月日: 2015-01-29 – 2015-01-30
• [学会発表] -50 dB以下の高消光比と80 %以上の高透過電力を両立設計したテラヘルツ波帯ワイヤーグリッドの実験評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岸 湧大, 永井 正也, 御田 護, 高野 恵介, 萩行 正憲, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2014年秋季 第75回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 3次元金属マイクロコイルを装加した金属スリットアレーによるテラヘルツ波帯負の屈折率設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石原 功基, 岸 湧大, 高野 恵介, 萩行 正憲, 鈴木 健仁
  • 学会等名: 2014年秋季 第75回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [図書] セラミックス, vol.51, no.10 テラヘルツ光領域で屈折率ゼロの透明物質を実現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 健仁
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: 日本セラミックス協会
• [図書] 光アライアンス 2015年1月号 メタマテリアルによる光学素子・アンテナの研究開発動向 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健仁
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 日本工業出版株式会社
• [備考] 東京農工大学 電気電子工学科 鈴木研究室
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~suzuki-lab/index.html
• [備考] 茨城大学 電気電子工学科 鈴木研究室
  • URL: http://suzuki-lab.ee.ibaraki.ac.jp/