| 研究課題/領域番号 |
18K04259
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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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)
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| 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, 准教授 (20290702)
坂本 盛嗣 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (60757300)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | テラヘルツ素子 / 液晶 / メタマテリアル |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、各種テラヘルツ（THz）波応用システムの普及と高度化に資する液晶を用いた電圧駆動型THz素子の実現を目的に実施している。液晶は屈折率異方性と外場応答性を併せ持つ稀有な材料であり、ディスプレイや空間光変調器等、光領域においては広く用いられている。近年、THz波の動的伝搬制御技術に対する需要の高まりを見越し、液晶を用いたTHz素子に関する研究が行われ始めているが、THz帯域における透明電極用材料の探索等、実用化に向けての課題は多い。一方で、電磁波の高度伝搬制御のためには、金属微細構造によるメタマテリアルも非常に魅力的である。しかしながら、微小なメタ原子の外場制御には技術的に大きな困難が伴う。本研究では、液晶と金属メタ構造とを相補的に利用するとともに、申請者らが独自に確立した液晶の多次元光配向技術を用いることで、THz波の振幅、位相、偏光、伝搬方向等を、電圧印加により複合的かつ高度に制御可能な動的THz素子の創製を目指す。
平成30年度は、サブ波長周期の1次元金属格子構造を基板に付与したツイストネマチック配向の液晶セルを作製し、それによりTHz帯における電圧駆動強度変調が実現されることを示した。この研究の過程で、偏光を考慮することにより、高導電率の金属によっても透明電極の得られること、及び液晶がTHz帯においても異方性材料として有用であることが実証された。また、より高度なTHz波の伝搬制御を目指し、キラルメタサーフェスと液晶との複合構造に関する検討も行った。魚鱗構造と呼ばれる2次元金属格子によるメタサーフェスのキラリティについて精査するとともに、このメタサーフェスと液晶とを積層化することで電圧駆動可能な偏光変換素子が得られることを示した。当該年度の研究により、液晶と金属メタ構造とを相補的に利用することで有益なTHz素子が得られることを実証できたと考えている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
強度変調器、偏光変調器という基本素子を、液晶と金属メタ構造とを組み合わせることにより実現可能であることが実証できたという意味において、順調に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、当初の計画に沿って、光配向技術により液晶の配向を多次元化することで、分波器やレンズなどの波面変換素子への展開を図る。また、前年度取り組んだ強度変調器や偏光変調器に対しても、THzメタマテリアルに関する最新の研究報告を参考にしながら、低損失化、高速化に取り組む。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初、当該年度の設備備品費の明細に、光配向構造及び金属メタ構造作製用の紫外ダイオード励起固体レーザー（2,840千円程度）の購入費用を計上していたが、研究分担者が保有する紫外He-Cdレーザーを使わせていただくことができ、購入を見合わせた。その分、次年度以降に、作製した構造の評価用のTHzレンズ等の素子類を多く購入する。
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