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2009 年度 実績報告書

テラヘルツメタマテリアルの開発と応用

研究課題

研究課題/領域番号 20246022
研究機関大阪大学

研究代表者

萩行 正憲  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授 (10144429)

研究分担者 長島 健  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 助教 (60332748)
小関 泰之  大阪大学, 工学研究科, 助教 (60437374)
宮嵜 博司  東北大学, 工学研究科, 准教授 (00134007)
キーワードメタマテリアル / 負の屈折率 / テラヘルツ波 / スーパーインクジェットプリンタ / 分割リング共振器 / 光伝導アンテナ / 平面メタマテリアル / 3次元メタマテリアル
研究概要

メタマテリアルとは、電磁波の波長の10分の1程度の大きさの要素を配列した人工構造物で、自然界では得られない有効誘電率や有効透磁率を有する物質のことである。本研究では、これまで研究代表者らが蓄積してきたテラヘルツ技術とメタマテリアルを融合して、新しいタイプのメタマテリアルを開発し、テラヘルツ技術の応用分野を拡大することを目的としている。
本年度は、主に、20年度に導入したスーパインクジェット(SIJ)プリンタを用いて平面メタマテリアルを作製する技術の確立と、誘電体メタマテリアルの3次元化に向けた基礎実験を行った。SIJプリンタを用いたメタマテリアル作製では、分割リング共振器(SRR)を2次元に配列した平面メタマテリアル、並びに、分割のないリングを配列した平面メタマテリアルを作製し、前者では磁気的な応答が得られるが、後者ではそれが消滅することを確認した。この実験結果は、FDTDシミュレーションと良く一致した。また、信州大学と協力して、フレキシブル基板上にSRRを作製したシートを積層することにより、3次元バルクメタマテリアルを実現した。誘電体メタマテリアルでは、均一な微小TiO_2球を分散させることにより、磁気的な応答が得られることを確認した。
さらに、テラヘルツ放射用の光伝導アンテナにSRRを装荷したデバイスを作製し、LC共鳴周波数で放射強度の増大させることに成功した。これは、放射スペクトルの制御に繋がる成果である。この他、金属スリット配列を2層並べたものは、その相対位置を変えることにより、屈折率が制御可能な3層の誘電体として振舞うことを見出した。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (16件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Three dimensional bulk metamaterials operating in the terahertz range2010

    • 著者名/発表者名
      F.Miyamaru, 他
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett.

      巻: 96 ページ: 081105(1-3)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three dimensional tomographic imaging in terahertz region2010

    • 著者名/発表者名
      H.Kitahara, 他
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 49 ページ: 020207(1-3)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A metal-to-insulator transition in cut-wire-grid metamaterials in the terahertz region2010

    • 著者名/発表者名
      K.Takano, 他
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys.

      巻: 107 ページ: 024907(1-6)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of terahertz planar metamaterials using a super-fine ink-jet printer2010

    • 著者名/発表者名
      K.Takano, 他
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: 3 ページ: 016701(1-3)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] テラヘルツ分光・イメージングと応用2009

    • 著者名/発表者名
      萩行正憲
    • 雑誌名

      科学と工業

      巻: 83 ページ: 5-10

  • [雑誌論文] Enhancement and suppression of terahertz emission by a Fabry-Perotcavity structure with a nonlinear optical crystal2009

    • 著者名/発表者名
      H.Shirai, 他
    • 雑誌名

      Appl.Opt.

      巻: 48 ページ: 6934-6939

    • 査読あり
  • [雑誌論文] メタマテリアルの基礎と最新研究動向2009

    • 著者名/発表者名
      萩行正憲, 他
    • 雑誌名

      光技術コンタクト

      巻: 47 ページ: 511-517

  • [雑誌論文] テラヘルツ領域でのメタマテリアル2009

    • 著者名/発表者名
      萩行正憲, 他
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 6月号 ページ: 6-11

  • [雑誌論文] テラヘルツ帯におけるメタマテリアルの開発と応用2009

    • 著者名/発表者名
      萩行正憲, 他
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 78 ページ: 511-517

    • 査読あり
  • [学会発表] 超微細インクジェット工法を用いた光伝導アンテナの作製2010

    • 著者名/発表者名
      川畑拓, 他
    • 学会等名
      2010年春期応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2010-03-19
  • [学会発表] 金属チェッカーボードパターンのテラヘルツ波偏光特性2010

    • 著者名/発表者名
      宮丸文章, 他
    • 学会等名
      2010年春期応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2010-03-17
  • [学会発表] スーパーインクジェットプリンタを用いたテラヘルツメタマテリアルの作製2010

    • 著者名/発表者名
      川畑拓, 他
    • 学会等名
      レーザー学会研究会
    • 発表場所
      吹田市千里ライフサイエンスセンター
    • 年月日
      2010-02-03
  • [学会発表] Fabrication of terahertz metamaterials using a super-fine ink-jet printer2010

    • 著者名/発表者名
      M.Hangyo, 他
    • 学会等名
      The 6th Asian Conference on Ultrafast Phenomena (ACUP)
    • 発表場所
      台北(招待講演)
    • 年月日
      2010-01-13
  • [学会発表] Metamaterials in the terahertz region2009

    • 著者名/発表者名
      M.Hangyo, 他
    • 学会等名
      2nd Int.Symp.on Terahertz Science and Technology between Japan and Sweden
    • 発表場所
      ヨーテポリ, スウェーデン(招待講演)
    • 年月日
      2009-11-19
  • [学会発表] Application of super-fine ink-jet printer to fabrication of terahertz planar metamaterials2009

    • 著者名/発表者名
      T.Kawabata, 他
    • 学会等名
      The 34^<th> Int.Conf.on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2009)
    • 発表場所
      釜山(韓国)(invited 招待講演)
    • 年月日
      2009-09-24
  • [学会発表] Coupling between localized resonances and lattice resonances in resonant transmission of metal hole2009

    • 著者名/発表者名
      F.Miyamaru, 他
    • 学会等名
      Th 34^<th> Int.Conf.on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2009)
    • 発表場所
      釜山(韓国)
    • 年月日
      2009-09-22
  • [学会発表] Terahertz responses of near self-complementary checkerboard patterns2009

    • 著者名/発表者名
      K.Takano, 他
    • 学会等名
      The 34^<th> Int. Conf.on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz 2009)
    • 発表場所
      釜山(韓国)
    • 年月日
      2009-09-21
  • [学会発表] THz propagation in cut-through metal slit array metamaterials2009

    • 著者名/発表者名
      K.Akiyama, 他
    • 学会等名
      The 34^<th> Intる Confる on Infrared, Millimeter, and Terahertz Wave (IRMMW-THz 2009)
    • 発表場所
      釜山, 韓国
    • 年月日
      2009-09-21
  • [学会発表] 誘電体球からなるテラヘルツメタマテリアル2009

    • 著者名/発表者名
      高野恵介, 他
    • 学会等名
      2009年秋期第70回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2009-09-08
  • [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, 他
    • 学会等名
      2009年秋期第70回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 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, 他
    • 学会等名
      2009年 秋季 第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2009-09-08
  • [学会発表] Variable effective refractive index of a gap layer between two cut-through metal slit array metamaterial slabs2009

    • 著者名/発表者名
      K.Akiyama, 他
    • 学会等名
      3rd International Congress on Advanced Electrom agnetic Materials in Microwaves and Optics (Metamaterials'2009)
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      2009-09-04
  • [学会発表] Terahertz metamaterials fabricated with the super-fine ink-jet printer2009

    • 著者名/発表者名
      K.Takano, 他
    • 学会等名
      3rd International Congress on Advanced Electrom agnetic Materials in Microwaves and Optics (Metamaterials'2009)
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      2009-09-02
  • [学会発表] Transmission characteristics of terahertz metamaterials fabricated on polyethylene terephthalate films2009

    • 著者名/発表者名
      F.Miyamaru, 他
    • 学会等名
      3rd International Congress on Advanced Electrom agnetic Materials in Microwaves and Optics (Metamaterials'2009)
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      2009-09-02
  • [学会発表] Artificial dielectric metamaterials made of metals and their terahertz-wave propagation properties2009

    • 著者名/発表者名
      M.Hangyo, 他
    • 学会等名
      SPIE Optics+Photonics
    • 発表場所
      サンディエゴ(米国)(招待講演)
    • 年月日
      2009-08-05
  • [図書] プラズモンナノ材料の最新技術2009

    • 著者名/発表者名
      萩行正憲, 他
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2012-07-19  

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