Mode control of intense terahertz wave source based on angular momentum carried by spoof plasmon

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本研究ではプラズモニック構造を大強度テラヘルツ波源である表面波発振器に組み込み、そこに励起される表面電磁波のモード制御を試みる。表面波発振器は電子ビームと表面電磁波の相互作用を利用した電磁波源である。疑似プラズモンと呼ばれる表面電磁波は金属周期構造によって形成できるが、複数の電磁波モードが同時に励起することで発振器の動作効率が下がるという問題があった。本研究では疑似プラズモンを制御するためのプラズモニック構造を組み込むことでモード制御を試みる。2022年度はプラズモニック構造を組み込んだ表面波発振器の実験を行ったほか、ベクトルネットワークアナライザを用いた金属周期構造の評価を行った。同心円周期構造に励起される電磁表面波の電界強度分布、位相、群遅延をベクトルネットワークアナライザにより計測し、分散関係と群速度を実験的に評価した。この研究成果をまとめた論文はAIP Advances誌に掲載された。また、プラズモニック構造とコルゲート導波管を組み合わせることで励起される表面電磁波モードが制御できることをベクトルネットワークアナライザを用いて確認した。この成果はPlasma and Fusion Research誌に論文掲載された。また、プラズモニック構造を用いない場合に表面波発振器で励起されるモードを実験的に調べた。表面波発振器を構成するコルゲート導波管の長さによって不安定性が変化し、支配的に励起されるモードが変化することを確認した。この研究成果はPhysics of Plasmas誌に論文掲載された。