自己補対構造に着目したテラヘルツ帯メタマテリアル

聚焦自互补结构的太赫兹波段超材料

• 批准号: 15J07603
• 负责人: 浦出 芳郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J07603/
• 关键词: メタマテリアル; 自己補対; テラヘルツ

平成28年度も昨年度に引き続き「1. 自己補対メタマテリアルを利用した電磁場強度の可視化」、「2. チェッカーボード型メタマテリアルによるテラヘルツ波スイッチング素子の開発」の二つの課題を並行して進めた。1. 自己補対チェッカーボード型メタマテリアルに両側から同位相で電磁波を入射すると吸収率が増大する「コヒーレント完全吸収」に関する実験をテラヘルツ帯で行い、理論的予測とよく一致する結果を得た。この現象を利用すれば位相に敏感な電磁波吸収・可視化を実現できる。これと並行して、昨年度に数値計算によって適した構造や材料を検討していた、電磁場強度分布可視化のための試料の作製を行った。同研究室所属の修士課程、菊田智寛さんの協力もあり、電磁波の照射によって試料表面で温度上昇が生じることを観測することに成功した。観測に用いた赤外サーモグラフィの空間分解能の不足といった問題はあるものの、当初目標の原理検証に成功した。2. 昨年度、温度変化による二酸化バナジウムの相転移を用いたメタマテリアルのテラヘルツ波特性スイッチングを実現したので、本年度はより応用に適した、外部からの電気的な刺激によるスイッチングへ向けた検討を行った。具体的には電極配置等の検討を行い、メタマテリアル中の二酸化バナジウムに外部から電気的刺激を加えられるよう設計した試料を作製した。同研究室所属の学士課程、中村勇生さんの協力もあり、作製した試料に一定以上の直流電流を流すとテラヘルツ波特性に変化が生じることの観測に成功した。また、単純なチェッカーボード構造に別の共振構造を埋め込んだ場合の電磁特性について理論的検討を行い、偏光に依存したスイッチングが可能であることを示した。実際に試料を作製し、テラヘルツ帯における実験的検証を行い、理論予測とよく一致する結果を得た。このメタマテリアルはテラヘルツ波の偏光の動的制御に用いることができる。

Heisei 28 year もYesterday year に lead き続き "1. Visualize the strength of the electromagnetic field using the self-repaired 対メタマテリアルを", "2.チェッカーボード type メタマテリアルによるテラヘルツ波スイッチング真子の开発」の二つの题をparallelして入めた. 1. Self-repaired electromagnetic wave type electromagnetic wave incident type electromagnetic wave absorption rate is increased. 「コヒーレントComplete absorption」に关する実験をテラヘルツ帯で行い、Theoretical predictions are consistent and the results are obtained. The このphenomenon is a すれば phase sensitive にelectromagnetic wave absorption and visualization を実见できる.これと Parallel して, によってAdaptive したConstruction や Material を検していた, last year's numerical value calculation, のためのSample の行った visualization of electromagnetic field intensity distribution. The graduate course affiliated to the same laboratory, Kikuta Chihuan's cooperation, and the electromagnetic wave irradiation and temperature rise on the surface of the sample were successfully tested. The problem of using the red outer space decomposition energy of the red outer space was not enough, and the original goal was proved to be successful. 2. Yesterday's year, the temperature change of the di-acidified バナジウムのphase shift を used いたメタマテリアルのテラヘルツwave characteristics スイッチングを実现したので, this year's はより応用にsuitable した, external からの电気's なstimulation によるスイッチングへ ask for けた検を行った. The specific configuration of the electrodes such as the の検を行い and the メタマテリアル中の琮ナジThe external stimulation of the electric shock is added by the external design of the sample and the production of the sample. The bachelor's degree program affiliated with the same laboratory, Nakamura Yusei's collaborative work, and the production of sample materials must be based on The characteristics of the DC current flowing in the upper DC current have been measured successfully.また、単Pure なチェッカーボードstructuralにdifferentresonancestructureをburyめ込んだoccasionのelectromagneticcharacteristicsにThe theory of the ついて theory is based on the theory of polarization and polarization. The test specimens were produced, the test materials were proved, and the theoretical predictions were consistent and the results were obtained.このメタマテリアルはテラヘルツ波の动的に用いることができる.

项目成果

Frequency-independent electromagnetic-wave scattering by self-complementary checkerboard metasurfaces

自互补棋盘超表面的频率无关电磁波散射

• 发表时间: 2015
• 作者: Yosuke Nakata;Yoshiro Urade;Toshihiro Nakanishi;Fumiaki Miyamaru;Mitsuo Wada Takeda;and Masao Kitano
• 通讯作者: and Masao Kitano

自己補対型メタ表面によるテラヘルツ波のコヒーレント吸収

自互补超表面对太赫兹波的相干吸收

• 发表时间: 2016
• 作者: 浦出 芳郎;中田 陽介;中西 俊博;北野 正雄
• 通讯作者: 北野 正雄

Anisotropic Babinet-invertible metasurfaces to realize transmission-reflection switching for orthogonal polarizations of light

• DOI: 10.1103/physrevapplied.6.044022
• 发表时间: 2016-10
• 期刊: arXiv: Optics
• 作者: Y. Nakata;Y. Urade;K. Okimura;T. Nakanishi;F. Miyamaru;M. Takeda;M. Kitano

Dynamically Babinet-invertible metasurface: a capacitive-inductive reconfigurable filter for terahertz waves using vanadium-dioxide metal-insulator transition

• DOI: 10.1364/oe.24.004405
• 发表时间: 2016-03-07
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Urade, Yoshiro;Nakata, Yosuke;Kitano, Masao
• 通讯作者: Kitano, Masao

二次元的カイラリティをもったチェッカーボード状メタ表面における非対称透過

具有二维手性的棋盘状超表面中的不对称传输

• 发表时间: 2017
• 作者: 浦出芳郎;中田陽介;中西俊博;北野正雄
• 通讯作者: 北野正雄