自己補対構造に着目したテラヘルツ帯メタマテリアル

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。

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。