超高屈折率・無反射な積層材料によるテラヘルツ電磁波の高効率制御の学理構築

建立超高折射率非反射层合材料高效控制太赫兹电磁波的理论

• 批准号: 21H01839
• 负责人: 鈴木 健仁
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01839/
• 关键词: テラヘルツ波; アンテナ; メタサーフェス; メタマテリアル; 極限屈折率材料

1方向の偏光で高屈折率かつ無反射な動作をするメタサーフェスを応用した積層構造メタサーフェスによるアンテナの作製を進めた。次世代の高速無線通信やイメージング技術への応用に向け、金属溝構造、誘電体レンズ、導波管アンテナなどのテラヘルツ波帯の光学コンポーネントが報告されている。しかしながら、これらは複雑かつ立体的な構造を有する。テラヘルツ波を制御する平面構造の光学コンポーネントを実現できれば、光学コンポーネントを光源に集積できる。研究代表者らはこれまでに、1方向の偏光で高屈折率かつ無反射な動作をするメタサーフェスを応用した、平面構造のアンテナ(両面構造ペアカットワイヤーアレーアンテナ)の実験を報告している。しかしながら、このアンテナに用いた1方向の偏光で高屈折率かつ無反射な動作をする1層構造メタサーフェスでは、360度までの透過位相遅れは実現できていなかった。1方向の偏光で360度までの透過位相遅れを有する積層構造メタサーフェスを用いたアンテナを実現できれば、光源からの放射波をこれまでよりも高指向性利得な平面波に変換できる可能性がある。そこで2年目は、1方向の偏光で動作する積層構造メタサーフェスによるアンテナの作製を進めた。表裏に銅を成膜したシクロオレフォンポリマーフィルムをエッチングして、1層分のアンテナを作製した。積層には接着フォルムを用いた。積層に用いた接着フィルムのテラヘルツ波帯での光学特性をテラヘルツ時間領域分光法で測定した。接着ファイルを用いることで、積層構造メタサーフェスによるアンテナを密着構造で作製した。研究成果について、2023年第70回応用物理学会春季学術講演会で発表した。

我们已经开始使用层压元面制造天线，该跨表面使用具有高折射率和抗反射作用的元表面，并具有一方向极化。已经报道了Terahertz波段光学组件，例如金属凹槽结构，介电镜头和波导天线，用于下一代高速无线通信和成像技术的应用。但是，它们具有复杂的三维结构。如果可以实现具有控制Terahertz波的平面结构的光学组件，则可以将光学组件集成到光源中。研究人员此前曾在平面天线（双面结构对切割线阵列天线）上进行了实验，该实验使用具有高折射率和抗反射作用的元表面，并具有单向极化。但是，单层跨表面在一个方向上使用偏振光并提供高折射率和非反射操作，但并未意识到最高360度的传输相延迟。如果使用层压层面的层压元面延迟延迟至360度，则具有一方向极化，则可能会将来自光源的辐射波转换为具有更高方向增长的平面波。因此，在第二年，我们使用具有单向极化运行的层压元面积制造天线。蚀刻了在前后形成铜的Cycloolephon聚合物膜，以制备一层天线。粘合剂用于层压形式。通过Terahertz时域光谱法测量了用于Terahertz波带中用于层压层的粘合剂膜的光学特性。通过使用粘合剂文件，用层压的跨表面制成的天线是用私密结构制成的。该研究结果在2023年应用物理学会的第70春季学术演讲中介绍。

项目成果

テラヘルツ光渦生成メタサーフェスの機械学習のアシストも活用した最適化の検討

考虑使用机器学习辅助太赫兹光学涡旋生成超表面进行优化

• 发表时间: 2022
• 作者: 山森 駿司;鈴木 健仁
• 通讯作者: 鈴木 健仁

Polarization-independent Reflectionless Metasurface with an Extremely High Refractive Index

具有极高折射率的偏振无关无反射超表面

• 发表时间: 2021
• 作者: Choi Samuel;Ota Takeru;Nin Fumiaki;Shioda Tatsutoshi;Suzuki Takamasa;Hibino Hiroshi;Kento Sato and Takehito Suzuki
• 通讯作者: Kento Sato and Takehito Suzuki

Metasurface demonstrating both high refractive index and low reflectance in the infrared region

超表面在红外区域表现出高折射率和低反射率

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木健仁;朝田晴美;堀川翔子，小沼ルミ，吉田誠;竹内七海;Harumi Asada and Takehito Suzuki
• 通讯作者: Harumi Asada and Takehito Suzuki

無偏光・ゼロ屈折率・無反射な0.3THz帯メタサーフェスの設計

非偏振光、零折射率、无反射的0.3THz频段超表面设计

• 发表时间: 2021
• 作者: 望月 景太;佐藤 建都;鈴木 健仁
• 通讯作者: 鈴木 健仁

厚さ100 nmのSiNx膜の表裏両面に正方形Auパッチを配置した構造による物体から放射された熱輻射の制御に向けた高屈折率無反射なメタサーフェス

一种高折射率、非反射超表面，用于控制物体发出的热辐射，其结构为在 100 nm 厚的 SiNx 薄膜的正面和背面放置方形金贴片。

• 发表时间: 2022
• 作者: 朝田晴美;鈴木健仁
• 通讯作者: 鈴木健仁