座標変換と電磁気学の融合による光波帯大面積電磁クローク媒質の実現

坐标变换与电磁相结合实现光波段大面积电磁隐身介质

基本信息

批准号：
19J20104
负责人：
高野佑磨
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究で取り扱っている変換電磁気学の理論の発展として，空間的に連続的でない境界(空間不連続境界)における特異な反射や異常屈折現象に基づき，ダブルイメージング動作を実現するデバイスを理論的に提案し，二酸化チタンのナノ粒子を混ぜ込むことで誘電率を上昇させた光硬化性樹脂を用いて，実際のデバイスを作製し，実験的に確認した．この成果はIEEE Transactions on Microwave Theory and Techniquesに掲載された．次に，これまでの研究では実現されていない座標変換のデュアルバンド化に取り組んだ．変換電磁気学に基づく座標変換媒質を実現するのに提案されている等価回路中に共振構造を導入することで，一般に任意の2つの座標変換を実現するための任意の大小関係を有する媒質定数テンソルを実現可能とした．提案したメタマテリアルのデュアルバンド動作を数値シミュレーションによって確認した．この成果は，Physical Review Bに掲載された．最後に，本研究の課題である光波帯大面積電磁クローク媒質の実現に向けて，テスト試料の作製を行った．テスト試料は、５ｍｍ×１ｍｍの領域に１００ｎｍ幅の微細金属構造が２００ｎｍピッチで存在する構成となっており，試行錯誤の末，電子線リソグラフィ技術を用いて描画自体をすることには成功した．しかし，金属を蒸着し，リフトオフする工程において，その構造が破損してしまったり，隙間まで十分に金属蒸着がされていない部分があった．今後の研究課題としては，金属蒸着からリフトオフまでを見据えた条件出しが必要となる．

As an advancement of the theory of conversion electromagnetism covered in this study, we proposed a device that achieves double imaging operations based on singular reflections and abnormal refraction phenomena at spatially non-continuous boundaries (spatial discontinuous boundaries), and we fabricated an actual device using a photocurable resin with increased dielectric constant by mixing titanium dioxide nanoparticles, and实验确认了它。该结果发表在微波理论和技术的IEEE交易中。接下来，我们研究了以前研究中尚未实现的双波段坐标转换。通过将谐振结构引入基于转换电磁学基于坐标转换介质的等效电路中，可以实现具有任意幅度关系的介质恒定张量，以实现任意两种坐标转换。通过数值模拟证实了所提出的超材料的双波段操作。该结果发表在物理评论B中。最后，我们准备了测试样品以实现这项研究的目标，该研究是光波带的大面积电磁斗篷介质。构建了测试样品，其中在5 mm x 1 mm区域以200 nm的距离存在具有宽度为100 nm的细金属结构，经过反复试验，我们能够使用电子束光刻技术成功地绘制测试。但是，在沉积金属和抬起的过程中，结构损坏了，有些部分甚至在间隙内也没有足够的金属沉积。未来的研究主题将需要确定金属沉积以提升。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Novel Design of an Anisotropic Dielectric Lens with Spatially Discontinuous Boundary Based on Quasi-Conformal Transformation Electromagnetics

基于准共形变换电磁学的空间不连续边界各向异性介电透镜的新颖设计

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lee SangJoon;Ishitsuka Akari;Kuroki Takahiro;Lin Yu-Hsien;Shibuya Akira;Hongu Tsunaki;Funakoshi Yuji;Kanaho Yasunori;Nagata Kyosuke;Kawaguchi Atsushi;Shion Hosoda;Yuma Takano and Atsushi Sanada
通讯作者：
Yuma Takano and Atsushi Sanada

Geometrical Interpretation of Anomalous Refractions at Spatially Discontinuous Boundaries in Transformation Electromagnetics