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

基于欺骗等离子体激元携带角动量的强太赫兹波源模式控制

基本信息

批准号：
22K14617
负责人：
安中裕大
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Niigata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

在这项研究中，我们将把等离子体结构纳入表面波振荡器（一种高强度太赫兹波源）中，并尝试控制在那里激发的表面电磁波的模式。表面波振荡器是利用电子束和表面电磁波之间的相互作用的电磁波源。被称为赝等离子体激元的表面电磁波可以使用周期性金属结构形成，但问题是多种电磁波模式的同时激发会降低振荡器的工作效率。在这项研究中，我们尝试通过结合等离子体结构来控制伪等离子体来进行模式控制。 2022年度，我们对采用等离子体结构的表面波振荡器进行了实验，并使用矢量网络分析仪评估了金属周期结构。使用矢量网络分析仪测量了同心周期结构中激发的电磁表面波的电场强度分布、相位和群延迟，并通过实验评估了色散关系和群速度。总结这项研究结果的论文发表在 AIP Advances 上。我们还使用矢量网络分析仪证实，可以通过结合等离子体结构和波纹波导来控制激发的表面电磁波模式。该结果发表在《等离子体与聚变研究》杂志上。我们还通过实验研究了表面波振荡器在不使用等离子体结构的情况下激发的模式。我们确认，不稳定性根据构成表面波振荡器的波纹波导的长度而变化，并且主要激发模式发生变化。这项研究的结果发表在《等离子体物理学》杂志上。