<講義ノート>電磁メタマテリアルの基礎とテラヘルツ領域での応用紹介(第62回物性若手夏の学校 集中ゼミ)

Abstract

メタマテリアルとは広義には, 自然界に存在しない材料, または, 自然界に存在する材料を超えた材料を指します。それらの中で, 特に材料の電磁気的な応答に着目したものを電磁メタマテリアルと呼び, 他の音響メタマテリアルや力学的なメタマテリアルと区別します。本講演では, 電磁メタマテリアルについて紹介します。まずメタマテリアルの基本的な概念を説明し, 電磁メタマテリアルとしてどのようなものが主に研究されているかを紹介します。ほとんどの電磁メタマテリアルは, 対象となる波長よりも小さい人工的な構造物を無数に集積することによって作製されていて, 幾つかの構造について基本的な電磁気特性とその用途を説明します。メタマテリアル研究では, 多種多様な構造体が用いられていますが, それらの構造の基本的な概念を理解することで, メタマテリアル設計の指針が得られるものと考えています。後半では, メタマテリアルを用いた幾つかの光学素子開発に関する例を紹介します。本講演では, 特にテラヘルツ領域に着目し, 結合共振器系や自己補対系の構造を用いたメタマテリアルによって, テラヘルツ波の振幅や偏光, 位相, 群速度などを制御する光学素子の作製事例を紹介します。