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明細書 :シート型メタマテリアル

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2016-143921 (P2016-143921A)
公開日 平成28年8月8日(2016.8.8)
発明の名称または考案の名称 シート型メタマテリアル
国際特許分類 H01P   1/20        (2006.01)
FI H01P 1/20 Z
請求項の数または発明の数 2
出願形態 OL
全頁数 30
出願番号 特願2015-016116 (P2015-016116)
出願日 平成27年1月29日(2015.1.29)
発明者または考案者 【氏名】鈴木 健仁
出願人 【識別番号】504203572
【氏名又は名称】国立大学法人茨城大学
個別代理人の代理人 【識別番号】100102635、【弁理士】、【氏名又は名称】浅見 保男
【識別番号】100197022、【弁理士】、【氏名又は名称】谷水 浩一
審査請求 未請求
テーマコード 5J006
Fターム 5J006HD07
5J006JA01
5J006LA01
要約 【課題】 誘電体基板の厚さを実用の範囲の厚さとできるようにする。
【解決手段】 誘電体基板10の表面に、所定長lの細長い矩形状の単位ストリップ11aが、間隔gを空けて長軸方向に並べられて配列された表面金属ストリップ11が形成され、誘電体基板10の裏面に、表面金属ストリップ11と同じ構成の裏面金属ストリップ12が、表面金属ストリップ11に重なると共に単位ストリップの約1/2の長さだけずらせて形成されている。誘電体基板10の厚さhが約50μm、単位ストリップの長さlが設計周波数帯域においてほぼ共振する長さとされている。
【選択図】 図3
特許請求の範囲 【請求項1】
所定長lの細長い矩形状の単位ストリップが、間隔gを空けて長軸方向に並べられて配列された第1金属ストリップが、誘電体基板の一面に所定間隔で互いにほぼ平行に複数本配設されている第1金属ストリップ群と、
前記第1金属ストリップと同じ構成の第2金属ストリップが、前記誘電体基板の他面に、前記第1金属ストリップに重なると共に前記単位ストリップの約1/2の長さだけずらせて複数本配設されている第2金属ストリップ群とを備え、
前記誘電体基板の厚さhが約50μm、前記単位ストリップの長さlが設計周波数帯域においてほぼ共振する長さ、前記第1金属ストリップ間の間隔pが約210μmとされて、テラヘルツ波帯の周波数において、負の誘電率および負の透磁率を呈することを特徴とするシート型メタマテリアル。
【請求項2】
前記単位ストリップが間隔gが約10μm~約100μm、前記単位ストリップの長さlが約90μm~約360μm、前記単位ストリップの幅wが約32μmとされて、約0.3THz~約0.9THzにおいて、負の誘電率および負の透磁率を呈することを特徴とする請求項1に記載のシート型メタマテリアル。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
この発明は、金属ストリップを誘電体基板の両面に装荷したメタマテリアルとして機能するシート型メタマテリアルに関する。
【背景技術】
【0002】
誘電率・透磁率がともに負の媒質に光が入射すると、負の屈折が起こることがベセラゴにより示され、透磁率および誘電率が負になる人工的な構造が提案された。この透磁率および誘電率が負になる人工的な構造は、原子より十分大きく光波長のスケールより小さい構造物の集合体からなり、メタマテリアルといわれている。負屈折媒質であるメタマテリアルを用いると、平面構造とされた完全レンズを作成することができる。完全レンズでは、回折限界を超えた微細なものまで観察することが可能であり、近接場(エバネッセント波)まで忠実に再現することができる。
【0003】
メタマテリアルは、最近注目されているテラヘルツ電磁波用のレンズに適用することができる。テラヘルツ電磁波は、周波数が0.1~10THz(波長が30μm~3000μm)の電磁波とされており、波長が遠赤外~ミリ波領域とほぼ一致し、「光」と「ミリ波」に挟まれた周波数領域に存在している。このため、テラヘルツ電磁波は、光と同様に高い空間分解能でものを見分ける能力と、ミリ波と同様の物質を透過する能力を併せ持っている。テラヘルツ波帯はこれまで未開拓電磁波であったが、この周波数帯の電磁波の特徴を生かした時間領域分光、イメージング及びトモグラフィーによる材料のキャラクタリゼーションへの応用などが検討されてきている。テラヘルツ電磁波の発生は、物質透過性と直進性を兼ね備えるためX線に替わる安全かつ革新的なイメージングや、数100Gbps級の超高速無線通信を可能とすることができる。
【0004】
特に、テラヘルツイメージングは、X線に代わる安全、安心かつ高精度な可視化技術の1つとして大きな魅力を有している。回折限界を突破した近接場によるテラヘルツナノイメージングや、1.4THzで分解能400nm(1波長/540)が得られることが報告されている。また、共鳴トンネルダイオードを用いた0.3THzでのイメージングも報告されている。メタマテリアルは負の屈折率n=-1に設計することができ、エバネッセント成分となる近接場光を離れた場所で復元し、回折限界を超えた平板完全レンズを実現できる可能性がある。
【0005】
従来、図63(a)に示す平板型人工媒質100が提案されている。この平板型人工媒質100は、多数の単位セル101を縦横に周期的に並べて配置することにより、平板型に構成されている。単位セル101は、図63(b)の一部拡大図に示すようにx-y平面に置かれた誘電体基板110の表面に細長い矩形の表面金属ストリップ111がx方向に形成され、裏面に細長い矩形の裏面金属ストリップ112が表面金属ストリップ111に重なるように形成されている。この平板型人工媒質100にx方向に偏波した平面波を入射させたとき誘電体基板110における両面に形成された表面金属ストリップ111と裏面金属ストリップ112との間に磁束が鎖交して周回する電流が流れ、磁性体粒子として働くようになる。特に、表面金属ストリップ111と裏面金属ストリップ112の共振周波数以上では等価透磁率が負を呈するようになる。また、電界Eに対しては分極が起こり誘電体粒子として働くようになる。特に、ある周波数ではx方向に並んだ粒子間で共振が起こり,この周波数以下で大きな正の等価誘電率を呈する。これらの二つの共振周波数の間ではシングルネガティブ領域ができるようになり、入射波は減衰するようになる。表面金属ストリップ111と裏面金属ストリップ112の寸法や位置を選び二つの共振周波数を調整することである範囲の阻止周波数帯域を得ることができる。例えば、単位セル101において、誘電体基板110の比誘電率εrを10.2とした際に、単位セル101の横幅aを15.2mm,高さbを12.7mm,厚さcを1.6mmとし、表面金属ストリップ111と裏面金属ストリップ112との長さhを12.1mm,幅wを0.6mmの寸法とすると、約4.5GHz~約5.5GHzの阻止周波数帯域を得ることができる。
【0006】
また、図64(a)に示す左手系媒質200が提案されている。この左手系媒質200は、多数の単位セル201を縦横に周期的に並べて配置することにより、平板状に構成されている。単位セル201は、図64(b)の一部拡大図に示すようにx-y平面に置かれた誘電体基板210の表面に細長い矩形の表面金属ストリップ211がx方向に形成され、裏面に細長い矩形の裏面金属ストリップ212が表面金属ストリップ211に重なるように形成されている。なお、裏面金属ストリップ212はx方向に1/2単位セルだけずらして形成されている。この左手系媒質200にx方向に偏波された平面波を入射させると、鎖交する磁界により誘電体基板210の表面金属ストリップ211と裏面金属ストリップ212との間に逆方向に電流が流れ磁性体粒子として働くようになる。特に、表面金属ストリップ211と裏面金属ストリップ212の共振周波数以上では等価透磁率が負を呈する周波数帯域が生じるようになる。また、電界Eにより表面金属ストリップ211と裏面金属ストリップ212上で分極が起こり、誘電体粒子としても働くようになる。特に、表面金属ストリップ211と裏面金属ストリップ212の共振周波数以上では等価誘電率が負を呈する周波数帯域が生じるようになる。図63(a)に示す平板型人工媒質100では、表面金属ストリップ111と裏面金属ストリップ112とが完全に重なった構造とされていることから、磁性を示す共振の周波数よりも誘電性を示す共振の周波数の方が高くなる。これに対して、図64(a)に示す左手系媒質200では、表面金属ストリップ211と裏面金属ストリップ212との重なりが短く、磁性の共振周波数が上がるようになる。また、表面金属ストリップ211と裏面金属ストリップ212では、上下方向に配置された金属ストリップ間の容量だけでなく、誘電体基板210を介して対面する金属ストリップとの間の容量が増えるため、誘電性の共振周波数が下がるようになる。これによって、誘電性の共振周波数よりも磁性の共振周波数が高くなり、誘電率が負となる帯域内で磁性の共振が起こるようになる。このため、誘電率および透磁率が共に負となる所定範囲の周波数領域が得られるようになる。
【0007】
図64(a)に示す左手系媒質200において、誘電体基板210の比誘電率εrを2.17,誘電損tanδを0.00085とした際に、単位セル201の横幅aを12.8mm,高さbを21.5mm,厚さcを3.175mmとし、表面金属ストリップ211と裏面金属ストリップ212との長さhを21mm,間隔gを0.5mm,幅wを3mmの寸法とすると、約5.1GHz~約5.5GHzの通過周波数帯域を得ることができる。また、高さbを24mm、間隔gを3mmに変更すると約6.0GHz~約6.7GHzの通過周波数帯域を得ることができる。
【先行技術文献】
【0008】

【非特許文献1】2011年電子情報通信学会総合大会 エレクトロニクス講演論文集1 C-2-76 大山陽平外3名著 「向かい合った金属パターンで構成される平板型人工媒質のTM波に対する阻止特性」
【非特許文献2】2012年電子情報通信学会総合大会 エレクトロニクス講演論文集1 C-2-84 吉田武礼外3名著 「表裏面の金属ストリップを互い違いに配置した左手系媒質」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
従来の左手系媒質200はシート型のメタマテリアルであり、その適用周波数は数GHzのマイクロ波帯である。このシート型メタマテリアルの適用周波数をテラヘルツ波帯(0.1~10THz)とするには、原理的には適用周波数に対応してスケールダウンすれば良い。例えば、適用周波数を0.4THzとする場合は、上記した各寸法を約1/60とする規格化を行うことになる。しかしながら、誘電体基板の厚さが実用の範囲の厚さよりきわめて薄くなってしまい、実現することが困難になるという問題点があった。
本発明は、従来は実現されていなかった誘電体基板の厚さを実用の範囲の厚さとすることができるシート型メタマテリアルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、所定長lの細長い矩形状の単位ストリップが、間隔gを空けて長軸方向に並べられて配列された第1金属ストリップが、誘電体基板の一面に所定間隔で互いにほぼ平行に複数本配設されている第1金属ストリップ群と、前記第1金属ストリップと同じ構成の第2金属ストリップが、前記誘電体基板の他面に、前記第1金属ストリップに重なると共に前記単位ストリップの約1/2の長さだけずらせて複数本配設されている第2金属ストリップ群とを備え、前記誘電体基板の厚さhが約50μm、前記単位ストリップの長さlが設計周波数帯域においてほぼ共振する長さ、前記第1金属ストリップ間の間隔pが約210μmとされて、テラヘルツ波帯の周波数において、負の誘電率および負の透磁率を呈することを最も主要な特徴としている。
また、請求項2にかかる発明は、請求項1にかかる発明において、前記単位ストリップが間隔gが約10μm~約100μm、前記単位ストリップの長さlが約90μm~約360μm、前記単位ストリップの幅wが約32μmとされて、約0.3THz~約0.9THzにおいて、負の誘電率および負の透磁率を呈することを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
請求項1,2にかかる発明によれば、従来は実現されていなかった誘電体基板の厚さを実用の範囲の厚さとすることができるシート型メタマテリアルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施例のシート型メタマテリアルの構成を示す平面図、一部の構成を拡大して示す平面図である。
【図2】本発明の実施例のシート型メタマテリアルの構成を示す斜視図である。
【図3】本発明の実施例のシート型メタマテリアルの単位セルの構成を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施例のシート型メタマテリアルの単位セルの構成を示す側面図、寸法の一例を示す図表である。
【図5】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第1の周波数における屈折率の等高線図である。
【図6】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第1の周波数における透過電力の等高線図である。
【図7】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを500μmとした時の屈折率の周波数特性を示す図である。
【図8】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを500μmとした時のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図9】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを500μmとした時の比誘電率の周波数特性を示す図である。
【図10】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを500μmとした時の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図11】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを500μmとした時の透過電力の周波数特性を示す図である。
【図12】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを500μmとした時の反射電力の周波数特性を示す図である。
【図13】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第2の周波数における屈折率の等高線図である。
【図14】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第2の周波数における透過電力の等高線図である。
【図15】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを100μm、長さlを360μmとした時の屈折率の周波数特性を示す図である。
【図16】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを100μm、長さlを360μmとした時のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図17】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを100μm、長さlを360μmとした時の比誘電率の周波数特性を示す図である。
【図18】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを100μm、長さlを360μmとした時の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図19】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを100μm、長さlを360μmとした時の透過電力の周波数特性を示す図である。
【図20】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを100μm、長さlを360μmとした時の反射電力の周波数特性を示す図である。
【図21】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第3の周波数における屈折率の等高線図である。
【図22】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第3の周波数における透過電力の等高線図である。
【図23】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを70μm、長さlを260μmとした時の屈折率の周波数特性を示す図である。
【図24】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを70μm、長さlを260μmとした時のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図25】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを70μm、長さlを260μmとした時の比誘電率の周波数特性を示す図である。
【図26】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを70μm、長さlを260μmとした時の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図27】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを70μm、長さlを260μmとした時の透過電力の周波数特性を示す図である。
【図28】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを70μm、長さlを260μmとした時の反射電力の周波数特性を示す図である。
【図29】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第4の周波数における屈折率の等高線図である。
【図30】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第4の周波数における透過電力の等高線図である。
【図31】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを210μmとした時の屈折率の周波数特性を示す図である。
【図32】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを210μmとした時のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図33】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを210μmとした時の比誘電率の周波数特性を示す図である。
【図34】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを210μmとした時の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図35】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを210μmとした時の透過電力の周波数特性を示す図である。
【図36】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを80μm、長さlを210μmとした時の反射電力の周波数特性を示す図である。
【図37】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第5の周波数における屈折率の等高線図である。
【図38】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第5の周波数における透過電力の等高線図である。
【図39】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを90μm、長さlを180μmとした時の屈折率の周波数特性を示す図である。
【図40】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを90μm、長さlを180μmとした時のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図41】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを90μm、長さlを180μmとした時の比誘電率の周波数特性を示す図である。
【図42】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを90μm、長さlを180μmとした時の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図43】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを90μm、長さlを180μmとした時の透過電力の周波数特性を示す図である。
【図44】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを90μm、長さlを180μmとした時の反射電力の周波数特性を示す図である。
【図45】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第6の周波数における屈折率の等高線図である。
【図46】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第6の周波数における透過電力の等高線図である。
【図47】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを40μm、長さlを140μmとした時の屈折率の周波数特性を示す図である。
【図48】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを40μm、長さlを140μmとした時のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図49】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを40μm、長さlを140μmとした時の比誘電率の周波数特性を示す図である。
【図50】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを40μm、長さlを140μmとした時の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図51】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを40μm、長さlを140μmとした時の透過電力の周波数特性を示す図である。
【図52】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを40μm、長さlを140μmとした時の反射電力の周波数特性を示す図である。
【図53】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第7の周波数における屈折率の等高線図である。
【図54】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける、間隔gと長さlのパラメータに対する第7の周波数における透過電力の等高線図である。
【図55】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを10μm、長さlを90μmとした時の屈折率の周波数特性を示す図である。
【図56】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを10μm、長さlを90μmとした時のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図57】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを10μm、長さlを90μmとした時の比誘電率の周波数特性を示す図である。
【図58】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを10μm、長さlを90μmとした時の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図59】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを10μm、長さlを90μmとした時の透過電力の周波数特性を示す図である。
【図60】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおいて、間隔gを10μm、長さlを90μmとした時の反射電力の周波数特性を示す図である。
【図61】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおけるFOMの周波数特性を示す図である。
【図62】本発明にかかるシート型メタマテリアルの単位セルにおける屈折率の実部と虚部の周波数特性を示す図である。
【図63】従来の平板型人工媒質の構成を示す斜視図、一部を拡大して示す斜視図である。
【図64】従来の左手系媒質の構成を示す斜視図、一部を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の実施例のシート型メタマテリアル1の構成を示す平面図を図1(a)に、その一部の構成を拡大して示す平面図を図1(b)に、本発明の実施例のシート型メタマテリアル1の構成を示す斜視図を図2に、本発明の実施例のシート型メタマテリアル1の1周期分の構成である単位セルの詳細を示す斜視図を図3に、その側面図を図4(a)に、その寸法の一例を図4(b)に示す。
これらの図に示す本発明の実施例にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において動作する。このシート型メタマテリアル1は、図1(a)(b)および図2に示すようにx-y平面に置かれた矩形の誘電体基板10の表面に細長い矩形の表面金属ストリップ11が互いに平行にy方向に多数本形成され、裏面に細長い矩形の裏面金属ストリップ12が表面金属ストリップ11にそれぞれ重なるように多数本形成されている。この場合、裏面金属ストリップ12は、表面金属ストリップ11に対して長軸方向(y方向)に、約1/2だけずらして形成されている。

【0014】
表面金属ストリップ11は、細長い矩形状の長さlの単位ストリップ11aを間隔gを空けて、その中心軸上に多数本並べて配設されて形成されている。この表面金属ストリップ11を互いにほぼ平行になるように、誘電体基板10の表面に複数本形成することにより第1金属ストリップ群が構成されている。裏面金属ストリップ12は、表面金属ストリップ11と同様の構成とされ、細長い矩形状の長さlの単位ストリップ12aを間隔gを空けて、その中心軸上に多数本並べて配設されて形成されている。この裏面金属ストリップ12を互いにほぼ平行になると共に、それぞれが表面金属ストリップ11に対して長さlの約1/2だけずれて重なるように、誘電体基板10の裏面に複数本形成することにより第2金属ストリップ群が構成されている。誘電体基板10は、例えばシクロオレフィンポリマーフィルムとされ、その比誘電率は約2.34、tanδは約0.0016の低損失とされる。誘電体基板10は、他の低損失の誘電体フィルムとしても良い。

【0015】
上記した構成の本発明にかかるシート型メタマテリアル1は、図1(a)、図2に示す単位セルAを縦横に多数配列した構造と等価となる。そこで、単位セルAの構成を図3,4(a)に示す。これらの図に示すように単位セルAは、幅がpで長さlより間隔gだけ長い長さに単位化された厚さhの矩形の誘電体基板10を有し、誘電体基板10の表面に、約l/2の長さに分割した2つの単位ストリップ11aが間隔gを空けて形成された表面金属ストリップ11と、単位ストリップ11aに対して長さlの約1/2だけずれて重なるように形成された、長さlの単位ストリップ12aからなる裏面金属ストリップ12とを備えている。単位ストリップ11a,12aは、誘電体基板10上に厚さtで形成した金属膜を、エッチング加工すること等により形成されている。

【0016】
この単位セルAをx-y平面に配置して、y方向に表面金属ストリップ11と裏面金属ストリップ12とを配設し、その周囲を図3に示すように周期境界壁15で囲み、y方向に偏波されたテラヘルツ波帯の入射波Inを入射させる。入射波Inは、その電界成分Eがy方向となり、その磁界成分Hがx方向となって、進行方向kはz方向となる。すると、鎖交する磁界により誘電体基板10の表面金属ストリップ11と裏面金属ストリップ12との間に逆方向に電流が流れ磁性体粒子として働くようになる。特に、表面金属ストリップ11と裏面金属ストリップ12の長さlに基づく共振周波数以上では等価透磁率が負を呈する周波数帯域が生じるようになる。また、y方向の電界Eにより表面金属ストリップ11と裏面金属ストリップ12上で分極が起こり、誘電体粒子としても働くようになる。特に、表面金属ストリップ11と裏面金属ストリップ12の長さlに基づく共振周波数以上では等価誘電率が負を呈する周波数帯域が生じるようになる。この場合、図3に示す単位セルAでは、表面金属ストリップ11と裏面金属ストリップ12とが長さlの約1/2だけずらされて重なりが短くされていることから、磁性の共振周波数が上がるようになる。また、表面金属ストリップ11と裏面金属ストリップ12では、上下方向に配置された単位ストリップ11a,12a間の容量だけでなく、誘電体基板10を介して互いに対面する単位ストリップ11a,12aとの間の容量が増えるため、誘電性の共振周波数が下がるようになる。これによって、誘電性の共振周波数よりも磁性の共振周波数が高くなり、誘電率が負となる帯域内で磁性の共振が起こるようになる。このため、本発明のシート型メタマテリアル1においては、誘電率および透磁率が共に負となる所定範囲の周波数領域が得られるようになる。単位ストリップ11a,12aを形成する金属材料としては、金、銀、銅、アルミニウム等を用いることができる。

【0017】
単位セルAの寸法の一例を図4(a)に示す。この場合、フレキシブルなシクロオレフィンポリマーフィルムとされた誘電体基板10の屈折率ncopは、0.5THzにおいて約1.53+j0.0012となっている。単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの幅wは約32μm、単位セルAにおける誘電体基板10の幅pは約210μm、誘電体基板10の厚さhは約50μm、単位ストリップ11a,12aの厚さtは約0.5μmとすることができる。なお、本発明にかかるシート型メタマテリアル1においては、単位セルAの各部の寸法を調整することにより、誘電体基板10の厚さhを約50μmという、実用の範囲の厚さとすることができるようになった。

【0018】
本発明にかかるシート型メタマテリアル1において、上記寸法とした単位セルAの屈折率および関連するパラメータの解析結果を図5ないし図60に示す。なお、解析においては単位ストリップ11a,12aは完全導体で構成されているものとしている。
図5は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔(Gap)gを40μm~140μmとし、周波数fを0.3THzとした際の単位ストリップ11a,12aの長さl(Length of cut wire )が460μm~560μmの範囲における屈折率nの実部Re(n)の等高線図である。図5を参照すると、上記の全範囲において負の屈折率nが得られており、gが約80μmでlが約500μmの×マークにおける屈折率の実部Re(n)として約-8.22が得られていることがわかる。
図6は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔gと長さlを図5と同範囲とし、周波数fを0.3THzとした際の透過電力Tpの等高線図である。図6を参照すると、傾きが約45°の中央部の範囲において良好な透過電力特性が得られており、gが約80μmでlが約500μmの×マークにおける透過電力Tpとして約98.9%の良好な値が得られていることがわかる。

【0019】
図7は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約500μmとした際の、0.1THz~0.4THzの周波数帯域における屈折率nの周波数特性である。図7を参照すると、屈折率nの実部Re(n)は0.1THzにおいて約+5.1とされ周波数の上昇に伴い増加して約0.225THzの時に最大(約+13)となるが、約0.26THzで反転して約-12の負となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって変化していき約0.36THzにおいてほぼ0となる。実部Re(n)は、0.3THzにおいて約-8.68を呈するようになる。また、屈折率nの虚部Im(n)は0.24THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い増加して約0.26THzにおいて最大(約+5)となるが、その後は下降して約0.3THzにおいてほぼ0となる。このように、単位セルAは0.26THz~約0.36THzにおいて負の屈折率nとなることがわかる。

【0020】
図8は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約500μmとした際の、0.1THz~0.4THzの周波数帯域における相対インピーダンス(Relative Impedance)Zrの周波数特性である。図8を参照すると、相対インピーダンスZrの実部Re(Zr)は0.1THzにおいて約+0.1とされ周波数の上昇に伴い緩やかに下降して約0.225THzの時に0となり、約0.3THzで急激に上昇して約+8となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって急峻に変化していき約0.36THzにおいてほぼ0となる。実部Re(Zr)は、0.3THzにおいて約+1.42を呈するようになる。また、相対インピーダンスZrの虚部Im(Zr)は0.225THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い負の方向に増加して約0.3THzにおいて急激に負方向に増大して最大(約-4)となるが、その後は急激に変化してほぼ0となる。このように、単位セルAはgを約80μm、lを約500μmとすると、約0.3THzにおいて共振特性を示すことがわかる。

【0021】
図9は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約500μmとした際の、0.1THz~0.4THzの周波数帯域における相対比誘電率(Relative Permittivity)εrの周波数特性である。図9参照すると、相対比誘電率εrの実部Re(εr)は0.1THzにおいて約+30とされ周波数の上昇に伴い急速に上昇していくが、約0.22THzの時に負に反転して負の最大ピーク(約-50)となり、その後は0に向かって急激に変化して約0.3THzでほぼ0となる。そして、周波数の上昇に伴い負方向に大きくなる小さなピークを示し、その後は0に向かって緩やかに変化していく。実部Re(εr)は、0.3THzにおいて約-6.12を呈するようになる。また、相対比誘電率εrの虚部Im(εr)は0.22THzまではほぼ0であり、0.22THzにおいて正方向に急上昇するが、約0.26THzにおいて急激に負に反転して負の最大ピーク(約-60)となるが、その後は急激に変化して約0.3THzにおいてほぼ0となる。

【0022】
図10は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約500μmとした際の、0.1THz~0.4THzの周波数帯域における相対比透磁率(Relative permeability)μrの周波数特性である。図10を参照すると、相対比透磁率μの実部Re(μr)は0.1THzにおいて約+1とされて約0.22THzの時に0になるが、その後やや上昇し約0.3THzにおいて負に反転して負のピーク(約-15)となる。そして、周波数の上昇に伴い急激に0に向かい、約0.35THzで0になる。実部Re(μr)は、0.3THzにおいて約-12.3を呈するようになる。また、相対比透磁率μの虚部Im(μr)は0.22THzまではほぼ0であり、0.22THzにおいて正方向に急上昇するが、約0.26THzにおいて急激に負に反転して負の最大ピーク(約-60)となるが、その後は急激に変化して約0.3THzにおいてほぼ0となる。

【0023】
図11は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約500μmとした際の、0.1THz~0.4THzの周波数帯域における透過電力Tpの周波数特性である。図11を参照すると、透過電力Tpは0.1THzにおいて約30%とされ、周波数の上昇に伴い低下していき約0.25THzにおいて最小の約2%まで低下する。その後、周波数が上昇すると増加していき約0.275THzから急激に増大して約0.3THzにおいて最大のピーク(約98%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に低下していき約0.33THzにおいて約18%まで低下するが、その後は緩やかに上昇する。透過電力Tpは、0.3THzにおいて約97.4%を呈するようになる。
このように、相対比誘電率εrと相対比透磁率μrは約0.3THz近辺において共に負を呈することから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において負の屈折率nを呈すると共に、透過電力特性が良好になることが分かる。

【0024】
また、図12は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約500μmとした際の、0.1THz~0.4THzの周波数帯域における反射電力Rpの周波数特性である。図12を参照すると、反射電力Rpは0.1THzにおいて約70%とされ、周波数の上昇に伴い増加していき約0.25THzにおいて最大の約98%まで上昇する。その後、周波数が上昇すると低下していき約0.275THzから急激に減少して約0.3THzにおいて最小のピーク(約1.54%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に上昇していき約0.33THzにおいて約82%まで増加するが、その後は緩やかに下降する。反射電力Rpは、0.3THzにおいて約1.54%を呈するようになる。このように、反射電力Rpは透過電力Tpのほぼ逆特性となる。

【0025】
図13は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔(Gap)gを30μm~130μmとし、周波数fを0.4THzとした際の単位ストリップ11a,12aの長さl(Length of cut wire )が310μm~410μmの範囲における屈折率nの実部Re(n)の等高線図である。図13を参照すると、上記の全範囲において負の屈折率nが得られており、gが約100μmでlが約360μmの×マークにおける屈折率の実部Re(n)として約-5.43が得られていることがわかる。
図14は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔gと長さlを図13と同範囲とし、周波数fを0.4THzとした際の透過電力Tpの等高線図である。図14を参照すると、傾きが約35°の中央部の範囲において良好な透過電力特性が得られており、gが約100μmでlが約360μmの×マークにおける透過電力Tpとして約99.3%の良好な値が得られていることがわかる。

【0026】
図15は、単位ストリップ11a,12aのgが約100μmでlが約360μmとした際の、0.2THz~0.5THzの周波数帯域における屈折率nの周波数特性である。図15を参照すると、屈折率nの実部Re(n)は0.2THzにおいて約+4.8とされ周波数の上昇に伴い増加して約0.3THzの時に最大(約+10)となるが、約0.35THzで反転して約-8の負となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって変化していき約0.47THzにおいてほぼ0となる。実部Re(n)は、0.4THzにおいて約-5.81を呈するようになる。また、屈折率nの虚部Im(n)は0.3THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い増加して約0.35THzにおいて最大(約+4)となるが、その後は下降して約0.4THzにおいてほぼ0となる。このように、単位セルAは0.35THz~約0.47THzにおいて負の屈折率nとなることがわかる。

【0027】
図16は、単位ストリップ11a,12aのgが約100μmでlが約360μmとした際の、0.2THz~0.5THzの周波数帯域における相対インピーダンス(Relative Impedance)Zrの周波数特性である。図16を参照すると、相対インピーダンスZrの実部Re(Zr)は0.2THzにおいて約+0.1とされ周波数の上昇に伴い緩やかに下降して約0.3THzの時にほぼ0となり、約0.4THzで急激に上昇して約+4.5となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって急峻に変化していき約0.47THzにおいてほぼ0となる。実部Re(Zr)は、0.4THzにおいて約+1.22を呈するようになる。また、相対インピーダンスZrの虚部Im(Zr)は0.3THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い負の方向に増加して約0.4THzにおいて急激に負方向に増大して最大(約-2.5)となるが、その後は急激に変化してほぼ0となる。このように、単位セルAはgを約100μm、lを約360μmとすると、約0.4THzにおいて共振特性を示すことがわかる。

【0028】
図17は、単位ストリップ11a,12aのgが約100μmでlが約360μmとした際の、0.2THz~0.5THzの周波数帯域における相対比誘電率(Relative Permittivity)εrの周波数特性である。図17を参照すると、相対比誘電率εrの実部Re(εr)は0.2THzにおいて約+22とされ周波数の上昇に伴い急速に上昇していくが、約0.3THzの時に負に反転して負の最大ピーク(約-28)となり、その後は0に向かって変化して約0.39THzでほぼ0となる。そして、周波数の上昇に伴い負方向に変化して小さなピークを示し、その後は0に向かって緩やかに変化していく。実部Re(εr)は、0.4THzにおいて約-4.77を呈するようになる。また、相対比誘電率εrの虚部Im(εr)は0.3THzまではほぼ0であり、0.3THzにおいて正方向に急上昇して+40を超えるが、約0.36THzにおいて急激に負に反転して負の最大ピーク(約-25)となる。その後は急激に変化して約0.4THzにおいてほぼ0となり、以降はほぼ0が維持される。

【0029】
図18は、単位ストリップ11a,12aのgが約100μmでlが約360μmとした際の、0.2THz~0.5THzの周波数帯域における相対比透磁率(Relative permeability)μrの周波数特性である。図18を参照すると、相対比透磁率μの実部Re(μr)は0.2THzにおいて約+1とされて約0.3THzの時にほぼ0になるが、その後やや上昇し約0.4THzにおいて負に反転して負のピーク(約-20)となる。そして、周波数の上昇に伴い急激に0に向かい、約0.45THzでほぼ0になる。実部Re(μr)は、0.4THzにおいて約-7.07を呈するようになる。また、相対比透磁率μの虚部Im(μr)は0.3THzまではほぼ0であり、0.3THzを超えると緩やかに負方向に変化するが、約0.36THzにおいて正方向に反転し、約0.4THzにおいて急上昇して約+19となるが、約0.4THzを超えると急激に負に反転してほぼ0となり、その後はほぼ0が維持される。

【0030】
図19は、単位ストリップ11a,12aのgが約100μmでlが約360μmとした際の、0.2THz~0.5THzの周波数帯域における透過電力Tpの周波数特性である。図19を参照すると、透過電力Tpは0.2THzにおいて約22%とされ、周波数の上昇に伴い低下していき約0.36THzにおいて最小の約2%まで低下する。その後、周波数が上昇すると急激に増加していき約0.4THzにおいて最大のピーク(約97.8%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に低下していき約0.45THzにおいて約40%まで低下するが、その後は緩やかに上昇する。透過電力Tpは、0.4THzにおいて約97.8%を呈するようになる。
このように、相対比誘電率εrと相対比透磁率μrは約0.4THz近辺において共に負を呈することから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において負の屈折率nを呈すると共に、透過電力特性が良好になることが分かる。

【0031】
また、図20は、単位ストリップ11a,12aのgが約100μmでlが約360μmとした際の、0.2THz~0.5THzの周波数帯域における反射電力Rpの周波数特性である。図20を参照すると、反射電力Rpは0.2THzにおいて約78%とされ、周波数の上昇に伴い増加していき約0.36THzにおいて最大の約98%まで上昇する。その後、周波数が上昇すると急激に減少して約0.4THzにおいて最小のピーク(約1.44%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に上昇していき約0.45THzにおいて約60%まで増加するが、その後は緩やかに下降する。反射電力Rpは、0.4THzにおいて約1.44%を呈するようになる。このように、反射電力Rpは透過電力Tpのほぼ逆特性となる。

【0032】
図21は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔(Gap)gを50μm~150μmとし、周波数fを0.5THzとした際の単位ストリップ11a,12aの長さl(Length of cut wire )が250μm~350μmの範囲における屈折率nの実部Re(n)の等高線図である。図21を参照すると、上記のほぼ全範囲において負の屈折率nが得られており、gが約70μmでlが約260μmの×マークにおける屈折率の実部Re(n)として約-4.13が得られていることがわかる。
図22は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔gと長さlを図21と同範囲とし、周波数fを0.5THzとした際の透過電力Tpの等高線図である。図21を参照すると、傾きが約25°の中央部の範囲において良好な透過電力特性が得られており、gが約70μmでlが約260μmの×マークにおける透過電力Tpとして約98.8%の良好な値が得られていることがわかる。

【0033】
図23は、単位ストリップ11a,12aのgが約70μmでlが約260μmとした際の、0.3THz~0.6THzの周波数帯域における屈折率nの周波数特性である。図23を参照すると、屈折率nの実部Re(n)は0.3THzにおいて約+3.5とされ周波数の上昇に伴い増加して約0.4THzの時に最大(約+7.5)となるが、約0.44THzで反転して約-7の負となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって変化していき約0.58THzにおいてほぼ0となる。実部Re(n)は、0.5THzにおいて約-4.20を呈するようになる。また、屈折率nの虚部Im(n)は0.4THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い増加して約0.45THzにおいて最大(約+2.5)となるが、その後は下降して約0.49THzにおいてほぼ0となる。このように、単位セルAは0.44THz~約0.58THzにおいて負の屈折率nとなることがわかる。

【0034】
図24は、単位ストリップ11a,12aのgが約70μmでlが約260μmとした際の、0.3THz~0.6THzの周波数帯域における相対インピーダンス(Relative Impedance)Zrの周波数特性である。図24を参照すると、相対インピーダンスZrの実部Re(Zr)は0.3THzにおいて約+0.2とされ周波数の上昇に伴い緩やかに下降して約0.4THzの時にほぼ0となり、約0.49THzで急激に上昇して約+6.5となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって急峻に変化していき約0.58THzにおいてほぼ0となる。実部Re(Zr)は、0.5THzにおいて約+0.939を呈するようになる。また、相対インピーダンスZrの虚部Im(Zr)は0.4THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い負の方向に増加して約0.49THzにおいて急激に負方向に増大して最大(約-3)となるが、その後は急激に変化してほぼ0となる。このように、単位セルAはgを約70μm、lを約260μmとすると、約0.49THzにおいて共振特性を示すことがわかる。

【0035】
図25は、単位ストリップ11a,12aのgが約70μmでlが約260μmとした際の、0.3THz~0.6THzの周波数帯域における相対比誘電率(Relative Permittivity)εrの周波数特性である。図25を参照すると、相対比誘電率εrの実部Re(εr)は0.3THzにおいて約+15とされ周波数の上昇に伴い急速に上昇していくが、約0.4THzの時に負に反転して負の最大ピーク(約-12)となり、その後は0に向かって変化して約0.49THzでほぼ0となる。そして、周波数の上昇に伴い負方向に変化して小さなピークを示し、その後は0に向かって緩やかに変化していく。実部Re(εr)は、0.5THzにおいて約-4.48を呈するようになる。また、相対比誘電率εrの虚部Im(εr)は0.4THzまではほぼ0であり、0.4THzにおいて正方向に急上昇して+40を超えるが、約0.48THzにおいて急激に負に反転して負の最大ピーク(約-22)となる。その後は急激に変化して約0.49THzにおいてほぼ0となり、以降はほぼ0が維持される。

【0036】
図26は、単位ストリップ11a,12aのgが約70μmでlが約260μmとした際の、0.3THz~0.6THzの周波数帯域における相対比透磁率(Relative permeability)μrの周波数特性である。図26を参照すると、相対比透磁率μの実部Re(μr)は0.3THzにおいて約+1とされて約0.4THzの時にほぼ0になるが、その後やや上昇し約0.49THzにおいて負に反転して負のピーク(約-20)となる。そして、周波数の上昇に伴い急激に0に向かい、約0.58THzでほぼ0になる。実部Re(μr)は、0.5THzにおいて約-3.95を呈するようになる。また、相対比透磁率μの虚部Im(μr)は0.4THzまではほぼ0であり、0.4THzを超えると緩やかに負方向に変化するが、約0.44THzにおいて正方向に反転し、約0.49THzにおいて急上昇して約+18となるが、約0.49THzを超えると急激に負に反転してほぼ0となり、その後はほぼ0が維持される。

【0037】
図27は、単位ストリップ11a,12aのgが約70μmでlが約260μmとした際の、0.3THz~0.6THzの周波数帯域における透過電力Tpの周波数特性である。図27を参照すると、透過電力Tpは0.3THzにおいて約23%とされ、周波数の上昇に伴い低下していき約0.43THzにおいて最小の約11%まで低下する。その後、周波数が上昇すると急激に増加していき約0.5THzにおいて最大のピーク(約99.2%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に低下していき約0.55THzにおいて約52%まで低下するが、その後は緩やかに上昇する。透過電力Tpは、0.5THzにおいて約99.2%を呈するようになる。
このように、相対比誘電率εrと相対比透磁率μrは約0.49THz近辺において共に負を呈することから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において負の屈折率nを呈すると共に、透過電力特性が良好になることが分かる。

【0038】
また、図28は、単位ストリップ11a,12aのgが約70μmでlが約260μmとした際の、0.3THz~0.6THzの周波数帯域における反射電力Rpの周波数特性である。図28を参照すると、反射電力Rpは0.3THzにおいて約77%とされ、周波数の上昇に伴い増加していき約0.43THzにおいて最大の約89%まで上昇する。その後、周波数が上昇すると急激に減少して約0.5THzにおいて最小のピーク(約0.251%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に上昇していき約0.55THzにおいて約48%まで増加するが、その後は緩やかに下降する。反射電力Rpは、0.5THzにおいて約0.251%を呈するようになる。このように、反射電力Rpは透過電力Tpのほぼ逆特性となる。

【0039】
図29は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔(Gap)gを10μm~110μmとし、周波数fを0.6THzとした際の単位ストリップ11a,12aの長さl(Length of cut wire )が170μm~270μmの範囲における屈折率nの実部Re(n)の等高線図である。図29を参照すると、長さlが約250μm以下のほぼ全範囲において負の屈折率nが得られており、gが約80μmでlが約210μmの×マークにおける屈折率の実部Re(n)として約-2.88が得られていることがわかる。
図30は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔gと長さlを図29と同範囲とし、周波数fを0.6THzとした際の透過電力Tpの等高線図である。図30を参照すると、傾きが約30°の中央部の範囲において良好な透過電力特性が得られており、gが約80μmでlが約210μmの×マークにおける透過電力Tpとして約99.6%の良好な値が得られていることがわかる。

【0040】
図31は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約210μmとした際の、0.4THz~0.7THzの周波数帯域における屈折率nの周波数特性である。図31を参照すると、屈折率nの実部Re(n)は0.4THzにおいて約+3.5とされ周波数の上昇に伴い増加して約0.48THzの時に最大(約+6)となるが、約0.54THzで反転して約-5の負となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって変化していき約0.68THzにおいてほぼ0となる。実部Re(n)は、0.6THzにおいて約-2.93を呈するようになる。また、屈折率nの虚部Im(n)は0.48THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い増加して約0.54THzにおいて最大(約+2.5)となるが、その後は下降して約0.59THzにおいてほぼ0となる。このように、単位セルAは0.54THz~約0.68THzにおいて負の屈折率nとなることがわかる。

【0041】
図32は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約210μmとした際の、0.4THz~0.7THzの周波数帯域における相対インピーダンス(Relative Impedance)Zrの周波数特性である。図32を参照すると、相対インピーダンスZrの実部Re(Zr)は0.4THzにおいて約+0.2とされ周波数の上昇に伴い緩やかに下降して約0.48THzの時にほぼ0となり、約0.59THzで急激に上昇して約+4.2となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって急峻に変化していき約0.68THzにおいてほぼ0となる。実部Re(Zr)は、0.6THzにおいて約+1.04を呈するようになる。また、相対インピーダンスZrの虚部Im(Zr)は0.48THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い負の方向に増加して約0.59THzにおいて急激に負方向に増大して最大(約-5)となるが、その後は急激に変化してほぼ0となる。このように、単位セルAはgを約80μm、lを約210μmとすると、約0.59THzにおいて共振特性を示すことがわかる。

【0042】
図33は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約210μmとした際の、0.4THz~0.7THzの周波数帯域における相対比誘電率(Relative Permittivity)εrの周波数特性である。図33を参照すると、相対比誘電率εrの実部Re(εr)は0.4THzにおいて約+12とされ周波数の上昇に伴い急速に上昇していくが、約0.48THzの時に負に反転して負の最大ピーク(約-10)となり、その後は0に向かって変化して約0.59THzでほぼ0となる。そして、周波数の上昇に伴い負方向に変化して小さなピークを示し、その後は0に向かって緩やかに変化していく。実部Re(εr)は、0.6THzにおいて約-2.81を呈するようになる。また、相対比誘電率εrの虚部Im(εr)は0.48THzまではほぼ0であり、0.48THzにおいて正方向に急上昇して+40を超えるが、約0.54THzにおいて急激に負に反転して負の最大ピーク(約-12)となる。その後は急激に変化して約0.59THzにおいてほぼ0となり、以降はほぼ0が維持される。

【0043】
図34は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約210μmとした際の、0.4THz~0.7THzの周波数帯域における相対比透磁率(Relative permeability)μrの周波数特性である。図34を参照すると、相対比透磁率μの実部Re(μr)は0.4THzにおいて約+1とされて約0.48THzの時にほぼ0になるが、その後やや上昇し約0.59THzにおいて負に反転して負のピーク(約-20)となる。そして、周波数の上昇に伴い急激に0に向かい、約0.68THzでほぼ0になる。実部Re(μr)は、0.6THzにおいて約-3.06を呈するようになる。また、相対比透磁率μの虚部Im(μr)は0.48THzまではほぼ0であり、0.48THzを超えると緩やかに負方向に変化するが、約0.53THzにおいて正方向に反転し、約0.59THzにおいて急上昇して約+20となるが、約0.59THzを超えると急激に負に反転してほぼ0となり、その後はほぼ0が維持される。

【0044】
図35は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約210μmとした際の、0.4THz~0.7THzの周波数帯域における透過電力Tpの周波数特性である。図35を参照すると、透過電力Tpは0.4THzにおいて約29%とされ、周波数の上昇に伴い低下していき約0.52THzにおいて最小の約13%まで低下する。その後、周波数が上昇すると急激に増加していき約0.6THzにおいて最大のピーク(約99.4%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に低下していき約0.64THzにおいて約86%まで低下するが、その後は緩やかに上昇する。透過電力Tpは、0.6THzにおいて約99.4%を呈するようになる。
このように、相対比誘電率εrと相対比透磁率μrは約0.59THz近辺において共に負を呈することから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において負の屈折率nを呈すると共に、透過電力特性が良好になることが分かる。

【0045】
また、図36は、単位ストリップ11a,12aのgが約80μmでlが約210μmとした際の、0.4THz~0.7THzの周波数帯域における反射電力Rpの周波数特性である。図36を参照すると、反射電力Rpは0.4THzにおいて約71%とされ、周波数の上昇に伴い増加していき約0.52THzにおいて最大の約87%まで上昇する。その後、周波数が上昇すると急激に減少して約0.6THzにおいて最小のピーク(約0.161%)となる。その後周波数の上昇に伴い急激に上昇していき約0.64THzにおいて約14%まで増加するが、その後は緩やかに下降する。反射電力Rpは、0.6THzにおいて約0.161%を呈するようになる。このように、反射電力Rpは透過電力Tpのほぼ逆特性となる。

【0046】
図37は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔(Gap)gを10μm~110μmとし、周波数fを0.7THzとした際の単位ストリップ11a,12aの長さl(Length of cut wire )が120μm~220μmの範囲における屈折率nの実部Re(n)の等高線図である。図37を参照すると、長さlが約200μm以下のほぼ全範囲において負の屈折率nが得られており、gが約90μmでlが約180μmの×マークにおける屈折率の実部Re(n)として約-1.21が得られていることがわかる。
図38は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔gと長さlを図37と同範囲とし、周波数fを0.7THzとした際の透過電力Tpの等高線図である。図38を参照すると、傾きが約40°の中央部の範囲において良好な透過電力特性が得られており、gが約90μmでlが約180μmの×マークにおける透過電力Tpとして約99.7%の良好な値が得られていることがわかる。

【0047】
図39は、単位ストリップ11a,12aのgが約90μmでlが約180μmとした際の、0.5THz~0.8THzの周波数帯域における屈折率nの周波数特性である。図39を参照すると、屈折率nの実部Re(n)は0.5THzにおいて約+3.6とされ周波数の上昇に伴い増加して約0.55THzの時に最大(約+5)となるが、約0.61THzで反転して約-5の負となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって変化していき約0.75THzにおいてほぼ0となり、その後は緩やかに正方向に増加していく。実部Re(n)は、0.7THzにおいて約-1.24を呈するようになる。また、屈折率nの虚部Im(n)は0.55THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い増加して約0.62THzにおいて最大(約+2.3)となるが、その後は下降して約0.66THzにおいてほぼ0となる。このように、単位セルAは0.61THz~約0.75THzにおいて負の屈折率nとなることがわかる。

【0048】
図40は、単位ストリップ11a,12aのgが約90μmでlが約180μmとした際の、0.5THz~0.8THzの周波数帯域における相対インピーダンス(Relative Impedance)Zrの周波数特性である。図40を参照すると、相対インピーダンスZrの実部Re(Zr)は0.5THzにおいて約+0.2とされ周波数の上昇に伴い緩やかに下降して約0.55THzの時にほぼ0となり、約0.66THzで急激に上昇して約+6.0となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって急峻に変化していくが約0.75THzにおいて再びピークになる。約0.75THzを超えると急激に低下してほぼ0となり、その後は緩やかに上昇する。実部Re(Zr)は、0.7THzにおいて約+1.05を呈するようになる。また、相対インピーダンスZrの虚部Im(Zr)は0.55THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い負の方向に増加して約0.66THzにおいて急激に負方向に増大して最大(約-8)となるが、その後は急激に変化してほぼ0となる。このように、単位セルAはgを約90μm、lを約180μmとすると、約0.66THzにおいて共振特性を示すことがわかる。

【0049】
図41は、単位ストリップ11a,12aのgが約90μmでlが約180μmとした際の、0.5THz~0.8THzの周波数帯域における相対比誘電率(Relative Permittivity)εrの周波数特性である。図41を参照すると、相対比誘電率εrの実部Re(εr)は0.5THzにおいて約+13とされ周波数の上昇に伴い急速に上昇していくが、約0.55THzの時に負に反転して負の最大ピーク(約-7)となり、その後は0に向かって変化して約0.66THzでほぼ0となる。そして、周波数の上昇に伴い負方向に変化して小さなピークを示し、その後は0に向かって緩やかに変化していく。実部Re(εr)は、0.7THzにおいて約-1.18を呈するようになる。また、相対比誘電率εrの虚部Im(εr)は0.55THzまではほぼ0であり、0.55THzにおいて正方向に急上昇して+40を超えるが、約0.61THzにおいて急激に負に反転して負の最大ピーク(約-8)となる。その後は急激に変化して約0.66THzにおいてほぼ0となり、以降はほぼ0が維持される。

【0050】
図42は、単位ストリップ11a,12aのgが約90μmでlが約180μmとした際の、0.5THz~0.8THzの周波数帯域における相対比透磁率(Relative permeability)μrの周波数特性である。図42を参照すると、相対比透磁率μの実部Re(μr)は0.5THzにおいて約+1とされて約0.55THzの時にほぼ0になるが、その後やや上昇し約0.66THzにおいて負に反転して負のピーク(約-20)となる。そして、周波数の上昇に伴い急激に0に向かい、約0.75THzでほぼ0になる。実部Re(μr)は、0.7THzにおいて約-1.30を呈するようになる。また、相対比透磁率μの虚部Im(μr)は0.55THzまではほぼ0であり、0.55THzを超えると緩やかに負方向に変化するが、約0.61THzにおいて正方向に反転し、約0.66THzにおいて急上昇して約+20となるが、約0.66THzを超えると急激に負に反転してほぼ0となり、その後はほぼ0が維持される。

【0051】
図43は、単位ストリップ11a,12aのgが約90μmでlが約180μmとした際の、0.5THz~0.8THzの周波数帯域における透過電力Tpの周波数特性である。図43を参照すると、透過電力Tpは0.5THzにおいて約29%とされ、周波数の上昇に伴い低下していき約0.62THzにおいて最小の約13%まで低下する。その後、周波数が上昇すると急激に増加していき約0.7THzにおいて最大のピーク(約99.6%)となる。その後周波数の上昇に伴い緩やかに低下する。透過電力Tpは、0.7THzにおいて約99.6%を呈するようになる。
このように、相対比誘電率εrと相対比透磁率μrは約0.66THz近辺において共に負を呈することから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において負の屈折率nを呈すると共に、透過電力特性が良好になることが分かる。

【0052】
また、図44は、単位ストリップ11a,12aのgが約90μmでlが約180μmとした際の、0.5THz~0.8THzの周波数帯域における反射電力Rpの周波数特性である。図44を参照すると、反射電力Rpは0.5THzにおいて約71%とされ、周波数の上昇に伴い増加していき約0.62THzにおいて最大の約87%まで上昇する。その後、周波数が上昇すると急激に減少して約0.7THzにおいて最小のピーク(約0.131%)となる。その後周波数の上昇に伴い緩やかに上昇する。反射電力Rpは、0.7THzにおいて約0.131%を呈するようになる。このように、反射電力Rpは透過電力Tpのほぼ逆特性となる。

【0053】
図45は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔(Gap)gを10μm~110μmとし、周波数fを0.8THzとした際の単位ストリップ11a,12aの長さl(Length of cut wire )が100μm~200μmの範囲における屈折率nの実部Re(n)の等高線図である。図45を参照すると、長さlが約160μm以下のほぼ全範囲において負の屈折率nが得られており、gが約40μmでlが約140μmの×マークにおける屈折率の実部Re(n)として約-0.977が得られていることがわかる。
図46は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔gと長さlを図45と同範囲とし、周波数fを0.8THzとした際の透過電力Tpの等高線図である。図46を参照すると、傾きが約30°の中央部の範囲において良好な透過電力特性が得られており、gが約40μmでlが約140μmの×マークにおける透過電力Tpとして約99.7%の良好な値が得られていることがわかる。

【0054】
図47は、単位ストリップ11a,12aのgが約40μmでlが約140μmとした際の、0.6THz~0.9THzの周波数帯域における屈折率nの周波数特性である。図47を参照すると、屈折率nの実部Re(n)は0.6THzにおいて約+3.1とされ周波数の上昇に伴い増加して約0.67THzの時に最大(約+4.5)となるが、約0.71THzで反転して約-4の負となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって変化していき約0.83THzにおいてほぼ0となり、その後は緩やかに正方向に増加していく。実部Re(n)は、0.8THzにおいて約-0.972を呈するようになる。また、屈折率nの虚部Im(n)は0.62THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い増加して約0.7THzにおいて最大(約+1.5)となるが、その後は下降して約0.73THzにおいてほぼ0となる。このように、単位セルAは0.71THz~約0.83THzにおいて負の屈折率nとなることがわかる。

【0055】
図48は、単位ストリップ11a,12aのgが約40μmでlが約140μmとした際の、0.6THz~0.9THzの周波数帯域における相対インピーダンス(Relative Impedance)Zrの周波数特性である。図48を参照すると、相対インピーダンスZrの実部Re(Zr)は0.6THzにおいて約+0.2とされ周波数の上昇に伴い緩やかに下降して約0.67THzの時にほぼ0となり、約0.73THzで急激に上昇して約+8.0となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって急峻に変化していくが約0.83THzにおいて再びピークになる。約0.83THzを超えると急激に低下してほぼ0となり、その後は緩やかに上昇する。実部Re(Zr)は、0.7THzにおいて約+1.05を呈するようになる。また、相対インピーダンスZrの虚部Im(Zr)は0.62THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い負の方向に増加して約0.73THzにおいて急激に負方向に増大して最大(約-4.5)となるが、その後は急激に変化してほぼ0となる。このように、単位セルAはgを約40μm、lを約140μmとすると、約0.73THzにおいて共振特性を示すことがわかる。

【0056】
図49は、単位ストリップ11a,12aのgが約40μmでlが約140μmとした際の、0.6THz~0.9THzの周波数帯域における相対比誘電率(Relative Permittivity)εrの周波数特性である。図49を参照すると、相対比誘電率εrの実部Re(εr)は0.6THzにおいて約+9とされ周波数の上昇に伴い急速に上昇していくが、約0.62THzの時に負に反転して負の最大ピーク(約-3)となり、その後は0に向かって変化して約0.73THzでほぼ0となる。そして、周波数の上昇に伴い負方向に変化して小さなピークを示し、その後は0を超えて正方向に向かって緩やかに変化していく。実部Re(εr)は、0.8THzにおいて約-0.990を呈するようになる。また、相対比誘電率εrの虚部Im(εr)は0.62THzまではほぼ0であり、0.62THzにおいて正方向に急上昇して+20を超えるが、約0.71THzにおいて急激に負に反転して負の最大ピーク(約-6)となる。その後は急激に変化して約0.73THzにおいてほぼ0となり、以降はほぼ0が維持される。

【0057】
図50は、単位ストリップ11a,12aのgが約40μmでlが約140μmとした際の、0.6THz~0.9THzの周波数帯域における相対比透磁率(Relative permeability)μrの周波数特性である。図50を参照すると、相対比透磁率μの実部Re(μr)は0.6THzにおいて約+1とされて約0.62THzの時にほぼ0になるが、その後やや上昇し約0.73THzにおいて負に反転して負のピーク(約-20)となる。そして、周波数の上昇に伴い急激に0に向かい、約0.86THzでほぼ0になる。実部Re(μr)は、0.8THzにおいて約-0.954を呈するようになる。また、相対比透磁率μの虚部Im(μr)は0.62THzまではほぼ0であり、0.62THzを超えると緩やかに負方向に変化するが、約0.71THzにおいて正方向に反転し、約0.73THzにおいて急上昇して約+20となるが、約0.73THzを超えると急激に負に反転してほぼ0となり、その後はほぼ0が維持される。

【0058】
図51は、単位ストリップ11a,12aのgが約40μmでlが約140μmとした際の、0.6THz~0.9THzの周波数帯域における透過電力Tpの周波数特性である。図51を参照すると、透過電力Tpは0.6THzにおいて約42%とされ、周波数が上昇してもほぼ維持され約0.62THzを超えると急激に増加していき約0.8THzにおいて最大のピーク(約99.7%)となる。その後周波数の上昇に伴い緩やかに低下する。透過電力Tpは、0.8THzにおいて約99.7%を呈するようになる。
このように、相対比誘電率εrと相対比透磁率μrは約0.73THz近辺において共に負を呈することから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において負の屈折率nを呈すると共に、透過電力特性が良好になることが分かる。

【0059】
また、図52は、単位ストリップ11a,12aのgが約40μmでlが約140μmとした際の、0.6THz~0.9THzの周波数帯域における反射電力Rpの周波数特性である。図52を参照すると、反射電力Rpは0.6THzにおいて約56%とされ、周波数が上昇してもほぼ維持され約0.62THzを超えると急激に減少して約0.8THzにおいて最小のピーク(約0.018%)となる。その後周波数の上昇に伴い緩やかに上昇する。反射電力Rpは、0.8THzにおいて約0.018%を呈するようになる。このように、反射電力Rpは透過電力Tpのほぼ逆特性となる。

【0060】
図53は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔(Gap)gを10μm~110μmとし、周波数fを0.9THzとした際の単位ストリップ11a,12aの長さl(Length of cut wire )が50μm~150μmの範囲における屈折率nの実部Re(n)の等高線図である。図53を参照すると、長さlが約110μm以下のほぼ全範囲において負の屈折率nが得られており、gが約10μmでlが約90μmの×マークにおける屈折率の実部Re(n)として約-1.34が得られていることがわかる。
図54は、単位セルAにおいて、単位ストリップ11a,12aの間隔gと長さlを図53と同範囲とし、周波数fを0.9THzとした際の透過電力Tpの等高線図である。図54を参照すると、長さlが70μm以下の範囲や間隔gが20μm以下の範囲において良好な透過電力特性が得られており、gが約10μmでlが約90μmの×マークにおける透過電力Tpとして約96.1%の良好な値が得られていることがわかる。

【0061】
図55は、単位ストリップ11a,12aのgが約10μmでlが約90μmとした際の、0.7THz~1.0THzの周波数帯域における屈折率nの周波数特性である。図55を参照すると、屈折率nの実部Re(n)は0.7THzにおいて約+2.5とされ周波数の上昇に伴い増加して約0.81THzの時に最大(約+3.05)となるが、約0.8THzで反転して約-3.7の負となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって変化していき約0.92THzにおいてほぼ0となり、その後はほぼ0が維持される。実部Re(n)は、0.9THzにおいて約-2.93を呈するようになる。また、屈折率nの虚部Im(n)は0.8THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴いわずかに増加して約0.82Hzにおいて最大(約+0.5)となるが、その後は下降して約0.84THzにおいてほぼ0となる。このように、単位セルAは0.8THz~約0.92THzにおいて負の屈折率nとなることがわかる。

【0062】
図56は、単位ストリップ11a,12aのgが約約10μmでlが約90μmとした際の、0.7THz~1.0THzの周波数帯域における相対インピーダンス(Relative Impedance)Zrの周波数特性である。図56を参照すると、相対インピーダンスZrの実部Re(Zr)は0.7THzにおいて約+0.2とされ周波数の上昇に伴い緩やかに下降して約0.8THzの時にほぼ0となり、約0.84THzで急激に上昇して約+45となる。そして、周波数の上昇に伴い0に向かって急峻に変化していくが約0.92THzにおいて再びピークになる。約0.92THzを超えると急激に低下してほぼ0となり、その後は緩やかに上昇する。実部Re(Zr)は、0.7THzにおいて約+1.05を呈するようになる。また、相対インピーダンスZrの虚部Im(Zr)は0.8THzまではほぼ0であり、周波数が上昇するに伴い負の方向に増加して約0.84THzにおいて急激に負方向に増大して最大(約-4.5)となるが、その後は急激に変化してほぼ0となる。このように、単位セルAはgを約10μm、lを約90μmとすると、約0.84THzにおいて共振特性を示すことがわかる。

【0063】
図57は、単位ストリップ11a,12aのgが約10μmでlが約90μmとした際の、0.7THz~1.0THzの周波数帯域における相対比誘電率(Relative Permittivity)εrの周波数特性である。図57を参照すると、相対比誘電率εrの実部Re(εr)は0.7THzにおいて約+5とされ周波数の上昇に伴い急速に上昇していくが、約0.81THzの時に負に反転してほぼ0となり、その後負方向に変化していき約0.85THzにおいて負の最大ピーク(約-2)となり、その後は0に向かって変化して約0.92THzでほぼ0となる。そして、周波数の上昇に伴い正方向に緩やかに変化していく。実部Re(εr)は、0.9THzにおいて約-0.887を呈するようになる。また、相対比誘電率εrの虚部Im(εr)は0.81THzまではほぼ0であり、0.81THzにおいて負方向に急降下して-20を超える。約0.81THzを超えると急激に0に向かって変化していき、約0.83THzにおいてほぼ0となり、以降はほぼ0が維持される。

【0064】
図58は、単位ストリップ11a,12aのgが約10μmでlが約90μmとした際の、0.7THz~1.0THzの周波数帯域における相対比透磁率(Relative permeability)μrの周波数特性である。図58を参照すると、相対比透磁率μの実部Re(μr)は0.7THzにおいて約+1とされて約0.81THzの時にほぼ0になるが、その後やや上昇し約0.83THzにおいて負に反転して負のピーク(約-17)となる。そして、周波数の上昇に伴い急激に0に向かい、約1.0THzでほぼ0になる。実部Re(μr)は、0.9THzにおいて約-1.64を呈するようになる。また、相対比透磁率μの虚部Im(μr)は0.81THzまではほぼ0であり、0.81THzを超えると正方向に急上昇して、約0.83THzにおいて正のピーク(約+20)となる。約0.83THzを超えると急激に負に減少してほぼ0となり、その後はほぼ0が維持される。

【0065】
図59は、単位ストリップ11a,12aのgが約10μmでlが約90μmとした際の、0.7THz~1.0THzの周波数帯域における透過電力Tpの周波数特性である。図59を参照すると、透過電力Tpは0.7THzにおいて約64%とされ、周波数が上昇するに伴い緩やかに上昇し、約0.87THzにおいて最大のピーク(約99%)となる。その後周波数の上昇に伴い急速に低下する。透過電力Tpは、0.9THzにおいて約92.0%を呈するようになる。
このように、相対比誘電率εrと相対比透磁率μrは約0.83THz近辺において共に負を呈することから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1はテラヘルツ波帯において負の屈折率nを呈すると共に、透過電力特性が良好になることが分かる。

【0066】
また、図60は、単位ストリップ11a,12aのgが約10μmでlが約90μmとした際の、0.7THz~1.0THzの周波数帯域における反射電力Rpの周波数特性である。図60を参照すると、反射電力Rpは0.7THzにおいて約36%とされ、周波数が上昇するに伴い緩やかに下降し約0.83THzにおいて最小のピーク(約1%)となる。その後周波数の上昇に伴い急速に上昇する。反射電力Rpは、0.9THzにおいて約7.6%を呈するようになる。このように、反射電力Rpは透過電力Tpのほぼ逆特性となる。

【0067】
図61(a)は、本発明にかかるシート型メタマテリアル1における単位セルAの性能指数であるFOM(Figure of Merit)の周波数特性を示す図である。図61では、0.41THz~0.47THzの周波数帯域におけるFOMの周波数特性を示しており、約0.419THzにおいて約17.5のきわめて良好なFOMが得られていることが分かる。この場合の、単位セルAは図4(b)に示す寸法とされていると共に、設計周波数が0.4THzとされた時の単位ストリップ11a,12a(gが約100μmでlが約360μm)とされている。現在知られているテラヘルツ波帯のメタマテリアルが示すFOM値は1ないし11であることから、本発明にかかるシート型メタマテリアル1のFOM値は、従来のFOM値を凌駕していることが分かる。なお、FOMは図61(b)で示す式で算出される。式においてRe(n)は屈折率nの実部、Im(n)は屈折率nの虚部である。

【0068】
図62は、0.41THz~0.47THzの周波数帯域における屈折率nの実部Re(n)と虚部Im(n)の周波数特性を示しており、実部Re(n)は0.41THzにおいて約-6.8とされ、周波数の上昇に伴い0に向かっていき、0.47THzにおいては約-0.5となる。また、虚部Im(n)は0.41THzにおいて約1.4とされ、周波数の上昇に伴い急激に0に向かうが、約0.415THzを超えると緩やかに上昇するようになり、0.47THzにおいては約0.6となる。図62に示す実部Re(n)と虚部Im(n)を用いて図61(b)で算出した結果が図61(a)に示されている。
【産業上の利用可能性】
【0069】
以上説明した解析では、有限要素法電磁界シミュレータANSYS社HFSS Ver.14.1.1を用いることができる。なお、上記した解析結果に示されているように、単位ストリップの長さlは設計周波数帯域においてほぼ共振する長さとされている。
本発明にかかるシート型メタマテリアルにおいては、誘電体基板は低損失であれば良くシクロオレフィンポリマーフィルムに限られるものではない。また、単位ストリップを形成する金属材は、金、銀、銅、アルミニウムに限られるものではないが、抵抗損の少ない金属材が好適とされる。
また、図64に示す従来のマイクロ波帯の左手系媒質を単純にスケールダウンすると、機械的に強度が十分な厚さの誘電体基板とすることができないが、本発明にかかるシート型メタマテリアルにおける誘電体基板では、機械的に強度が十分な厚さの誘電体基板を採用することができる。
【符号の説明】
【0070】
1 シート型メタマテリアル
10 誘電体基板
11 表面金属ストリップ
11a 単位ストリップ
12 裏面金属ストリップ
12a 単位ストリップ
15 周期境界壁
A 単位セル
100 平板型人工媒質
101 単位セル
110 誘電体基板
111 表面金属ストリップ
112 裏面金属ストリップ
200 左手系媒質
201 単位セル
210 誘電体基板
211 表面金属ストリップ
212 裏面金属ストリップ
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10
【図12】
11
【図13】
12
【図14】
13
【図15】
14
【図16】
15
【図17】
16
【図18】
17
【図19】
18
【図20】
19
【図21】
20
【図22】
21
【図23】
22
【図24】
23
【図25】
24
【図26】
25
【図27】
26
【図28】
27
【図29】
28
【図30】
29
【図31】
30
【図32】
31
【図33】
32
【図34】
33
【図35】
34
【図36】
35
【図37】
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【図38】
37
【図39】
38
【図40】
39
【図41】
40
【図42】
41
【図43】
42
【図44】
43
【図45】
44
【図46】
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【図47】
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【図48】
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【図49】
48
【図50】
49
【図51】
50
【図52】
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【図53】
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【図54】
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【図55】
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【図56】
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【図57】
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【図58】
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【図59】
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【図60】
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【図61】
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【図62】
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【図63】
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【図64】
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