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導電チップからなる人工誘電体レンズ

国内特許コード P120007318
掲載日 2012年4月12日
出願番号 特願2012-031588
公開番号 特開2013-168844
登録番号 特許第5958853号
出願日 平成24年2月16日(2012.2.16)
公開日 平成25年8月29日(2013.8.29)
登録日 平成28年7月1日(2016.7.1)
発明者
  • 鈴木 健仁
出願人
  • 国立大学法人茨城大学
発明の名称 導電チップからなる人工誘電体レンズ
発明の概要 【課題】 位置合わせを容易に行えると共に所望の屈折率が得られるようにする。
【解決手段】 光軸をz軸とし、z軸に直交する軸をx軸およびy軸とした際に、z軸を中心とすると共にz軸に沿って所定間隔で配置されたx-y面に平行な複数枚の面のそれぞれに、複数個の金属方形チップ10を互いに間隙を持って格子状に配置し、複数枚の面の形状がz軸方向に沿って次第に小さくされてレンズの球面が形成されている。これにより、金属方形チップ10が配置される複数枚の面の数、および、金属方形チップ10を格子状に配列する前記間隙や複数枚の面を配置する所定間隔に応じた屈折率が得られると共に、可視光が透過する構造となる。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


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する。テラヘルツ電磁波は、「光」と「ミリ波」に挟まれた周波数領域に存在しているため、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が可能となる。



テラヘルツ波帯では、光源や検出器とともに、光学素子が発展途中であり、充実が求められている。所望の屈折率nを自然界の材質で任意に実現や設計することは容易ではないことから、素材そのものをレンズに加工して用いる場合、材質の持つ特性により光学特性が決定される。代表的なテラヘルツ波帯のレンズとしては、屈折率n=1.52の高密度ポリマーレンズ、n=1.56のTsurupica(登録商標)レンズ、n=3.41のシリコンレンズなどがあげられる。マイクロ波帯では電磁メタマテリアル構造を用いたレンズが提案されている(非特許文献1参照)。このレンズでは、3次元格子の構造で導電要素を配列して構成されており、マイクロ波やマイクロ波より波長の長い電磁波を集束することができる。



また、レンズなどを作成するのに用いることができるメタマテリアルが提案されている(特許文献1参照)。このメタマテリアルは、一部が残りとは異なる透過率を有する複数の単位セルから構成され、単位セルは、1つの軸に沿って勾配屈折率を有するメタマテリアルを提供するように配置されている。このメタマテリアルにより作成されたレンズは,マイクロ波帯からテラヘルツ帯において負の屈折率を持つことができ、他に回折光学素子や勾配屈折率光学素子に適用することができる。

産業上の利用分野


この発明は、テラヘルツ波帯の電磁波を集光することのできる導電チップからなる人工誘電体レンズに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
光軸をz軸方向とし、z軸に直交する軸をx軸およびy軸とした際に、z軸を中心とすると共にz軸に沿って所定間隔で配置されたx-y面に平行な複数枚の面のそれぞれに、複数個の導電方形チップを互いに間隙を持って格子状に配置し、前記複数枚の面の形状がz軸方向に沿って次第に小さくされてレンズの球面が形成され、前記導電方形チップを備える前記複数枚の面の枚数は、前記光軸から外縁に行くに従って次第に少なくされており、前記導電方形チップが配置される前記複数枚の面の数、および、前記導電方形チップを格子状に配列する前記間隙や前記複数枚の面を配置する前記所定間隔に応じた屈折率が得られることを特徴とする導電チップからなるテラヘルツ波帯の人工誘電体レンズ。

【請求項2】
前記導電方形チップを格子状に配置した、前記導電方形チップの間の間隙を可視光が透過することを特徴とする請求項1に記載の導電チップからなるテラヘルツ波帯の人工誘電体レンズ。

【請求項3】
格子状に配置される前記導電方形チップ間の間隔が、使用波長の約1/10程度とされて前記導電方形チップが格子状に配列された構造が誘電体として振る舞い、前記導電方形チップが格子状に配列されたx-y面に平行な複数枚の面をテラヘルツ電磁波が伝播する際に位相が遅れて遅波されることを特徴とする請求項1または2に記載の導電チップからなるテラヘルツ波帯の人工誘電体レンズ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012031588thum.jpg
出願権利状態 登録
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