Presentation Information
[C-1-05]正負屈折率メタマテリアルによるサブ波長電界集中レンズ
〇Yutaro Shiraishi1, Masahiro Daibo1 (1. Iwate Univ.)
Keywords:
metamaterial,zero-refractive-index,subwavelength,lens,FDTD method
1968年、V.G.Veselagoによって、左手系媒質（LHM, Left-Handed-Material）の理論が発表された。LHMはメタマテリアルの一種であり、負の屈折率を持つ人工的な媒質である。本研究の目的は、負の屈折率を持つLHMと正の屈折率を持つRHM（RHM, Right-Handed-Material）を積層することで、屈折率を限りなくゼロに近づけ、ゼロ屈折率の特性を利用して、サブ波長レベルで集光できるレンズを設計することである。本研究は、FDTD法（Finite Difference Time Domain method）を用いて、シミュレーションにより行う。シミュレーション領域は2次元であり、光源は波長600 nmの平面波のTE波、1 cellのサイズは5 nmである。設計したレンズは、半径300 cellの円を半径を2 cellずつ小さくし、y軸正方向に2 cellずつ平行移動させながらLHMとRHMを積層し、円の最下部を4 cell分x軸と平行に切り取り、焦点が空気の部分に出るようにした構造である。RHMとLHMを波長よりも小さいスケールで積層すると、積層方向の平均屈折率は限りなくゼロに近づく。屈折率ゼロの時、光の位相速度と波長は無限大になる。屈折率ゼロの方向に引いた線、すなわち積層した円表面の法線方向に引いた線が、円の最下部で交わるようにし、入射した光を円の最下部の1点に向かって位相速度無限大で入射面と同位相で伝搬させることで、サブ波長レベルで集光しようといった狙いである。シミュレーションの結果、RHMとLHMを積層することで得られるゼロ屈折率の特性を利用したレンズにより、サブ波長レベルで集光できることが確認できた。これは、例えば近接場光記録の記録密度の向上、原子の光トラップなどに活用できると思われる。