メタマテリアルの基礎とメタサーフェスの設計・製作および光制御と応用技術

自然界にない光学特性を示す人工物質であるメタマテリアルは、製作の困難さから光の波長における製作例は少ない。一方リソグラフィ技術の進展によって、平面的な構造を容易に製作することが可能となった。金属や誘電体ナノ構造の配列によって極薄の光学素子を形成する研究が近年進展している。この分野はメタサーフェスと呼ばれ、メタマテリアルの中でも特に実用化に近い分野として期待されている。代表的な例として、メタレンズ・偏向素子・ホログラムなどがある。 　本セミナーでは、メタサーフェスの原理・特徴、作製方法と応用について述べる。

1. メタマテリアルの基礎
   1. メタマテリアルとは
      1. 物質の電磁場応答
      2. 負の屈折率と左手系物質
      3. 誘電率と透磁率:4象限の分類
      4. なぜ自然界に負の屈折率はないのか
      5. メタマテリアルの歴史
   2. メタマテリアルの応用と作成方法
      1. スーパーレンズ
      2. 光クローキング
      3. マイクロ波メタマテリアルの作成方法
      4. 可視メタマテリアルの作成方法
      5. メタマテリアルからメタサーフェスへ
2. メタサーフェスの基礎
   1. メタサーフェスによる光制御
      1. メタサーフェスでなにができるか
      2. メタサーフェスの分類
      3. 透過スペクトル制御
      4. 偏光制御
      5. 位相制御
      6. 位相遅延原理によるメタ原子の分類
      7. 起動角運動量制御
      8. 位相遅延原理によるメタ原子の分類
   2. メタサーフェスの設計・製作法
      1. 電磁場シミュレーション
         • FDTD
         • RCWA
         • FEM
      2. リソグラフィとリフトオフ
      3. トップダウン加工法
      4. ボトムアップ加工法
      5. メタサーフェス評価法
3. メタサーフェスの応用
   1. メタサーフェス光学素子
      1. メタレンズと最近のトレンド
         • 高効率
         • 高NA
         • 色消し
         • 大面積
         • 魚眼
      2. 機能性メタレンズ
         • 分光
         • 偏光分離
         • 測距
         • 複眼
      3. 可変焦点メタレンズ
      4. キラリティと光相反性・アイソレータ
      5. 位相子・波長板
      6. ホログラフィと立体ディスプレイ応用
   2. 可変メタサーフェス
      1. 透過強度変調
      2. カラーフィルタ
      3. 位相変調器
4. まとめと今後の展望
   • メタサーフェス実用化へのキーはどこにあるか
• 質疑応答