51探花

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科ロボティクス専攻
教授　金森 義明

【発表のポイント】

• テラヘルツ波^（注1）の伝播方向を広角制御できる透过型偏向器を开発しました。
• 0.3～0.5 THzの周波数帯において、世界で初めて74°の広角な偏向走査を実現しました。
• 次世代の第6世代移动通信システム（6骋）^（注2）をはじめ、医疗?バイオ?农业?食品?环境?セキュリティなど幅広い分野での応用が期待されます。

【概要】

　世界ではすでに移动通信システム5骋の次の世代「6骋」を见据えた研究开発が始まっており、5骋用の电波（ミリ波）よりさらに波长が短いテラヘルツ波が使用されることが明示されています。しかし、テラヘルツ波は障害物に遮蔽されやすく、その进行方向を制御して遮蔽エリアに信号を届ける技术が求められています（図1）。

　东北大学大学院工学研究科の金森义明教授らの研究グループは、シリコン製のサブ波长构造^（注3）で构成される透过型メタマテリアル^（注4）を新たに开発し、屈折率を人工的に精密制御して空间配置する実効屈折率分布制御に基づき、テラヘルツ波の进行方向を所望の向きに変えることのできるテラヘルツ波偏向器を开発しました。开発した透过型メタマテリアルは、半导体微细加工技术を用いて作られるため小型?量产性に优れます。

　本技术は、将来的にはテラヘルツ波スキャナやイメージングへの応用展开が期待でき、医疗?バイオ?农业?食品?环境?セキュリティなど幅広い分野での応用も期待されます。昨年、设置した国内初のメタマテリアルを専门とする研究センター「メタマテリアル研究革新拠点」^（注5）を基盘に実装化に向け、研究をさらに加速させていきます。

　本研究成果は、2023年7月31日付で、米光学会誌Optics Expressに掲載されました。

【用语解説】

注1　テラヘルツ波
光波（赤外线）と电波（ミリ波）の中间にあたる帯域の电磁波で波长は约10マイクロメートル（周波数30テラヘルツ）から约1ミリメートル（周波数300ギガヘルツ）。赤外线のように検査?分析に用いる他、波长约10ミリメートル（30ギガヘルツ）から约10センチメートル（周波数3ギガヘルツ）のマイクロ波を用いる现在の通信（5骋）に続く次世代通信（6骋）用の电磁波として期待されている。

注2　第6世代移动通信システム（6骋通信）
現行の携帯電話で使われている 5Gに続く無線通信システム。2030 年代の商用化が見込まれている。通信速度は5G の 10 倍以上の毎秒 100 ギガビット級（ギガは 10 億）が想定されている。高解像度の3D映像を触覚情報などと合わせてリアルタイムで送受信できるようになる。医療分野では遠隔での治療や診察、教育分野では臨場感のあるリモート授業が実現する。

注3　サブ波长构造
入射する光波长よりも小さな构造で构成される人工光学物质あるいはその构造。构造を制御することにより、例えば、自然界の物质には无い特异な屈折率を人工的に実现することも可能である。

注4　メタマテリアル
制御の対象とする电磁波の波长より小さな単位构造で构成され、自然界にはないような电磁波応答を示す人工光学物质。空间的な局在电场モード（光の状态密度）を自在に设计し得る最小の光共振器とも言え、电磁波の応答特性は主にメタマテリアルの形状で决まる。光共振器の设计次第で実効的な屈折率を自在に制御できる。要求に応じた屈折率を持つ光学材料を设计に基づき人工的に実现でき、负の屈折率、透明マント（クローキング）、完全レンズなどの実现可能性が示されている。

注5　研究センター「メタマテリアル研究革新拠点」
2022年6月1日設置。拠点長は东北大学大学院工学研究科 教授 金森義明。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学大学院工学研究科
教授　金森义明
TEL: 022-795-4893
E-mail: ykanamori*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院工学研究科
情报広报室
担当　沼泽みどり
TEL: 022-795-5898
E-mail: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）