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テラヘルツ・メタマテリアル能動デバイス

Nature 444, 7119 doi: 10.1038/nature05343

メタマテリアルとよばれる、人工的な構造をもつ電磁気材料の開発によって、自然界の物質では実現できない現象が実現されている。このことは、工業技術に関連するテラヘルツ(1 THz = 1012 Hz)周波数領域にとって特に重要である。多くの材料は本質的に、THz放射には応答しないため、この領域で動作するデバイス(光源、レンズ、スイッチ、変調器、検出器)の構築に必要な手段がほとんど存在しない。THz放射には有益な用途が見込まれることから、この「THzギャップ」を埋めるために相当な努力が払われている。THz放射の発生および検出においてまずまずの進歩が遂げられており、最近の成功例としてはTHz量子カスケードレーザーが挙げられる。しかし、THz波の制御・操作技術は遅れている。今回我々は、THz放射をリアルタイムで効率よく制御・操作できるメタマテリアル能動デバイスについて示す。このデバイスは、半導体基板上に作製された金の電気共振素子(メタマテリアル)のアレーから構成されている。メタマテリアルアレーと基板とで実効的にショットキーダイオードが形成され、THz透過率を50パーセント調節できる。この50パーセントという値は、既存デバイスで実現されるものより一桁高い。

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