The University of Shiga Prefecture · Faculty of Engineering · 准教授

Research keywordsメタマテリアル・量子エレクトロニクス・Quantum electronics・テラヘルツ波・ヘリシティ制御・電磁誘導透明・カゴメ格子・チェッカーボード構造

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• Microwave one-way transparency by large synthetic motion of magnetochiral polaritons in metamolecules2026 · 掲載種別： 研究論文（学術雑誌） DOI： 10.1103/qlg7-ygq8 researchmap
• Frequency down-conversion of terahertz waves at optically induced temporal boundaries in GaAs waveguides2024 · 記述言語： 英語 掲載種別： 研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元： Walter de Gruyter GmbH Abstract In this study, the frequency down-conversion of terahertz waves is analytically and experimentally demonstrated at the temporal boundaries within a GaAs waveguide. The temporal boundary is established by photoexciting the top surface of the waveguide, thereby instantaneously increasing its electrical conductivity. This photoexcited waveguide supports a transverse electromagnetic (TEM) mode with a frequency lower than those of the transverse magnetic (TM) modes present in the original waveguide. At the temporal boundary, the incident TM mode couples with the TEM mode, resulting in frequency down-conversion. Subtracting the propagation loss from the frequency-converted components indicates that the frequency conversion occurs with an efficiency consistent with the analytical predictions. The propagation loss is primarily due to ohmic loss, caused by the finite electrical conductivity of the photoexcited region. Given that the frequency of transverse electric modes is up-converted at the temporal boundary, our findings suggest that the direction of frequency conversion (upward or downward) can be controlled by manipulating the incident polarization. The polarization-dependent frequency conversion in waveguides holds significant potential for applications in devices designed for the interconversion of terahertz signals across various frequency channels. This capability is instrumental in the development of frequency-division-multiplexed terahertz wave communication systems, thereby enabling high data transfer rates. DOI： 10.1515/nanoph-2024-0010 researchmap その他リンク： https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2024-0010/pdf
• Observation of transient aspects of self-sustained oscillations and the role of parallel capacitance in VO2-based planar devices2024 · 記述言語： 英語 掲載種別： 研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元： AIP Publishing Self-sustained electrical oscillations (SEOs) in VO2 films have attracted considerable attention owing to their potential to emulate spiking pulses in neuromorphic circuits. However, triggering stable SEOs and the controlling oscillation frequency remain challenging because the details of circuit operation with VO2-based devices are not yet well understood. In this study, we propose a method to observe SEOs stably in a VO2-based planar device with Au/Ti facing electrodes by introducing a 50 Hz sinusoidal voltage from a curve tracer. The transient aspects, including the onset and collapse of the SEO, were captured, providing clarity on the oscillation frequency range and circuit conditions for the SEOs, which are closely correlated with the device temperature. It became clear that the parallel capacitance not only determined the oscillation frequency but also controlled the current through VO2 just after the insulator–metal transition of VO2, playing a role in triggering stable oscillations. We also successfully observed the transient aspects from in-phase to anti-phase synchronized oscillations in the coupled oscillations. This study advances the experimental procedures and applications of SEOs in VO2-based planar devices. DOI： 10.1063/5.0211327 researchmap
• Pure moving optical media consisting of magnetochiral metasurfaces2024 · 記述言語： 英語 掲載種別： 研究論文（学術雑誌） 出版者・発行元： Optica Publishing Group We report on numerical studies of microwave bianisotropies by magnetochiral (MCh) metasurfaces consisting of double Z-type gammadions with perpendicularly magnetized substrates. The metasurfaces’ effective polarizability tensor, extracted from calculated reflection and transmission coefficients, has components of the non-reciprocal moving-type bianisotropy as well as the reciprocal chiral-type bianisotropy and non-reciprocal magneto-optical (MO) effect. The combination of the metasurfaces with contraposition MCh metasurfaces cancels both the chiral-type bianisotropy and MO effect, resulting in pure moving optical media. An achieved perfect transmission with a phase difference of π realizes an ideal gyrator for arbitrary spatial and polarization modes. DOI： 10.1364/ome.535115 researchmap その他リンク： https://opg.optica.org/viewmedia.cfm?URI=ome-14-11-2499&seq=0

• 反射型メタ表面へのバビネの原理の拡張とテラヘルツ波の偏光・波面同時制御への応用2023 · 配分額： 4810000円 （ 直接経費： 3700000円 、 間接経費： 1110000円 ） researchmap
• 時間界面を用いたテラヘルツ波の周波数変換2019 · 配分額： 4290000円 （ 直接経費： 3300000円 、 間接経費： 990000円 ） researchmap
• 真の電磁誘起透明化現象を実現するメタマテリアルによる電磁波の保存と再生2017 · 配分額： 4680000円 （ 直接経費： 3600000円 、 間接経費： 1080000円 ） これまでの、電磁誘起透明化メタマテリアルを用いた電磁波の保存と再生に関して論文にまとめた。論文では、電磁波のエネルギーだけではなく、位相情報も保存していることを明らかにした。 この成果をさらに発展させ、電磁波の保存時と再生時に必要な制御用電磁波(コントロール波)の周波数や位相を変調することで、再生される電磁波の周波数と位相を変調する方法を研究した。実験においては、メタマテリアルを開放型導波路に設置し、透過電磁波の時間波形を高速オシロスコープで測定した。コントロール波は保存時と再生時で周波数もしくは位相を変える必要があるため、位相同期した2台の信号発生器を用いた。電磁波の保存と再生実験に先立ち、無変調のコントロール波を用いて透過測定を行い、コントロール波の周波数と、透明化帯域の関係を調べた。その結果を利用し、2種類の保存・再生実験を行った。 保存時と再生時でコントロール波の周波数を変えることで、再生波の周波数が入射前の周波数からシフトすることが分かった。そして、そのシフト量は、コントロール波の周波数変調幅とおおよそ一致するが、これに非線形な周波数シフトが付与されることが分かった。 次に、保存時と再生時でコントロール波の位相を変えることで、再生波の位相が入射前の位相から理論どおり変化することが確認された。 これらの成果は、提案したメタマテリアルが原子系の電磁誘起透明化現象と同じ性質を持つ証拠であり、本研究の主眼である、人工原子系による電磁誘起透明化現象の実現を裏付けるものとなる。また、電磁波の効率的周波数変換や波面制御への応用につながる成果といえる。 researchmap
• 自己補対メタ表面のサーマルイメージングへの応用2016 · 配分額： 3640000円 （ 直接経費： 2800000円 、 間接経費： 840000円 ） 本研究では,電磁波分布をメタ表面と呼ばれる人工2次元構造上の吸収熱の観測により可視化する方法(サーマルイメージング)を開発した.チェッカーボード型メタ表面に自己補対性という対称性に関する条件を課すことで,広い帯域で高効率なサーマルイメージングが実現できる.電磁界・熱混成計算によってメタ表面における電磁波による発熱と熱の拡散を計算した結果,一様抵抗膜と比べて大きな温度上昇を格子点における抵抗膜で観測した.実験において,マイクロ波を入射したメタ表面をサーモグラフィーで観測した結果,抵抗膜での局所的な温度上昇を観測することに成功し,高効率かつ広帯域なイメージングが可能であることを示した. researchmap

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