【総論編】
第1章 メタマテリアルの歴史 石原照也
1 はじめに 3
2 ベセラゴの考えたこと 3
3 ペンドリーの人工媒質 5
4 負の屈折の実験的検証 8
5 ペンドリーの完全レンズ 8
6 種々の批判と反論 9
7 均質化の概念と方法 10
8 今後の展望 11
第2章 最新の研究動向 真田篤志 石原照也 梶川浩太郎
1 マイクロ波・ミリ波帯における最新動向 14
2 光領域における最新動向 16
3 超解像とクローキング 17
第3章 光学分野におけるメタマテリアルの産業化 梶川浩太郎
1 メタマテリアルとは 23
2 メタ物質と実在物質の対応 25
3 完全レンズ 27
4 まとめ 28
第4章 マイクロ波メタマテリアル構造の開発 伊藤龍男
1 序論 30
2 黎明期 30
3 右手/左手系複合メタマテリアル構造 31
4 他のアプローチ 33
5 結論 33
【基礎編】
第1章 マクスウェル方程式 北野正雄
1 はじめに 39
2 マクスウェル方程式 39
3 光速と真空インピーダンス 40
4 マクスウェル方程式の構造 41
4.1 光速の役割 41
4.2 真空のインピーダンスの役割 42
5 巨視的マクスウェル方程式 43
5.1 微視的マクスウェル方程式 43
5.2 粗視化 44
6 媒質の構成方程式 47
7 屈折率 48
8 位相速度,群速度,エネルギー流 49
9 波動インピーダンス 50
10 一般座標変換 50
11 おわりに 51
第2章 回路理論からのアプローチ 真田篤志
1 伝送線路理論 53
2 周期構造線路 54
3 非共振型左手系メタマテリアル 56
4 バランス型右手/左手系複合(CRLH)線路 61
5 2次元右手/左手系複合媒質 63
第3章 電磁場の数値計算(FDTD法) 田丸博晴
1 はじめに 66
2 FDTD法 66
3 メタマテリアル研究におけるFDTD法の位置付け 69
4 巨視的モデルによる透磁率の表現:μ≠μ0の計算 70
5 微視的モデルによる透磁率の表現:μ=μ0の計算 71
6 まとめ 74
7 さいごに 75
第4章 電磁場の数値計算法(境界要素法) 黒川要一 迫田和彰
1 序論 78
2 電磁場の数値計算法 79
3 計算法 80
3.1 積分方程式 81
3.2 離散化 82
3.3 内部電磁場と散乱電磁場 83
3.4 TEモード 84
4 計算結果 84
5 まとめ 88
第5章 メタマテリアルにおける有効誘電率と有効透磁率の決定 セルゲイ G.ティホデーエフ
1 はじめに 90
2 転送行列と有効光学定数の抽出方法 91
3 εとμの抽出のための散乱行列 93
4 いくつかの実例 94
4.1 孔のあいた2重金属膜 94
4.2 金属膜上の金属ストリップ対 97
5 結論 99
第6章 メタマテリアル薄膜の実効的誘電率・透磁率の決定 永井正也 蓑輪陽介 田中耕一郎 102
第7章 SRR(分割リング共振器)の短波長化 石川　篤
1 はじめに—SRR(分割リング共振器)の短波長化の必要性— 111
2 SRRの動作原理 113
3 光周波数領域における金属の特性 115
4 SRRの磁気応答の周波数特性 116
5 まとめ—最近の動向— 121
【材料編】
第1章 平面型左手系メタマテリアル 真田篤志
1 分布定数型負屈折率メタマテリアル 128
2 基本伝送特性 129
3 負屈折率スラブレンズ 131
第2章 誘電体左手系メタマテリアルI 堀井康史
1 はじめに 137
2 原理 138
3 密閉型1次元CDPメタマテリアル 139
4 密閉型2次元CDPメタマテリアル 142
5 開放型2次元CDPメタマテリアル 144
6 CDPメタマテリアルの今後について 146
第3章 誘電体左手系メタマテリアルII 上田哲也
1 あらまし 148
2 誘電体共振器からなる構造の持つ実効誘電率および透磁率 149
3 左手系メタマテリアルの構成方法 151
3.1 2種類の誘電体共振器群による構成 151
3.2 単一誘電体共振器群とその相互結合による構成 152
4 負誘電率媒質中に配置された1種類の誘電体共振器群からなる構成 153
5 むすび 156
第4章 テラヘルツメタマテリアル 萩行正憲 宮丸文章 高野恵介
1 はじめに 158
2 THz帯での磁気メタマテリアルとNIM 159
3 磁気共鳴の電気的励起 163
4 メタマテリアルの動的制御 165
5 金属微細構造体中のTHz波伝播 167
6 まとめ 173
第5章 メタマテリアルにおける損失補償と利得 岡本隆之
1 はじめに 176
2 利得媒質中のエバネッセント光 178
3 表面プラズモン共鳴における利得媒質 178
4 メタマテリアルにおける利得媒質 180
5 利得媒質 181
第6章 メタマテリアルにおける非線形光学効果 岡本敏弘 原口雅宣 福井萬壽夫
1 はじめに 185
2 波長変換(SHG,THG,光パラメトリック増幅・発振) 186
3 光カー効果 189
3.1 比透磁率の光強度依存性 189
3.2 光双安定現象 191
4 光学非線形を持つメタマテリアル 192
5 最後に 193
第7章 ナノコンポジットによるメタマテリアル 冨田知志
1 はじめに 195
2 磁性ナノコンポジットによる左手系メタマテリアルの理論的背景 196
2.1 電子磁気共鳴を用いた透磁率制御 196
2.2 多粒子系での電子磁気共鳴 198
2.3 共鳴磁場シフトの計算 198
3 磁性ナノコンポジットによる左手系メタマテリアル実現に向けた実験 198
3.1 磁性ナノコンポジット膜の作製 198
3.2 電子磁気共鳴測定 200
4 まとめと今後の展望 201
第8章 熱電メタマテリアル 宮崎康次
1 はじめに 204
2 熱電半導体の効率 205
3 熱伝導率低減による熱電発電効率の改善 206
4 フォノン輸送と熱伝導率 207
5 ボルツマン輸送方程式によるフォノンの扱い 208
6 分子動力学計算によるナノ構造の熱伝導 214
7 ナノ構造物の熱伝導に関する実験 217
8 まとめ 217
【応用編】
第1章 メタマテリアルを用いた無反射光機能素子 田中拓男
1 はじめに 223
2 ブリュースター 224
3 異方性メタマテリアル 226
4 無偏光ブリュースター素子 228
5 まとめ 233
第2章 メタマテリアルによるセンシング 梶川浩太郎
1 はじめに 234
2 アフィニティーバイオセンサ 234
3 表面増強ラマン散乱 238
4 光アンテナ 239
5 まとめ 240
第3章 メタマテリアルによる熱輻射制御 高原淳一
1 はじめに 242
2 微小共振器アレイの構造と材料 243
3 負誘電体微小共振器アレイにおける熱輻射 245
3.1 微小共振器アレイの構造 245
3.2 共振器のサイズによるスペクトルの違い 245
3.3 擬似表面プラズモン 247
4 応用 249
5 おわりに 250
第4章 プラズモニックメタマテリアルのテラヘルツデバイス応用 尾辻泰一
1 はじめに 252
2 半導体2次元プラズモンの物理 253
3 テラヘルツ帯光源への応用 254
3.1 2次元プラズモン共鳴型エミッタ/フォトミキサー 254
3.2 試作素子の室温電磁波放射特性 256
4 メタマテリアルの信号処理回路への応用 258
4.1 周期2次元プラズモン2重層による分散制御 258
4.2 テラヘルツ帯周波数逓倍器 258
4.3 テラヘルツ帯変調器 259
5 むすび 260
第5章 メタマテリアル技術のアンテナへの応用とその可能性 榊原久二男
1 メタマテリアルの電波への応用 262
1.1 人工磁気導体の利用 262
1.2 伝送線路の波長制御 263
2 メタマテリアルによる波長制御 264
2.1 誘電体媒質による波長短縮とメタマテリアルによる波長短縮 264
2.2 メタマテリアルによる波長拡大と左手系伝送線路 265
2.3 左手系伝送線路とその設計 266
3 アンテナへの応用 267
3.1 アンテナの小型化 267
3.2 アンテナの指向性制御 267
4 メタマテリアルの導波管への応用 268
4.1 導波管伝送線路と内部周期構造 269
4.2 アンテナの特性とメタマテリアル導入の効果 270
5 まとめ 271
第6章 能動受動融合メタマテリアルによるミリ波機能回路 佐野栄一
1 ミリ波応用 274
2 ミリ波デバイス 275
3 メタマテリアル 277
4 メタマテリアルのICチップ上への集積化 280
第7章 非線形CRLH線路のソリトンパルス応用 楢原浩一
1 はじめに 284
2 一次元非線形CRLH線路におけるソリトン生成 285
3 二次元非線形CRLH線路における擬似ソリトン 289
4 おわりに 291
第8章 ミリ波帯左手系アンテナと自動車レーダアンテナへの応用 佐藤和夫
1 はじめに 293
2 右手/左手系伝送線路を利用したビーム走査アンテナの概念 295
3 ビーム走査アンテナの設計 297
4 実験結果 300
5 まとめ 302