光メタサーフェスの可能性を探る

光メタサーフェスが注目を集めています。基板表面にナノサイズの微細な構造を作り込んで,入ってきた光波を様々に変形したり操作したりするものです。Optics&PhotonicsNews,Dec.2018には,2018年の注目光技術として30のテーマが取り上げられ,各テーマを1ページにまとめて紹介しています。

興味深い研究ばかりなのですが,その中の2つが光メタサーフェス関連です。一つは,スペクトルを2次元表示する分光板です。基板表面に,異なる波長の光に共鳴する微少光共振器を並べておいて,照射された光を各共振器に一度にエバネッセント結合させると,表面増強ラマン分光や赤外線分光特性により共鳴状態に違いが生じ,スペクトルが2次元表示されます。もう一つは,結晶シリコン材料を用いた超広開口数メタレンズです。大気中で,NA=0.98,油浸では,NA=1.48が得られているとのことです。

20年ほど前にマイクロ波やミリ波を扱うためのメタマテリアルがデモンストレーションされました。また,誘電体板上の金属薄膜をさまざまなかたちに形成することで,電磁波に対する特異な透過や反射特性を持たせることができるものとして,メタサーフェスはそれ以前から知られていたようで,現在では,モバイル端末などの狭小な部分に組み込むアンテナや反射板にその考え方が既に取り込まれているようです。

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