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テラヘルツ波を扱う光学系で、焦点位置を変えるたびにレンズの形状や機械配置を見直す必要があるという制約を和らげる成果である。東北大学大学院工学研究科ロボティクス専攻の金森義明教授らの研究グループは、レンズの外形を変えずに焦点距離を制御できるテラヘルツ波用レンズを開発した。高周波通信やセンシング向け装置の小型化、可変化を後押しする技術として注目される。
レンズ形状そのまま 焦点距離を切り替える新構造
可変焦点レンズは一般に、レンズ自体を変形させるか、複数の部材を動かして焦点を合わせる方式が多い。今回の成果は、そうした機械的な変更に頼らず、テラヘルツ波の集光条件を変えられる点に特徴がある。テラヘルツ波はミリ波と赤外線の間にある電磁波で、次世代通信、非破壊検査、イメージングなどへの応用が期待されている。
東北大学の公開資料によると、金森研究室はこれまで、シリコン製のサブ波長構造やメタマテリアルを用いて、テラヘルツ波の屈折率分布制御や進行方向の偏向技術を進めてきた。今回のレンズは、その蓄積を踏まえて焦点距離の制御に踏み込んだ成果であり、可動部を抑えながら光学機能を持たせる設計思想をさらに前へ進めたといえる。
6G・検査装置の小型化へ 光学系の簡素化に道
テラヘルツ波の光学部品は、波長の長さから装置が大きくなりやすく、用途ごとに最適化した設計も難しい。焦点距離を一つの素子側で調整できれば、送受信機や撮像系の構成を簡素にしやすく、用途に応じたビーム制御の自由度も高まる。東北大学はこれまでも6G向けのテラヘルツ波偏向器や三次元バルクメタマテリアルの研究を進めており、今回の開発は、可変機能を備えたテラヘルツ光学系の実用化を近づける成果と位置づけられる。
テラヘルツ波は、通信だけでなく材料検査や医療、セキュリティー分野でも利用が見込まれる。レンズの形を保ったまま焦点距離を扱える技術が量産しやすい形で整えば、研究用途に偏っていた装置を、より小型で扱いやすい機器へ広げる追い風になりそうだ。
