我々は、誘電体メタサーフェスに基づいて、可変焦点メタレンズ・偏光分離レンズ・多色ホログラムなどの各種アプリケーションを報告してきた。代表的な加工法としては、電子線リソグラフィと反応性イオンエッチングを採用している。本講演では、これらメタサーフェス・メタレンズの設計・製作法と、各種アプリケーション、およびそれらをめぐる課題について報告する。

多層膜は単純な構造でありながら、光(電磁波)の伝搬を制御するのに有用である。

本講演では、始めに周期多層膜の光学特性を概説する。周期が波長と同程度の周期多層膜の場合は分布ブラッグ反射器(DBR)を取り上げる。一方、周期が波長より十分小さな周期多層膜は実効的に非常に大きな異方性を持つ場合があることを紹介する。

続いて、DBRを使いて電磁波による熱輸送である熱放射の波長を制御した応用例を3種類紹介する。DBRと金属薄膜を積層すると、キャビティのない共振器のような特性を持ち、半値幅がサブミクロンの狭帯域な熱放射が得られる。狭帯域熱放射の中心波長は、DBRの膜厚を調整することで任意に制御可能である。

また、紫外の反射率が高いDBRと銀薄膜を用いると、99%に迫る高い太陽光反射率が得られ、DBRと基板は赤外の放射率も高いため、屋外で受動的に冷却する日中放射冷却膜になる。更に、簡易な日中放射冷却構造としてガラス基板とアルミ薄膜からなる構造を採用し、それを熱電素子の上に設置すると、24時間発電可能な素子になる。