(57)【要約】【課題】スペクトル幅が狭い電磁波を放射できスペクトル幅の調整の範囲が拡大する電磁波放射装置を提供する。【解決手段】周期構造が電磁波放射体の放射面に露出する。周期構造においては単位構造が周期方向に周期的に配列される。複素誘電率の実部が負である負誘電率部及び複素誘電率の実部が正である正誘電率部を単位構造の各々が備える。単位構造の各々において正誘電率部及び負誘電率部が周期方向に配列される。周期構造は周期方向についての反転対称性を持たない。電磁波放射体は加熱機構に加熱され、放射面からは電磁波が放射される。【選択図】図１
2012221794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波放射装置であって、
電磁波を放射する放射面を有し、周期構造が前記放射面に露出し、前記周期構造において単位構造が周期方向に周期的に配列され、複素誘電率の実部が正である正誘電率部及び複素誘電率の実部が負である負誘電率部を前記単位構造の各々が備え、前記単位構造の各々において前記正誘電率部及び前記負誘電率部が前記周期方向に配列され、前記周期構造が前記周期方向についての反転対称性を持たない電磁波放射体と、
前記電磁波放射体を加熱する加熱機構と、
を備える電磁波放射装置。
【請求項２】
請求項１の電磁波放射装置において
前記負誘電率部の各々が前記周期方向についての反転対称性を持たない
電磁波放射装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の電磁波放射装置において、
前記正誘電率部の各々が前記周期方向についての反転対称性を持たない
電磁波放射装置。
【請求項４】
請求項１の電磁波放射装置において、
前記負誘電率部が第１の負誘電率部であり、
前記単位構造は、
前記第１の負誘電率部と異なる負の誘電率を持つ第２の負誘電率部
をさらに備え、
前記単位構造の各々において前記第１の負誘電率部、前記第２の負誘電率部及び前記正誘電率部が前記周期方向に配列される
電磁波放射装置。
【請求項５】
請求項１の電磁波放射装置において、
前記正誘電率部が第１の正誘電率部であり、
前記単位構造は、
前記第１の正誘電率部と異なる正の誘電率を持つ第２の正誘電率部
をさらに備え、
前記単位構造の各々において前記負誘電率部、前記第２の正誘電率部及び前記第１の正誘電率部が前記周期方向に配列される
電磁波放射装置。
【請求項６】
請求項１の電磁波放射装置において、
前記負誘電率部が第１の負誘電率部であり、
前記正誘電率部が第１の正誘電率部であり、
前記単位構造の各々は、
前記第１の負誘電率部とは異なる幅を持つ第２の負誘電率と、
前記第２の負誘電率部とは異なる幅を持つ第２の正誘電率部と、
をさらに備え、
前記単位構造の各々において前記第１の負誘電率部、前記第１の正誘電率部、前記第２の負誘電率部及び前記第２の正誘電率部が前記周期方向に順次に配列される
電磁波放射装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれかの電磁波放射装置において、
前記電磁波放射体は、
複素誘電率の実部が負である基体部
をさらに備え、
前記負誘電率部が前記基体部から突出し前記周期方向に垂直な方向へ延在する線状突起であり、
前記正誘電率部が前記周期方向に垂直な方向へ延在する線状溝である
電磁波放射装置。
【請求項８】
請求項７の電磁波放射装置において、
前記線状突起の側面が前記線状突起の延在方向に沿って進んだ場合に前記周期方向に蛇行する
電磁波放射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波放射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に言って、金属等の負の誘電率を持つ物質からなる構造物が加熱された場合は、構造物の表面から黒体放射により電磁波が放射される。放射される電磁波の波長は広範囲に分布する。
【０００３】
しかし、図４６に示されるように、周期構造９００２が構造物９０００の表面に露出する場合は、周期構造９００２により電磁波の共振器が形成され、周期構造９００２の周期の略自然数分の１の波長を持つ電磁波ＥＭＷが共振器に共鳴する。このため、構造物９０００が加熱された場合は、周期構造９００２に共鳴する波長のスペクトル幅が狭い電磁波ＥＭＷが構造物９０００の表面から放射される。
【０００４】
この共鳴を利用してスペクトル幅が狭い赤外線を放射させる電磁波放射装置（赤外光源）が特許文献１に示される。特許文献１は、周期構造の格子の幅及び深さにより放射される赤外線のスペクトル幅を調整することを提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１が提案するスペクトル幅の調整では、スペクトル幅の調整の範囲が限られる。特に、スペクトル幅を十分に狭くすることは困難である。
【０００７】
本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の目的は、スペクトル幅が狭い電磁波を放射できスペクトル幅の調整の範囲が拡大する電磁波放射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電磁波放射装置に向けられる。
【０００９】
本発明の第１の局面においては、電磁波放射体及び加熱機構が設けられる。電磁波放射体が加熱機構により加熱され、電磁波放射体の放射面から電磁波が放射される。放射面には周期構造が露出する。周期構造においては単位構造が周期方向に周期的に配列される。単位構造の各々は、複素誘電率の実部が正である正誘電率部及び複素誘電率の実部が負である負誘電率部を備える。単位構造の各々においては、正誘電率部及び負誘電率部が周期方向に配列される。周期構造は周期方向についての反転対称性を持たない。以下では、複素誘電率の実部が正であることを「正の誘電率を持つ」とも言い、複素誘電率の実部が負であることを「負の誘電率を持つ」とも言う。
【００１０】
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第２の局面においては、負誘電率部の各々が周期方向についての反転対称性を持たない。
【００１１】
本発明の第３の局面は、本発明の第１又は第２の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第３の局面においては、正誘電率部の各々が周期方向についての反転対称性を持たない。
【００１２】
本発明の第４の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第４の局面においては、上記の負誘電率部が第１の負誘電率部であり、第２の負誘電率部が単位構造の各々に設けられる。第２の負誘電率部は、第１の負誘電率部と異なる負の誘電率を持つ。単位構造の各々においては、第１の負誘電率部、第２の負誘電率部及び正誘電率部が周期方向に順次に配列される。
【００１３】
本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第５の局面においては、上記の正誘電率部が第１の正誘電率部であり、第２の正誘電率部が単位構造の各々に設けられる。第２の正誘電率部は、第１の正誘電率部と異なる正の誘電率を持つ。単位構造の各々においては、負誘電率部、第２の正誘電率部及び第１の正誘電率部が周期方向に順次に配列される。
【００１４】
本発明の第６の局面は、本発明の第１の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第６の局面においては、上記の負誘電率部が第１の負誘電率部であり、上記の正誘電率部が第１の正誘電率部であり、第２の負誘電率部及び第２の正誘電率部が単位構造の各々に設けられる。第２の負誘電率は、第１の負誘電率部とは異なる幅を持つ。第２の正誘電率部は、第１の正誘電率部とは異なる幅を持つ。単位構造の各々においては、第１の負誘電率部、第１の正誘電率部、第２の負誘電率部及び第２の正誘電率部が周期方向に順次に配列される。
【００１５】
本発明の第７の局面は、本発明の第１から第６までのいずれかの局面にさらなる事項を付加する。本発明の第７の局面においては、電磁波放射体が負の誘電率を持つ基体部をさらに備える。負誘電率部は、基体部から突出する線状突起である。正誘電率部は、線状溝である。線状突起及び線状溝は、周期方向に垂直な方向へ延在する。
【００１６】
本発明の第８の局面は、本発明の第７の局面にさらなる事項を付加する。本発明の第８の局面においては、線状突起の側面が線状突起の延在方向に沿って進んだ場合に周期方向に蛇行する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、周期方向についての反転対称性を周期構造が持つ場合に放射されない電磁波が放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射される。これにより、スペクトル幅の調整の範囲が拡大する。
【００１８】
これらの及びこれら以外の本発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮されたときに下記の本発明の詳細な説明によってより明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電磁波放射体及び電磁波の模式図である。
【図２】電磁波放射体及び電磁波の模式図である。
【図３】電磁波放射体及び電磁波の模式図である。
【図４】電磁波放射体及び電磁波の模式図である。
【図５】電磁波放射体及び電磁波の模式図である。
【図６】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図７】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図８】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図９】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図１０】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図１１】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図１２】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図１３】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図１４】奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由を説明する模式図である。
【図１５】偶関数分布を持つ電磁波が放射されない理由を説明する模式図である。
【図１６】偶関数分布を持つ電磁波が放射されない理由を説明する模式図である。
【図１７】偶関数分布を持つ電磁波が放射されない理由を説明する模式図である。
【図１８】偶関数分布を持つ電磁波が放射されない理由を説明する模式図である。
【図１９】偶関数分布を持つ電磁波が放射されない理由を説明する模式図である。
【図２０】偶関数分布を持つ電磁波が放射されない理由を説明する模式図である。
【図２１】Ｑ値のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２２】シミュレーションの対象の電磁波放射体の断面図である。
【図２３】Ｑ値のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図２４】シミュレーションの対象の電磁波放射体の断面図である。
【図２５】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図２６】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図２７】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図２８】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図２９】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図３０】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図３１】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図３２】偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由を説明する模式図である。
【図３３】第１実施形態の電磁波放射体の斜視図である。
【図３４】第１実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図３５】第２実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図３６】第３実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図３７】第４実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図３８】第５実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図３９】第６実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図４０】第７実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図４１】第８実施形態の電磁波放射体の断面図である。
【図４２】第９実施形態の電磁波放射体の斜視図である。
【図４３】第９実施形態の電磁波放射体の上面図である。
【図４４】第１０実施形態の電磁波放射装置の断面図である。
【図４５】第１１実施形態の電磁波放射装置の断面図である。
【図４６】構造物及び電磁波の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（着想の概略）
図１の模式図は、電磁波ＥＭＷ及び望ましい電磁波放射体１００を示す。図２から図５までの模式図は、電磁波ＥＭＷ及び従来の電磁波放射体９００を示す。
【００２１】
図１は、周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない周期構造１０４が電磁波放射体１００の放射面１０２に露出する場合を示す。図２から図５までは、周期方向Ｄ１についての反転対称性を持つ周期構造９０４が電磁波放射体９００の放射面９０２に露出する場合を示す。
【００２２】
図１に示される電磁波ＥＭＷは、偶関数分布を持つ。図２及び図３に示される電磁波ＥＭＷは、奇関数分布を持つ。図４及び図５に示される電磁波ＥＭＷは、偶関数分布を持つ。
【００２３】
図１は、電磁波ＥＭＷの波長が周期構造１０４の周期と同じ場合を示す。図２及び図４は、電磁波ＥＭＷの波長が周期構造９０４の周期と同じ場合を示す。図３及び図５は、電磁波ＥＭＷの波長が周期構造９０４の周期の２分の１である場合を示す。電磁波放射体１００においては、周期構造１０４の周期方向Ｄ１についての反転対称性が乱される。周期構造が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持つ場合には放射されない偶関数分布を有する電磁波ＥＭＷが放射面１０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波ＥＭＷが放射面１０２から放射される。以下では、着想の内容が一般的に説明された後に、着想を具現化した実施形態が例示される。
【００２４】
（周期構造）
周期構造１０４においては、単位構造１０６が周期方向Ｄ１に周期的に配列され、１次元格子が形成される。周期構造９０４においても、単位構造９０６が周期方向Ｄ１に周期的に配列され、１次元格子が形成される。周期構造１０４は、典型的には、平面に形成されるが、円周面に形成されてもよい。
【００２５】
単位構造１０６の各々においては、負誘電率部１０８及び正誘電率部１１０が周期方向Ｄ１に配列される。単位構造９０６の各々においても、負誘電率部９０８及び正誘電率部９１０が周期方向Ｄ１に配列される。
【００２６】
負誘電率部１０８及び９０８は、負の誘電率を持つ。正誘電率部１１０及び９１０は、正の誘電率を持つ。
【００２７】
周期構造１０４においては、負誘電率部１０８及び正誘電率部１１０が周期方向Ｄ１に交互に配列される。周期構造９０４においても、負誘電率部９０８及び正誘電率部９１０が周期方向Ｄ１に交互に配列される。
【００２８】
（奇関数分布及び偶関数分布）
電磁波ＥＭＷが奇関数分布を持つ場合は、周期構造１０４の擬対称面ＰＳＰ又は周期構造９０４の対称面ＳＰについて電磁波ＥＭＷの電界成分が反対称となる。電磁波ＥＭＷが偶関数分布を持つ場合は、周期構造１０４の擬対称面ＰＳＰ又は周期構造９０４の対称面ＳＰについて電磁波ＥＭＷの電界成分が対称となる。周期構造１０４の擬対称面ＰＳＰは、周期構造１０４の周期方向Ｄ１についての反転対称性の乱れがなくなれば対称面になる面である。
【００２９】
（負の誘電率及び正の誘電率）
複素誘電率εは、複素屈折率Ｎを用いて、式（１）であらわされる。
【００３０】
【数１】
2012221794.tif 000003
【００３１】
複素屈折率Ｎは、屈折率ｎ及び消衰係数ｋを用いて、式（２）であらわされる。
【００３２】
【数２】
2012221794.tif 000004
【００３３】
誘電率が負であるとは、複素屈折率εの実数成分が負であることをいう。屈折率ｎより消衰係数ｋが大きい場合に複素誘電率εの実数成分は負になる。負の誘電率を持つ物質の典型例は、金属、合金等の導電体である。
【００３４】
誘電率が正であるとは、複素屈折率εの実数成分が正であることをいう。屈折率ｎより消衰係数ｋが小さい場合に複素誘電率εの実数成分は正になる。正の誘電率を持つ物質の典型例は、空気、ガラス等の誘電体である。一の構造物と他の構造物との間隙も正の誘電率を持つ正誘電率部１００又は９１０となりうる。
【００３５】
（反転対称性）
周期構造が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持つ場合は、周期方向Ｄ１と垂直をなしその面についての対称操作に対して周期構造が対称性を持つ対称面ＳＰが存在する。周期構造が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない場合は、周期方向Ｄ１と垂直をなしその面についての対称操作に対して周期構造が対称性を持つ対称面ＳＰが存在しない。
【００３６】
（導電体の表面の近傍の電界）
導電体の内部には大きな電界が存在しない。このため、導電体の表面の近傍には、導電体の表面に垂直な電界が主に存在し、導電体の表面に平行な電界はほとんど存在しない。
【００３７】
（周期構造及び電磁波の共鳴）
放射面１０２及び９０２に周期構造１０４及び９０４が露出する場合は、周期構造１０４及び９０４により電磁波ＥＭＷの共振器が形成され、周期構造１０４及び９０４の周期の略自然数分の１の波長を有する電磁波ＥＭＷが形成された共振器に共鳴する。
【００３８】
（奇関数分布及び偶関数分布）
導電体の表面の近傍には導電体の表面に垂直な電界が主に存在することを考慮すると、周期方向Ｄ１についての反転対称性を周期構造９０４が持つ場合は、奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷ及び偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが周期構造９０４により形成される共振器に共鳴しうる。このことは、厳密には、周期的境界条件の下でマクスウェルの電磁方程式を解くことにより導かれる。以下では、奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷの共鳴が奇関数モードと呼ばれ、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷの共鳴が偶関数モードと呼ばれる。奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷは、図２及び図３に示されるように、放射面９０２から放射されやすい。奇関数モードのＱ値は低く、奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷのスペクトル幅は広い。一方、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷは、図４及び図５に示されるように、放射面９０２から放射されない。偶関数モードのＱ値は無限大であり、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷのスペクトル幅は０である。偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射面９０２から放射されないことは、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷを利用できないことを意味する。本発明は、この偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷを利用できるようにするための周期構造１０４の工夫に関する。
【００３９】
（Ｑ値及びスペクトル幅）
Ｑ値は、共鳴の質を表す指標である。
【００４０】
式（３）に示されるように、時刻ｔに共振器に蓄積されている電磁波ＥＭＷのエネルギーＵ（ｔ）を単位時間に共振器から失われる電磁波ＥＭＷのエネルギーΔＵ（ｔ）で除した結果に電磁波ＥＭＷの角周波数ωを乗ずることによりＱ値は算出される。共振器から失われる電磁波ＥＭＷのエネルギーΔＵ（ｔ）は、共振器から放射される電磁波ＥＭＷのエネルギーに相当する。
【００４１】
【数３】
2012221794.tif 000005
【００４２】
式（４）に示されるように、単位時間に共振器から失われる電磁波ＥＭＷのエネルギーΔＵ（ｔ）は時刻ｔに共振器に蓄積されている電磁波ＥＭＷのエネルギーＵ（ｔ）の時間ｔについての微分係数の正負を反転することにより算出される。
【００４３】
【数４】
2012221794.tif 000006
【００４４】
式（３）及び式（４）から式（５）の微分方程式が導かれる。
【００４５】
【数５】
2012221794.tif 000007
【００４６】
式（５）の微分方程式が解かれフーリエ変換されると、式（６）に示されるように、共振器から放射される電磁波ＥＭＷの周波数ｆを共振器から放射される電磁波ＥＭＷのスペクトル幅Δｆで除した結果とＱ値とが近似することが導かれる。スペクトル幅Δｆは、半値全幅（ＦＷＨＭ）である。
【００４７】
【数６】
2012221794.tif 000008
【００４８】
式（３）は、単位時間に共振器から失われる電磁波ＥＭＷのエネルギーΔＵ（ｔ）が少なくなるほどＱ値が大きくなることを示す。式（６）は、Ｑ値が大きくなるほど共振器から放射される電磁波ＥＭＷのスペクトル幅Δｆが狭くなることを示す。
【００４９】
これらのことから、共振器から失われる電磁波ＥＭＷのエネルギーΔＵ（ｔ）が小さくなるほど共振器から放射される電磁波ＥＭＷのスペクトル幅Δｆが狭くなることが導かれる。また、共振器から電磁波ＥＭＷが放射されない場合は共振器から放射される電磁波ＥＭＷのスペクトル幅Δｆが０になることが導かれる。放射面９０２から放射されやすい奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷのスペクトル幅Δｆが広く、放射面９０２から放射されない偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷのスペクトル幅Δｆが０であるのは、このためである。
【００５０】
また、これらのことから、共振器から放射される電磁波ＥＭＷのエネルギーΔＵ（ｔ）が０にならない範囲内で小さくされた場合は、スペクトル幅Δｆが狭い電磁波ＥＭＷが放射されることが導かれる。
【００５１】
さらに、これらのことから、共振器から放射される電磁波ＥＭＷのエネルギーΔＵ（ｔ）を調整することにより電磁波ＥＭＷのスペクトル幅Δｆを調整できることが導かれる。
【００５２】
（奇関数分布を持つ電磁波が放射されやすい理由）
奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射されやすい理由は、図６から図１４までの模式図により定性的に説明される。
【００５３】
図６に示されるように対称面ＳＰについて反対称となる電界ＥＡが発生した場合は、図７に示されるように電界ＥＡの周りを一周する磁界ＭＡが発生する。図７に示される電界ＥＡが消去された状態が図８に示される。図８に示された磁界ＭＡが整理された状態が図９に示される。
【００５４】
図９に示されるように対称面ＳＰについて対称となる磁界ＭＢが発生した場合は、図１０に示されるように磁界ＭＢの周りを一周する電界ＥＢが発生する。ただし、負誘電率部９０８の内部を通過する電界ＥＢＸは小さい。図１０に示される電界ＥＢのうち打ち消されるもの及び磁界ＭＢが消去された状態が図１１に示される。
【００５５】
図１１に示されるように正誘電率部９１０の近傍に電界ＥＣが発生した場合は、図１２に示されるように電界ＥＣの周りを一周する磁界ＭＣが発生し、図１３に示されるように磁界ＭＣの周りを一周する電界ＥＤが発生し、図１４に示されるように電界ＥＤの周りを一周する磁界ＭＤが発生する。この繰り返しにより、放射面９０２から電磁波ＥＭＷが放射される。
【００５６】
（偶関数分布を持つ電磁波が放射されない理由）
偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射されない理由は、図１５から図２０までの模式図により定性的に説明される。
【００５７】
図１５に示されるように対称面ＳＰについて対称となる電界ＥＦが発生した場合は、図１６に示されるように電界ＥＦの周りを一周する磁界ＭＦが発生する。図１６に示される電界ＥＦが消去された状態が図１７に示される。図１７に示される磁界ＭＦが整理された状態が図１８に示される。
【００５８】
図１８に示されるように対称面ＳＰについて反対称となる磁界ＭＧが発生した場合は、図１９に示されるように磁界ＭＧの周りを一周する電界ＥＧが発生する。ただし、負誘電率部９０８の内部を通過する電界ＥＧＸは小さい。図１９に示される電界ＥＧのうち打ち消されるもの及び磁界ＭＧが消去された状態が図２０に示される。負誘電率部９０８の内部を通過する電界ＥＧＸは打ち消され、図１５に示される電界ＥＦと図２０に示される電界ＥＨとは同じであり、放射面９０２からは電磁波ＥＭＷが放射されない。
【００５９】
（奇関数分布を持つ電磁波のＱ値の例）
図２１のグラフは、奇関数モードのＱ値のシミュレーション結果を示す。図２１は、図２２に示されるように周期構造９０４の周期が５μｍであり正誘電率部９１０の幅が２．６μｍである場合の負誘電率部９０８の高さＬｚと電磁波ＥＭＷのＱ値との関係を示す。図２１からは、奇関数モードのＱ値の最大値は約３００であることがわかる。負誘電率部９０８の高さＬｚ以外のパラメータが変更されても奇関数モードのＱ値の最大値が著しく大きくなることはない。この特徴は、奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射されやすいことに由来する。Ｑ値の最大値が約３００である場合に波長が５μｍの電磁波ＥＭＷが放射されるときには、当該電磁波ＥＭＷのスペクトル幅は５μｍ／３００＝約１６ｎｍになる。
【００６０】
（反転対称性の乱れの導入）
図１に示されるように、電磁波放射体１００においては、周期構造１０４の周期方向Ｄ１についての反転対称性が乱される。周期方向Ｄ１についての反転対称性を周期構造１０４が持たない場合は、周期方向Ｄ１についての反転対称性を周期構造が持つ場合に放射されない偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射面１０２から放射される。これにより、スペクトル幅が狭い電磁波ＥＭＷが放射される。
【００６１】
スペクトル幅は、周期方向Ｄ１についての反転対称性の乱れが大きくなるほど広くなり、周期方向Ｄ１についての反転対称性の乱れが小さくなるほど狭くなる。したがって、電磁波放射体１００によれば、スペクトル幅の調整の範囲が拡大する。
【００６２】
（反転対称性が乱された場合の偶関数分布を持つ電磁波のＱ値の例）
図２３のグラフは、偶関数モードのＱ値のシミュレーション結果を示す。図２３は、図２４に示されるように周期構造１０４の周期が５μｍであり正誘電率部１１０の上面の開口幅が２．６μｍであり負誘電率部１０８の高さが２．６μｍである場合の負誘電率部１０８の一方の側面が周期方向Ｄ１となす角度θと電磁波ＥＭＷのＱ値との関係を示す。図２３からは、偶関数モードのＱ値は角度θが９０°になる近傍で著しく大きくなり、偶関数モードのＱ値は角度θの調整によって広い範囲で調整されることがわかる。
【００６３】
（反転対称性が乱された場合に偶関数分布を持つ電磁波が放射される理由）
周期方向Ｄ１についての反転対称性が乱された場合に偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射される理由は、図２５から図３２までの模式図により定性的に説明される。
【００６４】
図２５に示されるように擬対称面ＰＳＰについて対称となる電界ＥＪが発生した場合は、図２６に示されるように電界ＥＪの周りを一周する磁界ＭＪが発生する。図２６に示される電界ＥＪが消去された状態が図２７に示される。図２７に示される磁界ＭＪが整理された状態が図２８に示される。
【００６５】
図２８に示されるように擬対称面ＰＳＰについて反対称となる磁界ＭＫが発生した場合は、図２９に示されるように磁界ＭＫの周りを一周する電界ＥＭが発生する。ただし、負誘電率部９０８の内部を通過する電界ＥＭＸは小さい。図２９に示される電界ＥＭのうち打ち消されるもの及び磁界ＭＫが消去された状態が図３０に示される。周期方向Ｄ１についての反転対称性を周期構造９０４が持つ場合と異なり、周期方向Ｄ１についての反転対称性を周期構造１０４が持たない場合は、負誘電率部１０８の内部を通過する電界ＥＭＸは打ち消されず、周期方向Ｄ１に平行な電界ＥＬが正誘電率部１１０の近傍に残る。正誘電率部１１０の近傍に残る電界ＥＬは、周期方向Ｄ１についての反転対称性の乱れが大きくなるほど大きくなる。
【００６６】
図３０に示されるように正誘電率部１１０の近傍に電界ＥＬが発生した場合は、図３１に示されるように電界ＥＬの周りを一周する磁界ＭＬが発生し、図３２に示されるように磁界ＭＬの周りを一周する電界ＥＭが発生する。この繰り返しにより、放射面１０２から電磁波ＥＭＷが放射される。
【００６７】
（反転対称性の乱れの導入の手法）
周期方向Ｄ１についての反転対称性の乱れを導入するためには、第１の手法及び第２の手法の両方又は片方が適用される。
【００６８】
第１の手法においては、負誘電率部１０８の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たないようにされる。負誘電率部１０８の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない場合は、周期構造１０４における誘電率分布も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。このため、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射面１０２から放射される。負誘電率部１０８の各々に加えて、又は、負誘電率部１０８の各々に代えて、正誘電率部１１０の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たないようにされてもよい。第１の手法は、下記の第１実施形態から第４実施形態まで及び第７実施形態において採用される。
【００６９】
第２の手法においては、単位構造１０６の各々における負誘電率部及び正誘電率部の配列が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たないようにされる。そのためには、単位構造に含まれる負誘電率部及び正誘電率部の合計数が３個以上に増やされ、単位構造の各々において合計数が３個以上の負誘電率部及び正誘電率部が周期方向Ｄ１に配列される必要がある。誘電率分布が同等でない３個以上の部分Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・が配列される場合は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・という配列とＣ，Ｂ，Ａ，Ｃ，Ｂ，Ａ，・・・という配列が一致しない。このため、誘電率分布が同等でない３個以上の部分Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・が配列される場合は、周期構造における誘電率分布も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。誘電率分布を同等でなくする方法には、誘電率そのものを異ならせる方法と形状を異ならせる方法がある。形状は、周期方向Ｄ１の寸法の影響が大きい。第２の手法は、下記の第５実施形態から第８実施形態までにおいて採用される。
【００７０】
第１の手法及び第２の手法の両方が混在して採用されてもよい。第７実施形態は、その一例である。
【００７１】
（偶関数モードへのエネルギー集中）
偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷ及び奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷの両方が放射面１０２から放射されうる場合は、Ｑ値が高くなるモードにエネルギーが集中する。多くの場合は、奇関数モードのＱ値よりも偶関数モードのＱ値が大きいので、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷ及び奇関数分布を持つ電磁波ＥＭＷの両方が放射面１０２から放射されうる場合は、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが集中して放射される。
【００７２】
（第１実施形態）
第１実施形態は、電磁波放射体に関する。
【００７３】
図３３及び図３４の模式図は、第１実施形態の電磁波放射体１１００を示す。図３３は、斜視図である。図３４は、断面図である。
【００７４】
図３３及び図３４に示されるように、第１実施形態の電磁波放射体１１００の放射面１１０２には周期構造１１０４が露出し、電磁波の共振器が放射面１１０２に形成される。電磁波放射体１１００が加熱された場合に放射面１１０２から放射される電磁波は、当該共振器に共鳴する。当該共振器に共鳴する電磁波の波長は、周期構造１１０４の周期の略自然数分の１である。したがって、電磁波放射体１１００が加熱された場合は、周期構造１１０４の周期の略自然数分の１の波長のスペクトル幅の狭い電磁波ＥＭＷが放射面１１０２から放射される。
【００７５】
周期構造１１０４においては、単位構造１１０６が周期方向Ｄ１に周期的に配列される。
【００７６】
単位構造１１０６の各々は、負誘電率部１１０８及び正誘電率部１１１０を備える。
【００７７】
負誘電率部１１０８は負の誘電率を持つ。正誘電率部１１１０は正の誘電率を持つ。
【００７８】
単位構造１１０６の各々においては、負誘電率部１１０８及び正誘電率部１１１０が周期方向Ｄ１に配列される。
【００７９】
負誘電率部１１０８は、負の誘電率を持つ基体部１１１２から突出し周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状突起である。正誘電率部１１１０は、周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状溝である。負誘電率部１１０８及び正誘電率部１１１０は周期方向Ｄ１に交互に配列される。正誘電率部１１１０は、一の負誘電率部１１０８と他の負誘電率部１１０８との間の間隙である。線状溝が固体からなる誘電体で埋められ、固体からなる誘電体が正誘電率部１１１０とされてもよい。
【００８０】
放射面１１０２から遠ざかる放射方向Ｄ２へ向かって、負誘電率部１１０８の幅は狭くなり、正誘電率部１１１０の幅は広くなる。幅は、周期方向の寸法をいう。負誘電率部１１０８の第１の側面１１１４は周期方向Ｄ１と垂直をなす方向から傾斜し、負誘電率部１１０８の第２の側面１１１６は周期方向Ｄ１と垂直をなす。負誘電率部１１０８の上面１１１８は放射方向Ｄ２と垂直をなす。
【００８１】
負誘電率部１１０８の第１の側面１１１４の傾斜により、負誘電率部１１０８の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。また、正誘電率部１１１０の各々も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。負誘電率部１１０８の各々及び正誘電率部１１１０の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない場合は、周期構造１１０４も周期方向Ｄ１についての反転対称性を有さない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波ＥＭＷが放射面１１０２からわずかに放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１１０２から放射される。周期方向Ｄ１と垂直をなす方向からの負誘電率部１１０８の第１の側面１１１４の傾斜角θ１によりスペクトル幅は調整される。
【００８２】
（第２実施形態）
第２実施形態は、電磁波放射体に関する。
【００８３】
図３５の模式図は、第２実施形態の電磁波放射体１２００の断面を示す。
【００８４】
第１実施形態と第２実施形態との違いは、負誘電率部の第１の側面及び第２の側面の傾斜にある。
【００８５】
第１実施形態の電磁波放射体１１００においては、負誘電率部１１０８の第１の側面１１１４が周期方向Ｄ１と垂直をなす方向から傾斜し、負誘電率部１２０８の第２の側面１１１６が周期方向Ｄ１と垂直をなすが、第２実施形態の電磁波放射体１２００においては、負誘電率部１２０８の第１の側面１２１４が周期方向Ｄ１と垂直をなし、負誘電率部１２０８の第２の側面１２１６が周期方向Ｄ１と垂直をなす方向から傾斜する。
【００８６】
負誘電率部１２０８の第２の側面１２１６の傾斜により、単位構造１２０６に含まれる負誘電率部１２０８の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。また、単位構造１２０６に含まれる正誘電率部１２１０の各々も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。負誘電率部１２０８の各々及び正誘電率部１２１０の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない場合は、周期構造１２０４も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１２０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１２０２から放射される。周期方向Ｄ１と垂直をなす方向からの負誘電率部１２０８の第２の側面１２１６の傾斜角θ２によりスペクトル幅は調整される。
【００８７】
（第３実施形態）
第３実施形態は、電磁波放射体に関する。
【００８８】
図３６の模式図は、第３実施形態の電磁波放射体１３００の断面を示す。
【００８９】
第１実施形態と第３実施形態との違いは、負誘電率部の第１の側面及び第２の側面の傾斜にある。
【００９０】
第１実施形態の電磁波放射体１１００においては、負誘電率部１１０８の第１の側面１１１４が周期方向Ｄ１と垂直をなす方向から傾斜し、負誘電率部１１０８の第２の側面１１１６が周期方向Ｄ１と垂直をなすが、第３実施形態の電磁波放射体１３００においては、負誘電率部１３０８の第１の側面１３１４及び第２の側面１３１６が周期方向Ｄ１と垂直をなす方向から傾斜する。
【００９１】
第１の側面１３１４及び第２の側面１３１６の傾斜により、単位構造１３０６に含まれる負誘電率部１３０８の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。また、単位構造１３０６に含まれる正誘電率部１３１０の各々も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。負誘電率部１３０８の各々及び正誘電率部１３１０の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない場合は、周期構造１３０４も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１３０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１３０２から放射される。周期方向Ｄ１と垂直をなす方向からの負誘電率部１３０８の第１の側面１３１４の傾斜角θ１及び負誘電率部１３０８の第２の側面１３１６の傾斜角θ２によりスペクトル幅は調整される。
【００９２】
（第４実施形態）
第４実施形態は、電磁波放射体に関する。
【００９３】
図３７の模式図は、第４実施形態の電磁波放射体１４００の断面を示す。
【００９４】
第１実施形態と第４実施形態との違いは、負誘電率部の第１の側面、第２の側面及び上面の傾斜にある。
【００９５】
第１実施形態の電磁波放射体１１００においては、負誘電率部１１０８の第１の側面１１１４が周期方向Ｄ１と垂直をなす方向から傾斜し、負誘電率部１１０８の第２の側面１１１６が周期方向Ｄ１と垂直をなし、負誘電率部１１０８の上面１１１８が放射方向Ｄ２と垂直をなす。しかし、第４実施形態の電磁波放射体１４００においては、負誘電率部１４０８の第１の側面１４１４及び第２の側面１４１６が周期方向Ｄ１と垂直をなし、負誘電率部１４０８の上面１４１８が放射方向Ｄ２と垂直をなす方向から傾斜する。
【００９６】
負誘電率部１４０８の上面１４１８の傾斜により、単位構造１４０６に含まれる負誘電率部１４０８の各々は、周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。単位構造１４０６に含まれる正誘電率部１４１０の各々は、周期方向Ｄ１についての反転対称性を持つ。負誘電率部１４０８の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない場合は、正誘電率部１４１０の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持っても、周期構造１１０４も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１４０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１４０２から放射される。負誘電率部１４０８の上面１４１８の放射方向Ｄ２と垂直をなす方向からの傾斜角θ３によりスペクトル幅は調整される。負誘電率部の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持ち正誘電率部の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない単位構造が採用されてもよい。
【００９７】
（第５実施形態）
第５実施形態は、電磁波放射体に関する。
【００９８】
図３８の模式図は、第５実施形態の電磁波放射体１５００の断面を示す。図３８は断面図である。
【００９９】
図３８に示されるように、第５実施形態の電磁波放射体１５００の放射面１５０２には周期構造１５０４が露出し、電磁波の共振器が放射面１５０２に形成される。
【０１００】
周期構造１５０４においては、単位構造１５０６が周期方向Ｄ１に周期的に配列される。
【０１０１】
単位構造１５０６の各々は、第１の負誘電率部１５０８２、第２の負誘電率部１５０８４及び正誘電率部１５１０を備える。
【０１０２】
第１の負誘電率部１５０８２及び第２の負誘電率部１５０８４は負の誘電率を持つ。正誘電率部１５１０は正の誘電率を持つ。第１の負誘電率部１５０８２の負の誘電率と第２の負誘電率部１５０８４の負の誘電率とは異なる。
【０１０３】
単位構造１５０６の各々においては、第１の負誘電率部１５０８２、第２の負誘電率部１５０８４及び正誘電率部１５１０が周期方向Ｄ１に順次に配列される。
【０１０４】
第１の負誘電率部１５０８２は、負の誘電率を持つ基体部１５１２から突出し周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状突起である。第２の負誘電率部１５０８４は、第１の負誘電率部１５０８２に隣接する。正誘電率部１５１０は、周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状溝である。正誘電率部１５１０は、第１の負誘電率部１５０８２と第２の負誘電率部１５０８４との間の間隙である。線状溝が固体からなる誘電体で埋められ、固体からなる誘電体が正誘電率部１５１０とされてもよい。
【０１０５】
第１の負誘電率部１５０８２の各々、第２の負誘電率部１５０８４の各々及び正誘電率部１５１０の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を有する。しかし、誘電率分布が同等でない３個の第１の負誘電率部１５０８２、第２の負誘電率部１５０８４及び正誘電率部１５１０の配列により、周期構造１５０４は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１５０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１５０２から放射される。第２の負誘電率部１５０８４の幅等によりスペクトル幅は調整される。
【０１０６】
（第６実施形態）
第６実施形態は、電磁波放射体に関する。
【０１０７】
図３９の模式図は、第６実施形態の電磁波放射体１６００の断面を示す。
【０１０８】
第５実施形態と第６実施形態との違いは、第２の負誘電率部に代えて第２の正誘電率部１６１０４が設けられることにある。
【０１０９】
単位構造１６０６の各々においては、負誘電率部１６０８、第２の正誘電率部１６１０４及び第１の正誘電率部１６１０２が周期方向Ｄ１に順次に配列される。
【０１１０】
負誘電率部１６０８は負の誘電率を持つ。第１の正誘電率部１６１０２及び第２の正誘電率部１６１０４は正の誘電率を持つ。第１の正誘電率部１６１０２の正の誘電率と第２の正誘電率部１６１０４の正の誘電率とは異なる。
【０１１１】
負誘電率部１６０８は、負の誘電率を持つ基体部１６１２から突出し周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状突起である。第２の正誘電率部１６１０４は、負誘電率部１６０８に隣接する。第１の正誘電率部１６１０２は、周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状溝である。第１の正誘電率部１６１０２は、負誘電率部１６０８と第２の正誘電率部１６１０４との間の間隙である。線状溝が固体からなる誘電体で埋められ、固体からなる誘電体が第１の正誘電率部１６１０２とされてもよい。
【０１１２】
負誘電率部１６０８の各々、第１の正誘電率部１６１０２の各々及び第２の正誘電率部１６１０４の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を有する。しかし、誘電率分布が同等でない３個の負誘電率部１６０８、第２の正誘電率部１６１０４及び第１の正誘電率部１６１０２の配列により、周期構造１５０４は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１６０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１６０２から放射される。第２の正誘電率部１６１０４の幅、誘電率等によりスペクトル幅は調整される。
【０１１３】
（第７実施形態）
第７実施形態は、電磁波放射体に関する。
【０１１４】
図４０の模式図は、第７実施形態の電磁波放射体１７００の断面を示す。
【０１１５】
第６実施形態と第７実施形態との違いは、第２の正誘電率部の形状にある。
【０１１６】
第６実施形態の電磁波放射体１６００においては、第２の正誘電率部１６１０４の幅は一定であるが、第７実施形態の電磁波放射体１７００においては、放射方向Ｄ２へ向かって第２の正誘電率部１７１０４の幅が細くなる。
【０１１７】
単位構造１６０６に含まれる負誘電率部１７０８の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持ち、単位構造１６０６に含まれる第１の正誘電率部１７１０２及び第２の正誘電率部１７１０４は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。周期構造１７０４も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１７０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１７０２から放射される。第２の正誘電率部１７１０４の幅、形状、誘電率等によりスペクトル幅は調整される。
【０１１８】
（第８実施形態）
第８実施形態は、電磁波放射体に関する。
【０１１９】
図４１の模式図は、第８実施形態の電磁波放射体１８００の断面を示す。
【０１２０】
図４１に示されるように、第８実施形態の電磁波放射体１８００の放射面１８０２には周期構造１８０４が露出し、電磁波の共振器が放射面１８０２に形成される。
【０１２１】
周期構造１８０４においては、単位構造１８０６が周期方向Ｄ１に周期的に配列される。
【０１２２】
単位構造１８０６の各々は、第１の負誘電率部１８０８２、第１の正誘電率部１８１０２、第２の負誘電率部１８０８４及び第２の正誘電率部１８１０４を備える。
【０１２３】
第１の負誘電率部１８０８２及び第２の負誘電率部１８０８４は負の誘電率を持つ。第１の正誘電率部１８１０２及び第２の正誘電率部１８１０４は正の誘電率を持つ。第１の負誘電率部１８０８２の負の誘電率と第２の負誘電率部１８０８４の負の誘電率とは同じであるが、異なってもよい。第１の正誘電率部１８１０２の正の誘電率と第２の正誘電率部１８１０４の正の誘電率とは同じであるが、異なってもよい。
【０１２４】
単位構造１８０６の各々においては、第１の負誘電率部１８０８２、第１の正誘電率部１８１０２、第２の負誘電率部１８０８４及び第２の正誘電率部１８１０４が周期方向Ｄ１に順次に配列される。
【０１２５】
第１の負誘電率部１８０８２及び第２の負誘電率部１８０８４は、負の誘電率を持つ基体部１８１２から突出し周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状突起である。第１の正誘電率部１８１０２及び第２の正誘電率部１８１０４は、周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状溝である。第１の正誘電率部１８１０２及び第２の正誘電率部１８１０４は、第１の負誘電率部１８０８２と第２の負誘電率部１６０８との間の間隙である。線状溝が固体からなる誘電体で埋められ、固体からなる誘電体が第１の正誘電率部１８１０２及び第２の正誘電率部１８１０４とされてもよい。
【０１２６】
第１の負誘電率部１８０８２の幅と第２の負誘電率部１８０８４の幅とは異なる。第１の正誘電率部１８１０２の幅と第２の正誘電率部１８１０４の幅とも異なる。
【０１２７】
第１の負誘電率部１８０８２の各々、第２の負誘電率部１８０８４の各々、第１の正誘電率部１８１０２の各々及び第２の正誘電率部１８１０４の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持つ。しかし、誘電率分布が同等でない４個の第１の負誘電率部１８０８２、第２の負誘電率部１８０８４、第１の正誘電率部１８１０２及び第２の正誘電率部１８１０４の配列により、周期構造１８０４は周期方向についての反転対称性を持たない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１８０２から放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１８０２から放射される。
【０１２８】
（第９実施形態）
第９実施形態は、電磁波放射体に関する。
【０１２９】
図４２及び図４３の模式図は、第９実施形態の電磁波放射体１９００を示す。図４２は、斜視図である。図４３は、上面図である。
【０１３０】
図４２及び図４３に示されるように、第９実施形態の電磁波放射体１９００の放射面１９０２には周期構造１９０４が露出し、電磁波の共振器が放射面１９０２に形成される。
【０１３１】
周期構造１９０４においては、単位構造１９０６が周期方向に周期的に配列される。
【０１３２】
単位構造１９０６の各々は、負誘電率部１９０８及び正誘電率部１９１０を備える。
【０１３３】
負誘電率部１９０８は負の誘電率を持つ。正誘電率部１９１０は正の誘電率を持つ。
【０１３４】
単位構造１９０６の各々においては、負誘電率部１９０８及び正誘電率部１９１０が周期的に配列される。
【０１３５】
負誘電率部１９０８は、負の誘電率を持つ基体部１９１２から突出し周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状突起である。正誘電率部１９１０は、周期方向Ｄ１に垂直な方向に延在する線状溝である。負誘電率部１９０８及び正誘電率部１９１０は周期方向Ｄ１に交互に配列される。正誘電率部１９１０は、一の負誘電率部１９０８と他の負誘電率部１９０８との間の間隙である。線状溝が固体からなる誘電体で埋められ、固体からなる誘電体が正誘電率部１９１０とされてもよい。
【０１３６】
負誘電率部１９０８の第１の側面１９１６は、線状突起の延在方向に沿って進んだ場合に周期方向Ｄ１に蛇行する。負誘電率部１９０８の第２の側面１９１４は周期方向Ｄ１と垂直をなす。負誘電率部１９０８の上面１９１８は放射方向Ｄ２と垂直をなす。
【０１３７】
負誘電率部１９０８の第１の側面１９１６の蛇行により、負誘電率部１９０８の各々は周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。また、正誘電率部１９１０の各々も周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たなくなる。負誘電率部１９０８の各々及び正誘電率部１９１０の各々が周期方向Ｄ１についての反転対称性を持たない場合は、周期構造１９０４も周期方向Ｄ１についての反転対称性を有さない。これにより、偶関数分布を持つ電磁波が放射面１９０２からわずかに放射され、スペクトル幅が狭い電磁波が放射面１９０２から放射される。第１の側面１９１６の波打ちの程度によりスペクトル幅は調整される。
【０１３８】
（第１０実施形態）
第１０実施形態は、電磁波放射装置に関する。
【０１３９】
図４４の模式図は、第１０実施形態の電磁波放射装置２０００の断面を示す。
【０１４０】
図４４に示されるように、第１０実施形態の電磁波放射装置２０００においては、電磁波放射体２００２の放射面２００４以外の面に加熱機構２００６が取りつけられ、電磁波放射体２００２が加熱機構２００６により加熱される。電磁波放射体２００２が加熱された場合は、周期構造２０１０に共鳴する波長のスペクトル幅が狭い電磁波が放射面２００４から放射される。電磁波放射体２００２は、第１実施形態から第９実施形態までの電磁波放射体１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，１６００，１７００，１８００及び１９００のいずれかである。電磁波放射体２００２を加熱するための熱エネルギーは、どのように供給されてもよい。例えば、赤外線の照射により熱エネルギーが供給されてもよいし、熱せられた流体、例えば、オイル、ガス等により熱エネルギーが供給されてもよい。また、燃焼等の反応熱により熱エネルギーが供給されてもよい。電力が熱エネルギーに変換され、変換された熱エネルギーが供給されてもよい。
【０１４１】
電磁波放射装置２０００から放射される電磁波の波長は制限されないが、電磁波放射装置２０００から放射される電磁波は、典型的には、赤外光又は可視光である。
【０１４２】
（第１１実施形態）
第１１実施形態は、電磁波放射装置に関する。
【０１４３】
図４５の模式図は、第１１実施形態の電磁波放射装置３０００の断面を示す。
【０１４４】
図４５に示されるように、第１０実施形態の電磁波放射装置３０００においては、電磁波放射体３００２の内部に加熱機構３００６が埋められ、電磁波放射体３００２が加熱機構３００６により加熱される。電磁波放射体３００２が加熱された場合は、周期構造３０１０に共鳴する波長のスペクトル幅が狭い電磁波が放射面３００４から放射される。電磁波放射体３００２は、第１実施形態から第８実施形態までの電磁波放射体１０００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，１６００，１７００，１８００及び１９００のいずれかである。
【０１４５】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において例示であり、この発明は上記の説明に限定されない。例示されない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定されうる。
【符号の説明】
【０１４６】
１００，１１００，１２００，１３００，１４００，１５００，１６００，１７００，１８００，１９００，２００２，３００２  電磁波放射体
１０２，１１０２，１２０２，１３０２，１４０２，１５０２，１６０２，１７０２，１８０２，１９０２，２００４，３００４  放射面
１０４，１１０４，１２０４，１３０４，１４０４，１５０４，１６０４，１７０４，１８０４，１９０４，２０１０，３０１０  周期構造
１０６，１１０６，１２０６，１３０６，１４０６，１５０６，１６０５，１７０６，１８０６，１９０６  単位構造
２００６，３００６  加熱機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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