干渉フィルタ

周波数選択性サーフェス（FSS: frequency sensitive surfaces）は高周波コミュニティで注目されている分野のひとつです。FSSは極小のユニットセルが多数配列されたアレイ構造をしています。ユニットセルは（たとえば金属の）極小構造とその周辺の空気部分から構成され、そこに生じる顕微鏡レベルの共振が、構造全体では周波数選択性となって現れます。FSSの一例として干渉フィルタを図1に示します。

ホールの直径 d = 168 μm
ホールの間隔 s = 226 μm
材質は金メッキの真鍮 l = 153 μm
有効なエリアの直径は 11mmで、開けられたホールの数は合計約1600個に上ります。

このようなアレイ構造では、構造全体を計算するのは多くのメモリを要し時間もかかります。これとは別に、アレイを模擬する境界条件をユニットセルに設定し、セルのみを計算する方法があります。1図に示す干渉フィルタのユニットセルモデルを図2左に示します。良導体である金（gold）材質は、PEC材質（灰色）に設定て問題なく正確に表現できます。このユニットセルに対してx方向とy方向にmagnetic境界条件とelectric境界条件を設定して無限反復を定義し（図2右）、これによってアレイを表現することができます。

CST MW STUDIO（CST MWS）による計算を行った結果と、比較対象の測定結果を図3に示します。最初の通過帯域（中央周波数 1300GHz）と2番目の通過帯域（中心周波数 1750GHz）について、両方の結果には良好な相関があることが分かります。

CST MWSのシミュレーション結果として電磁界分布も得られます。 2つの伝搬モードの電磁界分布を図4に示します。

参考文献

[1] C. Winnewisser, F. Lewen, J. Weinzierl, H. Helm, "Transmission features of frequency-selective components in the far infrared determined by terahertz time-domain spectroscopy.", Applied Optics, Vol. 38, No. 18, pp. 3961-3967, 1999.