Functional arrays of microplasmas were designed for the purpose of controlling electromagnetic waves in the range 10–100 GHz. A two-dimensional square-lattice array of microplasma columns was proved to have photonic-crystal-like properties showing the presence of photonic band gaps and flat bands. A one-dimensional linear array of cold cathode fluorescent lamps (CCFLs) embedded in between the truncated strip lines showed the resonant transmission characteristics due to the surface-wave modes corresponding to the flat-band frequencies. Another one-dimensional configuration of CCFLs vertically aligned along both sides of a coplanar strip line showed peculiar behavior at the lower and higher edges of the band gap. These unique wave-propagation properties are attributed to the periodic structures of which pitches are comparable to or smaller than the wavelengths of electromagnetic waves. Therefore, these artificial arrays are potential metamaterials, which can be used for plasma devices controlling electromagnetic waves.
電磁波を10〜100 GHzの範囲で制御する目的で、マイクロプラズマの機能性アレイを設計した。マイクロプラズマカラムの二次元正方格子アレイは、フォトニックバンドギャップおよびフラットバンドの存在を示すフォトニック結晶様の特性を有することが実証された。一次元の冷陰極蛍光管（CCFL）の線状アレイを、切断されたストリップ線路の間に埋め込んだ構成では、フラットバンド周波数に対応する表面波モードによる共振透過特性が示された。さらに、コプレーナストリップ線路の両側に沿ってCCFLを垂直に配置した別の一次元構成では、バンドギャップの低端および高端において特異な挙動が観察された。これらの特異な波動伝播特性は、電磁波の波長と同等またはそれ以下の周期を有する周期的構造に起因するものである。したがって、これらの人工アレイは、電磁波を制御するプラズマデバイスに応用可能なメタマテリアルとしての可能性を有する。