Propagation of electromagnetic waves in several types of microplasmas has been examined experimentally in a frequency range 10–75 GHz. Firstly, the fundamental characteristics of the propagation were investigated using a planar geometry of microplasma assembly, and the electron density was derived by a comparison of the transmittance with the theoretical analyses using a Drude type model with collisional effects. Secondly, an extraordinary propagation phenomenon such as the focusing effect was observed in a two-dimensional periodical microplasma array. This kind of anomalous refraction cannot be interpreted only by predictions based on the dielectric property of bulk plasma, and it is suggested that a photonic-crystal-like periodical dielectric structure may play a significant role. Thirdly, it was demonstrated that the T-junction formed by a microplasma connected to a microstrip line can control the transmission of microwaves. An attenuation (or modulation) depth of about 35% was obtained with a series of two T-junctions connected to the strip line at the right-angled corners. All the above features come from (a) the relatively high electron density of the microplasmas near 1013 cm−3, (b) the complex dispersion relation with collisional effects and (c) the spatial arrangement with a characteristic scale of the same order of the wavelength of microwaves.
マイクロプラズマの数種の形態における電磁波の伝播を、10～75 GHzの周波数範囲で実験的に調べた。まず、マイクロプラズマの平面形状を用いて伝播の基本特性を調査し、衝突効果を考慮したドルーデ型モデルを用いた理論解析と透過率を比較することにより、電子密度を導出した。次に、二次元周期マイクロプラズマアレイにおいて、集束効果などの異常な伝播現象が観察された。この種の異常屈折は、バルクプラズマの誘電特性のみに基づく予測では解釈できず、フォトニック結晶に類似した周期誘電構造が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。さらに、マイクロストリップ線路に接続されたマイクロプラズマによって形成されるT分岐が、マイクロ波の伝送を制御できることが実証された。直角コーナーでストリップ線路に接続された2つのT分岐を直列に配置することにより、約35%の減衰（または変調）深度が得られた。上記のすべての特性は、(a) 1013 cm−3に近いマイクロプラズマの比較的高い電子密度、(b) 衝突効果を伴う複素分散関係、および (c) マイクロ波の波長と同程度の特徴的スケールを有する空間配置に由来する。