JP2010139604A

JP2010139604A - 電磁波発生・伝送装置

Info

Publication number: JP2010139604A
Application number: JP2008314147A
Authority: JP
Inventors: Yuki Ichikawa; 雄貴市川; Hideyuki Otake; 秀幸大竹
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】単一モードの電磁波が伝送される電磁波発生・伝送装置を提供すること。
【解決手段】ポンプ光パルスを発生するポンプ光源１と、ポンプ光源１から発生された前記ポンプ光パルスの空間光強度分布を所定の強度分布に変調する強度分布変調手段２と、強度分布変調手段２で所定の強度分布に変調された前記ポンプ光パルスが入射されてポンプ光パルスより長波長の電磁波を発生する電磁波発生手段４と、電磁波発生手段４から発生された前記電磁波を伝送する電磁波伝送媒体５と、を有することを特徴とする電磁波発生・伝送装置。
【選択図】図１

Description

電磁波のうちテラヘルツ波は周波数が０．１〜１０ＴＨｚ（波長が３０μｍ〜３０００μｍ）の電磁波であり、波長が赤外〜遠赤外領域とほぼ一致する。テラヘルツ波帯はこれまで未開拓電磁波であったが、この周波数帯の電磁波の特徴を生かした時間領域分光、イメージング及びトモグラフィーによる材料のキャラクタリゼーション、環境計測、生物や医学への応用などが検討され、近年重要になってきている。本発明は、電磁波の応用に必要不可欠な電磁波発生・伝送装置に関する。

レーザ技術によりパルス幅の短いコヒーレントなパルス光が得られる。パルス幅の短いコヒーレントなパルス光を物質（結晶、液体、気体、粉末）に照射してポンプ（励起）すると、非線形光学効果（χ^（２）効果、誘導ラマン効果、誘導ブリルアン効果、他）によってポンプ光より長波長のコヒーレントな電磁波が得られる（例えば、非特許文献１参照）。

近年、高出力のテラヘルツ波を発生させるために、テラヘルツ波発生用非線形結晶中でのポンプ光（励起光）のパルスフロントを、テラヘルツ波の位相速度とポンプ光の群速度とで決まる特定の角度に傾斜させ、ポンプ光パルスフロントの法線ベクトル方向に結晶の光整流（optical rectification）効果で高強度のテラヘルツ波を発生させる方法が開発されている（例えば、非特許文献２〜４参照。）。

一方、テラヘルツ波を伝送する媒体として、例えば、テラヘルツ波導波路が提案されている（例えば、非特許文献５参照。）。このような導波路は、空間伝播するテラヘルツ波を導波路伝播モードに変換し、テラヘルツ波を空間伝播させる代わりに導波路モードとして伝送するためのものである。
稲場文男、他編「レーザーハンドブック」朝倉書店、１９７３年２月２０日、ｐ．４１５−４５６ J. Hebling et al., " Velocity matching by pulse front tilting for large-area THz-pulse generation ", Opt. Express Vol. 10, pp1161-1166 (2002) M. C. Hoffmann et al., "Efficient terahertz generation by optical rectification at 1035 nm ", Opt. Express Vol. 15, pp11706-11713 (2007) J. Hebling et al., "Tunable THz pulse generation by optical rectification of ultrashort laser pulses with tilted pulse front ", Appl. Phys. B Vol.78, pp593-599 (2004) G. Gallot et al., "Terahertz waveguides ", J. Opt. Soc. Am. B Vol. 17, pp851-863 (2000)

空間伝播する電磁波を導波路等の伝送媒体に光学結合する場合、伝送媒体の伝播モードへの結合状態は、結合効率ηで表される。伝送媒体中での伝播モードｌｍ（エル・エム）への結合効率η_lmは、次式のように表される。
η_lm＝（モードｌｍに結合するパワー）／（全入射パワー）
＝｜∬Ｅ_in（ｘ，ｙ）Ｅ^＊ _lm（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ｜²／Σ_ｌ´ｍ´｜∬Ｅ_in（ｘ，ｙ）Ｅ^＊ _ｌ´ｍ´（ｘ，ｙ）ｄｘｄｙ｜²
ここで、Ｅ_in（ｘ，ｙ）及びＥ_lm（ｘ，ｙ）は、それぞれ入射波断面（波数ベクトル方向をｚ軸とする）における複素電場分布と伝送媒体中の伝播モードｌｍの伝播方向に垂直な断面での複素電場分布である（＊は複素共役を表す。）。理想的な結合状態は、Ｅ_in（ｘ，ｙ）＝Ｅ_lm（ｘ，ｙ）のときであり、このときη_lm＝１となる。

上記従来の方法で発生された電磁波を伝送媒体に結合させようとすると、電磁波の波数ベクトルに垂直な平面内での電磁波電場強度分布が、ポンプ光断面の空間強度分布を反映し、電磁波の波数ベクトルに垂直な平面内での電場強度分布が、必ずしも伝送媒体の狙った伝播モードの電場分布と一致せず、発生した電磁波の一部が望まない他の伝播モードへ結合してしまう。

例えば、ポンプ光が通常のガウシアンビームで伝送媒体が矩形（方形）導波路の場合、非線形結晶から発生される電磁波の空間での光束断面における電場強度分布は楕円状になるが、伝播モードは図１２（a）に示すような電場分布（軸対称モード）となり、導波路の伝播モードと電磁波の空間伝播モード間で、電場分布の形状が一致しない。ビーム品質の良い低次モードのＴＥ_１０モードは、図１２（b）、（c）に示すように、ｘ軸方向でガウシアンで、ｙ軸方向でフラットな強度分布をしている。導波路の伝播モードと電磁波の空間伝播モード間で、電場分布の形状が一致しない場合、狙ったモード以外の伝播モードへの結合が避けられず、伝送媒体から出射される電磁波のビーム品質が低下する。例えば、電磁波を計測に応用する場合、ビーム品質が低いと、集光スポットが大きくなり計測の分解能が低下したりする。また、電磁波パルスにおいて、伝播モード間での伝播定数の違いにより、パルス幅が広がってしまう問題もある。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、単一モードの電磁波が伝送される電磁波発生・伝送装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明の電磁波発生・伝送装置は、ポンプ光パルスを発生するポンプ光源と、前記ポンプ光源から発生された前記ポンプ光パルスの空間光強度分布を所定の強度分布に変調する強度分布変調手段と、前記ポンプ光パルスが入射されて前記ポンプ光パルスより長波長の電磁波を発生する電磁波発生手段と、前記電磁波発生手段から発生された前記電磁波を伝送する電磁波伝送媒体と、を有することを特徴としている。

上記電磁波発生・伝送装置において、前記電磁波がテラヘルツ波であることが好ましい。

また、前記電磁波伝送媒体を伝播した電磁波の空間光強度分布をモニターするモニター手段と、前記モニター手段でモニターした電磁波の空間光強度分布を前記強度分布変調手段にフィードバックし、前記強度分布変調手段をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、をさらに有するとよい。

また、前記ポンプ光源から発生された前記ポンプ光パルスのパルスフロントを光軸と直交する面に対して所定の角度傾斜させるパルスフロント傾斜手段を有し、前記電磁波発生手段が前記パルスフロント傾斜手段で所定の傾斜角度に傾斜された前記ポンプ光パルスが入射されてテラヘルツ波を発生する非線形結晶であるとよい。

また、前記ポンプ光源は、前記強度分布変調手段及び或いは前記パルスフロント傾斜手段を内蔵するとよい。

また、前記ポンプ光源は、複数のレーザを二次元に配置した二次元アレーレーザを備え、前記強度分布変調手段は、前記複数のレーザの出力を制御する出力制御手段を含むものとすると良い。

また、前記ポンプ光源は、複数のレーザを二次元に配置した二次元アレーレーザを備え、前記パルスフロント傾斜手段は、前記複数のレーザのパルスタイミングを順次ずらすパルスタイミング制御手段を含むものとすると良い。

ポンプ光パルスの空間光強度分布を所定の強度分布に変調する強度分布変調手段を有するので、所定の強度分布を電磁波伝送媒体の単一モードの強度分布に等しくすることで、電磁波発生手段から該強度分布に等しい電磁波を発生させ、伝送媒体から単一モードの電磁波を出射させることができる。

テラヘルツ波は応用性の広い電磁波であり、電磁波発生・伝送装置の有用性が高まる。

モニター手段で伝送媒体を伝播した電磁波の空間光強度分布をモニターし、フィードバック制御手段でその空間光強度分布を強度分布変調手段にフィードバックするので、伝送媒体を伝播した電磁波の空間光強度分布を高効率且つ高精度に単一モード化できる。

ポンプ光源から発生されたポンプ光パルスのパルスフロントを光軸と直交する面に対して所定の角度傾斜させるパルスフロント傾斜手段を有し、電磁波発生手段がパルスフロント傾斜手段で所定の傾斜角度に傾斜された前記ポンプ光パルスが入射されてテラヘルツ波を発生する非線形結晶であるので、非線形結晶から光整流現象により高出力のテラヘルツ波が発生される。その結果、電磁波発生・伝送装置の有用性が一層高まる。

ポンプ光源が強度分布変換手段及び或いはパルスフロント傾斜手段を内蔵するので、装置の小型化が図れる。

出力制御手段で複数のレーザの出力を制御することでポンプ光の空間光強度分布を所定の強度分布に変調することができる。その結果、新たな光学要素を必要とせず、装置の小型化が一層図れる。

パルスタイミング制御手段で複数のレーザのパルスタイミングを順次ずらすことでパルスフロントを所定の傾斜角度に傾斜させることができる。その結果、新たな光学要素を必要とせず、装置の小型化が一層図れる。

本発明の実施形態を図面を参照して詳しく説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の電磁波発生・伝送装置の概略構成図である。図３は、強度分布変調手段として用いた矩形開口ＮＤフィルターの正面視図であり、図５は、図１のＰ1におけるポンプ光パルスの強度分布の等高線図とｘ軸（ｙ軸）方向の強度分布曲線を示す。図６は、図１のＰ2におけるポンプ光の強度分布の等高線図とｘ軸方向及びｙ軸方向の強度分布曲線とを示す。図７は、図１のＰ4におけるテラヘルツ波の強度分布の等高線図とｘ軸方向及びｙ軸方向の強度分布曲線とを示す。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、図１に示すように、ポンプ光源１と、強度分布変調手段２と、電磁波発生手段４と、伝送媒体５と、を備えている。

ポンプ光源１は、たとえば、Erドープファイバレーザで、パルス幅１７ｆｓ、繰り返し周波数５０ＭＨｚ、中心波長１５５０ｎｍ、出力１００ｍＷのポンプ光を発生する。ポンプ光は、図５に示すような、単一モードの円形ガウシアンビームである。すなわち、強度分布変調手段２に入射されるポンプ光は、同心円状の等高線を持つ２次元強度分布を有している。

ポンプ光源１から出射されたポンプ光ビームは、テレセントリック光学系（望遠鏡）６に入射し、ビーム径が拡大される。

強度分布変調手段２には、図３に示すような２次元透過率分布を持つ矩形開口を備えている矩形開口ＮＤフィルターを用いることができる。この２次元透過率分布は、図５に示す同心円状の等高線を持つ２次元強度分布を、図６に示す１次元強度分布を持つ矩形ビームに変換するように設計されている。

強度分布変調手段２として、たとえば矩形開口の透過型液晶パネルを用いると、後述のフィードバック制御も可能になる。すなわち、２次元透過率分布を実時間で変更することができる。

電磁波発生手段４は、たとえば、有機非線形結晶のＤＡＳＴ（4-dimethylamino-N-methyl-4 stilbazobazolium tosylate）であり、用いたＤＡＳＴ結晶４はｃ軸に直交する二つの面４１、４２を持ち、面４１と４２の間隔（厚さ）は０．１ｍｍである。ＤＡＳＴ結晶４に上記ポンプ光がレンズ７で集光照射されると、ＤＡＳＴ結晶４からχ^（２）過程によりテラヘルツ波が発生される。このテラヘルツ波は、図７に示すような空間光強度分布をもっている。

ＤＡＳＴ結晶４から発生されたテラヘルツ波は、レンズ８で伝送媒体５に結合される。

伝送媒体５には、矩形導波路が用いられる。なお、伝送媒体５には、コアとクラッドとを有するファイバー、ストリップライン、金属導波管、金属線などを用いても良い。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、ポンプ光パルスの空間光強度分布を強度分布変調手段２で矩形導波路５のＴＥ_１０単一モードの強度分布に等しくするので、ＤＡＳＴ結晶４から発生されるテラヘルツ波も図７に示すような空間光強度分布を持ち、伝送媒体５から図１２に示すＴＥ_１０モードのみが出射される。

なお、ポンプ光パルスの空間光強度分布を矩形導波路５のＴＭ_１２モードの強度分布と等しくする強度分布変調手段２を用いることで、矩形導波路５でＴＭ_１２モードのみを効率よく伝播させることができる。

本実施形態では、伝送媒体５が矩形導波路であるため、強度分布変調手段２に矩形開口ＮＤフィルターを用いて、ポンプ光の強度分布を矩形導波路５の低次モード（ＴＥ_１０）の強度分布に等しくしている。伝送媒体５に円形導波路を用いる場合は、ポンプ光の強度分布を円形導波路の低次モード（点対称モード、たとえば、ＴＥ_０１モード）の強度分布に等しくする強度分布変調手段２を用いる必要がある。このような強度分布変調手段２としては、ポンプ光の強度分布をＴＥ_０１モードの強度分布に等しくする透過率分布をもつ円形開口ＮＤフィルターを用いればよい。

（実施形態２）
本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、実施形態１のポンプ光源１をイッテルビウム固体レーザ再生増幅器に、電磁波発生手段４をLiNbO₃結晶に、それぞれ変更し、電磁波発生手段４の前にパルスフロント傾斜手段３を備えた以外は実施形態１の電磁波発生・伝送装置と同じである。同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、図２に示すように、ポンプ光源１Aと、強度分布変調手段２と、パルスフロント傾斜手段３と、非線形結晶４Aと、伝送媒体５と、を備えている。

ポンプ光源１Aは、繰り返し周波数１−１００kHz、パルス幅３００ｆｓ、中心波長１０３５ｎｍ、平均出力パワー２０−４００ｍＷのイッテルビウム固体レーザ再生増幅器である。ポンプ光源１Aからは、図５に示すような、単一モードの円形ガウシアンビームが出射される。すなわち、強度分布変調手段２に入射されるポンプ光は、同心円状の等高線を持つ２次元強度分布を有している。

パルスフロント傾斜手段３には、図４に示すようなエシェロン（階段格子）を用いることができる。ｚ軸（光軸）に直交する面に平行なパルスフロントＰＦ₀を持つポンプ光パルスがエシェロン３に入射されると、エシェロン３の厚さで光速が減速され、厚いところを通過するポンプ光パルス程、進む距離が短くなり、エシェロン３を出射するポンプ光パルスのパルスフロントは、ＰＦ₁のように光軸に直交する面に対してα_１だけ傾斜する。なお、パルスフロント傾斜手段３には、たとえば、グルーブ数１８００本／ｍｍの回折格子を使用しても良い。

パルスフロント傾斜手段３から出射されたポンプ光パルスは、レンズ７で集光され、さらにα_２に傾斜したパルスフロントＰＦ_２になる。したがって、非線形結晶４に入射されるポンプ光パルスはパルスフロントＰＦ_２をもつことになる。

非線形結晶４Aには、０．６％のMgOをドープしたLiNbO₃結晶を用いた。LiNbO₃結晶４Aは、図２に示すように光軸と直交する入射面４aに対して角度βの出射面を持つように直方体をカットしたものである。角度βは、ポンプ光パルスの結晶４A中での群速度Ｖ^ｇｒ _pと発生する電磁波（テラヘルツ波）の位相速度Ｖ^ｐｈ _THzとで決まり、次式を満たすように設計されている。

Ｖ^ｐｈ _THz＝Ｖ^ｇｒ _pｃｏｓβ （１）
非線形結晶４Aが０．６％のMgOをドープしたLiNbO₃結晶の場合、β＝６４°である。

非線形結晶４Aに入射するポンプ光パルスのパルスフロントＰＦ_２の傾斜角α_２（図２参照。）は、非線形結晶４Aの光整流作用によりテラヘルツ波が効率よく発生されるように、次式を満たすように設計されている。

ｔａｎα_２＝ｎ^ｇｒ _ｐｔａｎβ （２）
ここで、ｎ^ｇｒ _ｐはポンプ光パルスの非線形結晶４A中での群屈折率である。非線形結晶４Aが０．６％のMgOをドープしたLiNbO₃結晶の場合、α_２＝７８°である。

非線形結晶４Aから発生されたテラヘルツ波は、レンズ８で伝送媒体５に結合される。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、ポンプ光パルスのパルスフロントがパルスフロント傾斜手段３で所定の角度に傾斜されるので、非線形結晶４Aから光整流作用で高出力のテラヘルツ波が発生される。そしてそのテラヘルツ波の空間光強度分布が矩形導波路５の単一モードの強度分布に等しいので、非線形結晶４Aから出射されるテラヘルツ波も図７に示すような空間光強度分布を持ち、伝送媒体５から図１２に示すＴＥ_１０モードの高出力テラヘルツ波が出射される。その結果、本実施形態の電磁波発生・伝送装置は応用性が高い。

テラヘルツ波が空気中を伝播すると、空気中の水蒸気や炭酸ガス等で吸収され、測定対象に僅かしか到達しないが、本発明のテラヘルツ波発生・伝送装置を用いると、測定対象近くまで伝送媒体で伝送されるので空気中での吸収損失が殆どない。また、伝送媒体から出射されるテラヘルツ波は単一モードで且つ高出力であるため、ビーム品質及び強度が高く、様々な応用性に優れている。

（実施形態３）
本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、実施形態２のポンプ光源１Aを強度分布変調手段２とパルスフロント傾斜手段３を備えるポンプ光源に変更した以外は実施形態２の電磁波発生・伝送装置と同じである。同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、図８に示すように強度分布変調手段１２とパルスフロント傾斜手段１３を含むポンプ光源１０を備えている。

ポンプ光源１０は、図９（a）に示すように、多数のモードロックファイバーレーザ１１（１，１）、１１（１，２）・・１１（ｉ，ｊ）・・１１（Ｍ，Ｎ）と強度分布変調手段１２とパルスフロント傾斜手段１３とを備えている。

各モードロックファイバーレーザ１１（i,j）は、ファイバー共振器１１（i,j）_aと出力ファイバー１１（i,j）_bとを備えている。

強度分布変調手段１２は、各モードロックファイバーレーザ１１（i,j）の出力制御手段である。また、パルスフロント傾斜手段１３は、各モードロックファイバーレーザ１１（i,j）のパルスタイミングを制御するパルスタイミング制御手段である。

出力ファイバー１１（i,j）_bの端部は、図９（b）に示すように、ｘ−ｙ平面で矩形に配置されている。したがって、出力制御手段１２で各モードロックファイバーレーザ１１（i,j）の出力を制御することで、ポンプ光の空間光強度分布を図６に示すようにすることができる。

また、図９（c）に示すように、１列目の出力ファイバー１１（i,1）_b、２列目の出力ファイバー１１（i,2）_b、・・・Ｎ列目の出力ファイバー１１（i,N）_bの順に、パルスタイミング制御手段１３で各レーザのパルスのタイミングを順次遅らせることでパルスフロントをα_０に傾斜させることができる。なお、パルスフロントの傾斜角は、テレセントリック光学系（望遠鏡）６とレンズ７を通過することで変化するので、α_０はα_２＝７８°となるように制御される。

本実施形態では、上記のようにパルスタイミング制御手段１３で各レーザのパルスのタイミングを順次遅らせることでパルスフロントを傾斜させたが、たとえば、出力ファイバー１１（i,j）_bの長さを変えることでもパルスフロントを傾斜させることができる。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、ポンプ光源１０に強度分布変調手段とパルスフロント傾斜手段とが内蔵されるので、装置の小型化、安定動作が達成される。

なお、本実施形態では、ポンプ光源１０として上記のように多数のモードロックファイバーレーザを用いたが、半導体レーザアレーを用いても良い。

（実施形態４）
本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、実施形態３の電磁波発生・伝送装置にモニター手段とフィードバック制御手段とを付加した以外は実施形態３の電磁波発生・伝送装置と同じである。同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、図１０に示すように、伝送媒体５を伝播したテラヘルツ波の空間光強度分布をモニターするモニター手段２２とフィードバック制御手段２３とを備えている。

モニター手段２２としては、たとえばサーモグラフィックカメラや、二次元アレーボロメータ、二次元アレーパイロメータ、二次元走査EO（Electro Optical）検出器等を用いることができる。モニター手段２２は、伝送媒体５を伝播したテラヘルツ波をビームスプリッタ２１で分岐してモニターする。

フィードバック制御手段２３は、ＣＰＵ或いは専用の電子制御ユニットである。フィードバック制御手段２３は、モニター手段２２がモニターしたテラヘルツ波の強度分布が単一モードであるかを判定して単一モードになるように強度分布変調手段をフィードバック制御する。

フィードバック制御は、図１１に示すフローチャートのように行われる。先ず、Ｓ１（ステップ１）でポンプ光源がオンされ、電磁波発生・伝送装置が動作する。次にＳ２で強度分布制御手段（出力制御手段１２）がポンプ光強度分布を制御する。次にＳ３でモニター手段２２がテラヘルツ波の強度分布を測定し、その測定値をフィードバック制御手段２３に渡す。Ｓ４でフィードバック制御手段２３は測定値が単一モードであるか判定し、
単一モードになるまで強度分布制御手段（出力制御手段１２）がポンプ光強度分布を制御する。

本実施形態の電磁波発生・伝送装置は、モニター手段２２で伝送媒体５を伝播したテラヘルツ波の空間光強度分布をモニターし、フィードバック制御手段２３でその空間光強度分布が単一モードになるまで強度分布変調手段１２にフィードバックするので、伝送媒体５を伝播したテラヘルツ波の空間光強度分布が高精度に単一モード化される。

実施形態１の電磁波発生・伝送装置の概略構成図である。実施形態２の電磁波発生・伝送装置の概略構成図である。強度分布変調手段（矩形開口ＮＤフィルター）の正面視図である。パルスフロント傾斜手段（エシェロン板）でパルスフロントが傾斜する様子を示す図である。（a）図１及び図２のＰ₁におけるポンプ光パルスの強度分布の等高線図である。

（b）図１及び図２のＰ₁におけるポンプ光パルスのｘ軸（ｙ軸）方向の強度分布曲線である。
（a）図１及び図２のＰ₂におけるポンプ光パルスの強度分布の等高線図である。

（b）図１及び図２のＰ₂におけるポンプ光パルスのｘ軸方向の強度分布曲線である。

（c）図１及び図２のＰ₂におけるポンプ光パルスのｙ軸方向の強度分布曲線である。
（a）図１及び図２のＰ₄におけるテラヘルツ波の強度分布の等高線図である。

（b）図１及び図２のＰ₄におけるテラヘルツ波のｘ’軸方向の強度分布曲線である。

（c）図１及び図２のＰ₄におけるテラヘルツ波のｙ’軸方向の強度分布曲線である。
実施形態３の電磁波発生・伝送装置の概略構成図である。（a）図８におけるポンプ光源１０の概略構成図である。

（b）図９（a）における出力ファイバー１１（i,j）_bの端部のA矢視図である。

（c）各レーザのパルスのタイミングを順次遅らせることでパルスフロントを傾斜させる様子を示す図である。
実施形態４の電磁波発生・伝送装置の概略構成図である。フィードバック制御のフローチャートである。（a）矩形導波路における主要な３つのモードの電場パターンである。

（b）ＴＥ_１０モードのｘ軸方向の強度分布波形である。

（c）ＴＥ_１０モードのｙ軸方向の強度分布波形である。

符号の説明

１、１A、１０・・・・ポンプ光源
２、１２・・・・・・・強度分布変調手段
３、１３・・・・・・・パルスフロント傾斜手段
４、４A・・・・・・・電磁波発生手段
５・・・・・・・・・・電磁波伝送媒体
１１（i,j）・・・・・・・二次元アレーレーザ
２２・・・・・・・・・モニター手段
２３・・・・・・・・・フィードバック制御手段

Claims

ポンプ光パルスを発生するポンプ光源と、
前記ポンプ光源から発生された前記ポンプ光パルスの空間光強度分布を所定の強度分布に変調する強度分布変調手段と、
前記ポンプ光パルスが入射されて前記ポンプ光パルスより長波長の電磁波を発生する電磁波発生手段と、
前記電磁波発生手段から発生された前記電磁波を伝送する電磁波伝送媒体と、
を有することを特徴とする電磁波発生・伝送装置。
前記電磁波がテラヘルツ波である請求項１に記載の電磁波発生・伝送装置。
前記電磁波伝送媒体を伝播した電磁波の空間光強度分布をモニターするモニター手段と、
前記モニター手段でモニターした電磁波の空間光強度分布を前記強度分布変調手段にフィードバックし、前記強度分布変調手段をフィードバック制御するフィードバック制御手段と、をさらに有する請求項１または２に記載の電磁波発生・伝送装置。
前記ポンプ光源から発生された前記ポンプ光パルスのパルスフロントを光軸と直交する面に対して所定の角度傾斜させるパルスフロント傾斜手段を有し、
前記電磁波発生手段が前記パルスフロント傾斜手段で所定の傾斜角度に傾斜された前記ポンプ光パルスが入射されてテラヘルツ波を発生する非線形結晶である請求項２または３に記載の電磁波発生・伝送装置。
前記ポンプ光源は、前記強度分布変調手段及び或いは前記パルスフロント傾斜手段を内蔵する請求項４に記載の電磁波発生・伝送装置。
前記ポンプ光源は、複数のレーザを二次元に配置した二次元アレーレーザを備え、前記強度分布変調手段は、前記複数のレーザの出力を制御する出力制御手段を含む請求項５に記載の電磁波発生・伝送装置。
前記ポンプ光源は、複数のレーザを二次元に配置した二次元アレーレーザを備え、前記パルスフロント傾斜手段は、前記複数のレーザのパルスタイミングを順次ずらすパルスタイミング制御手段を含む請求項５又は６に記載の電磁波発生・伝送装置。