JP2015119034A - Short optical pulse generation device, terahertz wave generation device, camera, imaging device and measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、短光パルス発生装置、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置に関する。 The present invention relates to a short light pulse generator, a terahertz wave generator, a camera, an imaging device, and a measurement device.
近年、100GHz以上30THz以下の周波数を有する電磁波であるテラヘルツ波が注目されている。テラヘルツ波は、例えば、イメージング、分光計測等の各種計測、非破壊検査等に用いることができる。 In recent years, terahertz waves, which are electromagnetic waves having a frequency of 100 GHz to 30 THz, have attracted attention. The terahertz wave can be used for various measurements such as imaging and spectroscopic measurement, non-destructive inspection, and the like.
このテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置は、例えば、サブピコ秒(数百フェムト秒)程度のパルス幅をもつ光パルスを発生させる短光パルス発生装置と、短光パルス発生装置で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、を有している。一般的に、サブピコ秒程度のパルス幅の光パルスを発生させる短光パルス発生装置として、フェムト秒ファイバーレーザー、チタンサファイヤレーザー、および半導体レーザー等が使用されている。 The terahertz wave generator that generates the terahertz wave includes, for example, a short optical pulse generator that generates an optical pulse having a pulse width of about sub-picoseconds (several hundred femtoseconds), and an optical pulse generated by the short optical pulse generator. And a photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated. In general, femtosecond fiber lasers, titanium sapphire lasers, semiconductor lasers, and the like are used as short optical pulse generators that generate optical pulses having a pulse width of about sub-picoseconds.
例えば特許文献1には、半導体レーザーを直接変調させて光パルスの周波数をチャープさせた後、ファイバーからなる光パルス圧縮部(群速度分散部)にてパルス幅を圧縮する光パルス発生装置が記載されている。
For example,
しかしながら、特許文献1の光パルス発生装置では、半導体レーザーを直接変調させて光パルスの周波数をチャープさせているため、チャープ量が少なく、群速度分散部において、十分にパルス幅を圧縮することができなかった。
However, in the optical pulse generator of
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記短光パルス発生装置を含むテラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置を提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a short optical pulse generator capable of generating an optical pulse with a small pulse width. Another object of some aspects of the present invention is to provide a terahertz wave generation device, a camera, an imaging device, and a measurement device including the short light pulse generation device.
本発明に係る短光パルス発生装置は、
光パルスを生成する光パルス生成部と、
前記光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部と、
光ファイバーを含み、かつ、前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部と、
を含む。
The short optical pulse generator according to the present invention is
An optical pulse generator for generating an optical pulse;
A frequency chirp section for chirping the frequency of the optical pulse;
A group velocity dispersion unit that includes an optical fiber and generates a group velocity difference according to wavelength in the optical pulse chirped by the frequency chirp unit;
including.
このような短光パルス発生装置では、例えば周波数チャープ部を有さない形態に比べて、光パルスのチャープ量を多くすることができ、群速度分散部において、十分にパルス幅を圧縮することができる。したがって、このような短光パルス発生装置は、パルス幅の小
さい光パルスを発生することができる。
In such a short optical pulse generator, the chirp amount of the optical pulse can be increased as compared with, for example, a configuration having no frequency chirp part, and the pulse width can be sufficiently compressed in the group velocity dispersion part. it can. Therefore, such a short optical pulse generator can generate an optical pulse with a small pulse width.
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記光パルス生成部は、
発光素子と、
前記発光素子を直接変調で駆動する駆動回路と、
を有し、
前記駆動回路は前記発光素子の発光の繰り返し周波数を変更可能に構成されていてもよい。
In the short light pulse generator according to the present invention,
The optical pulse generator is
A light emitting element;
A driving circuit for driving the light emitting element by direct modulation;
Have
The drive circuit may be configured to change a repetition frequency of light emission of the light emitting element.
このような短光パルス発生装置では、発光素子の発光の繰り返し周波数を、光ファイバーの全長によらず任意に設定することができる。したがって、このような短光パルス発生装置では、高い自由度で繰り返し周波数を設定することができる。 In such a short light pulse generator, the repetition frequency of light emission of the light emitting element can be arbitrarily set regardless of the total length of the optical fiber. Therefore, in such a short optical pulse generator, the repetition frequency can be set with a high degree of freedom.
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記光ファイバーから射出された前記光パルスを、前記光ファイバーに戻す反射ミラーを含んでいてもよい。
In the short light pulse generator according to the present invention,
A reflection mirror that returns the optical pulse emitted from the optical fiber to the optical fiber may be included.
このような短光パルス発生装置では、光ファイバーの全長を大きくしなくても、光ファイバーを伝搬する光パルスに、大きな群速度差を生じさせることができる。したがって、このような短光パルス発生装置では、小型化を図りつつ、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる。 In such a short optical pulse generator, a large group velocity difference can be generated in an optical pulse propagating through an optical fiber without increasing the total length of the optical fiber. Therefore, such a short optical pulse generator can generate an optical pulse with a small pulse width while achieving miniaturization.
本発明に係るテラヘルツ波発生装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
を含む。
The terahertz wave generator according to the present invention is
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
including.
このようなテラヘルツ波発生装置では、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。 Such a terahertz wave generator can include a short optical pulse generator capable of generating an optical pulse with a small pulse width.
本発明に係るカメラは、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を含む。
The camera according to the present invention is
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
A storage unit for storing a detection result of the terahertz wave detection unit;
including.
このようなカメラでは、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。 Such a camera can include a short light pulse generator capable of generating a light pulse with a small pulse width.
本発明に係るイメージング装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を含む。
An imaging apparatus according to the present invention includes:
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
An image forming unit that generates an image of the object based on a detection result of the terahertz wave detection unit;
including.
このようなイメージング装置では、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。 Such an imaging apparatus can include a short optical pulse generator capable of generating an optical pulse with a small pulse width.
本発明に係る計測装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を含む。
The measuring device according to the present invention is
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
Based on the detection result of the terahertz wave detection unit, a measurement unit that measures the object,
including.
このような計測装置では、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。 Such a measuring device can include a short optical pulse generator capable of generating an optical pulse with a small pulse width.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 短光パルス発生装置
1.1. 構成
まず、本実施形態に係る短光パルス発生装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る短光パルス発生装置100の機能ブロック図である。
1. Short light pulse generator 1.1. Configuration First, a short optical pulse generator according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of a short
短光パルス発生装置100は、図1に示すように、光パルス生成部2と、周波数チャープ部4と、群速度分散部6と、を含む。
As shown in FIG. 1, the short
光パルス生成部2は、光パルスを生成する。ここで、光パルスとは、短時間に急峻に強度が変化する光をいう。光パルス生成部2が生成する光パルスのパルス幅(半値全幅FWHM)は特に限定されないが、例えば1ps(ピコ秒)以上100ps以下である。光パルス生成部2は、例えば、半導体レーザー、スーパールミネッセントダイオード(SLD)などである。
The
周波数チャープ部4は、光パルス生成部2で生成された光パルスの周波数をチャープさせる。周波数チャープ部4は、例えば半導体材料で構成されており、量子井戸構造を有している。光パルスが周波数チャープ部4の光導波路を伝搬すると、光カー効果により光導波路材料の屈折率が変化し、電界の位相が変化する(自己位相変調効果)。この自己位相変調効果により、光パルスの周波数がチャープされる。ここで、光パルスの周波数がチャープされるとは、光パルスの周波数が時間的に変化することをいう。
The
周波数チャープ部4は、半導体材料で構成されているため、1psから100ps程度のパルス幅を持つ光パルスに対して応答速度が遅い。そのため、周波数チャープ部4では、光パルスの周波数を、当該光パルスの強度(電界振幅の2乗)に比例してチャープ(アップチャープやダウンチャープ)させる。ここで、アップチャープとは、光パルスの周波数が時間とともに増加する場合をいい、ダウンチャープとは、光パルスの周波数が時間とともに減少する場合をいう。言い換えると、アップチャープとは、光パルスの波長が時間とともに短くなる場合をいい、ダウンチャープとは、光パルスの波長が時間とともに長くなる場合をいう。
Since the
群速度分散部6は、周波数チャープ部4にて周波数がチャープした光パルスに波長(周波数)に応じた群速度差を生じさせる。具体的には、群速度分散部6は、周波数がチャープした光パルスに対して、光パルスのパルス幅が小さくなるような群速度差を生じさせることができる(パルス圧縮)。例えば、群速度分散部6では、ダウンチャープした光パルスに、正の群速度分散を生じさせて、パルス幅を小さくすることができる。この場合、群速度分散部6は、正常分散媒質である。このように群速度分散部6では、群速度分散に基づくパルス圧縮を行う。なお、群速度分散とは、光パルスの伝搬速度が波長によって異なることで、周波数に依存して群速度が変化する現象をいう。また、正の群速度分散とは、波長が長くなるにしたがって、群速度が速くなる現象をいう。言い換えると、正の群速度分散とは、周波数が低くなるにしたがって、群速度が速くなる現象をいう。群速度分散部6で圧縮された光パルス幅は、特に限定されないが、例えば、1fs(フェムト秒)以上800fs以下である。
The group
1.2. 構造
次に、短光パルス発生装置100の具体的な構造について、図面を参照しながら説明する。図2は、短光パルス発生装置100を模式的に示す図である。
1.2. Structure Next, a specific structure of the short
光パルス生成部2は、図2に示すように、発光素子10を含む。周波数チャープ部4は、光導波路20を含む。群速度分散部6は、光ファイバー31,32,33,34と、カプラー35と、光増幅部36と、反射ミラー37,38と、を含む。さらに、短光パルス発生装置100は、ビームスプリッター40を含む。
As shown in FIG. 2, the
まず、光パルス生成部2を構成する発光素子10および周波数チャープ部4を構成する光導波路20について説明する。図3は、光パルス生成部2を構成する発光素子10と、周波数チャープ部4を構成する光導波路20と、を模式的に示す斜視図である。図4は、
発光素子10と光導波路20とを模式的に示す断面図である。なお、図4は、図3のIV−IV線断面図である。
First, the
2 is a cross-sectional view schematically showing the
発光素子10と光導波路20とは、図3および図4に示すように、一体に設けられている。すなわち、発光素子10と光導波路20とは、同一基板102上に設けられている。
The
発光素子10は、基板102と、バッファー層104と、第1クラッド層106と、コア層108と、第2クラッド層110と、キャップ層112と、絶縁層120と、第1電極130と、第2電極132と、を含んで構成されている。ここでは、発光素子10がDFB(Distributed Feedback)レーザーである例について説明する。
The
光導波路20は、第1クラッド層106と、コア層108と、第2クラッド層110と、を含んで構成されている。
The
基板102は、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板である。基板102は、発光素子10が形成される第1領域102aと、光導波路20が形成される第2領域102bと、を有している。
The
バッファー層104は、基板102上に設けられている。バッファー層104は、例えば、n型のGaAs層である。バッファー層104は、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。
The
第1クラッド層106は、バッファー層104上に設けられている。第1クラッド層106は、例えば、n型のAlGaAs層である。
The
コア層108は、第1ガイド層108aと、MQW層108bと、第2ガイド層108cと、を有している。
The
第1ガイド層108aは、第1クラッド層106上に設けられている。第1ガイド層108aは、例えば、i型のAlGaAs層である。
The
MQW層108bは、第1ガイド層108a上に設けられている。MQW層108bは、例えば、GaAsウェル層とAlGaAsバリア層とから構成される量子井戸構造を3つ重ねた多重量子井戸構造を有している。ここで、量子井戸構造とは、半導体発光装置分野における一般的な量子井戸構造を指し、異なるバンドギャップを持つ2種以上の材料を用いて、バンドギャップの小さい材料の薄膜(nmオーダー)を、バンドギャップの大きい材料の薄膜でサンドイッチにした構造である。図示の例では、MQW層108bの量子井戸数(GaAsウェル層とAlGaAsバリア層との積層数)は、第1領域102aおよび第2領域102bの上方において、同じである。すなわち、発光素子10および光導波路20において、MQW層108bの量子井戸数は、同じである。
The
なお、第1領域102aの上方におけるMQW層108bの量子井戸数と、第2領域102bの上方におけるMQW層108bの量子井戸数とは、異なっていてもよい。すなわち、発光素子10を構成するMQW層108bの量子井戸数と、光導波路20を構成するMQW層108bの量子井戸数とは、異なっていてもよい。
Note that the number of quantum wells of the
第2ガイド層108cは、MQW層108b上に設けられている。第2ガイド層108cは、例えば、i型のAlGaAs層である。第2ガイド層108cには、DFB型の共振器を構成する周期構造が設けられている。周期構造は、第1領域102aの上方に設け
られている。周期構造は、屈折率の異なる2つの層108c,110によって構成されている。
The
第1ガイド層108a、MQW層108b、および第2ガイド層108cにより、MQW層108bに生じる光を伝播するコア層108を構成することができる。第1ガイド層108aおよび第2ガイド層108cは、注入キャリア(電子および正孔)をMQW層108bに閉じ込めると同時に、コア層108に光を閉じこめる層である。
The
第2クラッド層110は、コア層108上に設けられている。第2クラッド層110は、例えば、第2導電型(例えばp型)のAlGaAs層である。図示の例では、第1クラッド層106、コア層108、および第2クラッド層110によって、光導波路118,20が形成されている。
The
発光素子10では、例えば、p型の第2クラッド層110、不純物がドーピングされていないコア層108、およびn型の第1クラッド層106により、pinダイオードが構成される。第1クラッド層106および第2クラッド層110の各々は、コア層108よりもバンドギャップが大きく、屈折率が小さい層である。コア層108は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第1クラッド層106および第2クラッド層110は、コア層108を挟んで、注入キャリア(電子および正孔)並びに光を閉じ込める機能(光の漏れを抑制する機能)を有する。
In the
発光素子10では、第1電極130と第2電極132との間に、pinダイオードの順バイアス電圧を印加すると、コア層108(MQW層108b)において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、光導波路(利得領域)118内で光の強度が増幅される。光導波路118において生じた光の波長は、例えば、780nm以上860nm以下である。
In the
キャップ層112は、第2クラッド層110上に設けられている。キャップ層112は、第2電極132とオーミックコンタクトすることができる。キャップ層112は、例えば、p型のGaAs層である。
The
キャップ層112と、第2クラッド層110の一部とは、柱状部160を構成している。例えば、発光素子10では、柱状部160の各層の積層方向から見た平面形状によって、電極130,132間の電流経路が決定される。
The
絶縁層120は、図3に示すように、第2クラッド層110上であって、柱状部160の側方に設けられている。さらに、絶縁層120は、基板102の第2領域102bの上方のキャップ層112上に設けられている。絶縁層120は、例えば、SiN層、SiO2層、SiON層、Al2O3層、ポリイミド層などである。
As shown in FIG. 3, the insulating
絶縁層120として上記の材料を用いた場合、電極130,132間の電流は、絶縁層120を避けて、該絶縁層120に挟まれた柱状部160を流れることができる。また、絶縁層120は、第2クラッド層110の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁層120を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁層120を形成しない部分、すなわち、柱状部160が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、光導波路118,20内に効率良く光を閉じ込めることができる。なお、図示はしないが、絶縁層120として上記の材料を用いず、空気層としてもよい。この場合、空気層が絶縁層120として機能することができる。
When the above material is used for the insulating
第1電極130は、基板102の下の全面に設けられている。第1電極130は、該第1電極130とオーミックコンタクトする層(図示の例では基板102)と接している。第1電極130は、基板102を介して、第1クラッド層106と電気的に接続されている。第1電極130は、発光素子10を駆動するための一方の電極である。第1電極130としては、例えば、基板102側からCr層、AuGe層、Ni層、Au層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第1電極130は、基板102の第1領域102aの下方にのみ設けられていてもよい。
The
第2電極132は、キャップ層112の上面であって、第1領域102aの上方に設けられている。さらに、第2電極132は、絶縁層120上に設けられていてもよい。第2電極132は、キャップ層112を介して、第2クラッド層110と電気的に接続されている。第2電極132は、発光素子10を駆動するための他方の電極である。第2電極132としては、例えば、キャップ層112側からCr層、AuZn層、Au層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、図示の例では、第1電極130が基板102の下面側に設けられ、第2電極132が基板102の上面側に設けられている両面電極構造であるが、第1電極130と第2電極132とが基板102の同じ面側(例えば上面側)に設けられている片面電極構造であってもよい。
The
バッファー層104、第1クラッド層106、コア層108、第2クラッド層110、キャップ層112は、基板102の第1領域102aおよび第2領域102bにわたって設けられている。すなわち、これらの層104,106,108,110、112は、発光素子10および光導波路20に共通の層であり、連続している層である。第1領域102aおよび第2領域102bにおいて連続している第1クラッド層106、コア層108、第2クラッド層110が、光導波路118および光導波路20を構成している。光導波路118は、第1領域102aの上方に設けられており、光導波路20は、第2領域102bの上方に設けられている。
The
以上、発光素子10および光導波路20の一例として、AlGaAs系の半導体材料を用いる場合について説明したが、これに限定されず、例えば、AlGaN系、GaN系、InGaN系、GaAs系、InGaAs系、InGaAsP系、ZnCdSe系などのその他の半導体材料を用いてもよい。
The case where an AlGaAs-based semiconductor material is used as an example of the light-emitting
また、発光素子10がDFBレーザーである例について説明したが、これに限定されず、例えばDBRレーザーやモード同期レーザー等の半導体レーザーであってもよい。また、発光素子10は、スーパールミネッセントダイオード(SLD)であってもよい。
Moreover, although the example in which the
また、図示はしないが、光導波路20に逆バイアスを印加するための電極を設けてもよい。これにより、光導波路20の吸収特性を制御することができ、周波数のチャープ量を調整することができる。
Although not shown, an electrode for applying a reverse bias to the
また、ここでは、発光素子10と光導波路20が同一基板に設けられる場合について説明したが、発光素子10と光導波路20とは、それぞれ別の基板に設けられてもよい。
Although the case where the
光パルス生成部2は、図2に示すように、さらに駆動回路12を含む。駆動回路12は、発光素子10を直接変調で駆動する。ここで、直接変調とは、発光素子10において光パルスを生成させるための駆動電流に、変調信号を用いることをいう。発光素子10、駆動回路12、および光導波路20は、パッケージ14に収容されている。図2では、パッケージ14を透視して図示している。
The
次に、群速度分散部6を構成する部材(光ファイバー31,32,33,34、カプラ
ー35、光増幅部36、反射ミラー37,38)について、図2を参照しながら説明する。
Next, members constituting the group velocity dispersion unit 6 (
第1光ファイバー31の一端は、パッケージ14に接続されている。第1光ファイバー31の他端は、カプラー35に接続されている。第1光ファイバー31には、周波数チャープ部4から射出された光パルスが入射する。
One end of the first
第2光ファイバー32の一端は、カプラー35に接続されている。第2光ファイバー32の他端32aからは、第2光ファイバー32を伝搬した光が射出される。図示の例では、第2光ファイバー32の他端32aは、ビームスプリッター40を介して、第1反射ミラー37と対向している。
One end of the second
第3光ファイバー33の一端は、カプラー35に接続されている。第3光ファイバー33の他端は、光増幅部36に接続されている。
One end of the third optical fiber 33 is connected to the
第4光ファイバー34の一端は、光増幅部36に接続されている。第4光ファイバー34の他端34aからは、第4光ファイバー34を伝搬した光が射出される。図示の例では、第4光ファイバー34の他端34aは、第2反射ミラー38と対向している。
One end of the fourth
光ファイバー31,32,33,34は、図示はしないが、コア部と、コア部の外側のクラッド部と、クラッド部を覆う被覆部と、を含んで構成されている。コア部の屈折率はクラッド部の屈折率よりも高く、光パルスは、コア部を伝搬する。コア部およびクラッド部の材質は、例えば、光パルスに対して透過率が高い石英ガラスやプラスチックである。
Although not shown, the
光ファイバー31,32,33,34では、光パルスが光ファイバー31,32,33,34を伝搬する距離に応じた群速度分散値を与えることができる。すなわち、光パルスが光ファイバー31,32,33,34を伝搬する距離が長いほど、光パルスにおいて大きな群速度差を生じさせることができる。したがって、光パルスが2つの反射ミラー37,38で反射される回数を増やすことによって、光パルスに大きな群速度差を生じさせることができる。光ファイバー31,32,33,34のコア部は、正の群速度分散媒質である。そのため、ダウンチャープした光パルスは、光ファイバー31,32,33,34を伝搬している間にパルス圧縮される。
In the
ここで、光ファイバー31,32,33,34のコア部の材質を石英ガラス(SiO2)とすると、光ファイバー31,32,33,34の1mm当たりの群速度分散値は、波長850nmの光パルスに対して、3.2×10−29s2/mmである。所望の群速度分散値を1×10−24s2とし、光ファイバー31,32,33,34における群速度分散値がコア部の群速度分散値のみで決まると仮定すると、必要な光ファイバー31,32,33,34の長さの合計(全長)Lは、以下のようになる。
Here, when the material of the core portion of the
L=1×10−24/3.2×10−29=31250mm≒31m L = 1 × 10 −24 /3.2×10 −29 = 31250 mm≈31 m
短光パルス発生装置100の小型化を図るのであれば、全長Lを極力短くして、反射ミラー37,38における反射回数を増やすことが好ましいが、カプラー35、光増幅部36、およびビームスプリッター40を配置させることを考慮すると、全長Lは、1m以下程度であることが好ましい。
In order to reduce the size of the short
カプラー35は、第1光ファイバー31と、第2光ファイバー32と、第3光ファイバー33と、を連結させている。光パルス生成部2で生成された光パルスは、第1光ファイバー31を伝搬した後、カプラー35を介して、光ファイバー32,33を伝搬する。
The
光増幅部36は、入射した光パルスを、誘導放出により増幅させて射出する。光増幅部36としては、例えば、半導体光増幅器(SOA)や光ファイバー増幅器を用いる。半導体光増幅器は、増幅に半導体(例えばAlGaAs層)を使用する光増幅器である。半導体光増幅器の入射面および射出面には、反射防止膜が設けられていてもよい。光ファイバー増幅器は、不純物を添加した光ファイバーを用いる増幅器であり、具体的には、Erをドープしたフッ化物からなるコア部を含む光ファイバー(EDFA)である。
The
第1反射ミラー37は、第2光ファイバー32の他端32aから射出された光パルスを、第2光ファイバー32に戻すためのミラーである。すなわち、第2光ファイバー32から射出された光パルスの少なくとも一部は、第1反射ミラー37において反射して、第2光ファイバー32に入射する。第1反射ミラー37の材質は、例えば、Au等の金属である。
The
第2反射ミラー38は、第4光ファイバー34の他端34aから射出された光パルスを、第4光ファイバー34に戻すためのミラーである。すなわち、第4光ファイバー34から射出された光パルスの少なくとも一部は、第2反射ミラー38において反射して、第4光ファイバー34に入射する。第2反射ミラー38の材質は、例えば、第1反射ミラー37の材質と同じである。
The second reflecting
ビームスプリッター40は、第2光ファイバー32の他端32aと、第1反射ミラー37と、の間に設けられている。ビームスプリッター40は、第2光ファイバー32から射出された光パルスの一部を反射させ、第2光ファイバー32から射出された光パルスの一部を透過させる。ビームスプリッター40において反射した光パルス(図2に示す例では光パルスP3)は、外部に射出される。ビームスプリッター40を透過した光パルスは、第1反射ミラー37において反射した後、再度、ビームスプリッター40を透過して、第2光ファイバー32に入射する。
The
1.3. 動作
次に、短光パルス発生装置100の動作について説明する。図5は、光パルス生成部2で生成された光パルスP1の一例を示すグラフである。図5に示すグラフの横軸tは、時間であり、縦軸Iは光強度(電界振幅の2乗)である。図6は、周波数チャープ部4のチャープ特性の一例を示すグラフである。図6に示すグラフの横軸tは時間であり、縦軸Δωはチャープ量(周波数の変化量)である。なお、図6では、光パルスP1を一点鎖線で示し、光パルスP1に対応するチャープ量Δωを実線で示している。図7は、群速度分散部6で生成された光パルスP3の一例を示すグラフである。図7に示すグラフの横軸tは時間であり、縦軸Iは光強度である。
1.3. Operation Next, the operation of the short
光パルス生成部2は、例えば、図5に示す光パルスP1を生成する。光パルス生成部2では、駆動回路12に駆動されることにより、光パルスP1が生成される。光パルスP1は、図示の例では、ガウス波形である。光パルスP1のパルス幅(半値全幅FWHM)tは、図示の例では、10ps(ピコ秒)である。光パルスP1は、光導波路118を伝搬し、周波数チャープ部4の光導波路20に入射する。
The
周波数チャープ部4は、光強度に比例したチャープ特性を有する。下記式(1)は、周波数チャープの効果を示す式である。
The
ここで、Δωはチャープ量(周波数の変化量)、cは光速、τrは非線形屈折率効果の応答時間、n2は非線形屈折率、lは導波路長、ω0は光パルスの中心周波数、Eは電界の振幅である。 Here, Δω is the chirp amount (frequency change amount), c is the speed of light, τ r is the response time of the nonlinear refractive index effect, n 2 is the nonlinear refractive index, l is the waveguide length, and ω 0 is the center frequency of the optical pulse. , E is the amplitude of the electric field.
周波数チャープ部4は、光導波路20を伝搬する光パルスP1に対して、式(1)に示す周波数チャープを付与する。具体的には、図6に示すように、周波数チャープ部4は、光パルスP1に対して、光パルスP1の前部では周波数を時間とともに減少させ、光パルスP1の後部では周波数を時間とともに増加させる。すなわち、周波数チャープ部4は、光パルスP1の前部をダウンチャープさせ、光パルスP1の後部をアップチャープさせる。したがって、光パルス生成部2で生成された光パルスP1は、周波数チャープ部4を通過することで、前部がダウンチャープし、後部がアップチャープした光パルス(以下「光パルスP2」という)となる。チャープした光パルスP2(図示せず)は、第1光ファイバー31に入射する。
The
群速度分散部6の第1光ファイバー31に入射した光パルスP2は、図2に示すように、第1光ファイバー31中を伝搬し、カプラー35を介して、例えば第2光ファイバー32に入射する。第2光ファイバー32に入射した光パルスは、第2光ファイバー32を伝搬し、第2光ファイバー32から射出された後、第1反射ミラー37において反射されて、再度、第2光ファイバー32に入射する。再度第2光ファイバーに入射した光パルスは、カプラー35、第3光ファイバー33、および光増幅部36を介して、第4光ファイバー34から射出された後、第2反射ミラー38において反射されて、再度、第4光ファイバー34に入射する。再度第4光ファイバー34に入射した光パルスは、光増幅部36、第3光ファイバー33、カプラー35を介して、第2光ファイバー32から射出された後、第1反射ミラー37において反射される。このように、群速度分散部6に入射した光パルスP2は、反射ミラー37,38において多重反射される。
As shown in FIG. 2, the light pulse P <b> 2 that has entered the first
群速度分散部6は、チャープした光パルスP2が光ファイバー31,32,33,34を伝搬する際に、波長(周波数)に応じた群速度差を生じさせて(群速度分散)、パルス圧縮を行う。具体的には、群速度分散部6の光ファイバー31,32,33,34は、図7に示すように、光パルスP2に正の群速度分散を生じさせて、ダウンチャープした光パルスP2の前部を圧縮する。これにより、光パルスP3が生成される。図示の例では、光パルスP3のパルス幅tは、0.33psである。
When the chirped light pulse P2 propagates through the
以上のように、群速度分散部6に入射した光パルスP2は、反射ミラー37,38において多重反射してパルス圧縮された後、図2に示すように、ビームスプリッター40において反射されて、光パルスP3として短光パルス発生装置100から射出される。
As described above, the light pulse P2 that has entered the group
なお、光パルスP2の反射ミラー37,38における反射回数は、特に限定されないが、回数が大きいほど光パルスに大きな群速度差を生じさせることができる。例えば、光パルスP2は、反射ミラー37,38において一度も反射されることなく、ビームスプリッター40において反射されて短光パルス発生装置100から射出されてもよい。
The number of reflections of the light pulse P2 on the reflection mirrors 37 and 38 is not particularly limited, but a larger group velocity difference can be generated in the light pulse as the number of reflections increases. For example, the light pulse P <b> 2 may be reflected by the
短光パルス発生装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The short
短光パルス発生装置100では、光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部
4と、光ファイバー31,32,33,34を含み、かつ、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスに波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部6と、を含む。したがって、短光パルス発生装置100は、例えば周波数チャープ部4を有さない形態に比べて、光パルスのチャープ量を多くすることができ、群速度分散部6において、十分にパルス幅を圧縮することができる。よって、短光パルス発生装置100は、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる。
The short
短光パルス発生装置100では、光パルス生成部2は、発光素子10を直接変調で駆動する駆動回路12を有している。そして、駆動回路12は、発光素子10の発光の繰り返し周波数を変更可能に構成されている。具体的には、駆動電流の変調信号の周波数を変更可能となっている。そのため、短光パルス発生装置100では、発光素子10の発光の繰り返し周波数を、光ファイバー31,32,33,34の全長によらず任意に設定することができる。したがって、短光パルス発生装置100では、高い自由度で繰り返し周波数を設定することができる。例えば、発光素子を直接変調で駆動する駆動回路を有していない形態では、発光素子の繰り返し周波数は、光ファイバーの全長で決定され、高い自由度で繰り返し周波数を設定することができない。なお、発光の繰り返し周波数とは、発光素子において1秒間(単位時間)に生成される光パルスの数である。
In the short
短光パルス発生装置100では、第2光ファイバー32から射出された光パルスを、第2光ファイバー32に戻す第1反射ミラー37と、第4光ファイバー34から射出された光パルスを、第4光ファイバー34に戻す第2反射ミラー38と、を含む。そのため、短光パルス発生装置100では、光ファイバー31,32,33,34の全長を大きくしなくても、光ファイバー31,32,33,34を伝搬する光パルスに、大きな群速度差を生じさせることができる。したがって、短光パルス発生装置100では、小型化を図りつつ、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる。
In the short
2. テラヘルツ波発生装置
次に、本実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1000について、図面を参照しながら説明する。図8は、本実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1000の構成を示す図である。
2. Next, a terahertz
テラヘルツ波発生装置1000は、図8に示すように、本発明に係る短光パルス発生装置と、光伝導アンテナ1010と、を含む。ここでは、本発明に係る短光パルス発生装置として、短光パルス発生装置100を用いた場合について説明する。
As shown in FIG. 8, the terahertz
短光パルス発生装置100は、励起光である短光パルス(例えば図7に示す光パルスP3)を発生させる。短光パルス発生装置100が発生させる短光パルスのパルス幅は、例えば、1fs以上800fs以下である。
The short
光伝導アンテナ1010は、短光パルス発生装置100で発生した短光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生する。なお、テラヘルツ波とは、周波数が、100GHz以上30THz以下の電磁波、特に、300GHz以上3THz以下の電磁波をいう。
The
光伝導アンテナ1010は、図示の例では、ダイポール形状光伝導アンテナ(PCA)である。光伝導アンテナ1010は、半導体基板である基板1012と、基板1012上に設けられ、ギャップ1016を介して対向配置された1対の電極1014と、を有している。この電極1014間に、光パルスが照射されると、光伝導アンテナ1010は、テラヘルツ波を発生させる。
In the illustrated example, the
基板1012は、例えば、半絶縁性GaAs(SI−GaAs)基板と、SI−GaAs基板上に設けられている低温成長GaAs(LT−GaAs)層と、を有している。電極1014の材質は、例えば、Auである。1対の電極1014間の距離は、特に限定されず、条件に応じて適宜設定される。1対の電極1014間の距離は、例えば、1μm以上10μm以下である。
The
テラヘルツ波発生装置1000では、まず、短光パルス発生装置100が、短光パルスを発生させ、光伝導アンテナ1010のギャップ1016に向けて射出する。短光パルス発生装置100から射出された短光パルスは、光伝導アンテナ1010のギャップ1016を照射する。光伝導アンテナ1010では、ギャップ1016に短光パルスが照射されることにより、自由電子が励起される。そして、この自由電子を電極1014間に電圧を印加することによって加速させる。これにより、テラヘルツ波が発生する。
In the terahertz
3. イメージング装置
次に、本実施形態に係るイメージング装置1100について、図面を参照しながら説明する。図9は、本実施形態に係るイメージング装置1100を示すブロック図である。図10は、本実施形態に係るイメージング装置1100のテラヘルツ波検出部1120を模式的に示す平面図である。図11は、対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。図12は、対象物の物質A、BおよびCの分布を示す画像の図である。
3. Imaging Device Next, an
イメージング装置1100は、図9に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部1110と、テラヘルツ波発生部1110から射出し、対象物Oを透過したテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部1120と、テラヘルツ波検出部1120の検出結果に基づいて、対象物Oの画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部1130とを備えている。
As illustrated in FIG. 9, the
テラヘルツ波発生部1110としては、本発明に係るテラヘルツ波発生装置を用いることができる。ここでは、本発明に係るテラヘルツ波発生装置として、テラヘルツ波発生装置1000を用いた場合について説明する。
As the terahertz
テラヘルツ波検出部1120としては、図10に示すように、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルター80と、フィルター80を通過した前記目的の波長のテラヘルツ波を検出する検出部84とを備えたものを用いる。また、検出部84としては、例えば、テラヘルツ波を熱に変換して検出するもの、すなわち、テラヘルツ波を熱に変換し、そのテラヘルツ波のエネルギー(強度)を検出し得るものを用いる。このような検出部としては、例えば、焦電センサー、ボロメーター等が挙げられる。なお、テラヘルツ波検出部1120の構成は、前記の構成に限定されない。
As shown in FIG. 10, the terahertz
また、フィルター80は、2次元的に配置された複数の画素(単位フィルター部)82を有している。すなわち、各画素82は、行列状に配置されている。
The
また、各画素82は、互いに異なる波長のテラヘルツ波を通過させる複数の領域、すなわち、通過させるテラヘルツ波の波長(以下、「通過波長」とも言う)が互いに異なる複数の領域を有している。なお、図示の構成では、各画素82は、第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823、および第4の領域824を有している。
Each
また、検出部84は、フィルター80の各画素82の第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823、および第4の領域824に対応してそれぞれ設けられた第1の単位検出部841、第2の単位検出部842、第3の単位検出部843、および第4の単位検出部844を有している。各第1の単位検出部841、各第2の単位検出部842、
各第3の単位検出部843、および各第4の単位検出部844は、それぞれ、各画素82の第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823、および第4の領域824を通過したテラヘルツ波を熱に変換して検出する。これにより、各画素82のそれぞれにおいて、4つの目的の波長のテラヘルツ波をそれぞれ確実に検出することができる。
The
Each of the third
次に、イメージング装置1100の使用例について説明する。
Next, a usage example of the
まず、分光イメージングの対象となる対象物Oが、3つの物質A、BおよびCで構成されているとする。イメージング装置1100は、この対象物Oの分光イメージングを行う。また、ここでは、一例として、テラヘルツ波検出部1120は、対象物Oで反射されたテラヘルツ波を検出することとする。
First, it is assumed that the object O to be subjected to spectral imaging is composed of three substances A, B, and C. The
また、テラヘルツ波検出部1120のフィルター80の各画素82においては、第1の領域821および第2の領域822を使用する。第1の領域821の通過波長をλ1、第2の領域822の通過波長をλ2とし、対象物Oで反射されたテラヘルツ波の波長λ1の成分の強度をα1、波長λ2の成分の強度をα2としたとき、その強度α2と強度α1の差分(α2−α1)が、物質Aと物質Bと物質Cとで、互いに顕著に区別できるように、第1の領域821の通過波長λ1および第2の領域822の通過波長λ2が設定されている。
In each
図11に示すように、物質Aにおいては、対象物Oで反射したテラヘルツ波の波長λ2の成分の強度α2と波長λ1の成分の強度α1との差分(α2−α1)は、正値となる。また、物質Bにおいては、強度α2と強度α1との差分(α2−α1)は、零となる。また、物質Cにおいては、強度α2と強度α1との差分(α2−α1)は、負値となる。 As shown in FIG. 11, in the substance A, the difference (α2−α1) between the intensity α2 of the component of wavelength λ2 and the intensity α1 of the component of wavelength λ1 of the terahertz wave reflected by the object O is a positive value. . In the substance B, the difference (α2−α1) between the strength α2 and the strength α1 is zero. In the substance C, the difference (α2−α1) between the strength α2 and the strength α1 is a negative value.
イメージング装置1100により、対象物Oの分光イメージングを行う際は、まず、テラヘルツ波発生部1110により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物Oに照射する。そして、対象物Oで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部1120で、α1およびα2として検出する。この検出結果は、画像形成部1130に送出される。なお、この対象物Oへのテラヘルツ波の照射および対象物Oで反射したテラヘルツ波の検出は、対象物Oの全体に対して行う。
When spectral imaging of the object O is performed by the
画像形成部1130においては、前記検出結果に基づいて、フィルター80の第2の領域822を通過したテラヘルツ波の波長λ2の成分の強度α2と、第1の領域821を通過したテラヘルツ波の波長λ1の成分の強度α1との差分(α2−α1)を求める。そして、対象物Oのうち、前記差分が正値となる部位を物質A、前記差分が零となる部位を物質B、前記差分が負値となる部位を物質Cと判断し、特定する。
In the
また、画像形成部1130では、図12に示すように、対象物Oの物質A、BおよびCの分布を示す画像の画像データを作成する。この画像データは、画像形成部1130から図示しないモニターに送出され、そのモニターにおいて、対象物Oの物質A、BおよびCの分布を示す画像が表示される。この場合、例えば、対象物Oの物質Aの分布する領域は黒色、物質Bの分布する領域は灰色、物質Cの分布する領域は白色に色分けして表示される。このイメージング装置1100では、以上のように、対象物Oを構成する各物質の同定と、その各部質の分布測定とを同時に行うことができる。
In addition, the
なお、イメージング装置1100の用途は、前記のものに限らず、例えば、人物に対してテラヘルツ波を照射し、その人物を透過または反射したテラヘルツ波を検出し、画像形成部1130において処理を行うことにより、その人物が、拳銃、ナイフ、違法な薬物等を所持しているか否かを判別することもできる。
Note that the use of the
4. 計測装置
次に、本実施形態に係る計測装置1200について、図面を参照しながら説明する。図13は、本実施形態に係る計測装置1200を示すブロック図である。以下で説明する本実施形態に係る計測装置1200において、上述したイメージング装置1100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
4). Measurement Device Next, a
計測装置1200は、図13に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部1110と、テラヘルツ波発生部1110から射出し、対象物Oを透過するテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部1120と、テラヘルツ波検出部1120の検出結果に基づいて、対象物Oを計測する計測部1210と、を備えている。
As illustrated in FIG. 13, the
次に、計測装置1200の使用例について説明する。計測装置1200により、対象物Oの分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生部1110により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Oに照射する。そして、対象物Oを透過したテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部1120で検出する。この検出結果は、計測部1210に送出される。なお、この対象物Oへのテラヘルツ波の照射および対象物Oを透過したテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Oの全体に対して行う。
Next, a usage example of the
計測部1210においては、前記検出結果から、フィルター80の各画素82の第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823、および第4の領域824を通過したテラヘルツ波のそれぞれの強度を把握し、対象物Oの成分およびその分布の分析等を行う。
In the
5. カメラ
次に、本実施形態に係るカメラ1300について、図面を参照しながら説明する。図14は、本実施形態に係るカメラ1300を示すブロック図である。図15は、本実施形態に係るカメラ1300を模式的に示す斜視図である。以下で説明する本実施形態に係るカメラ1300において、上述したイメージング装置1100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
5. Camera Next, a
カメラ1300は、図14および図15に示すように、テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生部1110と、テラヘルツ波発生部1110から射出し、対象物Oで反射されたテラヘルツ波または対象物Oを透過したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部1120と、記憶部1301とを備えている。そして、これらの各部1110,1120,1301はカメラ1300の筐体1310に収められている。また、カメラ1300は、対象物Oで反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部1120に収束(結像)させるレンズ(光学系)1320と、テラヘルツ波発生部1110で発生したテラヘルツ波を筐体1310の外部へ射出させるための窓部1330を備える。レンズ1320や窓部1330はテラヘルツ波を透過・屈折させるシリコン、石英、ポリエチレンなどの部材によって構成されている。なお、窓部1330は、スリットのように単に開口が設けられている構成としても良い。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
次に、カメラ1300の使用例について説明する。カメラ1300により、対象物Oを撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生部1110により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Oに照射する。そして、対象物Oで反射されたテラヘルツ波をレンズ1320によってテラヘルツ波検出部1120に収束(結像させて)検出する。この検出結果は、記憶部1301に送出され、記憶される。なお、この対象物Oへのテラヘル
ツ波の照射および対象物Oで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Oの全体に対して行う。また、前記検出結果は、例えば、パーソナルコンピューター等の外部装置に送信することもできる。パーソナルコンピューターでは、前記検出結果に基づいて、各処理を行うことができる。
Next, a usage example of the
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
2…光パルス生成部、4…周波数チャープ部、6…群速度分散部、10…発光素子、12…駆動回路、14…パッケージ、20…光導波路、31…第1光ファイバー、32…第2光ファイバー、32a…他端、33…第3光ファイバー、34…第4光ファイバー、34a…他端、35…カプラー、36…光増幅部、37…第1反射ミラー、38…第2反射ミラー、40…ビームスプリッター、80…フィルター、82…画素、84…検出部、100…短光パルス発生装置、102…基板、102a…第1領域、102b…第2領域、104…バッファー層、106…第1クラッド層、108…コア層、108a…第1ガイド層、108b…MQW層、108c…第2ガイド層、110…第2クラッド層、112…キャップ層、114…第2コア層、118…光導波路、120…絶縁層、130…第1電極、132…第2電極、160 柱状部、821…第1の領域、822…第2の領域、823…第3の領域、824…第4の領域、841…第1の単位検出部、842…第2の単位検出部、843…第3の単位検出部、844…第4の単位検出部、1000…テラヘルツ波発生装置、1010…光伝導アンテナ、1012…基板、1014…電極、1016…ギャップ、1100…イメージング装置、1110…テラヘルツ波発生部、1120…テラヘルツ波検出部、1130…画像形成部、1200…計測装置、1210…計測部、1300…カメラ、1301…記憶部、1310…筐体、1320…レンズ、1330…窓部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部と、
光ファイバーを含み、かつ、前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部と、
を含む、ことを特徴とする短光パルス発生装置。 An optical pulse generator for generating an optical pulse;
A frequency chirp section for chirping the frequency of the optical pulse;
A group velocity dispersion unit that includes an optical fiber and generates a group velocity difference according to wavelength in the optical pulse chirped by the frequency chirp unit;
A short light pulse generator comprising:
発光素子と、
前記発光素子を直接変調で駆動する駆動回路と、
を有し、
前記駆動回路は前記発光素子の発光の繰り返し周波数を変更可能に構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の短光パルス発生装置。 The optical pulse generator is
A light emitting element;
A driving circuit for driving the light emitting element by direct modulation;
Have
2. The short light pulse generator according to claim 1, wherein the drive circuit is configured to be able to change a repetition frequency of light emission of the light emitting element.
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
を含む、ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 3,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
The terahertz wave generator characterized by including.
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を含む、ことを特徴とするカメラ。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 3,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
A storage unit for storing a detection result of the terahertz wave detection unit;
Including a camera.
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を含む、ことを特徴とするイメージング装置。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 3,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
An image forming unit that generates an image of the object based on a detection result of the terahertz wave detection unit;
An imaging apparatus comprising:
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を含む、ことを特徴とする計測装置。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 3,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
Based on the detection result of the terahertz wave detection unit, a measurement unit that measures the object,
A measuring device comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013261360A JP2015119034A (en) | 2013-12-18 | 2013-12-18 | Short optical pulse generation device, terahertz wave generation device, camera, imaging device and measurement device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017097294A (en) * | 2015-11-27 | 2017-06-01 | キヤノン株式会社 | Wavelength conversion device, light source device using the same, and information acquisition device using the same |
-
2013
- 2013-12-18 JP JP2013261360A patent/JP2015119034A/en active Pending
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