CN1829909A - 光波形测定装置和其测定方法、及复折射率测定装置和其测定方法、及记录其程序的计算机程序记录媒体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光波形测定装置和其测定方法，及复折射率测定装置及其测定方法，及记录其程序的计算机程序记录介质，其目的在于：对于近红外线波段的电磁波的波长短的光波段的电磁波测定电场，并输出其时间变化的波形；及以光的电场波形的测定结果为基础，容易地求得物质的复折射率。本发明装置选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置，选通脉冲光及测定光都是相干性光，测定光是波长比近红外线波段短的相干性光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短，对基于使测定光和选通脉冲光照射到光检测装置而产生的载流子的物理量进行测定，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定。

Description

光波形测定装置和其测定方法、 及复折射率测定装置和其测定方法、 及记录其程序的计算机程序记录媒体

技术领域

本发明涉及光波形测定装置和其测定方法，及复折射率测定装置和其测定方法，及记录其程序的计算机程序记录介质。特别是，涉及对波长比兆兆赫兹(tera hertz)电磁波短的电磁波的实时电场波形进行测定，尤其涉及对波长比近红外线波段的光短的光的电场波形进行测定的装置和方法。并且，本发明涉及对光的电场进行测定，并基于其测定结果求试样的复折射率的复折射率测定装置。而且，涉及对基于其电场波形的数据求试样的复折射率的程序进行记录的计算机程序记录介质。

背景技术

通常情况下，对波长比近红外线波段的电磁波的波长短的光波段的电磁波随时间变化的电场的波形不能进行观测，仅能测定其强度。并且，物质的对于光的折射率、吸收系数的测定采用椭圆偏振解析法(ellipsometry)进行。

如上述地，在波长比近红外线波段的电磁波短的光波段，虽然能测定其强度的时间变化，但是做不到观测表示随时间变化的电场的波形。

并且，惯常采用的用椭圆偏振解析法对物质的折射率、吸收系数的测定，由于进行波长扫描和偏振镜旋转，测定中要花很多时间，而且操作也繁杂。

发明内容

本发明的一个目的在于对于比近红外线波段的电磁波的波长短的光波段的电磁波电场进行测定，并输出其随时间变化的波形。另外，本发明目的另一目的在于：能够以兆兆赫兹电磁波或波长比其短的光的波长范围的电磁波的电场波形的测定结果为基础，容易地求得复折射率。

图18，是以前所进行的对兆兆赫兹电磁波的电场的波形进行测定的例子。实线为测定未穿过试样的兆兆赫兹电磁波的测定结果，虚线为穿过试样的兆兆赫兹电磁波的测定结果。图18表示兆兆赫兹电磁波的电场的实时变化的波形。这样一来，如果对光波段的电磁波能求出未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场的波形，就能够根据其波形的变化求出物质的复折射率。进而，能够以其复折射率为基础求出物质的折射率n及吸收系数α。

虽然图18是波长长的兆兆赫兹电磁波的波形，但是本发明对于波长比近红外线的波长范围短的光波段的电磁波能够观测波形。并且本发明以表示兆兆赫兹电磁波或波长比其短的光的波长范围的电磁波的电场的时间变化的波形(以后简单地，称为电场的波形)的测定结果为基础，求其物质的对于光的复折射率、折射率、吸收系数。

本发明的光波形测定装置，包括：选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；选通脉冲光是脉冲宽度比测定光的波长短的相干性的脉冲光；测定光是相干性的光，波长比近红外线的波长范围短。如此一来本申请的光波形测定装置，测定基于使选通脉冲光和测定光照射到光检测装置所产生的载流子而产生的物理量(电流、电压等)，并对测定光的电场进行测定，并输出测定光的电场波形。测定光可以为10GHz至67THz的光。

另外，本发明的光波形测定装置，具备：选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；选通脉冲光及测定光都是相干性的光；测定光是波长比兆兆赫兹电磁波短的相干性的电磁波或可见光；测定基于使选通脉冲光照射到光检测装置所产生的载流子的物理量，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定；在这里具备多该对电极，照射到各自的一对电极的间隙的选通脉冲光的的光程差不相同，通过以一次选通脉冲光的照射取得产生于各电极的间隙的物理量作为多个光程差的采样数据而对波形的电场进行测定。

另外，本发明的光波形测定方法，包括：选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；选通脉冲光及测定光都是相干性的光而测定光是波长比近红外线波段短的相干性的光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短；测定基于使测定光和选通脉冲光照射到光检测装置所产生的载流子的物理量，并基于该物理量，实时测定该测定光的电场。

另外，本发明的光波形测定方法，包括选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；选通脉冲光及测定光都是相干性的光，测定光是波长比兆兆赫兹电磁波短的相干性的电磁波或可见光；测定基于使选通脉冲光照射到光检测装置所产生的载流子的物理量，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定；该光检测装置，具备多个该一对电极，提供照射到各自的一对电极的间隙的选通脉冲光的不相同的光程差，通过以一次选通脉冲光的照射取得产生于各电极的间隙的物理量作为多个光程差的采样数据而对测定光的电场的波形进行测定。

另外，本发明的复折射率测定装置，包括：选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，对测定光进行检测的光检测装置和数据处理装置。并且，选通脉冲光及测定光都是相干性的光，测定基于使选通脉冲光照射到光检测装置所产生的载流子的物理量(电流、电压等)，并具备根据其物理量，对该测定光的电场进行测定，且保持测定数据的手段。然后，实时测定未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场，求其振幅及相位的变化，根据其变化测定试样的复折射率。进而，以其复折射率为基础通过一次测定求试样的折射率n及吸收系数α。

而且，本发明的复折射率测定方法，包括：选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，对测定光进行检测的光检测装置和数据处理装置，选通脉冲光及测定光都是相干性的光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短；测定基于使选通脉冲光照射到光检测装置所产生的载流子的物理量，并根据该物理量测定该测定光的电场；该数据处理装置，具备保持该测定数据的数据保持单元，保持未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场的测定数据，并通过比较未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场求试样的复折射率。在此，测定光可以为10GHz至67THz的光。

而且，本发明的计算机程序记录介质，包括：对测定光的波形的电场的测定数据经过傅立叶变换后的数据进行输入的程序；和根据未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的各自的傅立叶变换求复折射率的程序；根据测定光的电场波形的测定数据用计算机求试样的复折射率。

依照本发明，能够对于波长比近红外线波段短的光波段的电磁波容易地观测其电场的波形。因此，可以容易并正确地测定那样的试样的对于光的复折射率、折射率、吸收系数。

并且，在检测器中布设多个电极的情况下，在一次测定周期中可以通过一次选通脉冲光的照射而测定在测定光的电场波形的不同的相位上的电场的多个采样数据。

并且，因为能够容易地求得在试样的平面内的各点上的复折射率、折射率、吸收系数，所以能够容易地判定在试样的平面内的均匀性。即使在测定光不透过试样的情况下也能够容易地求其复折射率。

附图的简要说明

图1是表示本发明的实施方式1的图。

图2是表示本发明的检测器的实施方式的图。

图3是为了实现本发明的选通脉冲光的脉冲宽度的说明图。

图4是表示本发明的实施方式2的图。

图5是表示本发明的实施方式2的系统构成的图。

图6是表示本发明的实施方式2的数据处理装置的构成的图。

图7是表示本发明的实施方式2的数据处理装置的流程的图。

图8是表示本发明的实施方式3的图。

图9是本发明的实施方式4的图，是表示以一次选通脉冲光照射对多个光程差进行测定的方法1的图。

图10是表示本发明的实施方式4的数据处理装置的构成的图。

图11是本发明的实施方式4的图，是表示以一次选通脉冲光照射对多个光程差进行测定的方法2的图。

图12是表示本发明的实施方式4的数据处理装置的流程的图。

图13是表示本发明的实施方式5的图。

图14是表示本发明的实施方式5的数据处理装置的流程的图。

图15是说明本发明的兆兆赫兹电磁波的振荡机构的图。

图16是说明本发明的照射到半导体晶体上的激光的偏振角度的的图。

图17是表示由本发明的检测器的检测结果的图。

图18是为了解决问题的装置的说明图。

符号说明

1：脉冲光源，2：测定光源，3：检测器，4：测定器10：可动镜，11：反射镜，12：半透明镜，14：镜驱动源，15：镜驱动装置

本发明的具体实施方式

图1是本发明的光波形测定装置和复折射率测定装置的实施方式1，表示本发明的原理性的实施方式。在图1中，1是脉冲光源，是选通脉冲光发生装置。脉冲光源1，产生选通脉冲光，并产生具有相干的性质的相干性的光(以下称为相干光)。以脉冲光源1所产生的选通脉冲光作为脉冲光A。例如，是波长为500-800nm、脉冲宽度为10fs的脉冲光。脉冲光源，通过线性调频脉冲(chirp)补偿镜能够产生波长为700-950nm、脉冲宽度为5fs左右的脉冲。并且，通过非同轴(非简并或非线性)光参量(参数)放大器(NOPA)能够以波长450-700nm产生脉冲宽度小于或等于4fs、以波长700-1600nm产生脉冲宽度小于或等于10fs的脉冲。或者，能够在软X射线波段得到脉冲宽度小于或等于1fs的激光脉冲，能够使用这些。2是测定光源，是测定光产生装置，测定光源2，产生有相干性的测定光。测定光是与连续振荡激光或者脉冲光源1的脉冲光A有相关性的相干光。在测定光为脉冲光的情况下，以其脉冲光作为脉冲光B。脉冲光B，例如，在波长1.2-10μm的范围，例如是2μm，是脉冲宽度为200fs等的相干光。

3是检测器，是光检测装置。检测器3被脉冲光A照射时，由脉冲光A产生载流子。检测器3，被从测定光源2所产生的测定光所照射，对以脉冲光A作为选通光而产生的载流子响应于测定光的电场而产生的物理量(电流，电压等)进行测定。而且，作为测定光的电场的波形的采样数据对物理量进行检测。4是测定器，对用检测器3检测出的测定光的电场进行测定。

10是可动镜，使脉冲光A的光路长度连续地变化。11是反射镜。12是半透明镜。15是镜驱动装置，使可动镜10移动。14是可动镜10的镜驱动源。20是复折射率的测定对象的试样。

在图1的构成中，以半透明镜12对由测定光源2产生的测定光进行反射，照射检测器3。从脉冲光源1产生的作为选通脉冲光的脉冲光A，由可动镜10及反射镜11进行反射，穿过半透明镜12入射到检测器3。因脉冲光A的照射而在检测器3中所产生的载流子，产生相应于测定光的电场的大小的电流，被测定器4所检测。通过由镜驱动源14和镜驱动装置15使可动镜10连续地移动而使从脉冲光A的脉冲光程长度从光源1到检测器3连续地变化，在测定器4中，能够对被是选通脉冲光的脉冲光A所采样的测定光的电场连续地进行测定。在使用本发明作为光波形测定装置的情况下，在测定器4中，输出观测到的测定光的波形。进而，在使用本发明的装置作为复折射率测定装置的情况下，根据穿过试样的测定光的波形、与未穿过试样的测定光的波形通过计算求振幅和相位的变化，求试样的复折射率p。进而根据其复折射率p求得折射率n、衰减系数κ和吸收系数α。

图2(a)表示在本发明中使用的检测器的例图。在图2(a)中，3是检测器。31、31’是电极。33是基板。34是光传导层。41是脉冲光A，照射电极31和31’之间的间隙32。42是测定光。

图2(b)是检测器的剖面图。33是基板，例如是半绝缘性的GaAs。34是光传导层，例如是以低温生长而生成的GaAs。此外，作为光传导层，也可以为低温生长GaSb、InAs等。或者在别的基板上，使铜氧化物(例如，Sr₂CuO₃、SrCuO₂、Sr₂CuO₂Cl₃等)等的氧化物生长，也可以作为光传导层。31是电极，例如为Au。图2(c)是检测器的平面图。3是检测器。31、31’是电极。32是间隙，间隔为约5μm以下。35是电流计。

在图2(a)中，在被测定光照射的状态下，当时间宽度比测定光的波长短的脉冲光A被照射时，因为由脉冲光A的照射而在光传导层34中产生的载流子的原因在电极31和31’中流过相应于脉冲光B的电场的强度的电流。通过测定其电流能够测定以脉冲光A作为选通脉冲光的被采样的测定光的电场。通过连续改变脉冲光A的照射时刻能够对测定光的电场随时间变化(波形)进行观测。

在图2(a)、(b)及(c)中，当以时刻t的测定光的振幅为E(t)、以由脉冲光A而在基板中产生的载流子的密度为N(t)时，时刻t的检测电流(j)可如下地表示。

j(t)∝∫E(τ)N(τ-t)dτ

                                        (1)

图3(a)、(b)描述了实现本发明所需要选通脉冲光的脉冲宽度的评价结果。图3(a)，表示由脉冲光A而产生的载流子密度随时间变化的例。横轴为时间(秒)。图3(a)的曲线的载流子密度N(t)(纵轴)和时间(横轴)的关系能用下式近似。

N(t)＝1+tanh(t/Δt)

                                        (2)

在此，Δt是脉冲光A的宽度。检测电流的时间响应j(t)的傅立叶变换可被表达如下

j(ω)∝E(ω)N(ω)

                                        (3)

由此，可知：本发明对何种光的频率具有灵敏度，评价N(ω)即可。在此，建立以下公式

N(ω)＝(1/2π)∫^+∞-∞e^jωt(1+tanh(t/Δt))dt    (4)

E(ω)＝(1/2π)∫^+∞-∞E(t)e^jωtdt

                                                  (5)

图3(b)，以脉冲光A的脉冲宽度Δt为参数，表示N(ω)的计算结果。

横轴为频率(Hz)，例如，横轴的3×10¹⁴为300THz，表示波长1μm的光波段的电磁波的频率。当脉冲宽度Δt＝15fs、A是N(ω)，当脉冲宽度Δt＝5fs时，B是N(ω)。可知：通常，直到电流被减少一个数量级可以完成测定，因此如果Δt＝15fs、通过本发明的方法能够测定在近红外线波段频率在100THz以内的电场。并且，可知：在脉冲宽度Δt为5fs的情况下，能够对于频率直到250THz的可见光附近的电场进行实时观测。

图4是本发明的光波形测定装置及复折射率测定装置的实施方式2。在图4中，S为激光光源，例如，波长为800nm，脉冲宽度为130fs(全值一半的宽度)，重复频率为1KHz，输出为1mJ。1是脉冲光源，产生脉冲光A，为光学参量放大器。例如，为非简并光学参量放大器，以激光光源S的输出光为基础而产生波长为450-1600nm、脉冲宽度为10-50fs的脉冲光A。2是测定光源，为光学参量放大器。例如，为非简并光学参量放大器，以激光光源S的输出光为基础而产生测定光。以下对测定光，为相干性的脉冲光B的情况进行说明。例如，脉冲光B是波长为1.2-10μm、脉冲宽度为200fs的脉冲光。脉冲光B的脉冲宽度即使在1ps左右也能进行测定。

3是检测器。7和12是半透明镜。8和11是反射镜。10是可动镜。14是镜驱动源。15是镜驱动装置。20是试样。52是高灵敏度放大器。例如，是锁定放大器、脉冲串积分器等。在选通脉冲光的重复频率为高的情况(100MHz等)下，锁定放大器有效；但在重复频率为低的情况(1kHz等)下则用脉冲串积分器较好。或者，也可以使用采样保持电路和积分电路以高放大率低噪声进行放大。以锁定放大器的情况为例进行说明。在使用脉冲串积分器的情况下，也可以没有斩波器(chopper)。53是观测装置，对波形进行观测。54是数据处理装置，以测定光的被测定的波形为基础进行求振幅、相位的数据处理或者傅立叶变换等，求试样20的复折射率。55是电流放大器。

对图4的构成的动作进行说明。激光光源S的输出光透过半透明镜7，入射到脉冲光源1。脉冲光源1，以激光光源S的输出光为基础，生成例如波长为450-1600nm、脉冲宽度为10-50rs的脉冲光A。脉冲光A被可动镜10反射，再被反射镜11反射后穿过半透明镜12，照射检测器3的间隙单元分。

另一方面，激光光源S的输出光，被半透明镜7和反射镜8反射，入射到测定光源2。测定光源2，以激光光源S的输出光为基础，生成例如波长为1.2-10μm、脉冲宽度为200rs的脉冲光B。测定光的脉冲宽度并不限定于此，也可以是或大于1ps左右。脉冲光B被半透明镜12反射，照射检测器3的间隙部分。

当脉冲光A照射检测器3时，如在图2中说明那样地，在检测器3的电极间隙部分产生载流子，此时相应于所照射的脉冲光B的电场强度的电流在电极31和31’之间流过。通过用镜驱动源14对可动镜10连续地扫描，脉冲光源1和检测器3之间的光路长度被连续地改变，脉冲光A的间隙部分的照射时刻连续地变化。这样一来，通过连续地改变对于脉冲光A的对间隙部分进行照射的脉冲光B的时序，能够得到在各自的照射时刻的脉冲光B的电场的采样数据。

50是斩波器。对从测定光源2输出的脉冲光B，通过例如用斩波器驱动装置15周期性斩波(chop)，以其周期作为参照信号在锁定放大器52中能够以低噪声高灵敏度地观测检测器3的输出。由数据处理装置保持锁定放大器52的输出，通过进行以被保持的采样数据为基础恢复波形的处理而能够用观测装置53显示波形。

数据处理装置54，输入从锁定放大器52输出的观测数据。对未穿过试样20的脉冲光B的观测波形和穿过了试样20的脉冲光B的观测波形的波形数据进行比较，通过计算求得试样的复折射率p。进而，能够通过计算从其复折射率的实部求得试样的对于测定光的折射率n及从其虚部(衰减系数)求得试样的吸收系数α。还有，本发明的复折射率测定装置，并不限于波长比近红外线的波长波段短的电场波形，也可以为波长比远红外线的波长波段长的兆兆赫兹电场波等。

在图4的系统中，在通过试样表面的反射而求复折射率的情况下，决定各光路使得由试样对检测器的位置进行反射的测定光能入射到检测器那样地构成系统。在放置试样的位置处配置几乎完全地反射测定光的反射镜(银、金、铝等高反射率的反射镜)，并对被试样反射的测定光和被反射镜反射的测定光的实时的观测波形与透过光的情况同样地进行比较，而求试样的复折射率。

图5是本发明的实施方式的系统构成。在图5中，3是检测器。10是可动镜。14是镜驱动源(镜驱动装置15省略了图示)。50是斩波器。51是斩波器驱动装置。52是高灵敏度放大器(锁定放大器)。54是数据处理装置，是计算机。55是电流放大器。

在数据处理装置54中，61是镜控制单元，对可动镜10进行控制。62是数据保持单元，保持测定光的电场采样数据。63是数据处理单元，对采样数据进行处理。631是波形恢复单元，以采样数据为基础恢复测定光的波形。632是傅立叶变换单元，以恢复的波形数据为基础，对波形数据进行傅立叶变换。633是复折射率运算单元，以穿过试样的情况和未穿过的情况的测定光的波形的傅立叶变换为基础而对试样的复折射率进行运算。还有，在图5的构成中，在仅作为光波形测定装置使用的情况下，也可以没有复折射率运算单元633。

在图5的构成中，镜控制单元61生成控制信号用以控制可动镜10的移动，并将其送到镜驱动源14。可动镜的镜驱动装置(未图示)被镜驱动源14驱动，可动镜10进行移动。随着可动镜10的移动，被检测器3测定的测定光的振幅的实时观测数据被输入到电流放大器55，并被放大。被电流放大器55放大后的电流被输入到锁定放大器52。另一方面，锁定放大器52，从斩波器驱动装置51输入参照信号，并对通过来自电流放大器55的输入、和通过参照信号而被检测器3检测到的电流值的采样数据进行低噪声放大。在数据处理装置54中，数据保持单元62对测定到的采样数据进行保持。采样数据按被脉冲光A的光程差决定的每个测定时刻分别保持。波形恢复单元631根据保持在保持单元62中的采样数据而恢复测定光的波形。在采用图5中的装置作为复折射率确定装置的情况下，采样数据，对于测定光透过试样的情况的数据和不透过试样的情况下，按脉冲光A的的光程差的不同的测定时刻的各测定时刻而分别保持。傅立叶变换单元632通过以恢复后的电场的波形为基础而进行傅立叶变换，将测定光变换为频率空间的表示。复折射率运算单元633根据穿过试样的情况和未穿过的情况的测定光的实时波形的傅立叶变换而求试样的复折射率。进而，以复折射率p为基础，求试样的折射率n和吸收系数α。输出接口68输出测定光的波形、用计算求得的复折射率、折射率、吸收系数。也可以按照需要而输出对测定光的波形进行傅立叶变换后的结果。

本发明的复折射率测定装置，在图5的构成中不但使用全体作为复折射率测定装置，而且还可以仅以数据处理装置作为复折射率测定装置。在后者的情况下输入用其他测定装置观测到的电场波形的数据，并用图5的数据处理装置计算复折射率。

图6表示本发明的实施方式2的数据处理装置的构成。图6表示关于数据保持单元的构成，在图6中，52是锁定放大器，输入来自检测器的信号及参照信号，并对信号进行放大。54是数据处理装置，由CPU和存储器构成。是数据处理单元63。621是数据保持单元A，按每测定时间对未穿过试样的测定光的电场的采样数据进行保持。622是数据保持单元B，按每测定时间对穿过了试样的测定光的电场的采样数据进行保持。67是输入输出接口。68是输出接口。

631是波形恢复单元。633是复折射率运算单元。640是FFT，对实时电场波形进行傅立叶变换(相当于图5的傅立叶变换单元632)。641是E₀(ω)保持单元，保持未穿过试样的电场波形的傅立叶变换E₀(ω)。642是E(ω)保持单元，保持未穿过试样的电场波形的傅立叶变换E(ω)。

在图6的构成中，对测定试样的复折射率的情况的动作进行说明。锁定放大器52的输出通过输入输出接口而被保持在数据保持单元A或数据保持单元B中。对于未穿过试样的测定光的测定数据按每采样时间而被保持在数据保持单元A中。穿过了试样的测定光的测定数据则按每采样时间而被保持在数据保持单元B中。

在数据处理装置54中，对于存在试样的情况下的测定光的波形，以在被保持在数据保持单元A中的各时刻的采样数据为基础，波形恢复单元631恢复测定光的电场波形。并且，以在被保持在数据保持单元B中的各时刻的采样数据为基础，波形恢复单元631恢复穿过试样之后的测定光的电场波形。并且，在对电场波形进行傅立叶变换的情况下，输入到FFT640中，并求存在试样的情况下的电场波形的傅立叶变换E(ω)、无试样情况下的傅立叶变换E₀(ω)，分别保持在E₀(ω)保持单元641、E(ω)保持单元642中。进而，在求复折射率、及吸收系数的情况下，复折射率运算单元633输入未穿过试样的情况下的电场的傅立叶变换和E₀(ω)和穿过了试样的情况下的傅立叶变换E(ω)，并按照前述的式(6)，求复折射率。再按照式(8)求吸收系数。输出接口输出实时的电场波形、折射率、衰减系数、吸收系数。

在上述中，虽然对测定光的波形进行傅立叶变换而求试样的复折射率，但是也能够：对未穿过试样的情况和穿过了试样的情况的测定光的电场波形进行比较，从起振幅的变化求衰减率而从相位的变化求折射率。例如，能够：假定具有表示观测波形的参数的函数，并用最小二乘法将实际的观测数据与其函数进行比较，通过确定参数使得二者之差为最小，而求得表示测定光的波形的函数。能够以表示未穿过试样的情况和穿过了试样的情况的测定光的波形的函数值为基础而求得试样的复折射率、折射率、吸收系数。

还有，在图6的构成中，在仅对测定光的波形进行观测的情况下，将测定数据保持在数据保持单元A(621)中，并用数据处理单元63恢复波形，再输出到观测装置53。进而，对求得的波形进行傅立叶变换，也能够输出其频率空间的表示。

其次，对以实时波形数据为基础而求试样的复折射率p、折射率n、衰减系数α、吸收系数κ的方法进行说明。设无试样的情况下的测定光的电场为E₀(t)、穿过试样之后的电场为E(t)。对二者进行由以下的(5)式所定义的傅立叶变换。

E(ω)＝(1/2π)∫^+∞-∞E(t)e^jωtdt                    (5)

忽略不计试样的端面的影响，并设试样的为L，则穿过试样之后的电场的傅立叶变换E(ω)和未穿过无试样的情况下的电场的傅立叶变换E₀(ω)之比成为如下。在此ω表示角频率。

E(ω)/E₀(ω)＝e^{-i(p(ω)-1)Lω/c}dt                    (6)

在此p(ω)为复折射率

p＝n+iκ                                             (7)

在这里n为折射率，κ为衰减系数。吸收系数α和衰减系数κ的关系如下。c表示光速。

α＝2κω/c                                          (8)

如上述地，E(ω)、E₀(ω)及p为复数。在上述式(6)中，在以试样的为L的情况下，未穿过试样的情况下的相位差为Lω/c，但是在有试样的情况下则成为p(ω)Lω/c，其差由式(6)表示。

上述式(6)能够分离成分别涉及实部和虚部的方程式，求折射率n、衰减系数κ。实际上，在试样表面相位发生变化，和因为产生反射，对其进行考虑而垂直入射到试样的情况，如下。

E(ω)/E₀(ω)＝(2n/(n+1))²e^{-i(p(ω)-1)Lω/c}

×∑_m(((p-1)/(p+1))e^-ip(ω)Lω/c)^2m                  (9)

在式(9)中

∑_m(((p-1)/(p+1))e^-ip(ω)Lω/c)^2m              (10)

是背面反射的效果，虽然背面反射的效果无限延续，但按照实际要求的精度而截止反射次数m。即，在能够取得第m次的反射脉冲的范围移动图5的可动镜10。

上述的说明，对透过光谱(spectrum)的情况进行了说明，而在反射光谱的情况下，则如下式。在不使光透过的物质的情况下，无反射的情况的电场E₀(ω)、和反射后的光的电场E(ω)的关系如下。

E(ω)/E₀(ω)＝(p-1)/(p+1)                      (11)

E(ω)、E₀(ω)、p与上述相同，是复数。因为从p已知的标准试样的测定能求E₀(ω)，所以利用其能求被测定试样的p。

图7是本发明的实施方式2的数据处理装置的流程。图7(a)是本发明的数据处理装置54的测定数据取得的流程。图7(b)是本发明的数据处理单元63的流程，是以测定数据为基础而求试样的复折射率、吸收系数的流程。

参照图7(a)，对本发明的数据处理装置的测定数据取得方法进行说明(参照图5、图6)。由镜控制单元61对可动镜10进行控制，并设定其位置(S1)。数据处理装置54输入从锁定放大器输出的测定的电场的采样数据(S2)。将输入的电场的采样数据保持在存储器(数据保持单元62)中(S3)。判定是否已经得到预定数量的采样数据(S4、5)，反复进行S1以下的处理直到得到预定数量的采样数据。如果已经得到预定数量的采样数据，则在S6以采样数据为基础而求测定光的电场的实时波形，进行输出。

图7(b)，表示本发明的数据处理装置中的复折射率运算单元的流程。电场的傅立叶变换E(ω)和E₀(ω)，并进行保持(S1)。按照式(6)求E(ω)/E₀(ω)，并并进行保持(S2)。将E(ω)/E₀(ω)的运算结果分成实数部和虚数部(S3)。以E(ω)/E₀(ω)的实数部和虚数部为基础而列出折射率n和衰减系数κ的方程式(S4)。解方程式而求折射率n和衰减系数κ(S5)。以衰减系数κ为基础根据式(8)求吸收系数α(S6)。输出折射率n、衰减系数κ、吸收系数α(S7)。还有，在对在试样表面和背面的多重反射进行考虑的情况下，在S2中使用(9)式代替(6)式的反射次数m数求测定数据。并且，在根据在试样表面的反射而测定复折射率的情况下，在S2中用(11)式替换(6)式。

图8是本发明的实施方式3。图8表示通过将脉冲光A和脉冲光B入射到检测器3的相同面而对测定光(脉冲光B)的振幅进行实时测定的构成。在图8中，与图4相同的参照号码表示相同的构成。

在图8中，由激光光源S产生的脉冲光的一部分被半透明镜7反射，并入射到脉冲光源1。脉冲光源1以由激光光源S产生的激光光为基础而生成脉冲光A。脉冲光A被可动镜10反射，进而被反射镜70、半透明镜72、反射镜73重复反射，并入射到检测器3。并且，由激光光源S产生的脉冲光的一部分，透过半透明镜7，入射到测定光源2。测定光源2以由激光光源S产生的激光光为基础而生成作为测定光的脉冲光B。脉冲光B被斩波器50斩波，被反射镜71反射。并透过半透明镜72，进而被反射镜73反射而入射到检测器3。

在检测器3由选通光脉冲A所生成的载流子和由脉冲光B的电场所产生的电流被放大器55放大，然后输入到锁定放大器52。锁定放大器52测定将对斩波器驱动装置51的脉冲光B进行斩波的周期的信号作为参照信号而在检测器3中所生成的电流。通过移动可动镜10而改变脉冲光A的光路长度，以改变采样的定时。用锁定放大器以低噪声检测各时刻的采样数据，并将测定数据传送到观测装置53及数据处理装置54。因为数据处理装置中的工作与图4的情况相同，所以省略说明。

还有，在图8的构成中，也可以在选通脉冲光的重复频率慢的情况下使用脉冲串积分器，代替锁定放大器52。在该情况下也可以不使用斩波器而进行测定。或者，也可以使用采样保持电路和积分电路而以高放大率低噪声进行放大。

图9(a)、(b)是本发明的实施方式4。图9(a)、(b)表示为了通过对测定光的多个不同时刻的电场以一次选通脉冲光的照射取得多个光程差的采样数据而进行测定的构成。图9(a)、(b)作为例使用4个反射镜，表示通过一次选通脉冲光的照射而使4个光程差产生的情况(对以一次选通脉冲光的照射而取得关于多个光程差的采样数据的方法1)。

在图9(a)中，3是检测器。10是可动镜。11是反射镜。81、82、83是半透明镜。14是镜驱动源。15是镜驱动装置。84是反射镜。半透明镜81和82之间的距离为d₁，半透明镜82和83之间的距离为d₂，83和84之间的距离为d₃。距离d₁、d₂、d₃被决定以便于选通光的光路长度顺序改变。测定光为束光使得检测器3的各门(gate)被同时照射。91是放大器1，92是放大器2，93是放大器3，94是放大器4。放大器1、放大器2、放大器3、放大器4对从各自的电极所输出的电流进行放大。各放大器(91、92、93、94)由电流放大器和锁定放大器而构成，以斩波器驱动装置(未图示)的驱动信号作为参照信号输入检测器3的各电极的信号以高放大率低噪音进行放大。各自的放大器的输出被传送到观测装置53及数据处理装置54。对通过一次选通脉冲光的照射而得到的各测定光的多个不同的时刻的电场的采样数据的序列，改变选通脉冲光的光路长度而以多次测定序列进行测定，并通过对观测数据进行处理而能够对测定光的电场波形进行高效高速测定。也可以得到像后述那样地以一次的测定序列恢复电场的实时波形的采样数据。在选通脉冲光的重复频率低的情况下，放大器，也能够不使用锁定放大器，而使用脉冲串积分器。在该情况下，也能够不要测定光的斩波器而进行测定。或者，也可以使用采样保持电路和积分电路而以高放大率低噪声进行放大。

图9(b)是检测器3的平面图。101、101’是电极，各相对向的电极的间隙部分被选通光的光脉冲照射。同样地，102、102’，103、103’，104、104’是电极。

在图9(a)、(b)的构成中，测定光的光束照射检测器3的各电极间的间隙。从最上方的电极间的间隙到最下方的电极间的间隙的长度，在电极为4组的情况下能够小于或等于50μm，所以测定光的光束的直径也为其左右即可。因为即使在电极为8组的情况下也能够为100μm以下，所以以测定光的光束的直径以下就能够实现。

对图9的构成的动作操作说明。成为选通脉冲光的脉冲光A被可动镜10反射，进而被反射镜11反射，一部分被半透明镜81反射，剩余的进行透过。被半透明镜81反射的脉冲光A，照射检测器3的电极101和101’之间的间隙。进而，透过半透明镜81的脉冲光A的一部分被半透明镜82反射，剩余的部分透过。被半透明镜82反射的脉冲光A照射电极102和102’之间的间隙。进而，透过半透明镜82的脉冲光A的一部分被半透明镜83反射，剩余的透过。被半透明镜83反射的脉冲光A照射电极103和103’之间的间隙。进而，透过半透明镜83的脉冲光A被半透明镜84反射而照射电极104和104’之间的间隙。

另一方面，测定光作为一束光束，同时照射各电极间的间隙(入射到半透明镜81、82、83及反射镜84的选通脉冲光已为准直光)。照射各电极的时间分别分别延迟各半透明镜及反射镜之间的距离d₁、d₂、及d₃，从各电极所输出的采样电流，成为对应了各自的脉冲光A照射间隙的时刻的脉冲光B的电场的大小。这样一来，能够以一次的选通脉冲光的照射而对测定光的多个不同的相位的电场进行测定。通过移动可动镜而改变光路长度，反复进行上述的测定，能够对测定光的多个不同的相位的电场有效地进行测定。

图10是本发明的实施方式4的数据处理装置的构成。图10表示关于数据保持单元的构成。数据处理单元63与图5相同。在图10中，来自检测器的各电极对的信号(信号1(从电极101、101’所取出的信号)、信号2(从电极102、102’所取出的信号)、信号3(从电极103、103’所取出的信号)及信号4(从电极104、104’所取出的信号)、)分别输入到放大器1、放大器2、放大器3及放大器4。在各自的放大器1、放大器2、放大器3及放大器4中，分别放大后的信号输入到数据处理装置54中。各自的信号(A₁、B₁、C₁及D₁)，对应于表示各自的测定光照射检测器3的时刻(t₁、t₂、t₃及t₄)的信息而保持于数据保持单元62中。

其次在移动可动镜而得到的时刻t₅、t₆、t₇及t₈的各自的信号(A₂、B₂、C₂及D₂)分别保持于数据保持单元62中。同样地，求在移动可动镜10而由各电极对得到的各测定时刻的测定光的振幅的采样数据，而保持于数据保持单元62中。

数据处理单元63根据在各时刻的测定光的振幅的采样数据而求得测定光的电场的波形，在仅输出测定光的波形的情况下，在观测装置中显示其波形。而且，还能够对波形进行傅立叶变换，并对测定光的频率空间的表达进行表示。在对试样的复折射率进行测定的情况下，分别求存在试样和不存在的情况下的电场，与前述的方法同样地分别求各电场的波形，再分别对波形进行傅立叶变换，并按照前述的方法，求出试样的复折射率、折射率、吸收系数而输出。

图11(a)、(b)表示在本发明的实施方式4(参照图9)中不使用半透明镜81、82、83及相当于反射镜84的反光镜，或者仅有一片反射镜以照射到检测器3的各电极的间隙中的选通脉冲光而在各间隙间产生光程差的方法(通过一次的选通脉冲光照射而取得多个光程差的采样数据的方法2)。

在图11(a)、(b)中，41是选通脉冲光(脉冲光A)，光束直径为D。在本实施方式中对于检测器3使选通脉冲光对于检测器3的面的法线以角度θ入射。此时，对于检测器3的A点和B点，产生Dtanθ的光程差。从而，例如，通过对电极进行配置而使得检测器3的各电极的间隙出现在A点和B点之间，就能够一次得到4点的电场的采样数据。

图11(b)表示选通脉冲光41和检测器3的电极间隙的关系的放大图，并对检测器3的电极的间隙为4个的情况进行例示。在图11(b)中，101、102、103及104是检测器3的电极。选通脉冲光41也可以使来自在图9中所示的可动镜10的反射光直接倾斜地照射到检测器3上。或者也可以使来自可动镜10的反射光通过一片反射镜反射而倾斜地照射到检测器3上。在图9、图11中虽然以通过一次的选通脉冲光的照射而测定4个光程差的方法为例而示，但是如后述地，因为即使对于电场的采样数为8或着大于8，也可以通过一次的选通脉冲光的照射而测定，所以不使用可动镜10而以一次的测定就能够恢复电场波形的采样数据的取得成为可能。

如图11(a)、(b)那样地在以一次的选通脉冲光而取得多个光程差的情况下所得到的光程差，具体如下。若设选通脉冲光41的光束的直径为1cm、入射角θ＝45°则在检测器3的A点和B点之间得到1cm的光程差。该光程差作为时间相当于33ps。虽说所需的光程差根据测定光而不同，但波长300μm的远红外线周期为1ps，只要有几微微秒的光程差，则对于得到为了取得电场波形的数据来说已很充分。但是，在波长更短周期更短的情况下以更小的光程差变得充分。但是为了波长恢复需要缩短在彼此相邻的电极之间(例如，是图9的电极101和电极102等的间隔，以后，称为上下的相邻的电极间隔)所进行测定的时间间隔。相应于测定光的振动数而将上下的相邻的电极间隔取为微小间隔，如果在检测器3的A点和B点之间在上下方向上取多个的相邻电极，则能够得到足以恢复一次采样的电场波形的采样数据。

即使在不能缩小上下相邻的电极间隔的情况下也能够通过减小θ而减小检测器3的A点和B点之间的光程差。这样一来，依照本发明，可以不使可动镜10移动而得到多个光程差的电场采样数据。

上述的通过一次的选通脉冲光的照射而得到电场波形的多个采样数据的方法，并不限定于近红外线波段的电磁波，在对兆兆赫兹电磁波、可见光等实时测定电场波形的方法中能够使用。

图12是本发明的实施方式4的数据处理装置的流程。根据图12对本发明的实施方式4的数据处理装置的操作进行说明(参照图9、图10)。通过镜控制单元61(参照图5)而移动可动镜10，并决定位置(图9的可动镜10的控制相同于图5的镜控制单元61)(S1)。输入被检测器3的各电极(电极101、101’等的各电极对)所测定，被分别对应于电极的放大器(放大器1、放大器2、放大器3及放大器4)所放大的测定光的电场的采样数据，并进行保持(S2)。判定是否已经得到预定数量的观测数据的采样数据(S3、S4)，如果未得到则反复进行S1及以后的处理。如果得到预定数量的采样数据，则对所保持的采样数据进行数据处理，并求波形，输出波形(S5)。在S5中，也可以输出对求得的波形进行傅立叶变换而得到的测定光的频率空间的表达。

而且，在以实施的观测数据为基础而求试样的折射率、吸收系数的情况下，能够按照前述的图7(b)的流程而计算、求出试样的折射率、吸收系数。即，与前述同样地，以无试样的情况下的测定光和穿过了试样的测定光的振幅数据的傅立叶变换为基础求复折射率，再求折射率、吸收系数。

图13(a)、(b)是本发明的实施方式5，表示对试样测定在试样的二维的面中的多个点的复折射率的情况。该情况下，将测定对象的试样放置于能够在水平方向及垂直方向上移动的平台之上，在试样的二维的面的各点，对测定光的电场进行测定，使得在试样的平面的任意点，若得到观测数据，则使试样移动，而取得下一点的观测数据。通过检查各点的复折射率而能够判断在试样的平面内的一致性等。

并且，在对未穿过试样的测定光的复折射率进行测定的情况下，对被试样的面反射的测定光测定波形。并且，在这种情况下，未穿过试样的测定光的波形，放置反射镜(金、银、铝等的高反射率的反射镜)代替图13的试样，通过检测器3而对测定光的实时波形进行观测。进而，以从被试样反射的情况和被反射镜反射的情况的测定光的振幅数据所得到的波形为基础，分别对波形进行傅立叶变换，并通过进行比较而求试样的复折射率。其情况下要对放射镜的反射率进行考虑。

在图13(a)、(b)中，20是试样。110是平台，置于移动机构110之上，能够在垂直方向及与纸面垂直的方向上移动。111是移动机构，使平台110移动。移动机构111由数据处理装置进行移动控制。使平台110在垂直方向及垂直于纸面的方向上连续地移动，而在试样的各位置(在图13(a)中所示的位置1、2…、N)对测定光的电场进行测定。

图14，是本发明的实施方式5的流程。使放置试样的试样台移动以设定位置(S1)。使可动镜移动以设定位置(S2)。输入从锁定放大器所输出的测定光的实时波形的采样数据，并进行保持(S3)。判断是否已经得到在试样的平面内的一点的预定数量的采样数据(S4、S5)。如果尚未得到预定数量的采样数据则重复S2及以后的处理。如果已经得到预定数量的采样数据则在S6判断是否已经得到在试样的平面内的预定数量的测定数据(S5、S6)。如果尚未得到在平面内的预定位置的测定数据则重复S1及以后的处理。如果已经全部得到在平面内的预定位置的测定数据，则在S8求测定光的波形、进行输出。进而，在作为复折射率测定装置而使用的情况下，分别对未穿过试样的测定光和穿过了试样的测定光的在各点的波形进行傅立叶变换，并进行比较而求得在各点的复折射率、折射率、吸收系数，进行输出(S9)。

还有，在上述说明中，虽然以未穿过试样的情况的测定光的观测数据和穿过了试样的测定光的观测数据的各自的傅立叶变换为基础而求得折射率、吸收系数，但是也可以各自的测定光的波形为基础而像前述那样地求得测定光的函数，对穿过了试样的情况和未穿过的情况的测定光的函数值进行比较，再求折射率、吸收系数。并且通过像图9那样地构成检测器及向检测器的选通脉冲光的照射，还能够通过一次的选通脉冲光的照射而取得对多个不同光程差的测定光的电场波形的多个采样数据。

以上，虽在实例1至5公开了本发明的构成；出示上述中使用的检测器(3)的检测性能的证实结果。

图15，是详细地说明图1、图4、图8中的测定光源(2)的图，是使兆兆赫兹电磁波进行振荡而作为测定光的机构。在本机构中将激光光照射到半导体结晶上，通过半导体的非线性光学效应而得到兆兆赫兹电磁波。这样的机构，虽然在例如专利文献1和2中已被公开，但是在本试验中能够得到比该公开中的兆兆赫兹电磁波更高的频率。

专利文献1：美国专利第5952818号

专利文献2：美国专利第6111416号

专利文献1及2，涉及使用电磁波的开放空间中的检查装置及方法，公开了为了用兆兆赫兹电磁波传感的兆兆赫兹产生机构及接收机构。在专利文献2中，公开了用GaAs作为发射体(极)采用ZnTe、GaAs、CdTe、CdZnTe、有机DAST的晶体作为检测器的晶体。并且采用脉冲宽度都比100fs大的激光。

作为进行检测的频带，在专利文献1中可以为10GHz乃至5THz，在专利文献1中可以为37THz。

另一方面，在本试验中用的振荡机构，能够将毫微微(femto)秒脉冲激光照射到晶体上而得到最大67THz的兆兆赫兹电磁波。在此，采用具有晶面(001)和30μm厚度的GaSe晶体作为晶体，使该晶体按照图15倾斜成70度。图15是从光学平台的上方所看时的平面图，在图16中，表示从脉冲激光的照射方向后方所看时的脉冲光的偏振方向。如图那样，脉冲光为45度偏振而照射。

表示：θ在20度时峰值出现在9THz左右，角度依次变大则峰值移动到高频侧的倾向；θ在70度时35THz为峰值。此时，由现有的检测器可测定直到67THz的产生。

还有，现有的检测器包括分光器(具有6μm强光(blaze))和碲化镉汞(MCT)，可知有直到90THz的检测灵敏度。

图17，是表示由本发明的检测器(3)的检测结果的单对数曲线，横轴为频率，纵轴为电场强度。可知：如图那样地，可正确接收从近于0THz的低频到达到噪声电平的67THz。

如上述，检测频率能够通过可动镜(10)的移动而连续地取得电场的采样数据，作为下限10GHz以上、尤其0.1THz以上的检测是可能的。

并且，更高频的检测只要用更短脉冲宽度的激光即可，已经开发5fs以下的激光，脉冲宽度等于或小于1fs的稳定的微微微(atto)秒脉冲激光的提供也被设想。通过用这些，在本发明中大于100THz的检测也是可能的。例如在脉冲宽度等于或小于1fs的情况下，理论上认为可以检测达到1000THz。

在本实施例，采用脉冲宽度小于或等于100fs，和约10fs左右的脉冲激光。

Claims (19)

1.一种光波形测定装置，其特征在于：

具备选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；

选通脉冲光及测定光都是相干性光，测定光是波长比近红外线波段短的相干性光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短，选通脉冲光照射到光检测装置产生载流子，对基于该载流子的物理量进行测定，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定。

2.按照权利要求1所述的光波形测定装置，其特征在于：

选通脉冲光的脉冲宽度等于或小于100fs。

3.按照权利要求1或2所述的光波形测定装置，其特征在于：

检测器在基板上配设具有狭窄间隙的一对电极；基板通过照射光产生电荷；物理量是电流。

4.按照权利要求1～3中的任何一项所述的光波形测定装置，其特征在于：

测定光是10GHz～67THz的光。

5.一种光波形测定装置，其特征在于：

具备选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；

选通脉冲光及测定光都是相干性光，测定光是波长比兆兆赫兹电磁波短的相干性电磁波或可见光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短，选通脉冲光照射到光检测装置产生载流子，对基于该载流子的物理量进行测定，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定；

在此具备多对电极，提供照射到各自的一对电极的间隙的选通脉冲光的不相同的光程差，通过以一次选通脉冲光的照射取得产生于各电极的间隙的物理量作为多个光程差的采样数据而对测定光的电场进行测定。

6.按照权利要求5所述的光波形测定装置，其特征在于：

通过将选通脉冲光对于检测电极的面从倾斜方向照射到该多对检测电极而使光程差在各自的一对电极间的间隙中产生。

7.一种光波形测定方法，其特征在于：

具备选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；

选通脉冲光及测定光都是相干性光而测定光是波长比近红外线波段短的相干性光，选通脉冲光照射到光检测装置产生载流子，对基于该载流子的物理量进行测定，并基于该物理量，对该测定光的电场实时进行测定。

8.一种光波形测定方法，其特征在于：

具备选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置；

选通脉冲光及测定光都是相干性光，测定光是波长比兆兆赫兹电磁波短的相干性电磁波或可见光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短，对基于将选通脉冲光照射到光检测装置而产生的载流子的物理量进行测定，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定；

该光检测装置具备多对电极，照射到各自的一对电极的间隙上的选通脉冲光的光程差是不相同的，通过以一次选通脉冲光的照射取得产生于各电极的间隙的物理量作为多个光程差的采样数据用以对测定光的电场进行测定。

9.按照权利要求8所述的光波形测定方法，其特征在于：

通过将选通脉冲光对于检测电极的面从倾斜方向照射到该多对电极而使光程差在各自的一对电极间的间隙中产生。

10.一种复折射率测定装置，其特征在于：

具备选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置和数据处理装置；

选通脉冲光及测定光都是相干性光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短，选通脉冲光照射到光检测装置产生载流子，对基于该载流子的物理量进行测定，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定。

该数据处理装置，包括保持该测定数据的数据保持单元，对未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场的测定数据进行保持，并通过对未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场进行比较而求试样的复折射率。

11.按照权利要求10所述的复折射率测定装置，其特征在于：

数据处理装置，具备傅立叶变换装置，求关于未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场的波形，对该波形进行傅立叶变换，并基于各自的傅立叶变换而求复折射率。

12.按照权利要求10或11所述的复折射率测定装置，其特征在于：测定光是10GHz～67THz频率的光。

13.按照权利要求10～12中的任何一项所述的复折射率测定装置，其特征在于：

该光检测装置具备多对电极，照射到各自的一对电极的间隙上的选通脉冲光的光程差是不相同的，通过以一次选通脉冲光的照射取得产生于各电极的间隙的物理量作为多个光程差的采样数据用以对测定光的电场进行测定。

14.按照权利要求13所述的复折射率测定装置，其特征在于：

通过将选通脉冲光对于检测电极的面从倾斜方向照射到该多对电极而使光程差在各自的一对电极间的间隙中产生。

15.一种复折射率测定方法，其特征在于：

具备选通脉冲光产生装置，测定光产生装置，和对测定光进行检测的光检测装置和数据处理装置；

选通脉冲光及测定光都是相干性光，选通脉冲光的脉冲宽度比测定光的周期短，选通脉冲光照射到光检测装置产生载流子，对基于该载流子的物理量进行测定，并基于该物理量对该测定光的电场进行测定。

该数据处理装置，具备保持该测定数据的数据保持单元，对未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场的测定数据进行保持，并通过对未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场进行比较而求试样的复折射率。

16.按照权利要求15所述的复折射率测定方法，其特征在于：

数据处理装置，具备傅立叶变换装置，求关于未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的电场的波形，对该波形进行傅立叶变换，并基于各自的傅立叶变换而求复折射率。

17.按照权利要求15或16所述的复折射率测定方法，其特征在于：

该光检测装置，包括多对电极，照射到各自的一对电极的间隙上的选通脉冲光的光程差是不相同的，通过以一次选通脉冲光的照射取得产生于各电极的间隙的物理量作为多个光程差的采样数据用以对测定光的电场进行测定。

18.按照权利要求17所述的复折射率测定方法，其特征在于：

通过将选通脉冲光对于检测电极的面从倾斜方向照射到该多对电极而使光程差在各自的一对电极间的间隙中产生。

19.一种计算机程序记录介质，其特征在于：

具备对测定光的波形的电场的测定数据经过傅立叶变换后的数据进行输入的程序，和

根据未穿过试样的测定光和穿过试样后的测定光的各自的傅立叶变换求复折射率的程序；

根据测定光的电场波形的测定数据由计算机求试样的复折射率。

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