DE112012004046B4

DE112012004046B4 - Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle

Info

Publication number: DE112012004046B4
Application number: DE112012004046.5T
Authority: DE
Inventors: c/o Advantest Corp. Irisawa Akiyoshi; c/o ADVANTEST Corp. Shiota Kazunori
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2032-06-28
Also published as: DE112012004046T8; US8901477B2; US20130075597A1; JP5684398B2; DE112012004046T5; WO2013046842A1; JPWO2013046842A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle aufweisend: einen optischen Lichtwellenleiter, welcher einen nicht-linearen Kristall aufweist und welcher einen Verzweigungsteil umfasst, um einen Prüflichtpuls aufzunehmen und um den Prüflichtpuls dazu zu veranlassen, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen, wobei der optische Lichtwellenleiter weiterhin zwei Zweiglichtübertragungsteile aufweist, um das Zweiglicht von dem Verzweigungsteil aufzunehmen und zu übertragen; eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle, welche eine elektromagnetische Welle eingibt, die eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist, welche um einen Winkel geneigt ist, der eine Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Zweiglichts in einem der beiden Zweiglichtübertragungsteile erzeugt; und eine Phasendifferenzmesseinheit, welche eine Phasendifferenz zwischen zwei Zweiglichtstrahlen misst, welche in den beiden Zweiglichtübertragungsteilen übertragen wurden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Detektion einer elektromagnetischen Welle (deren Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz ist (wie z. B. eine Terahertzwelle (deren Frequenz z. B. größer gleich 0,03 THz und kleiner gleich 10 THz ist)).
STAND DER TECHNIK
Ein elektro-optisches Abtastverfahren (EO-Abtastverfahren) unter Verwendung eines elektro-optischen Kristalls als ein Verfahren für ein Detektieren einer zeitlichen Wellenform eines Terahertzwellenpulses ist bekannt (siehe Nicht-Patent-Dokument 1 und Nicht-Patent-Dokument 2).
Gemäß dem EO-Abtastverfahren, welches in dem Nicht-Patent-Dokument 1 beschrieben ist, können ein Prüflichtpuls und eine zu messende Terahertzwelle dazu veranlasst werden, kolinear (koachsial) in den elektro-optischen Kristall einzufallen.
Der einfallende Prüflichtpuls erzeugt aufgrund eines elektro-optischen Effekts durch ein elektrisches Feld der Terahertzwelle eine Phasendifferenz zwischen einer a-Achse und einer b-Achse und die Terahertzwelle wird detektiert, indem die Phasendifferenz detektiert wird.
Gemäß dem EO-Abtastverfahren, welches in dem Nicht-Patent-Dokument 2 beschrieben ist, wird eine Terahertzwelle dazu veranlasst in den elektro-optischen Kristall in einen Winkel θ (o < θ < 90°) mit Bezug auf den Prüflichtpuls einzufallen. In dem elektro-optischen Kristall wird eine Cherenkov-Phasenanpassung erzeugt und ein elektro-optischer Effekt erzeugt durch ein elektrisches Feld der Terahertzwelle in dem einfallenden Prüflichtpuls eine Phasendifferenz zwischen der a-Achse und der b-Achse. Die Terahertzwelle wird durch das Detektieren dieser Phasendifferenz detektiert.
Daneben beschreibt auch das Dokument „Efficient electro-optic sampling detection of terahertz radiation via Cherenkov Phase matching” von Masahiko Tani et al., in Optics Express, Vol. 19, 2011, No. 21, S. 19901–19906, ISSN 1094-4087, ein effizientes elektro-optisches Abtastschema basierend auf einer Cherenkov-Phasenanpassung von Breitband Terahertz Strahlung.
Das Dokument US 2011/0032600 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit einer oszillierenden elektromagnetischen Welle in einem Frequenzbereich von 0,1 THz bis 3 THz, die aus Pump- und Idlerwellen durch einen parametrischen Effekt erzeugt wird.
Das Dokument US 2012/0049072 A1 beschreibt ein Terahertzwellen-Erzeugungselement, welches eine Vielzahl von Wellenleitern umfasst, inklusive eines elektro-optischen Kristalls und eines optischen Kopplungsbauteils zum Extrahieren einer Terahertzwelle zur Außenseite, wobei die Terahertzwelle erzeugt wird, wenn sich Licht durch den Wellenleiter ausbreitet.
Gemäß dem EO-Abtastverfahren nach dem oben beschriebenen Stand der Technik ist der Einfluss einer großen Doppelbrechung des elektro-optischen Kristalls nicht vernachlässigbar. Der Prüflichtpuls, welcher von dem elektro-optischen Kristall extrahiert wurde, wird durch eine Viertel-Wellenlängen-Platte übertragen, wird von einem Spiegel reflektiert, wird wieder durch die Viertel-Wellenlängen-Platte übertragen und in den elektro-optischen Kristall zurückgeschickt, wobei der Einfluss der großen Doppelbrechung des elektro-optischen Kristalls eliminiert wird.
(Nicht-Patent-Dokument 1)

P. Y. Han et. al., Opt. Lett. 25, 675 (2000)

(Nicht-Patent-Dokument 2)

”Efficient electro-optic sampling detection of THz wave with Cherenkov-type phase matching”, Kazuki Horita, Tetsuya Kinoshita, Christopher T. Que, Michael Bakunov, Kohji Yamamoto und Masahiko Tani, International Symposium an Frontier of Terahertz Spectroscopy IV: Innovations in THz Spectroscopy and THz-Wave Wireless Communications. Japan, Posteraufsatz (22.–23. Oktober 2010, Matsumoto Campus, Shinshu University, Matsumoto, Japan).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch ist es notwendig, die Viertel-Wellenlänge-Platte und den Spiegel exakt auszurichten, um den Einfluss der großen Doppelbrechung des elektro-optischen Kristalls zu eliminieren, wodurch die Konfiguration der Detektionsvorrichtung für den Terahertzwellenpuls komplex wird.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Konfiguration einer Detektionsvorrichtung für eine Terahertzwelle mit Hilfe des elektro-optischen Abtastverfahrens (EO-Abtastverfahren) unter Verwendung eines elektro-optischen Kristalls zu vereinfachen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle: einen optischen Lichtwellenleiter, welcher einen nicht-linearen Kristall aufweist, einen Verzweigungsteil, um einen Prüflichtpuls aufzunehmen und um den Prüflichtpuls dazu zu veranlassen, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen, und zwei Zweiglichtübertragungsteile, um das Zweiglicht von dem Verzweigungsteil aufzunehmen und um das Zweiglicht zu übertragen; eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle, welche eine elektromagnetische Welle eingibt, die eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist, wobei die elektromagnetische Welle um einen Winkel geneigt ist, welcher eine Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Zweiglichts in einem der beiden Zweiglichtübertragungsteile erzeugt; und eine Phasendifferenzmesseinheit, welche eine Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen misst, welches durch die beiden Zweiglichtübertragungsteile übertragen wurde.
Gemäß der so konstruierten Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle ist der optische Lichtwellenleiter ein nicht-linearer Kristall und umfasst einen Verzweigungsteil, um einen Prüflichtpuls aufzunehmen und um den Prüflichtpuls dazu zu veranlassen, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen, und zwei Zweiglichtübertragungsteile, um das Zweiglicht von dem Verzweigungsteil aufzunehmen und das Zweiglicht zu übertragen. Eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle gibt eine elektromagnetische Welle ein, welche eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist, welche um einen Winkel geneigt ist, welcher die Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Zweiglichts in einem der beiden Zweiglichtübertragungsteile erzeugt. Eine Phasendifferenzmesseinheit misst eine Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen, welche durch die beiden Zweiglichtteile übertragen wurden.
Gemäß der Vorrichtung zum Detektieren einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann der optische Lichtwellenleiter ein Mischteil umfassen, um die beiden Zweiglichtstrahlen von den beiden Zweiglichtübertragungsteilen aufzunehmen und zu mischen, und die Phasendifferenzmesseinheit kann eine Lichtintensität einer Ausgabe des Mischteils messen.
Gemäß der Vorrichtung zum Detektieren einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann der optische Lichtwellenleiter einen Koppler umfassen, um die beiden Zweiglichtstrahlen von den beiden Zweiglichtübertragungsteilen aufzunehmen und zu koppeln, wobei das gekoppelte Licht dazu veranlasst wird, sich in zwei Ausgabelichtstrahlen aufzuteilen. Die beiden Ausgabelichtstrahlen werden ausgegeben und die Phasendifferenzmesseinheit kann die Lichtintensitäten der beiden Ausgabelichtstrahlen messen.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann der Koppler ein Richtkoppler oder ein MMI-Koppler sein.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann der Verzweigungsteil ein Richtkoppler mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen sein.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann die Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle eine Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen aufweisen, um die elektromagnetische Welle aufzunehmen, und kann weiterhin eine Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen aufweisen, durch welche die elektromagnetische Welle hindurchtritt, welche von der Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen hereingekommen ist, und die Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen kann mit Bezug auf die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen geneigt sein.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen einen der Zweiglichtübertragungsteile bedecken und kann den anderen der Zweiglichtübertragungsteile nicht bedecken.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen eine Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen umfassen, welche die elektromagnetische Welle zwischen der Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen und dem anderen Zweiglichtübertragungsteil nicht überträgt.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen die beiden Zweiglichtübertragungsteile bedecken und weist an einem Teil der Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen, welcher den anderen Zweiglichtübertragungsteil bedeckt, weiterhin eine Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen auf, welche die elektromagnetischen Wellen nicht überträgt.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann eine Gleichspannung an einen der beiden Zweiglichtteile angelegt sein.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung können der Prüflichtpuls und die elektromagnetische Welle TE-polarisiertes Licht sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle: einen ersten optischen Lichtwellenleiter, welcher einen nicht-linearen Kristall aufweist und welcher an einem Ende einen Prüflichtpuls aufnimmt; einen zweiten optischen Lichtwellenleiter, welcher einen nicht-linearen Kristall aufweist und welcher an einem Ende kein Licht aufnimmt; eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle, welche eine elektromagnetische Welle eingibt, die eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist und welche um einen Winkel geneigt ist, der eine Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Lichts erzeugt, welche durch einen Annäherungsbereich („close portion”) hindurchtritt, an dem der erste optische Lichtwellenleiter und der zweite optische Lichtwellenleiter innerhalb des Annäherungsbereichs nahe beieinander liegen; und eine Abzweigungsverhältnismesseinheit, welche ein Verhältnis zwischen einer Lichtintensität des Lichts, welches von dem anderen Ende des ersten optischen Lichtwellenleiters abgegeben wird, und einer Lichtintensität des Lichts misst, welche von dem anderen Ende des zweiten optischen Lichtwellenleiters abgegeben wird, wobei das Licht, welches durch den ersten optischen Lichtwellenleiter hindurchtritt, und das Licht, welches durch den zweiten optischen Lichtwellenleiter hindurchtritt, in dem Annäherungsbereich modengekoppelt sind.
Gemäß der so konstruierten Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle ist ein erster optischer Lichtwellenleiter ein nichtlinearer Kristall, welcher an einem Ende einen Prüflichtpuls aufnimmt. Ein zweiter optischer Lichtwellenleiter ist ein nicht-linearer Kristall, welcher an einem Ende kein Licht aufnimmt. Eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle gibt eine elektromagnetische Welle ein, welche eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist, wobei die elektromagnetische Welle um einen Winkel geneigt ist, welcher eine Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Lichts erzeugt, welches durch einen Annäherungsbereich hindurchtritt, in dem der erste optische Lichtwellenleiter und der zweite optische Lichtwellenleiter innerhalb des Annäherungsbereichs nahe beieinander liegen. Eine Abzweigungsverhältnismesseinheit misst ein Verhältnis zwischen einer Lichtintensität des Lichts, welches von dem anderen Ende des ersten Lichtwellenleiters abgegeben wird, und eine Lichtintensität des Lichts, welches von dem anderen Ende des zweiten Lichtwellenleiters abgegeben wird. Das Licht, welches durch den ersten optischen Lichtwellenleiter hindurchtritt, und das Licht, welches durch den zweiten optischen Lichtwellenleiter hindurchtritt, sind in dem Annäherungsbereich modengekoppelt.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen eine Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen umfassen, welche keine elektromagnetische Welle zwischen der Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen und dem anderen Zweiglichtübertragungsteil überträgt.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung kann die Übertragungsoberfläche für die elektromagnetische Welle sowohl den ersten optischen Lichtwellenleiter als auch den zweiten optischen Lichtwellenleiter bedecken.
Gemäß der Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle der vorliegenden Erfindung können der Prüflichtpuls und die elektromagnetische Welle ein TE-polarisiertes Licht sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (1(a)) und eine Querschnittsansicht eines Prismas 16, eines Arms 10a und eines Substrats 14, welches an dem Arm 10a ausgebildet ist (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (1(b));
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (2(a)) und eine Querschnittsansicht eines Prismas 16, eines Arms 10a und eines Substrats 14, welches an dem Arm 10b ausgebildet ist (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (2(b));
3 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (3(a)) und eine Querschnittsansicht eines Prismas 16, eines Arms 10a und eines Substrats 14, welches an dem Arm 10b ausgebildet ist (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (3(b));
4 umfasst eine Draufsicht der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn eine Gleichspannung an dem Arm 10a angelegt ist (4(a)), und eine Draufsicht der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle, wenn die Gleichspannung an dem Arm 10b angelegt ist (4(b));
5 umfasst Draufsichten der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche Beispiele dafür sind, wenn der Richtkoppler 10e verwendet wird (5(a)), und Beispiele dafür sind, wenn der MMI-Koppler 10f verwendet wird (5(b));
6. ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
7 umfasst eine Draufsicht der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (7(a)) und eine Querschnittsansicht des Prismas 16, eines Annäherungsbereichs 30a und des Substrats 14 (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (7(b)).
ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nun wird eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren gegeben.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (1(a)) und eine Querschnittsansicht eines Prismas 16, eines Arms 10a und eines Substrats 14, welches an dem Arm 10a ausgebildet ist (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (1(b)). Es soll angemerkt werden, dass Teile des Arms 10a und des Substrats 14, welche nicht direkt unterhalb des Prismas 16 angeordnet sind, in 1(b) nicht gezeigt sind.
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der ersten Ausführungsform umfasst einen optischen Lichtwellenleiter 10, ein Substrat 14, ein Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16 und einen Fotodetektor (PD) (Phasendifferenzmesseinheit) 20.
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle detektiert eine elektromagnetische Welle, welche eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist. Die elektromagnetische Welle, welche von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle detektiert wurde, ist eine elektromagnetische Welle (Terahertzwelle) z. B. in dem Terahertzwellenband (größer gleich 0,03 THz und kleiner gleich 10 THz). Es wird angenommen, dass die elektromagnetischen Wellen, welche von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle detektiert werden, in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Terahertzwellen sind.
Das Substrat 14 ist z. B. ein nicht-dotiertes LiNbO₃-Substrat (LN-Substrat) oder ein MgO-dotiertes LN-Substrat. Der optische Lichtwellenleiter 10 ist an dem Substrat 14 angeordnet. Das Substrat 14 und der optische Lichtwellenleiter 10 bilden einen Modulator des Mach-Zehnder-Typs und der Prüflichtpuls breitet sich durch den optischen Lichtwellenleiter 10 hindurch aus.
Das Substrat 14 ist zum Beispiel ein in Y-Richtung geschnittener LN und die Übertragungsrichtung des Prüflichtpulses in dem optischen Lichtwellenleiter 10 wird auf eine x-Achse eingestellt. Auf diese Weise wird der Prüflichtpuls eingegeben, welcher in der x-Achsenrichtung polarisiert ist (TE-polarisiertes Licht). Dann kann der r33, welcher den maximalen elektro-optischen Koeffizienten in dem LN repräsentiert, verwendet werden, ein großer elektro-optischer Effekt wird erzielt und eine empfindliche Terahertzwellendetektion wird ermöglicht. Für die Richtungen der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse wird auf 1(b) verwiesen.
Der optische Lichtwellenleiter 10 umfasst einen Verzweigungsteil 10c, Arme (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b und einen Mischteil 10d. Es soll angemerkt werden, dass der optische Lichtwellenleiter 10 ein nicht-linearer Kristall ist.
Der Verzweigungsteil 10c nimmt den Prüflichtpuls (TE-polarisiertes Licht) auf und veranlasst den Prüflichtpuls dazu, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen. Die beiden Zweiglichtstrahlen werden entsprechend dem Arm 10a und dem Arm 10b zugeführt. Die Arme (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b nehmen das Zweiglicht von dem Verzweigungsteil 10c auf und übertragen es. Der Mischteil 10d nimmt die beiden Zweiglichtstrahlen von den beiden Armen 10a und 10b auf und mischt diese.
Wenn der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle keine Terahertzwellen zugeführt werden, sind eine optische Pfadlänge des Prüflichtpulses, welcher durch den Arm 10a übertragen wird, und eine optische Pfadlänge des Prüflichtpulses, welcher durch den Arm 10b übertragen wird, identisch.
Das Prisma (eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16 gibt Terahertzwellen ein, welche um einen Winkel θ geneigt sind, wodurch eine Cherenkov-Phasenanpassung in Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des Zweiglichts (x-Richtung) in einem (Arm 10a) der beiden Arme 10a und 10b erzeugt wird. Es soll angemerkt werden, dass der Winkel θ ein Winkel ist, welcher der folgenden Gleichung genügt:
wobei ein effektiver Brechungsindex des Arms 10a für die Wellenlänge des Prüflichtpulses n_{opt_eff} ist und ein Brechungsindex des Arms 10a für die Wellenlänge der Terahertzwelle n_THz ist. Zum Beispiel ist θ = 66°, wenn n_{opt_eff} = 2,2 und n_THZ = 5,2.
Das Prisma 16 umfasst eine Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen und eine Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen. Die Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen nimmt die Terahertzwellen auf. Die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen ist eine Oberfläche, durch welche die elektromagnetischen Wellen hindurchtreten, welche von der Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen hereingekommen sind. Die Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen ist mit Bezug auf die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen geneigt. Der Neigungswinkel der Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen mit Bezug auf die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen ist ein Winkel (90° – θ_clad). Die Terahertzwellen, welche dem Prisma 16 zugeführt werden, sind Pulse von TE-polarisiertem Licht und werden ebenfalls als Terahertzlichtpulse bezeichnet (s. 1(b)).
Es soll angemerkt werden, dass der Winkel θ_clad ein Winkel ist, welcher die nachfolgende Gleichung erfüllt:
wobei n_clad ein Brechungsindex des Prismas 16 für eine Wellenlänge der Terahertzwelle ist. Zum Beispiel ist θ_clad = 50°, wenn n_{opt_eff} = 2,2 und n_clad = 3,4.
Des Weiteren ist das Prisma 16 unmittelbar über dem Arm 10a und nicht über dem Arm 10b angeordnet. Als ein Ergebnis bedeckt die Übertragungsoberfläche 10b für elektromagnetische Wellen den einen Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10a) und bedeckt den anderen Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10b) nicht.
Die Absorption der Terahertzwellen ist bevorzugt klein, um Übertragungsverluste der Terahertzwellen in dem Prisma 16 zu reduzieren. Ein Material des Prismas 16 ist daher z. B. Hochwiderstandsilikon oder Germanium.
Der Fotodetektor (PD) (Phasendifferenzmesseinheit) 20 misst eine Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen (Prüflichtpulse), welche durch die beiden Zweiglichtübertragungsteile (Arme 10a und 10b) übertragen werden. Insbesondere misst der PD 20 eine Lichtintensität einer Ausgabe des Mischteils 10d. Die Lichtintensität der Ausgabe des Mischteils 10d verändert sich in Abhängigkeit von der Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen und die Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen kann gemessen werden, indem die Lichtintensität der Ausgabe des Mischteils 10d gemessen wird.
Nun wird eine Beschreibung eines Betriebs der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Zuerst, wenn der Prüflichtpuls dem Verzweigungsteil 10c zugeführt wird, wird der Prüflichtpuls dazu veranlasst, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen und die beiden Zweiglichtstrahlen werden dem Arm 10a und dem Arm 10b zugeführt.
Das Zweiglicht (Prüflichtpuls), welches dem Arm 10b zugeführt wurde, breitet sich durch den Arm 10b hindurch aus und erreicht den Mischteil 10d.
Das Zweiglicht (Prüflichtpuls), welches dem Arm 10a zugeführt wurde, breitet sich in dem Arm 10a in der x-Achsenrichtung aus.
Die Terahertzlichtpulse, welche der Detektion durch die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle unterzogen werden, werden dazu veranlasst in vertikaler Richtung in die Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen einzufallen. Hierbei ist der Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung der Terahertzlichtpulse und der Ausbreitungsrichtung des Zweiglichts (Prüflichtpuls) θ_clad. Die Terahertzwellenlichtpulse breiten sich geradlinig in dem Prisma 16 aus und erreichen die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen. Die Terahertzlichtpulse brechen an der Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen. Hierbei wird der Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung der Terahertzlichtpulse und der Ausbreitungsrichtung des Zweiglichts (Prüflichtpuls) θ und die Terahertzlichtpulse werden dem Arm 10a zugeführt.
Die Terahertzlichtpulse, welche dem Arm 10a zugeführt werden, und das Zweiglicht (Prüflichtpuls), welches sich in der x-Achsenrichtung in dem Arm 10a ausbreitet, erzeugen die Cherenkov-Phasenanpassung. Als ein Ergebnis wird eine Phasenmodulation in dem Zweiglicht (Prüflichtpuls) erzeugt, welches sich in der x-Achsenrichtung in dem Arm 10a ausbreitet. Das phasenmodulierte Zweiglicht (Prüflichtpuls) breitet sich durch den Arm 10a aus und erreicht den Mischteil 10d.
Die beiden Zweiglichtstrahlen der beiden Arme 10a und 10b werden in dem Mischteil 10d gemischt. Die Lichtintensität des gemischten Zweiglichts wird von dem PD 20 gemessen.
Die Phase des Zweiglichts (Prüflichtpuls) verändert sich in dem Arm 10a gemäß einer elektrischen Feldstärke der Terahertzlichtpulse. Auf der anderen Seite ist die Phase des Zweiglichts (Prüflichtpuls) in dem Arm 10b konstant. Des Weiteren ändert sich die Lichtintensität der Ausgabe des Mischteils 10d gemäß der Phasendifferenz zwischen dem Zweiglicht, welches durch den Arm 10a übertragen wurde, und dem Zweiglicht, welches in dem Arm 10b übertragen wurde. Daher kann die Phasendifferenz zwischen dem Zweiglicht, welches durch den Arm 10a übertragen wurde, und dem Zweiglicht, welches in dem Arm 10b übertragen wurde, von dem PD 20 gemessen werden, indem eine Veränderung in der Lichtintensität der Ausgabe des Mischteils 10 gemessen wird und des Weiteren kann die elektrische Feldstärke des Terahertzlichtpulses gemessen werden. Als ein Ergebnis kann die Veränderung in der Lichtintensität der Terahertzlichtpulse mit Hilfe einer Abtastung gemessen werden und die Terahertzlichtpulse können detektiert werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es in der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle, welche die Vorrichtung zur Detektion der Terahertzwelle mit Hilfe der elektro-optischen Abtastung (EO-Abtastung) unter Verwendung des optischen Lichtwellenleiters 10, welcher der elektro-optische Kristall ist, nicht erforderlich, den Prüflichtpuls, welcher durch den Arm 10a übertragen wurde, zurück zu dem Arm 10a zu reflektieren und die Konfiguration der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle kann daher vereinfacht werden.
Zweite Ausführungsform
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der ersten Ausführungsform dahin gehend, dass eine Metallmembran 15 zwischen der Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen und dem Arm 10b bereitgestellt wird.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (2(a)) und eine Querschnittsansicht eines Prismas 16, eines Arms 10a und eines Substrats 14, welches an dem Arm 10b ausgebildet ist (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (2(b)). Es soll angemerkt werden, dass Teile des Arms 10b und des Substrats 14, welche nicht direkt unterhalb des Prismas 16 angeordnet sind, in 2(b) nicht gezeigt sind.
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst den optischen Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14, die Metallmembran 15 (Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen), das Prisma 16 (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) und den Fotodetektor (PD) (Phasendifferenzmesseinheit) 20. Im folgenden Abschnitt werden dieselben Komponenten mit denselben Referenznummern bezeichnet, wie in der ersten Ausführungsform und werden nicht weiter im Detail beschrieben. Der optische Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14 und der PD 20 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform und deshalb wird auf eine Beschreibung derselben verzichtet. Obwohl das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16 in etwa dasselbe ist wie in der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich das Prisma 16 in dem folgenden Punkt: Das Prisma 16 ist unmittelbar über dem Arm 10a und dem Arm 10b angeordnet. Als ein Ergebnis bedeckt die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen den Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10a) und auch den anderen Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10b).
Bezugnehmend auf 2(b) wird die Metallmembran (Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen) 15 zwischen der Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen und dem Arm 10b (der andere Zweiglichtübertragungsteil) angeordnet. Die Metallmembran 15 verhindert eine Übertragung der Terahertzwelle und reflektiert diese.
Nun wird eine Beschreibung eines Betriebs der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Zuerst, wenn der Prüflichtpuls dem Verzweigungsteil 10c zugeführt wird, wird der Prüflichtpuls dazu veranlasst, sich in die beiden Zweiglichtstrahlen aufzuteilen und die beiden Zweiglichtstrahlen werden dem Arm 10a und dem Arm 10b zugeführt.
Das Zweiglicht (Prüflichtpuls), welches dem Arm 10b zugeführt wurde, breitet sich in dem Arm 10b aus und erreicht den Mischteil 10d. Hierbei enthalten die Terahertzwellen, welche dazu veranlasst wurden in das Prisma 16 einzufallen, eine Komponente, welche sich geradlinig in Richtung des Arms 10b in dem Prisma 16 ausbreitet. Jedoch wird diese Komponente von der Metallmembran 15 reflektiert und wird nicht dem Arm 10b zugeführt. Daher ist die Phase des Zweiglichts (Prüflichtpuls) in dem Arm 10b konstant.
Der restliche Betrieb ist identisch zu dem in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung desselben verzichtet wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dieselben Effekte wie in der ersten Ausführungsform bereitgestellt.
Dritte Ausführungsform
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der ersten Ausführungsform dahin gehend, dass eine Metallmembran 17 an einem Teil bereitgestellt wird, welcher den anderen Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10b) der Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen bedeckt.
3 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (3(a)) und eine Querschnittsansicht eines Prismas 16, eines Arms 10a und eines Substrats 14, welches an dem Arm 10b ausgebildet ist (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (3(b)). Es soll angemerkt werden, dass einige Teile des Arms 10b und des Substrats 14, welche nicht direkt unterhalb des Prismas 16 angeordnet sind, in 3(b) nicht gezeigt sind.
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der dritten Ausführungsform umfasst den optischen Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14, das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16, die Metallmembran (Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen) 17 und den Fotodetektor (PD) (Phasendifferenzmesseinheit) 20. Im folgenden Abschnitt werden dieselben Komponenten mit denselben Referenznummern wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet und werden nicht weiter im Detail beschrieben.
Der optische Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14 und der PD 20 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Obwohl das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16 beinahe dasselbe ist wie in der ersten Ausführungsform, unterscheidet sich das Prisma 16 in dem folgenden Punkt: Das Prisma 16 ist unmittelbar über dem Arm 10b angeordnet. Als ein Ergebnis bedeckt die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen den einen Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10a) und bedeckt ebenfalls den anderen Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10b).
Bezugnehmend auf 3(b) ist die Metallmembran (Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen) 17 an einem Teil angeordnet, welcher den anderen Zweiglichtübertragungsteil (Arm 10b) aus der Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen bedeckt. Die Metallmembran 15 verhindert eine Übertragung der Terahertzwelle und reflektiert diese.
Nun wir deine Beschreibung eines Betriebs der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Zuerst, wenn der Prüflichtpuls dem Verzweigungsteil 10c zugeführt wird, wird der Prüflichtpuls dazu veranlasst, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen und die beiden Zweiglichtstrahlen werden dem Arm 10a und dem Arm 10b zugeführt.
Das Zweiglicht (Prüflichtpuls), welches dem Arm 10b zugeführt wurde, breitet sich in dem Arm 10b aus und erreicht den Mischteil 10d. Hierbei enthalten die Terahertzwellen, welche dazu veranlasst wurden in das Prisma 16 einzufallen, eine Komponente, welche sich geradlinig in Richtung des Arms 10b ausbreitet. Jedoch wird diese Komponente von der Metallmembran 17 reflektiert und wird nicht durch das Prisma 16 übertragen und wird nicht dem Arm 10b zugeführt. Daher ist die Phase des Zweiglichts (Prüflichtpuls) in dem Arm 10b konstant.
Der restliche Betrieb ist identisch zu dem in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung desselben verzichtet wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dieselben Effekte wie in der ersten Ausführungsform bereitgestellt.
Vierte Ausführungsform
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der ersten Ausführungsform dahin gehend, dass eine Gleichspannung an den Arm 10a oder den Arm 10b angelegt wird.
4 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn die Gleichspannung an dem Arm 10a angelegt ist (4(a)), und eine Draufsicht der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle, wenn die Gleichspannung an dem Arm 10b angelegt ist (4(b)).
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der vierten Ausführungsform umfasst den optischen Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14, das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16, eine Elektrode 18a, eine Elektrode 18b, eine Gleichspannungsquelle 18c und den Fotodetektor (PD) (Phasendifferenzmesseinheit) 20. Im folgenden Abschnitt werden dieselben Komponenten mit denselben Referenznummern wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet und werden nicht weiter im Detail beschrieben.
Der optische Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14, das Prisma 16 und der PD 20 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Bezugnehmend auf 4(a) sind, wenn die Gleichspannung an dem Arm 10a angelegt wird, die Elektrode 18a und die Elektrode 18b an dem Substrat 14 an beiden Seiten des Arms 10a angeordnet. Die Gleichspannungsquelle 18c wird mit der Elektrode 18a und der Elektrode 18b verbunden.
Bezugnehmend auf 4(b) werden, wenn die Gleichspannung an dem Arm 10b angelegt wird, die Elektrode 18a und die Elektrode 18b an dem Substrat 14 an beiden Seiten des Arms 10b angeordnet. Die Gleichspannungsquelle 18c wird mit der Elektrode 18a und der Elektrode 18b verbunden.
Das Substrat 14 und der optische Lichtwellenleiter 10 bilden einen Modulator des Mach-Zehnder-Typs. Hierbei kann ein Betriebspunkt des Modulators vom Mach-Zehnder-Typs durch Anlegen einer Gleichspannung an den Arm 10a oder den Arm 10b eingestellt werden und der Modulator des Mach-Zehnder-Typs kann an einem Betriebspunkt mit hoher Empfindlichkeit betrieben werden.
Es soll angemerkt werden, dass die Gleichspannung an dem Arm 10a oder dem Arm 10b in den Vorrichtungen 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, angelegt werden kann.
Fünfte Ausführungsform
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der ersten Ausführungsform dahin gehend, dass ein Richtkoppler 10e oder ein MMI-Koppler 10f anstelle des Mischteils 10d verwendet wird.
5 zeigt umfasst Draufsichten der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche Beispiele dafür sind, wenn der Richtkoppler 10e verwendet wird (5(a)) und Beispiele dafür sind, wenn der MMI-Koppler 10f verwendet wird (5(b)).
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der fünften Ausführungsform umfasst den optischen Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14, das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16, einen ersten Fotodetektor (PD) 22 und einen zweiten Fotodetektor (PD) 24. Im folgenden Abschnitt werden dieselben Komponenten mit denselben Referenznummern wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet und werden nicht weiter im Detail beschrieben.
Das Substrat 14 und das Prisma 16 sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform und auf eine Beschreibung derselben wird deshalb verzichtet.
Der optische Lichtwellenleiter 10 umfasst den Verzweigungsteil 10c, die Arme (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b und den Richtkoppler 10e oder den MMI-Koppler (Multi-Moden-Interferenzkoppler) 10f.
Der Verzweigungsteil 10c und die Arme (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Bezugnehmend auf 5(a) nimmt der Richtkoppler 10e die Zweiglichtstrahlen von den beiden Armen (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b auf, modenkoppelt die Zweiglichtstrahlen, veranlasst das gekoppelte Licht weiterhin, sich in zwei Ausgabelichtstrahlen aufzuteilen und gibt die beiden Ausgabelichtstrahlen an den ersten PD 22 und den zweiten PD 24 aus. Es soll angemerkt werden, dass eine Länge eines optischen Lichtwellenleiters, welcher den Arm 10a und den zweiten PD 24 miteinander verbindet, und eine Länge eines optischen Lichtwellenleiters, welcher den Arm 10b und den ersten PD 22 miteinander verbindet, gleich sind. Des Weiteren müssen die beiden optischen Lichtwellenleiter, welche das Zweiglicht aufnehmen und welche in ihrer Länge gleich sind, benachbart zueinander angeordnet werden, um die Zweiglichtstrahlen modenzukoppeln.
Bezugnehmend auf 5(b) nimmt der MMI-Koppler 10f die Zweiglichtstrahlen von den beiden Armen (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b auf, koppelt die beiden Zweiglichtstrahlen (veranlasst die beiden Strahlen, sich gegenseitig multimodal zu überlagern), veranlasst das gekoppelte Licht weiterhin, sich in zwei Ausgabelichtstrahlen aufzuteilen und gibt die beiden Ausgabelichtstrahlen an den ersten PD 22 und den zweiten PD 24 aus. Es soll angemerkt werden, dass eine Länge eines optischen Lichtwellenleiters, welcher den Arm 10a und den zweiten PD 24 miteinander verbindet, und eine Länge eines optischen Lichtwellenleiters, welcher den Arm 10b und den ersten PD 22 miteinander verbindet, gleich sind. Des Weiteren müssen die beiden Zweiglichtstrahlen einem breiten Lichtwellenleiterteil 10g zugeführt werden, um zu veranlassen, dass sich die beiden Zweiglichtstrahlen gegenseitig multimodal überlagern.
Der erste PD (Fotodetektor) 22 misst eine Lichtintensität des Ausgabelichts, welches von der unteren Seite (Seite des Arms 10b) des Richtkopplers 10e oder des MMI-Kopplers 10f ausgegeben wurde. Der zweite PD (Fotodetektor) 24 misst eine Lichtintensität des Ausgabelichts, welches an der oberen Seite (Seite des Arms 10a) des Richtkopplers 10e oder des MMI-Kopplers 10f ausgegeben wurde.
Wenn der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle keine Terahertzwellen zugeführt werden, ist die Phasendifferenz zwischen dem Zweiglicht in dem Arm 10a und dem Zweiglicht in dem Arm 10b null und während das Ausgabelicht an den ersten PD 22 ausgegeben wird, wird kein Licht an den zweiten PD 24 ausgegeben. Des Weiteren wenn die Terahertzwellen der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle zugeführt werden und sich die optische Pfadlänge des Arms 10a im Vergleich zu der optischen Pfadlänge des Arms 10b verändert, wird das Ausgabelicht an den zweiten PD 24 gemäß der Differenz ausgegeben.
Z. B. wenn die Terahertzwellen der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle zugeführt werden und die optische Pfadlänge eines Arms 10a um eine halbe Wellenlänge des Prüflichtpulses länger ausgelegt ist als die optische Pfadlänge des Arms 10b, ist die Phasendifferenz zwischen dem Zweiglicht in dem Arm 10a und dem Zweiglicht in dem Arm 10b π rad und während das Ausgabelicht an den zweiten PD 24 ausgegeben wird, wird kein Ausgabelicht an den ersten PD 22 ausgegeben.
Wenn die Terahertzwellen der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle zugeführt werden, verändert sich die Lichtintensität des Ausgabelichts, welches von dem ersten PD 22 gemessen wurde, und die Lichtintensität des Ausgabelichts, welches von dem zweiten PD 24 gemessen wurde, abhängig von der Phasendifferenz zwischen dem Zweiglicht in dem Arm 10a und dem Zweiglicht in dem Arm 10b. Als ein Ergebnis führt die Messung der Lichtintensitäten der beiden Ausgabelichtstrahlen zu einer Messung der Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen.
Nun wird eine Beschreibung eines Betriebs der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Zuerst, wenn der Prüflichtpuls dem Verzweigungsteil 10c zugeführt wird, wird der Prüflichtpuls dazu veranlasst, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen und die beiden Zweiglichtstrahlen werden dem Arm 10a und dem Arm 10b zugeführt. Die Verhaltensweisen des Zweiglichts in dem Arm 10a und in dem Arm 10b sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Die beiden Zweiglichtstrahlen, welche durch den Arm 10a und den Arm 10b übertragen wurden, werden durch den Richtkoppler 10e (siehe 5(a)) oder den MMI-Koppler 10f (siehe 5(b)) gekoppelt, wobei das gekoppelte Licht dann weiterhin dazu veranlasst wird, sich in zwei Ausgabelichtstrahlen aufzuteilen und die beiden Ausgabelichtstrahlen werden dem ersten PD 22 und dem zweiten PD 24 zugeführt. Der erste PD 22 und der zweite PD 24 messen die Lichtintensitäten des Ausgabelichts des Lichtkopplers 10e oder des MMI-Kopplers 10f.
Die Phase des Zweiglichts (Prüflichtpuls) verändert sich in dem Arm 10a entsprechend einer elektrischen Feldstärke des Terahertzlichtpulses. Auf der anderen Seite ist die Phase des Zweiglichts (Prüflichtpuls) in dem Arm 10b konstant. Des Weiteren verändert sich die Lichtintensität des Ausgabelichts, welches von dem ersten PD 22 gemessen wird, und die Lichtintensität des Ausgabelichts, welches von dem zweiten PD 24 gemessen wird, gemäß der Phasendifferenz zwischen dem Zweiglicht, welches in dem Arm 10a übertragen wurde, und dem Zweiglicht, welches in dem Arm 10b übertragen wurde. Daher kann die Phasendifferenz zwischen dem Zweiglicht, welches in dem Arm 10a übertragen wurde, und dem Zweiglicht, welches in dem Arm 10b übertragen wurde, gemessen werden indem die Lichtintensitäten der beiden Ausgabelichtstrahlen gemessen werden und des Weiteren kann die elektrische Feldstärke des Terahertzlichtpulses gemessen werden. Als ein Ergebnis kann die Veränderung in der Lichtintensität der Terahertzlichtpulse mit Hilfe einer Abtastung gemessen werden und die Terahertzlichtpulse können detektiert werden.
Gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dieselben Effekte wie in der ersten Ausführungsform bereitgestellt. Des Weiteren kann ein Rauschen (Gleichtaktrauschkomponente), welches in dem Fall, dass der Prüflichtpuls durch den Arm 10a und der Prüflichtpuls durch den Arm 10b übertragen wird, üblich ist, eliminiert werden und es kann eine Detektion des Terahertzlichtpulses mit höherer Empfindlichkeit ermöglicht werden.
Ebenfalls in den Vorrichtungen zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform kann wie in 5 der Richtkoppler 10e (oder der MMI-Koppler 10f), der erste PD 22 und der zweite PD 24 bereitgestellt sein und die Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen, welche in den beiden Zweiglichtübertragungsteilen (Arme 10a und 10b) übertragen wurden, kann gemessen werden.
Sechste Ausführungsform
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einer sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der fünften Ausführungsform (siehe 5(a)) dahin gehend, dass ein Richtkoppler 10h anstelle des Verzweigungsteils 10c verwendet wird.
6 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der sechsten Ausführungsform umfasst den optischen Lichtwellenleiter 10, das Substrat 14, das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16, den ersten Fotodetektor (PD) 22 und den zweiten Fotodetektor (PD) 24. Im folgenden Abschnitt werden dieselben Komponenten mit denselben Referenzzeichen benannt, wie in der fünften Ausführungsform und werden hier nicht weiter im Detail beschrieben.
Das Substrat 14 und das Prisma 16 sind dieselben wie in der fünften Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird. Der optische Lichtwellenleiter 10 umfasst einen Richtkoppler 10h, die Arme (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b und den Richtkoppler 10e. Die Arme (Zweiglichtübertragungsteile) 10a und 10b und der Richtkoppler 10e sind dieselben wie in der fünften Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Der Richtkoppler 10h ist ein Richtkoppler mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen. Der Richtkoppler 10h empfängt den Prüflichtpuls (TE-polarisiertes Licht) an einem Eingang und empfängt an dem anderen Eingang nichts. Der Richtkoppler 10h veranlasst den Prüflichtpuls (TE-polarisiertes Licht) dazu, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen. Die zwei Zweiglichtstrahlen werden entsprechend dem Arm 10a und dem Arm 10b zugeführt.
Es soll angemerkt werden, dass das Abzweigungsverhältnis zwischen dem Richtkoppler 10h und dem Richtkoppler 10e z. B. 1:1 ist.
Der erste PD 22 und der zweite PD 24 sind dieselben wie in der fünften Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Nun wird eine Beschreibung eines Betriebs der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Zuerst, wenn der Prüflichtpuls dem Richtkoppler 10h zugeführt wird, teilt sich der Prüflichtpuls in die beiden Zweiglichtstrahlen auf und die beiden Zweiglichtstrahlen werden dem Arm 10a und dem Arm 10b zugeführt.
Die Verhaltensweisen des Zweiglichts in dem Arm 10a und in dem Arm 10b sind dieselben wie in der fünften Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Die Verhaltensweisen des Richtkopplers 10e, des ersten PD 22 und des zweiten PD 24 sind dieselben wie in der fünften Ausführungsform, weshalb auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
Gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden dieselben Effekte wie in der fünften Ausführungsform bereitgestellt. Es soll angemerkt werden, dass der MMI-Koppler 10f (siehe 5(b)) anstelle des Richtkopplers 10e verwendet werden kann.
Ebenfalls können in den Vorrichtungen zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform, wie in 6, der Richtkoppler 10h, der Richtkoppler 10e (oder der MMI-Koppler 10f), der erste PD 22 und der zweite PD 24 bereitgestellt werden und die Phasendifferenz zwischen den beiden Zweiglichtstrahlen, welche in den beiden Zweiglichtübertragungsteilen (Arme 10a und 10b) übertragen wurden, kann gemessen werden.
Siebte Ausführungsform
Während die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle den Modulator des Mach-Zehnder-Typs in den vorherigen Ausführungsformen umfasst, umfasst die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der siebten Ausführungsform keinen Modulator des Mach-Zehnder-Typs.
7 umfasst eine Draufsicht der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (7(a)) und eine Querschnittsansicht des Prismas 16, eines Annäherungsbereichs 30a und des Substrats 14 (der Querschnitt zeigt eine Ebene, welche durch b angezeigt ist) (7(b)). Es soll angemerkt werden, dass Teile des Annäherungsbereichs 30a und des Substrats 14, welche nicht direkt unterhalb des Prismas 16 angeordnet sind, in 7(b) nicht gezeigt sind.
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß der siebten Ausführungsform umfasst einen ersten optischen Lichtwellenleiter 32, einen zweiten optischen Lichtwellenleiter 34, das Substrat 14, das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16, die Fotodetektoren (PD) 42 und 44 und eine Abzweigungsverhältnismesseinheit 46.
Die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle detektiert eine elektromagnetische Welle, welche eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist. Die elektromagnetische Welle, welche von der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle detektiert wird, ist z. B. eine elektromagnetische Welle (Terahertzwelle) in dem Terahertzwellenband (größer gleich 0,03 THz und kleiner gleich 10 THz).
Der erste optische Lichtwellenleiter 32 nimmt den Prüflichtpuls an einem Ende 32a auf und ist ein nicht-linearer Kristall. Der zweite optische Lichtwellenleiter 34 empfängt an einem Ende 34a kein Licht und ist ein nicht-linearer Kristall. Eine Länge des ersten optischen Lichtwellenleiters 32 und eine Länge des zweiten optischen Lichtwellenleiters 34 sind gleich. Des Weiteren ist das andere Ende 32b des ersten optischen Lichtwellenleiters 32 mit dem PD 42 verbunden. Das andere Ende 34b des zweiten optischen Lichtwellenleiters 34 ist mit dem PD 44 verbunden.
Ein Bereich, wo der erste optische Lichtwellenleiter 32 und der zweite optische Lichtwellenleiter 34 nahe beieinander sind, wird als ein Annäherungsbereich 30a bezeichnet. Der erste optische Lichtwellenleiter 32 und der zweite optische Lichtwellenleiter 34 sind in dem Annäherungsbereich 30a parallel zueinander und beide erstrecken sich in der x-Achsenrichtung.
Das Licht, welches durch den ersten optischen Lichtwellenleiter 32 hindurchtritt, und das Licht, welches durch den zweiten optischen Lichtwellenleiter 34 hindurchtritt, sind in dem Annäherungsbereich 30a modengekoppelt.
Das Substrat 14 ist ein nicht-dotiertes LiNbO₃ (LN-Substrat) oder ein MgO-dotiertes LN-Substrat. Der erste optische Lichtwellenleiter 32 und der zweite optische Lichtwellenleiter 34 sind auf dem Substrat 14 angeordnet.
Z. B. ist das Substrat 14 ein in Y-Richtung geschnittener LN und die Ausbreitungsrichtung des Prüflichtpulses in dem ersten optischen Lichtwellenleiter 32 und dem zweiten optischen Lichtwellenleiter 34 in dem Annäherungsbereich 30a ist auf eine x-Achse eingestellt. Auf diese Weise wird der Prüflichtpuls (TE-polarisiertes Licht), welches in der z-Achsenrichtung polarisiert ist, eingegeben. Dann kann der r33, welcher den maximalen elektro-optischen Koeffizienten in dem LN repräsentiert, verwendet werden und ein großer elektro-optischer Effekt kann erzielt werden und eine empfindliche Teraherzwellendetektion wird ermöglicht. Für die Richtungen der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse wird auf 7(b) verwiesen.
Das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16 gibt Terahertzwellen ein, welche um einen Winkel θ geneigt sind, wobei der Winkel θ innerhalb des Annäherungsbereichs 30a eine Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf die Ausbreitungsrichtung des Lichts (x-Richtung) bewirkt, welches durch den Annäherungsbereich 30a hindurchtritt. Es soll angemerkt werden, dass der Winkel θ ein Winkel ist, welcher die folgende Gleichung erfüllt.
wobei n_opt-eff ein effektiver Brechungsindex des Annäherungsbereichs 30a für die Wellenlänge des Prüflichtpulses ist und n_THz ein Brechungsindex des Annäherungsbereichs 30a für die Wellenlänge der Terahertzwelle ist. Z. B. ist θ = 66°, wenn n_{opt_eff} = 2,2 und n_THz = 5,2.
Das Prisma 16 umfasst die Eingangsoberfläche 10a für elektromagnetische Wellen und die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen. Die Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen nimmt die Terahertzwellen auf. Die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen ist eine Oberfläche, durch welche die elektromagnetische Welle hindurchtritt, welche von der Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen hereingekommen ist. Die Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen ist mit Bezug auf die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen geneigt. Der Winkel der Neigung der Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen in Bezug auf die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen ist ein Winkel (90° – θ_clad). Die Terahertzwellen, welche dem Prisma 16 zugeführt werden, sind Pulse von TE-polarisiertem Licht und werden ebenfalls als Terahertzlichtpulse bezeichnet (siehe 7(b)).
Es soll angemerkt werden, dass der Winkel θ_clad ein Winkel ist, welcher die folgende Gleichung erfüllt.
wobei n_clad ein Brechungsindex des Prismas 16 für die Wellenlänge der Terahertzwelle ist. Zum Beispiel ist θ_clad = 50°, wenn n_{opt_eff} = 2,2 und n_clad = 3,4.
Des Weiteren ist das Prisma 16 unmittelbar über dem Annäherungsbereich 30a angeordnet. Daher bedeckt die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen sowohl den ersten optischen Lichtwellenleiter 32 als auch den zweiten optischen Lichtwellenleiter 34.
Die Absorption der Terahertzwellen ist bevorzugt klein, um einen Übertragungsverlust der Terahertzwellen in dem Prisma 16 zu reduzieren. Ein Material des Prismas ist daher z. B. Hochwiderstandssilikon oder Germanium.
Der PD (Fotodetektor) 42 misst die Lichtintensität des Ausgabelichts von dem anderen Ende 32b des ersten optischen Lichtwellenleiters 32. Der PD (Fotodetektor) 44 misst die Lichtintensität der Lichtausgabe von dem anderen Ende 34b des zweiten optischen Lichtwellenleiters 34. Die Abzweigungsverhältnismesseinheit 46 misst ein Verhältnis zwischen einem Messergebnis des PD 42 und einem Messergebnis des PD 44.
Nun wird eine Beschreibung des Betriebs der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.
Zuerst, wenn der Prüflichtpuls dem einen Ende 32a des ersten optischen Lichtwellenleiters 32 zugeführt wird, wird der Prüflichtpuls in dem ersten optischen Lichtwellenleiter 32 übertragen und erreicht den Annäherungsbereich 30a. In dem Annäherungsbereich 30a wird eine Modenkopplung erzeugt und der Prüflichtpuls wird in den ersten Lichtwellenleiter 32 und den zweiten Lichtwellenleiter 34 aufgeteilt. Ein Intensitätsverhältnis (Abzweigungsverhältnis) zwischen dem Licht, welches in den ersten optischen Lichtwellenleiter 32 abgezweigt wird, und dem Licht, welches in den zweiten optischen Lichtwellenleiter 34 abgezweigt wird, ist z. B. 1:1, wenn der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle keine Terahertzwellen zugeführt werden.
Der Prüflichtpuls, welcher in den ersten Lichtwellenleiter 32 abgezweigt wurde, wird dem PD 42 zugeführt und die Lichtintensität desselben wird gemessen. Der Prüflichtpuls, welcher in den zweiten Lichtwellenleiter 34 abgezweigt wurde, wird dem PD 44 zugeführt und die Lichtintensität desselben wird gemessen. Die Abzweigungsverhältnismesseinheit 46 misst ein Verhältnis (nämlich das Abzweigungsverhältnis) zwischen einem Messergebnis des PD 42 und einem Messergebnis des PD 44.
Wenn der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle keine Terahertzwellen zugeführt werden, ist das Messergebnis (Abzweigungsverhältnis) der Abzweigungsverhältnismesseinheit 46 z. B. 1:1. Jedoch wenn der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle Terahertzwellen zugeführt werden, verändert sich die optische Pfadlänge des Annäherungsbereichs 30a, was in einer Änderung des Abzweigungsverhältnisses resultiert.
Die Terahertzlichtpulse, die einer Detektion durch die Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle unterworfen werden, werden dazu veranlasst, vertikal in die Eingangsoberfläche 16a für elektromagnetische Wellen einzufallen. Hierbei ist der Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung der Terahertzlichtpulse und der Ausbreitungsrichtung des Prüflichtpulses, welche sich in dem Annäherungsbereich 30a bewegen, θ_clad. Die Terahertzlichtpulse bewegen sich geradlinig in dem Prisma 16 und erreichen die Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen. Die Terahertzlichtpulse brechen an der Übertragungsoberfläche 16b für elektromagnetische Wellen. Hierbei wird der Winkel zwischen der Ausbreitungsrichtung des Terahertzlichtpulses und der Ausbreitungsrichtung des Prüflichtpulses, welcher sich in dem Annäherungsbereich 30a ausbreitet, θ und die Terahertzlichtpulse werden dem Annäherungsbereich 30a zugeführt.
Die Terahertzlichtpulse, welche dem Annäherungsbereich 30a zugeführt wurden, und das Prüflicht, welches sich in der x-Achsenrichtung in dem Annäherungsbereich 30a ausbreitet, erzeugen die Cherenkov-Phasenanpassung. Hierbei verändert sich der Brechungsindex des Annäherungsbereichs 30a gemäß der elektrischen Feldstärke des Teraherz-Lichtpulses, was in einer Veränderung der optischen Pfadlänge des Annäherungsbereichs 30a resultiert. Als ein Ergebnis verändert sich das Abzweigungsverhältnis.
In anderen Worten, die Veränderung in der optischen Pfadlänge des Annäherungsbereichs 30a kann mithilfe der Abzweigungsverhältnismesseinheit gemessen werden, welche das Abzweigungsverhältnis misst, das in einem Messen der elektrischen Feldstärke des Terahertzlichtpulses resultiert. Als ein Ergebnis kann die Veränderung in der Lichtintensität der Terahertzlichtpulse mithilfe einer Abtastung gemessen werden und die Terahertzlichtpulse können detektiert werden.
Gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es in der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle, welche die Detektionsvorrichtung für die Terahertzwellen mithilfe der elektro-optischen Abtastung (EO-Abtastung) unter Verwendung des ersten optischen Lichtwellenleiters 32 und des zweiten optischen Lichtwellenleiters 34 ist, welche elektro-optische Kristalle sind, nicht notwendig, den Prüflichtpuls, welcher in dem ersten optischen Lichtwellenleiter 32 und dem zweiten optischen Lichtwellenleiter 34 übertragen wurde, zurück zu dem ersten optischen Lichtwellenleiter 32 und dem zweiten optischen Lichtwellenleiter 34 zu reflektieren und die Konfiguration der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle kann vereinfacht werden.
Des Weiteren kann die Konfiguration der Vorrichtung 1 zur Detektion einer elektromagnetischen Welle vereinfacht werden im Vergleich mit Konfigurationen, bei denen die Terahertzwellen nur in den Arm 10a eingegeben werden (s. die ersten drei Ausführungsformen), da das Prisma (Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle) 16 die Terahertzwellen in den ersten optischen Lichtwellenleiter 32 und in den zweiten optischen Lichtwellenleiter 34 eingibt.

Claims

Eine Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle aufweisend: einen optischen Lichtwellenleiter, welcher einen nicht-linearen Kristall aufweist und welcher einen Verzweigungsteil umfasst, um einen Prüflichtpuls aufzunehmen und um den Prüflichtpuls dazu zu veranlassen, sich in zwei Zweiglichtstrahlen aufzuteilen, wobei der optische Lichtwellenleiter weiterhin zwei Zweiglichtübertragungsteile aufweist, um das Zweiglicht von dem Verzweigungsteil aufzunehmen und zu übertragen; eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle, welche eine elektromagnetische Welle eingibt, die eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist, welche um einen Winkel geneigt ist, der eine Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Zweiglichts in einem der beiden Zweiglichtübertragungsteile erzeugt; und eine Phasendifferenzmesseinheit, welche eine Phasendifferenz zwischen zwei Zweiglichtstrahlen misst, welche in den beiden Zweiglichtübertragungsteilen übertragen wurden.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 1, wobei der optische Lichtwellenleiter einen Mischteil umfasst, um die beiden Zweiglichtstrahlen von den beiden Zweiglichtübertragungsteilen aufzunehmen und die beiden Zweiglichtstrahlen zu mischen; und die Phasendifferenzmesseinheit misst eine Lichtintensität einer Ausgabe des Mischteils.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 1, wobei der optische Lichtwellenleiter einen Koppler umfasst, um die beiden Zweiglichtstrahlen von den beiden Zweiglichtübertragungsteilen aufzunehmen und zu mischen und um das gekoppelte Licht dazu zu veranlassen, sich in zwei Ausgabelichtstrahlen aufzuteilen und um die beiden Ausgabelichtstrahlen auszugeben; und die Phasendifferenzmesseinheit misst die Lichtintensitäten der beiden Ausgabelichtstrahlen.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 3, wobei der Koppler ein Richtkoppler oder ein MMI-Koppler ist.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 1, wobei der Verzweigungsteil ein Richtkoppler mit zwei Eingängen und zwei Ausgängen ist.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 1, wobei die Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle eine Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen zum Aufnehmen der elektromagnetischen Welle und eine Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen umfasst, durch welche die elektromagnetische Welle hindurchtritt, welche von der Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen hereingekommen ist; und wobei die Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen mit Bezug auf die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen geneigt ist.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 6, wobei die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen einen der beiden Zweiglichtübertragungsteile bedeckt und den anderen der Zweiglichtübertragungsteile nicht bedeckt.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 6, wobei die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen die beiden Zweiglichtübertragungsteile bedeckt und eine Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen aufweist, welche die elektromagnetische Welle nicht zwischen der Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen und dem anderen Zweiglichtübertragungsteil überträgt.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 6, wobei die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen die beiden Zweiglichtübertragungsteile bedeckt und eine Abschirmungsschicht für elektromagnetische Wellen aufweist, welche die elektromagnetische Welle an einem Teil der Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen nicht überträgt, welcher den anderen Zweiglichtübertragungsteil bedeckt.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Gleichspannung an einem der beiden Zweiglichtübertragungsteile angelegt wird.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Prüflichtpuls und die elektromagnetische Welle TE-polarisiertes Licht sind.
Eine Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle, aufweisend: einen ersten optischen Lichtwellenleiter, welcher einen nicht-linearen Kristall aufweist und welcher einen Prüflichtpuls an einem Ende aufnimmt; einen zweiten optischen Lichtwellenleiter, welcher einen nicht-linearen Kristall aufweist und welcher an einem Ende kein Licht aufnimmt; eine Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle, welche eine elektromagnetische Welle eingibt, die eine Frequenz größer gleich 0,01 THz und kleiner gleich 100 THz aufweist, welche um einen Winkel geneigt ist, der eine Cherenkov-Phasenanpassung mit Bezug auf eine Ausbreitungsrichtung des Lichts durch einen Annäherungsbereich erzeugt, in dem erste optische Lichtwellenleiter und der zweite optische Lichtwellenleiter innerhalb des Annäherungsbereichs nahe beieinander liegen; und eine Abzweigungsverhältnismesseinheit, welche ein Verhältnis zwischen einer Lichtintensität des Lichts, welches von dem anderen Ende des ersten Lichtwellenleiters ausgegeben wird, und einer Lichtintensität des Lichts, welches von dem anderen Ende des zweiten Lichtwellenleiters ausgegeben wird, misst, wobei das Licht, welches in dem ersten optischen Lichtwellenleiter übertragen wird, und das Licht, welches in dem zweiten optischen Lichtwellenleiter übertragen wird, in dem Annäherungsbereich modengekoppelt sind.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 12, wobei die Einheit zur Eingabe einer elektromagnetischen Welle eine Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen zum Aufnehmen der elektromagnetischen Welle und eine Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen umfasst, durch welche die elektromagnetische Welle hindurchtritt, welche von der Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen hereingekommen ist; und die Eingangsoberfläche für elektromagnetische Wellen mit Bezug auf die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen geneigt ist.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß Anspruch 13, wobei die Übertragungsoberfläche für elektromagnetische Wellen sowohl den ersten optischen Lichtwellenleiter als auch den zweiten optischen Lichtwellenleiter bedeckt.
Die Vorrichtung zur Detektion einer elektromagnetischen Welle gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der Prüflichtpuls und die elektromagnetische Welle TE-polarisiertes Licht sind.