JP2002368250A - テラヘルツ光発生素子及びテラヘルツ光発生装置 - Google Patents

テラヘルツ光発生素子及びテラヘルツ光発生装置

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JP2002368250A
JP2002368250A JP2001170318A JP2001170318A JP2002368250A JP 2002368250 A JP2002368250 A JP 2002368250A JP 2001170318 A JP2001170318 A JP 2001170318A JP 2001170318 A JP2001170318 A JP 2001170318A JP 2002368250 A JP2002368250 A JP 2002368250A
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terahertz light
conductive
generating element
light generating
capacitor
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JP2001170318A
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Mamoru Usami
護 宇佐見
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Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
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Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テラヘルツ光の発生に伴って生ずるノイズを
低減させる。 【解決手段】 テラヘルツ光発生素子１は、光伝導部と
しての基板５と、該基板５の一方の表面に形成された互
いに分離された２つの導電部としての導電膜６，７とを
備える。導電膜６，７同士が、基板５の上側の平面に沿
った方向に所定間隔ｇをあけるように配置される。照射
部２から、テラヘルツ光素子１の所定箇所に、励起パル
ス光が照射される。直流電源３から導電膜６，７間にバ
イアス電圧が印加される。導電膜６，７間には、コンデ
ンサ４が電気的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光スイッチ素子を
用いたテラヘルツ光発生素子及びテラヘルツ光発生装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】テラヘルツ光の発生には、光スイッチ素
子を用いたテラヘルツ光発生素子（光伝導アンテナ等）
が、多く用いられている（例えば、スミス、オーストン
及びナス（Peter.R.Smith, David.H.Auston and Marti
n.C.Nuss）の論文（"Subpicosecond Photoconducting D
ipole Antennas", IEEE Journal of Quantum Electroni
cs, Vol.24, No.2, pp.255-260（1988））、ブディオル
ト、マーゴリーズ、ジェオング、ソン及びボコー（E.Bu
diarto, J.Margolies, S.Jeong, J.Son and J.Bokor）
の論文（"High-Intensity Terahertz Pulses at 1-kHz
Repetition Rate",IEEE Journal of Quantum Electroni
cs, Vol.32, No.10, pp1839-1846（1996））など）。
【０００３】光スイッチ素子を用いたテラヘルツ光発生
素子は、光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に形成さ
れ互いに分離された２つの導電部としての導電膜とを有
し、前記２つの導電膜の少なくとも一部同士が前記所定
の面に沿った方向に所定間隔をあけるように配置された
素子である。この素子では、前記２つの導電膜間に電圧
を印加しても、通常は、２つの導電膜間（ギャップ部
分）の抵抗値が非常に高いため電流はほとんど流れな
い。ギャップ部分をフェムト秒パルスレーザ光等の超短
パルスレーザ光などの励起パルス光で照射して、自由キ
ャリアを生成すると、その瞬間だけその抵抗値が下がり
電流が流れる。このパルス状の電流によって、テラヘル
ツパルス光が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光スイッチ素子を用い
たテラヘルツ光発生素子では、前述したように励起パル
ス光の照射により高速でスイッチングが行われるので、
前記２つの導電膜間に電圧を印加するための、電源を含
めた回路には、高周波電流が流れることになる。そのた
めに、ノイズが発生し、周囲の測定機器や他の装置に悪
影響を及ぼす。特に、前述した論文（IEEE Journal of
Quantum Electronics, Vol.32, No.10, pp1839-1846（1
996））に開示されているような、大口径の光スイッチ
素子を用いる場合には、前記２つの導電膜間に印加する
電圧が高いため、発生するノイズも大きくなり、その悪
影響が顕著である。
【０００５】しかしながら、従来は、テラヘルツ光の発
生に伴って生ずるノイズは看過され、何らノイズ対策は
行われていなかった。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、テラヘルツ光の発生に伴って生ずるノイズを
低減させることができる、テラヘルツ光発生素子及びテ
ラヘルツ光発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様によるテラヘルツ光発生装置
は、（ａ）光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に形成
され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記２つ
の導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿った
方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘルツ光
発生素子と、（ｂ）前記テラヘルツ光発生素子の所定箇
所に励起パルス光を照射する照射部と、（ｃ）前記２つ
の導電部間にバイアス電圧を印加する電圧印加部と、を
備え、前記２つの導電部間にキャパシタが電気的に接続
されたものである。
【０００８】この第１の態様によれば、２つの導電部間
にキャパシタが電気的に接続されているので、照射部か
ら励起パルス光が照射されて２つの導電部間がスイッチ
ングされてテラヘルツ光が発生する際に生ずる、２つの
導電部間の電圧の変動が、抑制される。これにより、テ
ラヘルツ光の発生に伴って生ずるノイズが低減される。
【０００９】本発明の第２の態様によるテラヘルツ光発
生装置は、前記第１の態様において、前記キャパシタが
前記電圧印加部とは別に設けられたものである。この第
２の態様のように、前記キャパシタを電圧印加部と別に
設けると、電圧印加部として例えば市販の直流電源装置
をそのまま用いつつ、ノイズ低減に適した所望の容量値
を持ったキャパシタを選択することができる。
【００１０】本発明の第３の態様によるテラヘルツ光発
生装置は、前記第２の態様において、前記キャパシタの
容量が１０ｐＦ以上であるものである。電圧印加部とは
別に設けるキャパシタの容量がこの第３の態様のように
１０ｐＦ以上以上であれば、ノイズ低減効果を得ること
ができるが、ノイズ低減効果をより高める上で、その容
量が、１００ｐＦ以上であることがより好ましく、０．
０１μＦ以上であることがより好ましく、１μＦ以上で
あることがより好ましく、１００μＦ以上であることが
より好ましい。
【００１１】本発明の第４の態様によるテラヘルツ光発
生装置は、前記第１の態様において、前記キャパシタが
前記電圧印加部に含まれたものである。この第４の態様
のように、電圧印加部が前記キャパシタを有していても
よい。
【００１２】本発明の第５の態様によるテラヘルツ光発
生装置は、前記第４の態様において、前記キャパシタの
容量が３０００ｐＦ以上であるものである。電圧印加部
に含まれる前記キャパシタの容量がこの第５の態様のよ
うに３０００ｐＦ以上であれば、ノイズ低減効果を得る
ことができるが、ノイズ低減効果をより高める上で、そ
の容量が、０．０１μＦ以上であることがより好まし
く、１μＦ以上であることがより好ましく、１００μＦ
以上であることがより好ましく、１０００μＦ以上であ
ることがより好ましい。
【００１３】本発明の第６の態様によるテラヘルツ光発
生素子は、光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に形成
され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記２つ
の導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿った
方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘルツ光
発生素子であって、前記励起パルス光が照射されない時
の前記２つの導電部間の容量が、１０ｐＦ以上となるよ
うに、構成されたものである。
【００１４】前記第１の態様では、テラヘルツ光発生素
子とは別にキャパシタを設けているのに対し、この第６
の態様は、テラヘルツ光発生素子自体がそのようなキャ
パシタを有するように構成された例である。この第６の
態様によっても、前記第１の態様と同様に、テラヘルツ
光の発生に伴って生ずるノイズが低減される。
【００１５】前記第６の態様のように、前記２つの導電
部間の容量の値は、１０ｐＦ以上であれば、ノイズ低減
効果を得ることができるが、ノイズ低減効果をより高め
る上で、その容量が、１００ｐＦ以上であることがより
好ましく、０．０１μＦ以上であることがより好まし
く、１μＦ以上であることがより好ましく、１００μＦ
以上であることがより好ましい。
【００１６】本発明の第７の態様によるテラヘルツ光発
生素子は、光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に形成
され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記２つ
の導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿った
方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘルツ光
発生素子であって、前記２つの導電部の厚さが２μｍ以
上であるものである。
【００１７】光スイッチ素子を用いた従来のテラヘルツ
光発生素子では、２つの導電部の厚さは２μｍ未満であ
った。これに対し、前記第７の態様のように、２つの導
電部の厚さが２μｍ以上であれば、２つの導電部間の容
量の値が従来に比べて大きくなり、前記第６の態様と同
様に、テラヘルツ光の発生に伴って生ずるノイズが低減
される。ノイズ低減効果をより高める上で、２つの導電
部の厚さが、１０μｍ以上であることがより好ましく、
１００μｍ以上であることがより好ましく、１ｍｍ以上
であることがより好ましく、１０ｍｍ以上であることが
より好ましい。
【００１８】本発明の第８の態様によるテラヘルツ光発
生素子は、光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に形成
され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記２つ
の導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿った
方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘルツ光
発生素子であって、前記２つの導電部の各々における他
方の導電部との対向部分の少なくとも一部が、当該導電
部の他の部分の高さより高く、前記光伝導部の前記所定
の面から立ち上がったものである。
【００１９】光スイッチ素子を用いた従来のテラヘルツ
光発生素子では、２つの導電部はそれぞれ単に導電膜で
構成されただけであり、２つの導電部の各々における他
方の導電部との対向部分の高さは、当該導電部の他の部
分の高と同じであった。これに対し、前記第８の態様に
よれば、２つの導電部の各々における他方の導電部との
対向部分の少なくとも一部が、当該導電部の他の部分の
高さより高く、光伝導部の面から立ち上がっている。こ
のため、２つの導電部間の容量の値が従来に比べて大き
くなり、前記第６の態様と同様に、テラヘルツ光の発生
に伴って生ずるノイズが低減される。
【００２０】本発明の第９の態様によるテラヘルツ光発
生素子は、光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に形成
され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記２つ
の導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿った
方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘルツ光
発生素子であって、前記光伝導部の前記所定の面上にお
いて、前記２つの導電部が前記所定間隔をあけた箇所の
少なくとも一部に誘電体部材が配置され、前記２つの導
電部の各々における他方の導電部との対向部分の少なく
とも一部が、前記光伝導部の前記所定の面から前記誘電
体部材の各端面に沿って立ち上がったものである。前記
誘電体部材を照射部上に配置する場合には、前記誘電体
部材は、励起パルス光に対して透光性を有する材料（例
えば、ガラス等）で構成することが好ましい。
【００２１】この第９の態様では、前記第８の態様と同
様に、２つの導電部の各々における他方の導電部との対
向部分の少なくとも一部が前記光伝導部の面から立ち上
がっているだけでなく、それらの間に誘電体が介在して
いる。このため、２つの導電部間の容量の値が更に大き
くなり、テラヘルツ光の発生に伴って生ずるノイズが一
層低減される。
【００２２】本発明の第１０の態様によるテラヘルツ光
発生装置は、前記第６乃至第９のいずれかのテラヘルツ
光発生素子と、前記テラヘルツ光発生素子の所定箇所に
励起パルス光を照射する照射部と、前記２つの導電部間
にバイアス電圧を印加する電圧印加部と、を備えたもの
である。この第１０の態様は、前記第６乃至第９のテラ
ヘルツ光発生素子を用いて構成したテラヘルツ光発生装
置の例である。
【００２３】前記第１乃至第１０の態様において、前記
所定の間隔が２ｍｍ以上であってもよい。この場合、前
述した論文（IEEE Journal of Quantum Electronics, V
ol.32, No.10, pp1839-1846（1996））に開示されてい
るような、大口径の光スイッチ素子となるため、ノイズ
低減効果を得るための構成を従来のように何ら採用しな
ければ、前述したように、テラヘルツ光の発生に伴って
生ずるノイズが大きくなる。したがって、このように前
記所定間隔を大きくした場合には、特に、本発明による
ノイズ低減効果が顕著となる。もっとも、前記第１乃至
第１０の態様において、前記所定の間隔は例えば数μｍ
から数十μｍ程度の微小間隔であってもよく、前記２つ
の導電部により例えばダイポールアンテナやボウタイア
ンテナ等を構成してもよいことは、言うまでもない。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるテラヘルツ光
発生素子及びテラヘルツ光発生装置について、図面を参
照して説明する。
【００２５】［第１の実施の形態］
【００２６】図１は、本発明の第１の実施の形態による
テラヘルツ光発生装置を示す概略構成図である。図２は
図１中のテラヘルツ光発生素子１を示す図であり、図２
（ａ）はその概略平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）中の
Ａ−Ａ’線に沿った概略断面図である。
【００２７】本実施の形態によるテラヘルツ光発生装置
は、図１に示すように、テラヘルツ光発生素子１と、照
射部２と、電圧印加部としての直流電源３と、キャパシ
タとしてのコンデンサ４とを備えている。
【００２８】テラヘルツ光発生素子１は、図１及び図２
に示すように、光伝導部としての基板５と、該基板５の
一方の表面に形成された互いに分離された２つの導電部
としての導電膜６，７とを備えている。導電膜６，７の
少なくとも一部同士が、基板５の上側の平面に沿った方
向に前記所定間隔ｇをあけるように配置されている。本
実施の形態では、導電膜６，７の全体同士が間隔ｇをあ
けている。この間隔ｇが２ｍｍ以上、例えば５ｍｍに設
定されており、基板５及び導電膜６，７によっていわゆ
る大口径の光スイッチ素子が構成されている。
【００２９】基板５の材質としては、例えば、抵抗率が
高い半導体（例えば、半絶縁性ＧａＡｓ）を用いること
ができる。導電膜６，７の材質としては、例えば、金な
どを用いることができ、蒸着等により基板５の表面に形
成することができる。
【００３０】本実施の形態では、前述したように基板５
自体が光伝導部として用いられているが、例えば、図３
に示すように、基板５上に光伝導部として光伝導膜８を
形成し、光伝導膜８上に導電膜６，７を形成してもよ
い。この場合、例えば、基板５の材質としてＧａＡｓを
用いるとともに、光伝導膜８として低温成長ＧａＡｓを
用いることができる。なお、図３は、テラヘルツ光発生
素子１の他の例を示す概略断面図であり、図２（ｂ）に
対応している。図３において、図１及び図２中の要素と
同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複す
る説明は省略する。
【００３１】前記照射部２は、図１及び図２（ａ）に示
すように、テラヘルツ光発生素子１の間隔ｇに相当する
領域Ｒに、フェムト秒パルスレーザ光等の超短パルスレ
ーザなどを、励起パルス光として照射する。照射部２
は、例えば、レーザ光源と、必要に応じて照射領域の大
きさを調整するレンズ等とから構成される。
【００３２】前記直流電源３は、導電膜６，７間にバイ
アス電圧を印加する。直流電源３としては、例えば、商
用電源からの交流を直流に変換する電源回路で構成する
ことができる。
【００３３】前記コンデンサ４は、導電膜６，７間に電
気的に接続されている。本実施の形態では、コンデンサ
４は、直流電源３とは別に設けられている。コンデンサ
４の容量は、１０ｐＦ以上とすることが好ましい。ノイ
ズ低減効果をより高める上で、コンデンサ４の容量は、
１００ｐＦ以上であることがより好ましく、０．０１μ
Ｆ以上であることがより好ましく、１μＦ以上であるこ
とがより好ましく、１００μＦ以上であることがより好
ましい。
【００３４】もっとも、コンデンサ４は直流電源３内に
設け、コンデンサ４が直流電源３を構成する電源回路に
含まれてもよい。この場合、コンデンサ４の容量は、３
０００ｐＦ以上とすることが好ましい。ノイズ低減効果
をより高める上で、コンデンサ４の容量は、０．０１μ
Ｆ以上であることがより好ましく、１μＦ以上であるこ
とがより好ましく、１００μＦ以上であることがより好
ましく、１０００μＦ以上であることがより好ましい。
【００３５】導電膜６，７間には、直流電源３により直
流電圧が印加されているが、通常は、２つの導電膜６，
７間（ギャップ部分）の抵抗値が非常に高いため電流は
ほとんど流れない。照射部２により、ギャップ部分を、
基板５を構成する半導体等のバンドギャップ以上のエネ
ルギーを持つ超短パルスレーザ光などを照射して励起
し、自由キャリアを生成すると、その抵抗値が下がり電
流が流れる。励起レーザ光のパルス幅が十分に短く、か
つ励起キャリアの寿命が短いため、この電流はごく短時
間しか流れない。そして、このとき、電流が時間変化す
るため電磁波が発生する。励起レーザ光のパルス幅が十
分に短ければ（例えば、１００ｆｓ以下程度）、その電
磁波の振動数は数ＴＨｚに達する。これがテラヘルツ光
である。レーザ光が照射されている前後ごく短い時間だ
けを見れば、電流値は時間的に非常に速く変化している
ため、このような系は高周波回路とみなすことができ
る。
【００３６】この現象をもう少しミクロ的な視点から見
ると、以下のようになる。以下の説明では、図４を参照
する。図４は、テラヘルツ光発生素子１における電荷の
様子を模式的に示す説明図である。導電膜６，７間に電
圧を印加すると、プラス電極側には正電荷（正孔）、マ
イナス電極側には負電荷（電子）が蓄積される（図４
（ａ））。導電膜６，７間の電圧はこの電荷量に比例す
ると考えて良く、その比例定数をαとすると、直流電源
３により印加される電源電圧Ｖ０と導電膜６，７に蓄積
される電荷Ｑとの間には、下記の数１の関係が成り立
つ。
【００３７】
【数１】Ｖ０＝αＱ
【００３８】このとき、ギャップ部分を半導体のバンド
ギャップ以上のエネルギーを持つレーザ光などで励起す
ると、電子・正孔対が生成される（図４（ｂ））。生成
された電子及び正孔はそれぞれプラス電極側（導電膜６
側）の正孔及びマイナス電極側（導電膜７側）の電子と
再結合し（図４（ｃ））、その過程で電流が流れる。こ
の時、電流として消費された分だけ導電膜６，７に蓄積
されていた電荷が減り、すなわち両導電膜６，７間の電
圧が低下する。電源３からすぐさま電荷が補充されれば
よいが、そのようなことは通常の定電圧電源では不可能
であるため、回路全体の電圧が時間的に変動し、これが
ノイズの原因となる。説明を簡単にするために、電源３
から電荷が全く補充されないとすると、電流として流れ
た電荷ｑと電流が流れた後の電圧Ｖ1との間には、下記
の数２の関係が成り立つ。
【００３９】
【数２】Ｖ1＝α（Ｑ−ｑ）＝Ｖ０−αｑ
【００４０】すなわち、Ｑとｑとがおおよそ等しい場合
には、電圧が大きく低下することになる。
【００４１】テラヘルツ光発生素子１の導電膜６，７間
の電圧が低下するのは、そこに蓄積された電荷が減少す
るためであるので、この電荷を素早く補充することがで
きれば、電圧の変動を抑えてノイズを減らすことができ
る。そこで、本実施の形態では、導電膜６，７への電荷
供給源として、導電膜６，７間にコンデンサ４が電気的
に接続されている。勿論、このようにしても電圧の低下
は避けられないが、蓄積されている電荷の総量を増やせ
ば、その総量に対する消費される電荷量の割合は減少
し、ひいては電圧の低下を抑えることができる。コンデ
ンサ４に蓄積される電荷をＱＣとすると、ＱＣはコンデ
ンサ４に印加される電圧に比例する。その比例定数をβ
とすると、電流が流れない状態ではコンデンサ４にも電
源電圧Ｖ０が印加されるので、下記の数３が成り立つ。
【００４２】
【数３】Ｖ０＝βＱＣ
【００４３】先ほどと同様に電源３からは導電膜６，７
に電荷が全く供給されないとするが、コンデンサ４から
は補充されるとする。電荷ｑが電流として流れた後の電
圧をＶ２とすると、テラヘルツ光発生素子１及びコンデ
ンサ４について、下記の数４及び数５の関係がそれぞれ
成り立つ。
【００４４】
【数４】Ｖ２＝α（Ｑ−ｑ＋ｑＣ）
【００４５】
【数５】Ｖ２＝β（ＱＣ−ｑＣ）
【００４６】ここで、ｑＣはコンデンサ４から導電膜
６，７へ補充された電荷である。前記数４及び数５から
ｑＣを消去して、下記の数６を得る。
【００４７】
【数６】Ｖ２＝｛αβ／（α＋β）｝（Ｑ＋ＱＣ−ｑ）
【００４８】さらに、数１と数３より、下記の数７が得
られる。
【００４９】
【数７】ＱＣ＝αＱ／β
【００５０】数７を数６に代入すると、下記の数８が得
られる。
【００５１】
【数８】Ｖ２＝Ｖ０−｛αβ／（α＋β）｝ｑ
【００５２】α＞０，β＞０であるから、数８の右辺第
２項の絶対値は、αｑに比べて常に小さくなり、特にα
≫βであれば非常に小さくなる。したがって、数２と比
較すれば明らかなように、電圧の変化を抑制することが
できる。
【００５３】以上のように、本実施の形態によれば、導
電膜６，７間にコンデンサ４が電気的に接続されている
ので、テラヘルツ光の発生に伴って生ずるノイズを低減
させることができる。
【００５４】本発明者は、本発明の効果を確認するた
め、以下のような実験を行った。この実験で用いた装置
の構成を図５に示す。図５において、図１中の要素と同
一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する
説明は省略する。
【００５５】この実験では、図５に示すように図１に示
すテラヘルツ光発生装置に対してオシロスコープ１０を
追加し、コンデンサ４を接続した場合とコンデンサ４を
取り除いた場合の両方について、他の条件を同一にし
て、オシロスコープ１０で波形を観察した。
【００５６】具体的に説明すると、オシロスコープ１０
は、照射部２からテラヘルツ光発生素子１に照射される
超短パルスレーザ光と同期がとられており、導電膜６，
７間に印加されている電圧のレーザ光と同期した時間変
化を観測することができるようにした。オシロスコープ
１０として、入力抵抗が５０Ωのものを用いた。励起パ
ルス光として使用したレーザ光は、中心波長８００ｎ
ｍ、パルス幅約１００ｆｓ、繰り返し周波数１ｋＨｚの
超短パルスレーザ光である。テラヘルツ光発生素子１と
して、半絶縁性ＧａＡｓ基板５上に導電膜６，７（それ
ぞれ金を用いた）を間隔ｇ＝５ｍｍで蒸着したものを使
用した。直流電源３の電源電圧は３０Ｖとした。
【００５７】導電膜６，７間に、オシロスコープ１０及
び直流電源３を直列に接続した。超短パルスレーザ光非
照射時には、オシロスコープ１０の入力抵抗５０Ωに比
較して、導電膜６，７間のテラヘルツ光発生素子１の抵
抗は非常に大きい（数十ＭΩ）ため、直流電源３の電源
電圧のほとんどが、導電膜６，７間にかかることにな
る。超短パルスレーザ光をテラヘルツ光発生素子１に照
射することによりテラヘルツ光発生素子１の導電膜６，
７間の抵抗が下がると、オシロスコープ１０に印加され
る電圧が増加するので、その時間変化を観測することが
できる。
【００５８】オシロスコープ１０により観測された波形
を図６に示す。図６（ａ）（ｂ）は、コンデンサ４を取
り除いた状態で観測された波形を示し、両者はスケール
を変えたものである。図６（ｂ）は、コンデンサ４を導
電膜６，７間に電気的に接続した状態で観測された波形
を示す。図６（ａ）〜（ｂ）の縦軸及び横軸のスケール
は、図中に示す通りである。コンデンサ４として、０．
１μＦのセラミックコンデンサを使用した。
【００５９】コンデンサ４を取り除いた場合（従来技術
に相当）には、図６（ａ）（ｂ）に示すように、電圧の
変化は１．１６Ｖにも及び、ノイズの発生原因となって
いることがわかる。また、電圧が定常状態に戻るのに要
する時間は、１μｓ以上となっている。
【００６０】これに対し、０．１μＦのコンデンサ４を
導電膜６，７間に電気的に接続した場合（第１の実施の
形態に相当）には、図６（ｃ）に示すように、電圧の変
化は、１６０ｍＶ程度であり、コンデンサ４を取り除い
た場合と比較して１／７程度となっている。また、電圧
が定常状態に戻るまでの時間も１００ｎｓ程度に改善さ
れている。このことから、前記第１の実施の形態によれ
ば、従来技術に比べて、テラヘルツ光の発生に伴って生
ずるノイズを低減させることができることがわかる。
【００６１】正確には、前記テラヘルツ光発生素子１に
おいて、導電膜６，７間自体もキャパシタとなってい
る。導電膜６，７が非常に薄いため、このキャパシタの
容量が非常に小さくて蓄積可能な電荷量が非常に小さい
ことから、コンデンサ４を設けなければ、テラヘルツ光
の発生に伴って生ずるノイズが大きかったのである。
【００６２】前記第１の実施の形態は、コンデンサ４を
テラヘルツ光発生素子１とは別に設けた例であった。こ
れに対し、テラヘルツ光発生素子１の２つの導電部間自
体を、従来に比べて大きい容量を持つように構成すれ
ば、テラヘルツ光発生素子１とは別にコンデンサ４を設
けなくても（勿論、コンデンサ４を設けてもよい。）、
前記第１の実施の形態と同様に、従来に比べて、テラヘ
ルツ光の発生に伴って生ずるノイズを低減することがで
きる。この場合、テラヘルツ光発生素子１の２つの導電
部間の容量を１０ｐＦ以上とすることが好ましい。ノイ
ズ低減効果をより高める上で、この容量は、１００ｐＦ
以上であることがより好ましく、０．０１μＦ以上であ
ることがより好ましく、１μＦ以上であることがより好
ましく、１００μＦ以上であることがより好ましい。
【００６３】次に、テラヘルツ光発生素子の２つの導電
部間自体を従来に比べて大きい容量を持つように構成す
る例として、下記の第２乃至第５の実施の形態につい
て、説明する。
【００６４】［第２の実施の形態］
【００６５】図７は、本発明の第２の実施の形態による
テラヘルツ光発生装置で用いられるテラヘルツ光発生素
子１１を示す概略断面図であり、図２（ｂ）に対応して
いる。図７において、図１及び図２中の要素と同一又は
対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は
省略する。
【００６６】本実施の形態によるテラヘルツ光発生装置
が前記第１の実施の形態と異なる所は、テラヘルツ光発
生素子１に代えて、図７に示すテラヘルツ光発生素子１
１が用いられている点と、コンデンサ４が取り除かれて
いる点のみである。もっとも、コンデンサ４はそのまま
接続しておいてもよい。
【００６７】図７に示すテラヘルツ光発生素子１１が図
１及び図２に示すテラヘルツ光発生素子１と異なる所
は、導電膜６，７の厚さｄが厚くされている点のみであ
る。厚さｄは、例えば、２μｍ以上が好ましい。ノイズ
低減効果をより高める上で、２つの導電膜６，７の厚さ
が、１０μｍ以上であることがより好ましく、１００μ
ｍ以上であることがより好ましく、１ｍｍ以上であるこ
とがより好ましく、１０ｍｍ以上であることがより好ま
しい。なお、導電膜６，７としては、金などの金属の蒸
着膜を用いてもよい。２つの導電部として、このような
導電膜６，７に代えて、例えば、２つの金属薄板でもよ
い。金属薄板を用いれば、その厚さを厚くし易い。金属
薄板の場合、例えば、導電性を有する接着剤等で基板５
に接合すればよい。
【００６８】本実施の形態によっても、前記第１の実施
の形態と同様の利点が得られる。
【００６９】［第３の実施の形態］
【００７０】図８は本発明の第３の実施の形態によるテ
ラヘルツ光発生装置で用いられるテラヘルツ光発生素子
２１を示す図であり、図８（ａ）はその概略斜視図、図
８（ｂ）はその概略平面図、図８（ｃ）は図８（ｂ）中
のＢ−Ｂ’線に沿った概略断面図である。図８におい
て、図１及び図２中の要素と同一又は対応する要素には
同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７１】本実施の形態によるテラヘルツ光発生装置
が前記第１の実施の形態と異なる所は、テラヘルツ光発
生素子１に代えて、図８に示すテラヘルツ光発生素子２
１が用いられている点と、コンデンサ４が取り除かれて
いる点のみである。もっとも、コンデンサ４はそのまま
接続しておいてもよい。
【００７２】図８に示すテラヘルツ光発生素子２１が図
１及び図２に示すテラヘルツ光発生素子１と異なる所
は、導電膜６，７が前記所定間隔ｇをあけた箇所の全体
（一部でもよい）に渡り平板状の誘電体部材２２が配置
され、２つの導電膜６，７の各々における他方の導電膜
との対向部分６ａ，７ａが、光伝導部としての基板５の
表面から誘電体部材２２の各端面に沿って立ち上がって
いる点のみである。誘電体部材２２の材質としては、励
起パルス光に対する影響が少ない誘電体（例えば、ガラ
スなど）を用いることが好ましい。
【００７３】このテラヘルツ光発生素子２１の製造は、
例えば、基板５上に接着剤等で誘電体部材２２を接合
し、誘電体部材２２の上面をマスクして金等を蒸着する
ことにより、立ち上がった対向部分６ａ，７ａを持つ導
電膜６，７を形成することによって、行うことができ
る。例えば、誘電体部材２２の厚さを数ｍｍ程度、導電
膜の厚さを０．１５μｍ程度及び、基板５の厚さを３６
０μｍ程度、誘電体部材２２の幅（＝間隔ｄ）を５ｍｍ
程度とすることができる。
【００７４】本実施の形態によれば、前記第１の実施の
形態と同様の利点が得られる。また、本実施の形態で
は、導電膜６，７の対向部分６ａ，７ａが立ち上がって
いるとともに、対向部分６ａ，７ａの間に誘電体部材２
２が配置されているので、テラヘルツ光発生素子２１の
導電膜６，７間の容量が一層増加し、ノイズ低減効果が
高まる。
【００７５】［第４の実施の形態］
【００７６】図９は、本発明の第４の実施の形態による
テラヘルツ光発生装置で用いられるテラヘルツ光発生素
子３１を示す概略斜視図である。図９において、図１及
び図２、図８中の要素と同一又は対応する要素には同一
符号を付し、その重複する説明は省略する。
【００７７】本実施の形態によるテラヘルツ光発生装置
が前記第１の実施の形態と異なる所は、テラヘルツ光発
生素子１に代えて、図９に示すテラヘルツ光発生素子３
１が用いられている点と、コンデンサ４が取り除かれて
いる点のみである。もっとも、コンデンサ４はそのまま
接続しておいてもよい。
【００７８】図９に示すテラヘルツ光発生素子３１が図
１及び図２に示すテラヘルツ光発生素子１と異なる所
は、２つの導電部として導電膜６，７に代えて金属薄板
６’，７’が用いられている点と、２つの金属薄板
６’，７’の各々における他方の金属薄板との対向部分
６ａ’，７ａ’の全体（一部でもよい。）が、当該金属
薄板の他の部分の高さより高く、光伝導部としての基板
５の表面から立ち上がっている点のみである。本実施の
形態では、前記第３の実施の形態と異なり、誘電体部材
２２に相当する誘電体部材は設けられていない。
【００７９】このテラヘルツ光発生素子３１の製造は、
例えば、折り曲げ加工により立ち上がった部分６ａ’，
７ａ’を持つ金属薄板６，７を用意し、これらの金属薄
板６，７を導電性を有する接着剤等で基板５に接合する
ことによって、行うことができる。
【００８０】本実施の形態によれば、対向部分６ａ’，
７ａ’間に誘電体部材が設けられていないので、前記第
３の実施の形態に比べれば、金属薄板６’，７’間の容
量はやや小さくなるものの、前記第１の実施の形態と同
様の利点が得られる。なお、本実施の形態において、対
向部分６ａ’，７ａ’間に誘電体部材を設けてもよいこ
とは、言うまでもない。
【００８１】［第５の実施の形態］
【００８２】図１０は、本発明の第５の実施の形態によ
るテラヘルツ光発生装置で用いられるテラヘルツ光発生
素子４１を示す概略斜視図である。図１０において、図
１及び図２中の要素と同一又は対応する要素には同一符
号を付し、その重複する説明は省略する。
【００８３】本実施の形態によるテラヘルツ光発生装置
が前記第１の実施の形態と異なる所は、テラヘルツ光発
生素子１に代えて、図１０に示すテラヘルツ光発生素子
４１が用いられている点と、コンデンサ４が取り除かれ
ている点のみである。もっとも、コンデンサ４はそのま
ま接続しておいてもよい。
【００８４】図１０に示すテラヘルツ光発生素子４１が
図１及び図２に示すテラヘルツ光発生素子１と異なる所
は、導電膜６，７の各々における他方の導電膜側の上面
に、断面四角形の棒状の金属部材４６，４７が導電性を
有する接着剤等でそれぞれ接合されている点のみであ
る。本実施の形態では、導電膜６及び金属部材４６が１
つの導電部を構成し、導電膜７及び金属部材４７がもう
１つの導電部を構成している。これによって、２つの導
電部の各々における他方の導電部との対向部分の全体
（一部でもよい。）が、当該導電部の他の部分の高さよ
り高く、光伝導部としての基板５の表面から立ち上がっ
ている。
【００８５】本実施の形態によっても、前記第４の実施
の形態と同様の利点が得られる。
【００８６】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
【００８７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
テラヘルツ光の発生に伴って生ずるノイズを低減させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるテラヘルツ光
発生装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中のテラヘルツ光発生素子を示す図であ
る。
【図３】テラヘルツ光発生素子の他の例を示す概略断面
図である。
【図４】テラヘルツ光発生素子における電荷の様子を模
式的に示す説明図である。
【図５】実験で用いた装置の構成を示す図である。
【図６】実験で観測された波形を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるテラヘルツ光
発生装置で用いられるテラヘルツ光発生素子を示す概略
断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態によるテラヘルツ光
発生装置で用いられるテラヘルツ光発生素子を示す図で
ある。
【図９】本発明の第４の実施の形態によるテラヘルツ光
発生装置で用いられるテラヘルツ光発生素子３１を示す
概略斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態によるテラヘルツ
光発生装置で用いられるテラヘルツ光発生素子を示す概
略斜視図である。
【符号の説明】
１，１１，２１，３１，４１ テラヘルツ光発生素子 ２ 照射部 ３ 直流電源（電圧印加部） ４ コンデンサ（キャパシタ） ５ 基板（光伝導部） ６，７ 導電膜 ６ａ，７ａ 対向部分 ８ 光伝導膜（光伝導部） ２２ 誘電体部材 ４６，４７ 金属部材

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に
    形成され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記
    ２つの導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿
    った方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘル
    ツ光発生素子と、 前記テラヘルツ光発生素子の所定箇所に励起パルス光を
    照射する照射部と、 前記２つの導電部間にバイアス電圧を印加する電圧印加
    部と、 を備え、 前記２つの導電部間にキャパシタが電気的に接続された
    ことを特徴とするテラヘルツ光発生装置。
  2. 【請求項２】 前記キャパシタは、前記電圧印加部とは
    別に設けられたことを特徴とする請求項１記載のテラヘ
    ルツ光発生装置。
  3. 【請求項３】 前記キャパシタの容量が１０ｐＦ以上で
    あることを特徴とする請求項２記載のテラヘルツ光発生
    装置。
  4. 【請求項４】 前記キャパシタは、前記電圧印加部に含
    まれたことを特徴とする請求項１記載のテラヘルツ光発
    生装置。
  5. 【請求項５】 前記キャパシタの容量が３０００ｐＦ以
    上であることを特徴とする請求項４記載のテラヘルツ光
    発生装置。
  6. 【請求項６】 光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に
    形成され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記
    ２つの導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿
    った方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘル
    ツ光発生素子であって、 前記励起パルス光が照射されない時の前記２つの導電部
    間の容量が、１０ｐＦ以上となるように、構成されたこ
    とを特徴とするテラヘルツ光発生素子。
  7. 【請求項７】 光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に
    形成され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記
    ２つの導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿
    った方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘル
    ツ光発生素子であって、 前記２つの導電部の厚さが２μｍ以上であることを特徴
    とするテラヘルツ光発生素子。
  8. 【請求項８】 光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に
    形成され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記
    ２つの導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿
    った方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘル
    ツ光発生素子であって、 前記２つの導電部の各々における他方の導電部との対向
    部分の少なくとも一部が、当該導電部の他の部分の高さ
    より高く、前記光伝導部の前記所定の面から立ち上がっ
    たことを特徴とするテラヘルツ光発生素子。
  9. 【請求項９】 光伝導部と、該光伝導部の所定の面上に
    形成され互いに分離された２つの導電部とを有し、前記
    ２つの導電部の少なくとも一部同士が前記所定の面に沿
    った方向に所定間隔をあけるように配置されたテラヘル
    ツ光発生素子であって、 前記光伝導部の前記所定の面上において、前記２つの導
    電部が前記所定間隔をあけた箇所の少なくとも一部に誘
    電体部材が配置され、 前記２つの導電部の各々における他方の導電部との対向
    部分の少なくとも一部が、前記光伝導部の前記所定の面
    から前記誘電体部材の各端面に沿って立ち上がったこと
    を特徴とするテラヘルツ光発生素子。
  10. 【請求項１０】 請求項６乃至９のいずれかに記載のテ
    ラヘルツ光発生素子と、 前記テラヘルツ光発生素子の所定箇所に励起パルス光を
    照射する照射部と、 前記２つの導電部間にバイアス電圧を印加する電圧印加
    部と、 を備えたことを特徴とするテラヘルツ光発生装置。
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Cited By (4)

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