JP2003209269A - テラヘルツ光発生素子の保護方法及びテラヘルツ光発生装置 - Google Patents
テラヘルツ光発生素子の保護方法及びテラヘルツ光発生装置Info
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- JP2003209269A JP2003209269A JP2002005431A JP2002005431A JP2003209269A JP 2003209269 A JP2003209269 A JP 2003209269A JP 2002005431 A JP2002005431 A JP 2002005431A JP 2002005431 A JP2002005431 A JP 2002005431A JP 2003209269 A JP2003209269 A JP 2003209269A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 テラヘルツ光発生素子の絶縁破壊を確実に防
止し、しかも、発生するテラヘルツ光の強度を高める。 【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。放電部４を構成する２つの導
体としての電線４ａ，４ｂが導電膜６，７にそれぞれ電
気的に接続される。過大電圧が印加されると、電線４
ａ，４ｂの先端間に放電が起こり、テラヘルツ光発生素
子１が絶縁破壊から保護される。
止し、しかも、発生するテラヘルツ光の強度を高める。 【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。放電部４を構成する２つの導
体としての電線４ａ，４ｂが導電膜６，７にそれぞれ電
気的に接続される。過大電圧が印加されると、電線４
ａ，４ｂの先端間に放電が起こり、テラヘルツ光発生素
子１が絶縁破壊から保護される。
Description
【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の保護方法及びテラヘルツ
光発生装置に関するものである。
用いたテラヘルツ光発生素子の保護方法及びテラヘルツ
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）。
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つの導電膜間にバイ
アス電圧を印加しても、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。そのバイアス電圧を印加した状態で、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。
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つの導電膜間にバイ
アス電圧を印加しても、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。そのバイアス電圧を印加した状態で、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】前記バイアス電圧の大きさは、電極間隔５
μｍ程度のいわゆるダイポールアンテナと呼ばれる光ス
イッチ素子の場合で２０Ｖ程度、前述した論文（IEEE J
ournal of Quantum Electronics, Vol.32, No.10, pp18
39-1846（1996））に開示されているような、電極間隔
が数ｃｍあるような大口径光スイッチ素子の場合は数十
ｋＶに達することもある。どちらの場合も、電極間の電
場は非常に強く、また、電場が強いほど、発生するテラ
ヘルツ光も強くなる。
μｍ程度のいわゆるダイポールアンテナと呼ばれる光ス
イッチ素子の場合で２０Ｖ程度、前述した論文（IEEE J
ournal of Quantum Electronics, Vol.32, No.10, pp18
39-1846（1996））に開示されているような、電極間隔
が数ｃｍあるような大口径光スイッチ素子の場合は数十
ｋＶに達することもある。どちらの場合も、電極間の電
場は非常に強く、また、電場が強いほど、発生するテラ
ヘルツ光も強くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、光スイッチ素
子を用いたテラヘルツ光発生素子では、電場が強くなり
過ぎてしまうと、前記光伝導部が絶縁破壊されて素子が
破壊されてしまうため、ある値以上のバイアス電圧を印
加してはならない。光伝導部が絶縁破壊されてしまう
と、そのテラヘルツ光発生素子は、二度とテラヘルツ光
源として機能しなくなってしまう。
子を用いたテラヘルツ光発生素子では、電場が強くなり
過ぎてしまうと、前記光伝導部が絶縁破壊されて素子が
破壊されてしまうため、ある値以上のバイアス電圧を印
加してはならない。光伝導部が絶縁破壊されてしまう
と、そのテラヘルツ光発生素子は、二度とテラヘルツ光
源として機能しなくなってしまう。
【０００６】そこで、従来は、光スイッチ素子を用いた
テラヘルツ光発生素子をテラヘルツ光源として用いる場
合には、素子が絶縁破壊を起こさないように、注意深く
バイアス電圧を設定する必要があり、バイアス電圧の設
定に著しく手数を要していた。ところが、定常状態でバ
イアス電圧が正しく調整されていたとしても、バイアス
電圧の印加に用いる電源によっては、電源投入時のバイ
アス電圧の立ち上がり時などには、図８に示すように、
オーバーシュートにより瞬間的に設定電圧以上の電圧が
印加されてしまい、素子が破壊されてしまう場合があっ
た。図８は、バイアス電圧印加用電源（定電圧電源）の
電源投入時からの経過時間と出力電圧（バイアス電圧）
との関係を示す図である。
テラヘルツ光発生素子をテラヘルツ光源として用いる場
合には、素子が絶縁破壊を起こさないように、注意深く
バイアス電圧を設定する必要があり、バイアス電圧の設
定に著しく手数を要していた。ところが、定常状態でバ
イアス電圧が正しく調整されていたとしても、バイアス
電圧の印加に用いる電源によっては、電源投入時のバイ
アス電圧の立ち上がり時などには、図８に示すように、
オーバーシュートにより瞬間的に設定電圧以上の電圧が
印加されてしまい、素子が破壊されてしまう場合があっ
た。図８は、バイアス電圧印加用電源（定電圧電源）の
電源投入時からの経過時間と出力電圧（バイアス電圧）
との関係を示す図である。
【０００７】このため、従来は、このような素子の絶縁
破壊を確実に防ごうとすると、バイアス電圧をかなり大
きい余裕を持って低い値に設定する必要があった。この
場合には、素子の破壊を確実に防止することができるも
のの、強度の高いテラヘルツ光を発生させることができ
なくなってしまう。
破壊を確実に防ごうとすると、バイアス電圧をかなり大
きい余裕を持って低い値に設定する必要があった。この
場合には、素子の破壊を確実に防止することができるも
のの、強度の高いテラヘルツ光を発生させることができ
なくなってしまう。
【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、テラヘルツ光発生素子の絶縁破壊を確実に防
止することができるとともに、発生するテラヘルツ光の
強度を高めることができる、テラヘルツ光発生素子の保
護方法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。
たもので、テラヘルツ光発生素子の絶縁破壊を確実に防
止することができるとともに、発生するテラヘルツ光の
強度を高めることができる、テラヘルツ光発生素子の保
護方法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。
【０００９】
【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素子の
保護方法は、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
光発生素子を、過大電圧による絶縁破壊から保護するテ
ラヘルツ光発生素子の保護方法であって、前記２つの導
電部にそれぞれ電気的に接続された２つの導体を用い、
前記２つの導電部間の電圧が所定電圧以上である場合
に、前記光伝導部から離れた位置において前記２つの導
体間で放電させるものである。
め、本発明の第１の態様によるテラヘルツ光発生素子の
保護方法は、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
光発生素子を、過大電圧による絶縁破壊から保護するテ
ラヘルツ光発生素子の保護方法であって、前記２つの導
電部にそれぞれ電気的に接続された２つの導体を用い、
前記２つの導電部間の電圧が所定電圧以上である場合
に、前記光伝導部から離れた位置において前記２つの導
体間で放電させるものである。
【００１０】本発明の第２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、（ｄ）放電部と、を備えたものである。そして、前
記放電部は、前記２つの導電部にそれぞれ電気的に接続
された２つの導体を有し、前記２つの導電部間の電圧が
所定電圧以上である場合に、前記光伝導部から離れた位
置において前記２つの導体間で放電を起こすものであ
る。
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、（ｄ）放電部と、を備えたものである。そして、前
記放電部は、前記２つの導電部にそれぞれ電気的に接続
された２つの導体を有し、前記２つの導電部間の電圧が
所定電圧以上である場合に、前記光伝導部から離れた位
置において前記２つの導体間で放電を起こすものであ
る。
【００１１】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２つの導体
は、それらの先端部間で放電を起こすものである。
生装置は、前記第２の態様において、前記２つの導体
は、それらの先端部間で放電を起こすものである。
【００１２】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２又は第３の態様において、前記２つ
の導体は、前記電圧印加部から前記２つの導電部間に前
記バイアス電圧を印加するための２本の電線で兼用され
たものである。
生装置は、前記第２又は第３の態様において、前記２つ
の導体は、前記電圧印加部から前記２つの導電部間に前
記バイアス電圧を印加するための２本の電線で兼用され
たものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるテラヘルツ光
発生素子の保護方法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。
発生素子の保護方法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。
【００１４】図１は、本実施の形態の一実施の形態によ
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及び放電部４を示
す概略平面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’線に沿
った概略断面図である。図４は、本実施の形態によるテ
ラヘルツ光発生装置の調整過程を示す概略断面図であ
り、図３に対応している。なお、図面表記の便宜上、図
１及び図２において、後述するポリテトラフルオロエチ
レンシート１０，１１等は省略している。
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及び放電部４を示
す概略平面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’線に沿
った概略断面図である。図４は、本実施の形態によるテ
ラヘルツ光発生装置の調整過程を示す概略断面図であ
り、図３に対応している。なお、図面表記の便宜上、図
１及び図２において、後述するポリテトラフルオロエチ
レンシート１０，１１等は省略している。
【００１５】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出力電圧を調整し得る直
流電源３と、放電部４とを備えている。
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出力電圧を調整し得る直
流電源３と、放電部４とを備えている。
【００１６】テラヘルツ光発生素子１は、図１乃至図３
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。
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。
【００１７】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。
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。
【００１８】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５
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５は、図１乃至図３に示
すテラヘルツ光発生装置の変形例の要部を示す概略断面
図であり、図３に対応している。図５において、図１乃
至図３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。
自体が光伝導部として用いられているが、例えば、図５
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５は、図１乃至図３に示
すテラヘルツ光発生装置の変形例の要部を示す概略断面
図であり、図３に対応している。図５において、図１乃
至図３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。
【００１９】前記照射部２は、図１及び図２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。
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。
【００２０】前記直流電源３は、その２つの出力端子に
それぞれ接続された電線４ａ，４ｂを介して、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。
それぞれ接続された電線４ａ，４ｂを介して、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。
【００２１】本実施の形態では、電線４ａ，４ｂにおけ
るテラヘルツ光発生素子１側の部分は、絶縁被覆が剥が
され、図３に示すように、ポリテトラフルオロエチレン
シート（他の絶縁シート等でもよい。）１０，１１によ
り導電膜６，７にそれぞれ圧接され、これにより、電線
４ａ，４ｂが導電膜６，７にそれぞれ電気的に接続され
ている。なお、ポリテトラフルオロエチレンシート１
０，１１は、図示しないバンド等により前記圧接のため
の付勢力が付与されている。
るテラヘルツ光発生素子１側の部分は、絶縁被覆が剥が
され、図３に示すように、ポリテトラフルオロエチレン
シート（他の絶縁シート等でもよい。）１０，１１によ
り導電膜６，７にそれぞれ圧接され、これにより、電線
４ａ，４ｂが導電膜６，７にそれぞれ電気的に接続され
ている。なお、ポリテトラフルオロエチレンシート１
０，１１は、図示しないバンド等により前記圧接のため
の付勢力が付与されている。
【００２２】放電部４は、２つの導電膜６，７にそれぞ
れ電気的に接続された２つの導体で構成され、これらの
２つの導体が、導電膜６，７の電圧が所定電圧以上であ
る場合に、光伝導部としての基板５から離れた位置にお
いて当該２つの導体間で放電を起こすように設けられて
いる。
れ電気的に接続された２つの導体で構成され、これらの
２つの導体が、導電膜６，７の電圧が所定電圧以上であ
る場合に、光伝導部としての基板５から離れた位置にお
いて当該２つの導体間で放電を起こすように設けられて
いる。
【００２３】本実施の形態では、放電部４を構成する前
記２つの導体として、電線４ａ，４ｂの先端側部分が兼
用されている。本実施の形態では、電線４ａ，４ｂの先
端側部分は、図１乃至図３に示すように、Ｌ字状に折り
曲げられて導電膜６，７の面からそれぞれ略垂直に立ち
上げられている。
記２つの導体として、電線４ａ，４ｂの先端側部分が兼
用されている。本実施の形態では、電線４ａ，４ｂの先
端側部分は、図１乃至図３に示すように、Ｌ字状に折り
曲げられて導電膜６，７の面からそれぞれ略垂直に立ち
上げられている。
【００２４】電線４ａ，４ｂの先端のエッジは鋭くなっ
ている。鋭い部分を持つ導体を充電した場合、鋭い部分
付近の電場は他の場所の電場よりも大きくなることが知
られている。したがって、前記バイアス電圧により生ず
る電線４ａ，４ｂの先端のエッジ部分付近の電場は、他
の部分の電場と比較して強くなり、バイアス電圧が所定
電圧以上となると、電線４ａ，４ｂの先端のエッジ間で
放電が起こり、バイアス電圧が自動的に前記所定電圧に
制限される。
ている。鋭い部分を持つ導体を充電した場合、鋭い部分
付近の電場は他の場所の電場よりも大きくなることが知
られている。したがって、前記バイアス電圧により生ず
る電線４ａ，４ｂの先端のエッジ部分付近の電場は、他
の部分の電場と比較して強くなり、バイアス電圧が所定
電圧以上となると、電線４ａ，４ｂの先端のエッジ間で
放電が起こり、バイアス電圧が自動的に前記所定電圧に
制限される。
【００２５】電線４ａ，４ｂの先端の間の間隔は、例え
ば後述する調整方法で調整することにより、前記所定電
圧（電線４ａ，４ｂの先端のエッジ間で放電を開始する
電圧）が、光伝導部としての基板５が絶縁破壊される電
圧より若干小さくなるように設定されている。
ば後述する調整方法で調整することにより、前記所定電
圧（電線４ａ，４ｂの先端のエッジ間で放電を開始する
電圧）が、光伝導部としての基板５が絶縁破壊される電
圧より若干小さくなるように設定されている。
【００２６】したがって、本実施の形態によれば、何ら
かの原因で直流電源３から過大な電圧が導電膜６，７間
に印加されようとしても、光伝導部としての基板５に絶
縁破壊が起こる前に、電線４ａ，４ｂの先端のエッジ間
で放電が起こり、導電膜６，７間に印加されるバイアス
電圧が自動的に制限され、テラヘルツ光発生素子１が絶
縁破壊から保護される。
かの原因で直流電源３から過大な電圧が導電膜６，７間
に印加されようとしても、光伝導部としての基板５に絶
縁破壊が起こる前に、電線４ａ，４ｂの先端のエッジ間
で放電が起こり、導電膜６，７間に印加されるバイアス
電圧が自動的に制限され、テラヘルツ光発生素子１が絶
縁破壊から保護される。
【００２７】ここで、電線４ａ，４ｂの先端の間の間隔
の調整方法の一例について、説明する。本実施の形態で
は、電線４ａ，４ｂは導電膜６，７にそれぞれ固着され
ているのではなく、前述したようにポリテトラフルオロ
エチレンシート１０，１１により圧接されているので、
電線４ａ，４ｂの先端の間隔を自由に変更して固定する
ことができる。なお、このような間隔を調整可能にする
構造として、他の構造を採用し得ることは言うまでもな
い。
の調整方法の一例について、説明する。本実施の形態で
は、電線４ａ，４ｂは導電膜６，７にそれぞれ固着され
ているのではなく、前述したようにポリテトラフルオロ
エチレンシート１０，１１により圧接されているので、
電線４ａ，４ｂの先端の間隔を自由に変更して固定する
ことができる。なお、このような間隔を調整可能にする
構造として、他の構造を採用し得ることは言うまでもな
い。
【００２８】光伝導部としての基板５として半絶縁性Ｇ
ａＡｓ基板等を用いた場合、ＧａＡｓウエハ等の絶縁破
壊電圧は、材料（製品仕様、ロットなど）によって異な
るので、前もって測定しておく。すなわち、同一ウエハ
内のばらつきは小さいと考えて、ウエハの一部を切り出
し、導電膜６，７に相当する電極を付けて、絶縁破壊が
実際に起こる電圧を測定する。このように測定した絶縁
破壊電圧を耐絶縁破壊限界電圧としてもよいが、前記ば
らつきを考慮して、測定値よりも数％程度小さな値を耐
絶縁破壊限界電圧とすることが、より好ましい。
ａＡｓ基板等を用いた場合、ＧａＡｓウエハ等の絶縁破
壊電圧は、材料（製品仕様、ロットなど）によって異な
るので、前もって測定しておく。すなわち、同一ウエハ
内のばらつきは小さいと考えて、ウエハの一部を切り出
し、導電膜６，７に相当する電極を付けて、絶縁破壊が
実際に起こる電圧を測定する。このように測定した絶縁
破壊電圧を耐絶縁破壊限界電圧としてもよいが、前記ば
らつきを考慮して、測定値よりも数％程度小さな値を耐
絶縁破壊限界電圧とすることが、より好ましい。
【００２９】このようにして決定した耐絶縁破壊限界電
圧に基づいて、電線４ａ，４ｂの先端間の距離を調整す
る。まず、当該ウエハを用いてテラヘルツ光発生素子１
を作製し、これに電線４ａ，４ｂを、ポリテトラフルオ
ロエチレンシート１０，１１及びバンドを用いて取り付
ける。このとき、前記耐絶縁破壊限界電圧を電線４ａ，
４ｂ間に印加しても放電が起こらないように、図４に示
すように、電線４ａ，４ｂの先端間の距離Ｌを広めに取
っておく。次に、電線４ａ，４ｂ間に徐々に電圧を印加
していき、電線４ａ，４ｂ間での放電が起こらないこと
を確認しながら、印加電圧を前記耐絶縁破壊限界電圧ま
で上昇させる。その後、電線４ａ，４ｂの先端間の距離
Ｌを短くしていき、電線４ａ，４ｂの先端間でちょうど
放電が起こる位置で両電線４ａ，４ｂを固定する。
圧に基づいて、電線４ａ，４ｂの先端間の距離を調整す
る。まず、当該ウエハを用いてテラヘルツ光発生素子１
を作製し、これに電線４ａ，４ｂを、ポリテトラフルオ
ロエチレンシート１０，１１及びバンドを用いて取り付
ける。このとき、前記耐絶縁破壊限界電圧を電線４ａ，
４ｂ間に印加しても放電が起こらないように、図４に示
すように、電線４ａ，４ｂの先端間の距離Ｌを広めに取
っておく。次に、電線４ａ，４ｂ間に徐々に電圧を印加
していき、電線４ａ，４ｂ間での放電が起こらないこと
を確認しながら、印加電圧を前記耐絶縁破壊限界電圧ま
で上昇させる。その後、電線４ａ，４ｂの先端間の距離
Ｌを短くしていき、電線４ａ，４ｂの先端間でちょうど
放電が起こる位置で両電線４ａ，４ｂを固定する。
【００３０】上記のように電線４ａ，４ｂの先端間の距
離を設定することにより、何らかの原因で前記耐絶縁破
壊限界電圧以上の電圧が印加された場合には、電線４
ａ，４ｂの先端間で放電が起こり、テラヘルツ光発生素
子１が絶縁破壊から保護される。
離を設定することにより、何らかの原因で前記耐絶縁破
壊限界電圧以上の電圧が印加された場合には、電線４
ａ，４ｂの先端間で放電が起こり、テラヘルツ光発生素
子１が絶縁破壊から保護される。
【００３１】本実施の形態では、導電膜６，７間には、
直流電源３によりバイアス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、１００
ｆｓ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。
直流電源３によりバイアス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、１００
ｆｓ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。
【００３２】そして、本実施の形態によれば、前述した
ように、何らかの原因で前記耐絶縁破壊限界電圧以上の
電圧が印加された場合であっても、放電部４が放電する
ことにより、テラヘルツ光発生素子１が絶縁破壊から保
護される。したがって、本実施の形態によれば、バイア
ス電圧を設定する際に従来のように格別の注意を払う必
要がなくなり、バイアス電圧の設定にさほど手数を要し
ない。また、本実施の形態によれば、電源投入時のバイ
アス電圧の立ち上がり時などであっても、確実にテラヘ
ルツ光発生素子１が保護される。さらに、本実施の形態
によれば、放電部４の放電によりテラヘルツ光発生素子
１が保護されるので、いたずらに余裕を大きくしてバイ
アス電圧を比較的低い値に設定する必要がなくなり、バ
イアス電圧を高く設定することができ、ひいては強度の
高いテラヘルツ光を発生させることができる。
ように、何らかの原因で前記耐絶縁破壊限界電圧以上の
電圧が印加された場合であっても、放電部４が放電する
ことにより、テラヘルツ光発生素子１が絶縁破壊から保
護される。したがって、本実施の形態によれば、バイア
ス電圧を設定する際に従来のように格別の注意を払う必
要がなくなり、バイアス電圧の設定にさほど手数を要し
ない。また、本実施の形態によれば、電源投入時のバイ
アス電圧の立ち上がり時などであっても、確実にテラヘ
ルツ光発生素子１が保護される。さらに、本実施の形態
によれば、放電部４の放電によりテラヘルツ光発生素子
１が保護されるので、いたずらに余裕を大きくしてバイ
アス電圧を比較的低い値に設定する必要がなくなり、バ
イアス電圧を高く設定することができ、ひいては強度の
高いテラヘルツ光を発生させることができる。
【００３３】ところで、図１乃至図３に示す実施の形態
では、放電部４を構成する２つの導体は、前述したよう
に電線４ａ，４ｂで兼用されているが、電線４ａ，４ｂ
とは別に設けてもよい。もっとも、図１乃至図３に示す
実施の形態のように、放電部４を構成する２つの導体を
電線４ａ，４ｂで兼用すると、電気接続の手数等が低減
されるとともに、部品点数が低減されコストダウンを図
ることができ、好ましい。
では、放電部４を構成する２つの導体は、前述したよう
に電線４ａ，４ｂで兼用されているが、電線４ａ，４ｂ
とは別に設けてもよい。もっとも、図１乃至図３に示す
実施の形態のように、放電部４を構成する２つの導体を
電線４ａ，４ｂで兼用すると、電気接続の手数等が低減
されるとともに、部品点数が低減されコストダウンを図
ることができ、好ましい。
【００３４】また、図１乃至図３に示す実施の形態で
は、放電部４を構成する電線４ａ，４ｂの先端側部分
は、前述したように導電膜６，７の面からそれぞれ略垂
直に立ち上げられているが、これに限定されるものでは
ない。例えば、図６に示すように、放電部４を構成する
電線４ａ，４ｂの先端側部分を、導電膜６，７の面と平
行にして、側方に突出させてもよい。また、例えば、図
７に示すように、放電部４を構成する電線４ａ，４ｂの
先端側部分を、導電膜６，７の面から上方へ立ち上げつ
つ、電線４ａ，４ｂの先端間の間隔が根元部分に比べて
狭くなるように傾けてもよい。なお、図６は、図１乃至
図３に示すテラヘルツ光発生装置の変形例の要部を示す
概略斜視図である。図７は、図１乃至図３に示すテラヘ
ルツ光発生装置の他の変形例の要部を示す概略断面図で
あり、図３に対応している。図６及び図７において、図
１乃至図３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。
は、放電部４を構成する電線４ａ，４ｂの先端側部分
は、前述したように導電膜６，７の面からそれぞれ略垂
直に立ち上げられているが、これに限定されるものでは
ない。例えば、図６に示すように、放電部４を構成する
電線４ａ，４ｂの先端側部分を、導電膜６，７の面と平
行にして、側方に突出させてもよい。また、例えば、図
７に示すように、放電部４を構成する電線４ａ，４ｂの
先端側部分を、導電膜６，７の面から上方へ立ち上げつ
つ、電線４ａ，４ｂの先端間の間隔が根元部分に比べて
狭くなるように傾けてもよい。なお、図６は、図１乃至
図３に示すテラヘルツ光発生装置の変形例の要部を示す
概略斜視図である。図７は、図１乃至図３に示すテラヘ
ルツ光発生装置の他の変形例の要部を示す概略断面図で
あり、図３に対応している。図６及び図７において、図
１乃至図３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。
【００３５】以上、本発明の一実施の形態及びその変形
例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態や
変形例に限定されるものではない。
例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態や
変形例に限定されるものではない。
【００３６】例えば、前述した実施の形態は、テラヘル
ツ光発生素子１がいわゆる大口径の光スイッチ素子で構
成されているが、本発明では、テラヘルツ光発生素子
は、例えば、いわゆるダイポールアンテナと呼ばれる光
スイッチ素子で構成してもよい。
ツ光発生素子１がいわゆる大口径の光スイッチ素子で構
成されているが、本発明では、テラヘルツ光発生素子
は、例えば、いわゆるダイポールアンテナと呼ばれる光
スイッチ素子で構成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
テラヘルツ光発生素子の絶縁破壊を確実に防止すること
ができるとともに、発生するテラヘルツ光の強度を高め
ることができる、テラヘルツ光発生素子の保護方法及び
テラヘルツ光発生装置を提供することができる。
テラヘルツ光発生素子の絶縁破壊を確実に防止すること
ができるとともに、発生するテラヘルツ光の強度を高め
ることができる、テラヘルツ光発生素子の保護方法及び
テラヘルツ光発生装置を提供することができる。
【図１】本発明の一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。
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及び放電部を示
す概略平面図である。
す概略平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’線に沿った概略断面図であ
る。
る。
【図４】図１乃至図３に示すテラヘルツ光発生装置の調
整過程を示す概略断面図である。
整過程を示す概略断面図である。
【図５】図１乃至図３に示すテラヘルツ光発生装置の変
形例の要部を示す概略断面図である。
形例の要部を示す概略断面図である。
【図６】図１乃至図３に示すテラヘルツ光発生装置の他
の変形例の要部を示す概略斜視図である。
の変形例の要部を示す概略斜視図である。
【図７】図１乃至図３に示すテラヘルツ光発生装置の更
に他の変形例の要部を示す概略断面図である。
に他の変形例の要部を示す概略断面図である。
【図８】バイアス電圧印加用電源の電源投入時からの経
過時間と出力電圧との関係を示す図である。
過時間と出力電圧との関係を示す図である。
１ 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 放電部
４ａ，４ｂ 電線
５ 基板（光伝導部）
６，７ 導電膜
８ 光伝導膜（光伝導部）
１０，１１ ポリテトラフルオロエチレンシート
Claims (4)
- 【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
ツ光発生素子を、過大電圧による絶縁破壊から保護する
テラヘルツ光発生素子の保護方法であって、 前記２つの導電部にそれぞれ電気的に接続された２つの
導体を用い、前記２つの導電部間の電圧が所定電圧以上
である場合に、前記光伝導部から離れた位置において前
記２つの導体間で放電させることを特徴とするテラヘル
ツ光発生素子の保護方法。 - 【請求項２】 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、 放電部と、 を備え、 前記放電部は、前記２つの導電部にそれぞれ電気的に接
続された２つの導体を有し、前記２つの導電部間の電圧
が所定電圧以上である場合に、前記光伝導部から離れた
位置において前記２つの導体間で放電を起こすことを特
徴とするテラヘルツ光発生装置。 - 【請求項３】 前記２つの導体は、それらの先端部間で
放電を起こす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。 - 【請求項４】 前記２つの導体は、前記電圧印加部から
前記２つの導電部間に前記バイアス電圧を印加するため
の２本の電線で兼用されたことを特徴とする請求項２又
は３記載のテラヘルツ光発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002005431A JP2003209269A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | テラヘルツ光発生素子の保護方法及びテラヘルツ光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002005431A JP2003209269A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | テラヘルツ光発生素子の保護方法及びテラヘルツ光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003209269A true JP2003209269A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=27644476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002005431A Pending JP2003209269A (ja) | 2002-01-15 | 2002-01-15 | テラヘルツ光発生素子の保護方法及びテラヘルツ光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003209269A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013062658A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Pioneer Electronic Corp | アンテナ素子およびアンテナ素子の製造方法 |
| WO2016088952A1 (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 광주과학기술원 | 광전도 반도체 스위치 및 그 스위치의 제조방법 |
-
2002
- 2002-01-15 JP JP2002005431A patent/JP2003209269A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013062658A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Pioneer Electronic Corp | アンテナ素子およびアンテナ素子の製造方法 |
| WO2016088952A1 (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 광주과학기술원 | 광전도 반도체 스위치 및 그 스위치의 제조방법 |
| US10403780B2 (en) | 2014-12-02 | 2019-09-03 | Gwangju Institute Of Science And Technology | Photoconductive semiconductor switch and method for manufacturing the same |
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