JP2003302666A - テラヘルツ波発生装置とその同調方法 - Google Patents
テラヘルツ波発生装置とその同調方法Info
- Publication number
- JP2003302666A JP2003302666A JP2002106561A JP2002106561A JP2003302666A JP 2003302666 A JP2003302666 A JP 2003302666A JP 2002106561 A JP2002106561 A JP 2002106561A JP 2002106561 A JP2002106561 A JP 2002106561A JP 2003302666 A JP2003302666 A JP 2003302666A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- wavelength
- terahertz wave
- seed light
- dispersion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 95
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 73
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract description 33
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/04—Function characteristic wavelength independent
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/13—Function characteristic involving THZ radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノンコリニア位相整合を用いる光注入型テラ
ヘルツ波パラメトリック発生器（ｉｓ-ＴＰＧ）の周波
数同調を実質的に自動で行うことができ、これによりシ
ード光波長を変える度に光軸調整する必要がなくなり、
テラヘルツ波周波数同調が極めて簡単、高速に行えるテ
ラヘルツ波発生装置とその同調方法を提供する。 【解決手段】 パラメトリック効果によってテラヘルツ
波発生が可能な非線形光学結晶１と、非線形光学結晶内
にポンプ光２を入射するポンプ光入射装置１２と、ポン
プ光により発生するアイドラ光３の発生方向に可変周波
数のシード光５を光注入するシード光注入装置１４とを
備える。シード光注入装置１４は、シード光の非線形光
学結晶１への入射角θINが波長によらず所望の位相整合
条件に実質的に一致するように設定された角度分散補償
手段１６を有する。
ヘルツ波パラメトリック発生器（ｉｓ-ＴＰＧ）の周波
数同調を実質的に自動で行うことができ、これによりシ
ード光波長を変える度に光軸調整する必要がなくなり、
テラヘルツ波周波数同調が極めて簡単、高速に行えるテ
ラヘルツ波発生装置とその同調方法を提供する。 【解決手段】 パラメトリック効果によってテラヘルツ
波発生が可能な非線形光学結晶１と、非線形光学結晶内
にポンプ光２を入射するポンプ光入射装置１２と、ポン
プ光により発生するアイドラ光３の発生方向に可変周波
数のシード光５を光注入するシード光注入装置１４とを
備える。シード光注入装置１４は、シード光の非線形光
学結晶１への入射角θINが波長によらず所望の位相整合
条件に実質的に一致するように設定された角度分散補償
手段１６を有する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、テラヘルツ波発生
装置とその同調方法に関する。
装置とその同調方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】周波数範囲が１〜３ＴＨｚである遠赤外
線あるいはサブミリ波の領域は、光波と電波の境界に位
置しており、光波と電波がそれぞれの領域で発展してき
たのとは対象的に、技術面及び応用面の両面で未開拓の
分野として取り残されていた。しかし、無線通信におけ
るこの周波数帯（１〜３ＴＨｚ）の有効利用や超高速通
信への対応、およびこの周波数帯の電磁波の特徴を生か
したイメージングやトモグラフィーによる環境計測、そ
して生物や医学への応用など、この領域は近年ますます
重要となってきている。以下、この周波数帯（１〜３Ｔ
Ｈｚ）の遠赤外線及びサブミリ波を「テラヘルツ波」と
呼ぶ。
線あるいはサブミリ波の領域は、光波と電波の境界に位
置しており、光波と電波がそれぞれの領域で発展してき
たのとは対象的に、技術面及び応用面の両面で未開拓の
分野として取り残されていた。しかし、無線通信におけ
るこの周波数帯（１〜３ＴＨｚ）の有効利用や超高速通
信への対応、およびこの周波数帯の電磁波の特徴を生か
したイメージングやトモグラフィーによる環境計測、そ
して生物や医学への応用など、この領域は近年ますます
重要となってきている。以下、この周波数帯（１〜３Ｔ
Ｈｚ）の遠赤外線及びサブミリ波を「テラヘルツ波」と
呼ぶ。
【０００３】図１（Ａ）は、このテラヘルツ波の発生原
理図である。この図において、１は非線形光学結晶（例
えばＬｉＮｂＯ3）、２はポンプ光（例えばＹＡＧレー
ザー光）、３はアイドラ光、４はテラヘルツ波である。
理図である。この図において、１は非線形光学結晶（例
えばＬｉＮｂＯ3）、２はポンプ光（例えばＹＡＧレー
ザー光）、３はアイドラ光、４はテラヘルツ波である。
【０００４】ラマン活性かつ遠赤外活性を有する非線形
光学結晶１にポンプ光２を一定方向に入射すると、誘導
ラマン効果（又はパラメトリック相互作用）により物質
の素励起波（ポラリトン）を介してアイドラ光３とテラ
ヘルツ波４が発生する。この場合、ポンプ光２
（ωp）、テラヘルツ波４（ωT）、アイドラ光３
（ωi）の間には、式（ａ）で示すエネルギー保存則と
式（ｂ）で示す運動量保存則（位相整合条件）が成り立
つ。なお、式（ｂ）はベクトルであり、ノンコリニアな
位相整合条件は、図１（Ａ）の右上に示すように表現で
きる。ωp＝ωT＋ωi．．．（ａ）κp＝κT＋κi．．．
（ｂ）このとき発生するアイドラ光３とテラヘルツ波４
は空間的な広がりを持ち、その出射角度に応じてそれら
の波長は連続的に変化する。このシングルパス配置にお
けるブロードなアイドラ光及びテラヘルツ波の発生をＴ
ＰＧ（ＴＨｚ−ｗａｖｅ Ｐａｒａｍａｔｒｉｃ Ｇｅ
ｎｅｒａｔｉｏｎ）と呼ぶ。
光学結晶１にポンプ光２を一定方向に入射すると、誘導
ラマン効果（又はパラメトリック相互作用）により物質
の素励起波（ポラリトン）を介してアイドラ光３とテラ
ヘルツ波４が発生する。この場合、ポンプ光２
（ωp）、テラヘルツ波４（ωT）、アイドラ光３
（ωi）の間には、式（ａ）で示すエネルギー保存則と
式（ｂ）で示す運動量保存則（位相整合条件）が成り立
つ。なお、式（ｂ）はベクトルであり、ノンコリニアな
位相整合条件は、図１（Ａ）の右上に示すように表現で
きる。ωp＝ωT＋ωi．．．（ａ）κp＝κT＋κi．．．
（ｂ）このとき発生するアイドラ光３とテラヘルツ波４
は空間的な広がりを持ち、その出射角度に応じてそれら
の波長は連続的に変化する。このシングルパス配置にお
けるブロードなアイドラ光及びテラヘルツ波の発生をＴ
ＰＧ（ＴＨｚ−ｗａｖｅ Ｐａｒａｍａｔｒｉｃ Ｇｅ
ｎｅｒａｔｉｏｎ）と呼ぶ。
【０００５】なお、基本的な光パラメトリック過程は、
１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイドラ光子および
１個のシグナル光子の同時生成によって定義される。ア
イドラ光あるいはシグナル光が共振する場合、ポンプ光
強度が一定のしきい値を超えるとパラメトリック発振が
生じる。また、１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイ
ドラ光子および１個のポラリトンの同時生成が誘導ラマ
ン散乱であり、広義のパラメトリック相互作用に含まれ
る。
１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイドラ光子および
１個のシグナル光子の同時生成によって定義される。ア
イドラ光あるいはシグナル光が共振する場合、ポンプ光
強度が一定のしきい値を超えるとパラメトリック発振が
生じる。また、１個のポンプ光子の消滅と、１個のアイ
ドラ光子および１個のポラリトンの同時生成が誘導ラマ
ン散乱であり、広義のパラメトリック相互作用に含まれ
る。
【０００６】上述したように、図１（Ａ）において非線
形光学結晶１であるＬｉＮｂＯ3結晶へ、Ｚ軸偏光を持
つ周波数ωρのポンプ光２を入射すると、パラメトリッ
ク波長変換により、ポンプ光２よりわずかに周波数の低
いアイドラ光３（周波数ωi）、ポンプ光とアイドラ光
の差周波数に一致するテラヘルツ波４（周波数ωT）が
発生する。また、アイドラ光、テラヘルツ波ビームの出
射方向は、ノンコリニア位相整合条件（角度θ、φ）に
よって与えられ、波長ごとにわずかに異なる角度を持
つ。
形光学結晶１であるＬｉＮｂＯ3結晶へ、Ｚ軸偏光を持
つ周波数ωρのポンプ光２を入射すると、パラメトリッ
ク波長変換により、ポンプ光２よりわずかに周波数の低
いアイドラ光３（周波数ωi）、ポンプ光とアイドラ光
の差周波数に一致するテラヘルツ波４（周波数ωT）が
発生する。また、アイドラ光、テラヘルツ波ビームの出
射方向は、ノンコリニア位相整合条件（角度θ、φ）に
よって与えられ、波長ごとにわずかに異なる角度を持
つ。
【０００７】しかし、ポンプ光２のみが結晶１に注入さ
れる場合、アイドラ光３とテラヘルツ波４はパラメトリ
ックノイズから発生する自然放出光であるためスペクト
ル線幅は数百ＧＨｚに達し、きわめて広く、かつ発生し
たテラヘルツ波は非常に微弱であり、しかもその大部分
は、非線形光学結晶中を数百μｍ進む間に吸収されてし
まうという問題点があった。
れる場合、アイドラ光３とテラヘルツ波４はパラメトリ
ックノイズから発生する自然放出光であるためスペクト
ル線幅は数百ＧＨｚに達し、きわめて広く、かつ発生し
たテラヘルツ波は非常に微弱であり、しかもその大部分
は、非線形光学結晶中を数百μｍ進む間に吸収されてし
まうという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図１（Ｂ）はこの問題
点を解決した光注入型テラヘルツ波パラメトリック発生
器（ｉｓ-ＴＰＧ）の原理図である（特開２００２−７
２２６９）。このｉｓ-ＴＰＧでは、ポンプ光２よりも
１〜３ＴＨｚ周波数が低く、スペクトル線幅の狭いシー
ド光５をアイドラ光発生の種としてＬｉＮｂＯ3結晶１
に注入し、ポンプ光２とアイドラ光３の差周波数である
テラヘルツ波のスペクトル線幅狭さく化を図っている。
点を解決した光注入型テラヘルツ波パラメトリック発生
器（ｉｓ-ＴＰＧ）の原理図である（特開２００２−７
２２６９）。このｉｓ-ＴＰＧでは、ポンプ光２よりも
１〜３ＴＨｚ周波数が低く、スペクトル線幅の狭いシー
ド光５をアイドラ光発生の種としてＬｉＮｂＯ3結晶１
に注入し、ポンプ光２とアイドラ光３の差周波数である
テラヘルツ波のスペクトル線幅狭さく化を図っている。
【０００９】図２は、上述した原理に基づく従来のｉｓ
-ＴＰＧの構成図である。この図においてポンプ光２の
光源は波長固定の単一周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、シ
ード光５の光源は波長可変半導体レーザーである。シー
ド光５は、反射鏡Ｍ１、Ｍ２で反射されポンプ光２とわ
ずかな角度（θIN）をつけてＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶
１に注入されている。
-ＴＰＧの構成図である。この図においてポンプ光２の
光源は波長固定の単一周波数Ｎｄ：ＹＡＧレーザー、シ
ード光５の光源は波長可変半導体レーザーである。シー
ド光５は、反射鏡Ｍ１、Ｍ２で反射されポンプ光２とわ
ずかな角度（θIN）をつけてＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶
１に注入されている。
【００１０】図１（Ｂ）及び図２の方法及び装置によれ
ば、第２レーザー装置を用いてポンプ光により発生する
アイドラ光３の発生方向にシード光５を光注入するの
で、パラメトリック相互作用のみで非線形光学結晶内に
アイドラ光３を発生させるよりも、強いアイドラ光を発
生することができる。これにより、この方向のアイドラ
光３の光強度が高まり、ノンコリニアな位相整合条件を
満たすテラヘルツ波４の強度も大幅に高まることが確認
されている。
ば、第２レーザー装置を用いてポンプ光により発生する
アイドラ光３の発生方向にシード光５を光注入するの
で、パラメトリック相互作用のみで非線形光学結晶内に
アイドラ光３を発生させるよりも、強いアイドラ光を発
生することができる。これにより、この方向のアイドラ
光３の光強度が高まり、ノンコリニアな位相整合条件を
満たすテラヘルツ波４の強度も大幅に高まることが確認
されている。
【００１１】また、アイドラ光３の指向性が強く、かつ
ポンプ光２とシード光５の両方にレーザー光を用いてい
るので、発生するテラヘルツ波４の発生方向の指向性が
高まるばかりでなく、スペクトル幅も大幅に狭線化でき
ることが同様に確認されている。
ポンプ光２とシード光５の両方にレーザー光を用いてい
るので、発生するテラヘルツ波４の発生方向の指向性が
高まるばかりでなく、スペクトル幅も大幅に狭線化でき
ることが同様に確認されている。
【００１２】しかしテラヘルツ波周波数の同調は、シー
ド光５の入射角θINが、ノンコリニア位相整合を満たす
ためシード光５の可変波長に応じて調整されなければな
らない。
ド光５の入射角θINが、ノンコリニア位相整合を満たす
ためシード光５の可変波長に応じて調整されなければな
らない。
【００１３】例えば上述したテラヘルツ波発生装置にお
いて、ポンプ光３の結晶への入射角θINをある範囲（例
えば１〜２．５°）で変えると、結晶中でのポンプ光と
アイドラ光のなす角が変化し、テラヘルツ波とアイドラ
光のなす角度も変化する。
いて、ポンプ光３の結晶への入射角θINをある範囲（例
えば１〜２．５°）で変えると、結晶中でのポンプ光と
アイドラ光のなす角が変化し、テラヘルツ波とアイドラ
光のなす角度も変化する。
【００１４】そのため、テラヘルツ波を例えば波長約１
４０〜３１０μｍの範囲で大きく変える場合にはＬｉＮ
ｂＯ3結晶入射面上の点Ａでビームが最適な角度（例え
ば１〜２．５°）で交差するようにｙ軸ステージと鏡Ｍ
１を手動で微調整する必要がある。したがって、従来の
テラヘルツ波パラメトリック発生器はこの調整のため周
波数の同調に時間と手間がかかり、自動化や分光システ
ムへの組み込みが困難であるという問題点があった。
４０〜３１０μｍの範囲で大きく変える場合にはＬｉＮ
ｂＯ3結晶入射面上の点Ａでビームが最適な角度（例え
ば１〜２．５°）で交差するようにｙ軸ステージと鏡Ｍ
１を手動で微調整する必要がある。したがって、従来の
テラヘルツ波パラメトリック発生器はこの調整のため周
波数の同調に時間と手間がかかり、自動化や分光システ
ムへの組み込みが困難であるという問題点があった。
【００１５】なお、シード光入射角の許容範囲は約±
０．１°あるため、２００ＧＨｚ以下程度の狭い幅を調
整するのであれば入射角調整を必要とせず、シード光周
波数調整のみでテラヘルツ波の同調が可能である。
０．１°あるため、２００ＧＨｚ以下程度の狭い幅を調
整するのであれば入射角調整を必要とせず、シード光周
波数調整のみでテラヘルツ波の同調が可能である。
【００１６】また、図３はビーム偏向素子と共焦点光学
系を利用したテラヘルツ波発生装置の原理図である（特
願２００１−１８７７３５、未公開）。このビーム偏向
素子６は、ポンプ光の入射角制御を高速に行うことがで
きる。同じビーム偏向素子と共焦点光学系をシード光に
応用すれば、シード光ビームの入射角調整を１枚の鏡で
行うことができる。しかし、このビーム偏向素子を用い
る場合でも、光注入を維持するためには常にシード光波
長を監視して光ビームスキャナ出射角を制御する必要が
あり、システムが複雑となる欠点があった。
系を利用したテラヘルツ波発生装置の原理図である（特
願２００１−１８７７３５、未公開）。このビーム偏向
素子６は、ポンプ光の入射角制御を高速に行うことがで
きる。同じビーム偏向素子と共焦点光学系をシード光に
応用すれば、シード光ビームの入射角調整を１枚の鏡で
行うことができる。しかし、このビーム偏向素子を用い
る場合でも、光注入を維持するためには常にシード光波
長を監視して光ビームスキャナ出射角を制御する必要が
あり、システムが複雑となる欠点があった。
【００１７】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、ノン
コリニア位相整合を用いる光注入型テラヘルツ波パラメ
トリック発生器（ｉｓ-ＴＰＧ）の周波数同調を実質的
に自動で行うことができ、これによりシード光波長を変
える度に光軸調整する必要がなくなり、テラヘルツ波周
波数同調が極めて簡単、高速に行えるテラヘルツ波発生
装置とその同調方法を提供することにある。
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、ノン
コリニア位相整合を用いる光注入型テラヘルツ波パラメ
トリック発生器（ｉｓ-ＴＰＧ）の周波数同調を実質的
に自動で行うことができ、これによりシード光波長を変
える度に光軸調整する必要がなくなり、テラヘルツ波周
波数同調が極めて簡単、高速に行えるテラヘルツ波発生
装置とその同調方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、パラメ
トリック効果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形
光学結晶（１）と、該非線形光学結晶内にポンプ光
（２）を入射するポンプ光入射装置（１２）と、ポンプ
光により発生するアイドラ光（３）の発生方向に可変周
波数のシード光（５）を光注入するシード光注入装置
（１４）とを備え、該シード光注入装置（１４）は、シ
ード光の非線形光学結晶（１）への入射角θINが波長に
よらず所望の位相整合条件に実質的に一致するように設
定された角度分散補償手段（１６）を有する、ことを特
徴とするテラヘルツ波発生装置が提供される。
トリック効果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形
光学結晶（１）と、該非線形光学結晶内にポンプ光
（２）を入射するポンプ光入射装置（１２）と、ポンプ
光により発生するアイドラ光（３）の発生方向に可変周
波数のシード光（５）を光注入するシード光注入装置
（１４）とを備え、該シード光注入装置（１４）は、シ
ード光の非線形光学結晶（１）への入射角θINが波長に
よらず所望の位相整合条件に実質的に一致するように設
定された角度分散補償手段（１６）を有する、ことを特
徴とするテラヘルツ波発生装置が提供される。
【００１９】また、本発明によれば、パラメトリック効
果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶
（１）内にポンプ光（２）を入射し、ノンコリニア位相
整合条件を満たす方向にアイドラ光（３）とテラヘルツ
波（４）を発生させるテラヘルツ波発生装置の同調方法
であって、前記アイドラ光の発生方向に可変周波数のシ
ード光（５）を光注入し、かつシード光の波長の相違に
よりその光路が分散する波長分散素子（１７）と、分散
した光路の拡大又は縮小を行う分散拡縮素子（１８）と
を組み合わせ、シード光の非線形光学結晶（１）への入
射角θINが波長によらず所望の位相整合条件に実質的に
一致するように角度分散補償手段（１６）を構成する、
ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置の同調方法が提
供される。
果によってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶
（１）内にポンプ光（２）を入射し、ノンコリニア位相
整合条件を満たす方向にアイドラ光（３）とテラヘルツ
波（４）を発生させるテラヘルツ波発生装置の同調方法
であって、前記アイドラ光の発生方向に可変周波数のシ
ード光（５）を光注入し、かつシード光の波長の相違に
よりその光路が分散する波長分散素子（１７）と、分散
した光路の拡大又は縮小を行う分散拡縮素子（１８）と
を組み合わせ、シード光の非線形光学結晶（１）への入
射角θINが波長によらず所望の位相整合条件に実質的に
一致するように角度分散補償手段（１６）を構成する、
ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置の同調方法が提
供される。
【００２０】上記本発明の装置及び方法によれば、ｉｓ
-ＴＰＧのシード光（５）の入射経路に非線形光学結晶
（１）の波長分散を補償する角度分散補償手段（１６）
により、注入するシード光の入射角が波長によらず位相
整合条件に一致するので、シード光の波長を変える度に
光軸調整する必要がなくなり、テラヘルツ波周波数同調
が極めて簡単、高速に行える。
-ＴＰＧのシード光（５）の入射経路に非線形光学結晶
（１）の波長分散を補償する角度分散補償手段（１６）
により、注入するシード光の入射角が波長によらず位相
整合条件に一致するので、シード光の波長を変える度に
光軸調整する必要がなくなり、テラヘルツ波周波数同調
が極めて簡単、高速に行える。
【００２１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
角度分散補償手段（１６）は、シード光の波長の相違に
よりその光路が分散する波長分散素子（１７）と、分散
した光路の拡大又は縮小を行う分散拡縮素子（１８）と
からなる。
角度分散補償手段（１６）は、シード光の波長の相違に
よりその光路が分散する波長分散素子（１７）と、分散
した光路の拡大又は縮小を行う分散拡縮素子（１８）と
からなる。
【００２２】この構成により、波長分散素子（１７）と
分散拡縮素子（１８）により、後述する式（１）を満た
ことができ、周波数同調を実質的に自動で行うことがで
き、これによりシード光波長を変える度に光軸調整する
必要がなくなる。
分散拡縮素子（１８）により、後述する式（１）を満た
ことができ、周波数同調を実質的に自動で行うことがで
き、これによりシード光波長を変える度に光軸調整する
必要がなくなる。
【００２３】また、前記波長分散素子（１７）は、回折
格子、プリズム、又はこれらの組み合わせであり、前記
分散拡縮素子（１８）は、レンズ、凹面鏡、放物面鏡又
はこれらの組み合わせである。
格子、プリズム、又はこれらの組み合わせであり、前記
分散拡縮素子（１８）は、レンズ、凹面鏡、放物面鏡又
はこれらの組み合わせである。
【００２４】後述する実施例に示すように、回折格子、
プリズム、又はこれらの組み合わせにより、シード光の
波長の相違によりその光路を分散することができる。ま
た、レンズ、凹面鏡、放物面鏡又はこれらの組み合わせ
により、分散した光路を所望の倍率で拡大又は縮小を行
うことができる。
プリズム、又はこれらの組み合わせにより、シード光の
波長の相違によりその光路を分散することができる。ま
た、レンズ、凹面鏡、放物面鏡又はこれらの組み合わせ
により、分散した光路を所望の倍率で拡大又は縮小を行
うことができる。
【００２５】前記分散拡縮素子（１８）は、第１焦点ｆ
1を通過した光ビームを前記非線形光学結晶の入射面内
に位置する第２焦点ｆ2に集光する共焦点光学系（２
０）である。
1を通過した光ビームを前記非線形光学結晶の入射面内
に位置する第２焦点ｆ2に集光する共焦点光学系（２
０）である。
【００２６】また、前記共焦点光学系（２０）は、焦点
距離ｆ1の第１凸レンズ系（２１ａ）と焦点距離ｆ2の第
２凸レンズ系（２１ｂ）とからなり、第１凸レンズ系と
第２凸レンズ系は互いにその焦点距離の和ｆ1＋ｆ2の間
隔を隔てて同軸上に位置し、これにより第１凸レンズ系
と第２凸レンズ系がその中間位置にそれぞれの焦点位置
を共有する。
距離ｆ1の第１凸レンズ系（２１ａ）と焦点距離ｆ2の第
２凸レンズ系（２１ｂ）とからなり、第１凸レンズ系と
第２凸レンズ系は互いにその焦点距離の和ｆ1＋ｆ2の間
隔を隔てて同軸上に位置し、これにより第１凸レンズ系
と第２凸レンズ系がその中間位置にそれぞれの焦点位置
を共有する。
【００２７】この構成により、分散拡縮素子（１８）の
倍率を、ｆ1／ｆ2倍に設定して、分散した光路の拡大又
は縮小を自由に行うことができる。
倍率を、ｆ1／ｆ2倍に設定して、分散した光路の拡大又
は縮小を自由に行うことができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。
【００２９】図４は、本発明のテラヘルツ波発生装置の
第１実施形態図である。この図に示すように、本発明の
テラヘルツ波発生装置１０は、パラメトリック効果によ
ってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶１（好ま
しくは、ＬｉＮｂＯ3結晶）と、非線形光学結晶内にポ
ンプ光２を入射するポンプ光入射装置１２と、ポンプ光
により発生するアイドラ光の発生方向に可変周波数のシ
ード光５を光注入するシード光注入装置１４とを備え
る。
第１実施形態図である。この図に示すように、本発明の
テラヘルツ波発生装置１０は、パラメトリック効果によ
ってテラヘルツ波発生が可能な非線形光学結晶１（好ま
しくは、ＬｉＮｂＯ3結晶）と、非線形光学結晶内にポ
ンプ光２を入射するポンプ光入射装置１２と、ポンプ光
により発生するアイドラ光の発生方向に可変周波数のシ
ード光５を光注入するシード光注入装置１４とを備え
る。
【００３０】ポンプ光入射装置１２は、波長固定の単一
周波数レーザー、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザーである。
ポンプ光２は、この例では反射鏡１１で反射されて結晶
１に対し一定の角度で入射するように設定されている。
シード光注入装置１４は、ポンプ光２より１〜３ＴＨｚ
程度周波数が低く、単一周波数を発振し、周波数可変で
ある光源ならば何でもよい。例えば、波長可変半導体レ
ーザー、波長可変光ファイバーレーザー、光パラメトリ
ック発振器等を用いることができる。
周波数レーザー、例えばＮｄ：ＹＡＧレーザーである。
ポンプ光２は、この例では反射鏡１１で反射されて結晶
１に対し一定の角度で入射するように設定されている。
シード光注入装置１４は、ポンプ光２より１〜３ＴＨｚ
程度周波数が低く、単一周波数を発振し、周波数可変で
ある光源ならば何でもよい。例えば、波長可変半導体レ
ーザー、波長可変光ファイバーレーザー、光パラメトリ
ック発振器等を用いることができる。
【００３１】シード光注入装置１４は、角度分散補償手
段１６を有する。この角度分散補償手段１６は、シード
光５の非線形光学結晶１への入射角θINが波長によらず
所望の位相整合条件に実質的に一致するように設定され
ている。
段１６を有する。この角度分散補償手段１６は、シード
光５の非線形光学結晶１への入射角θINが波長によらず
所望の位相整合条件に実質的に一致するように設定され
ている。
【００３２】角度分散補償手段１６は、シード光５の波
長の相違によりその光路が分散する波長分散素子１７
と、分散した光路の拡大又は縮小を行う分散拡縮素子１
８とからなる。波長分散素子１７は、この例では回折格
子であり、分散拡縮素子１８は、この例では、第１焦点
ｆ1を通過した光ビームを前記非線形光学結晶の入射面
内に位置する第２焦点ｆ2に集光する共焦点光学系（２
０）である。
長の相違によりその光路が分散する波長分散素子１７
と、分散した光路の拡大又は縮小を行う分散拡縮素子１
８とからなる。波長分散素子１７は、この例では回折格
子であり、分散拡縮素子１８は、この例では、第１焦点
ｆ1を通過した光ビームを前記非線形光学結晶の入射面
内に位置する第２焦点ｆ2に集光する共焦点光学系（２
０）である。
【００３３】また、本発明の方法では、上述した装置を
用い、アイドラ光の発生方向に可変周波数のシード光５
を光注入し、かつシード光の波長の相違によりその光路
が分散する波長分散素子１７と、分散した光路の拡大又
は縮小を行う分散拡縮素子１８とを組み合わせ、シード
光の非線形光学結晶１への入射角θINが波長によらず所
望の位相整合条件に実質的に一致するように角度分散補
償手段１６を構成する。
用い、アイドラ光の発生方向に可変周波数のシード光５
を光注入し、かつシード光の波長の相違によりその光路
が分散する波長分散素子１７と、分散した光路の拡大又
は縮小を行う分散拡縮素子１８とを組み合わせ、シード
光の非線形光学結晶１への入射角θINが波長によらず所
望の位相整合条件に実質的に一致するように角度分散補
償手段１６を構成する。
【００３４】上記本発明の装置及び方法によれば、ｉｓ
-ＴＰＧのシード光５の入射経路に非線形光学結晶１の
波長分散を補償する角度分散補償手段１６を用いて、注
入するシード光の入射角が波長によらず位相整合条件に
一致するよう構成するので、シード光の波長を変える度
に光軸調整する必要がなくなり、テラヘルツ波周波数同
調が極めて簡単、高速に行える。
-ＴＰＧのシード光５の入射経路に非線形光学結晶１の
波長分散を補償する角度分散補償手段１６を用いて、注
入するシード光の入射角が波長によらず位相整合条件に
一致するよう構成するので、シード光の波長を変える度
に光軸調整する必要がなくなり、テラヘルツ波周波数同
調が極めて簡単、高速に行える。
【００３５】また、波長分散素子１７と分散拡縮素子１
８により、後述する式（１）を満たことができ、周波数
同調を実質的に自動で行うことができ、これによりシー
ド光波長を変える度に光軸調整する必要がなくなる。
８により、後述する式（１）を満たことができ、周波数
同調を実質的に自動で行うことができ、これによりシー
ド光波長を変える度に光軸調整する必要がなくなる。
【００３６】なお、分散素子を用いて非線形光学結晶の
角度分散を補償し波長によらず常に位相整合が満足され
る波長変換方法は、アクロマティック位相整合（Ａｃｈ
ｒｏｍａｔｉｃ ｐｈａｓｅ ｍａｔｃｈｉｎｎｇ）と
呼ばれ、広帯域波長の同時位相整合を必要とする、超短
レーザーパルスの第２高調波発生や広帯域第２高調波発
生に応用されている。かかるアクロマティック位相整合
に関しては以下の文献に記載されている。 [1] "Automatic phase-matched frequency-doubling sy
stem for the 240-350-nm region", Appl. Opt., 18,
2, pp. 193−196(1979). [2] "Achromatic phase matching for second harmonic
generation of femtosecond pulses", IEEE J. Quantu
m Electron., 25, 12, pp. 2464−2468(1989). [3] "Achromatic phase matching for tunable second-
harmonic generation byuse of at grism", Opt. Let
t., 22, 16, pp. 1223−1225 (1997). 本発明は、上述したアクロマティック位相整合で用いら
れている光学系と同様な光学系をテラヘルツ波パラメト
リック発生器の角度分散補償に応用し、一切の光軸調整
なしにテラヘルツ波の広帯域周波数同調を可能にしたも
のである。
角度分散を補償し波長によらず常に位相整合が満足され
る波長変換方法は、アクロマティック位相整合（Ａｃｈ
ｒｏｍａｔｉｃ ｐｈａｓｅ ｍａｔｃｈｉｎｎｇ）と
呼ばれ、広帯域波長の同時位相整合を必要とする、超短
レーザーパルスの第２高調波発生や広帯域第２高調波発
生に応用されている。かかるアクロマティック位相整合
に関しては以下の文献に記載されている。 [1] "Automatic phase-matched frequency-doubling sy
stem for the 240-350-nm region", Appl. Opt., 18,
2, pp. 193−196(1979). [2] "Achromatic phase matching for second harmonic
generation of femtosecond pulses", IEEE J. Quantu
m Electron., 25, 12, pp. 2464−2468(1989). [3] "Achromatic phase matching for tunable second-
harmonic generation byuse of at grism", Opt. Let
t., 22, 16, pp. 1223−1225 (1997). 本発明は、上述したアクロマティック位相整合で用いら
れている光学系と同様な光学系をテラヘルツ波パラメト
リック発生器の角度分散補償に応用し、一切の光軸調整
なしにテラヘルツ波の広帯域周波数同調を可能にしたも
のである。
【００３７】上述した本発明におけるｉｓ-ＴＰＧの分
散補償が可能な光学系（角度分散補償手段１６）は、
（１）波長ごとに光路の分散・収束を行う複数の波長分
散素子１７（回折格子、プリズムなど）の組み合わせ、
と（２）光路の分散を行う波長分散素子と分散の拡大・
縮小を行う分散拡縮素子１８（レンズ・反射鏡の組み合
わせ）によって構成できる。
散補償が可能な光学系（角度分散補償手段１６）は、
（１）波長ごとに光路の分散・収束を行う複数の波長分
散素子１７（回折格子、プリズムなど）の組み合わせ、
と（２）光路の分散を行う波長分散素子と分散の拡大・
縮小を行う分散拡縮素子１８（レンズ・反射鏡の組み合
わせ）によって構成できる。
【００３８】図４は波長分散素子１７として回折格子、
分散の拡大・縮小を行う素子（分散拡縮素子１８）とし
て凸レンズ系２１ａ，２１ｂを用いた構成例である。回
折格子１７で回折された光は、波長λ1〜λ3ごとの異な
る経路をとおり、波長ごとに異なる角度で結晶１に入射
される。回折格子１７の出射角の波長依存性は、用いる
分散素子の分散特性θd（λ）に依存する。分散の大き
さは、単位波長あたりの角度変化ｄθd（λ）／ｄλで
表され、回折格子であれば溝の密度や回折角によって決
まる。したがって、設計、入手可能な回折格子の波長分
散特性は、必ずしもＬｉＮｂＯ3結晶のノンコリニア位
相整合角の波長分散特性θIN（λ）に一致するとは限ら
ない。しかし、回折角波長依存性の傾きｄθd（λ）／
ｄλにある係数αを掛けてやれば、式（１）となり、回
折格子の分散を近似的にＬｉＮｂＯ3結晶の分散ｄθIN
（λ）／ｄλに一致させることが可能である。
分散の拡大・縮小を行う素子（分散拡縮素子１８）とし
て凸レンズ系２１ａ，２１ｂを用いた構成例である。回
折格子１７で回折された光は、波長λ1〜λ3ごとの異な
る経路をとおり、波長ごとに異なる角度で結晶１に入射
される。回折格子１７の出射角の波長依存性は、用いる
分散素子の分散特性θd（λ）に依存する。分散の大き
さは、単位波長あたりの角度変化ｄθd（λ）／ｄλで
表され、回折格子であれば溝の密度や回折角によって決
まる。したがって、設計、入手可能な回折格子の波長分
散特性は、必ずしもＬｉＮｂＯ3結晶のノンコリニア位
相整合角の波長分散特性θIN（λ）に一致するとは限ら
ない。しかし、回折角波長依存性の傾きｄθd（λ）／
ｄλにある係数αを掛けてやれば、式（１）となり、回
折格子の分散を近似的にＬｉＮｂＯ3結晶の分散ｄθIN
（λ）／ｄλに一致させることが可能である。
【００３９】
【数１】
【００４０】図４の例では、２枚の凸レンズの焦点距離
ｆ1、ｆ2の組み合わせによって倍率を与えている。２枚
の凸レンズ通過後の角度分散の大きさは（ｆ1／ｆ2 ）
×ｄθd（λ）／ｄλであり、どのような分散素子を用
いても適当なｆ1、ｆ2選べば両者の分散特性をほぼ一致
させることが可能である。あとは、適当は波長（例えば
λ1）でシード光入射角をあわせてしまえば、すべての
波長の入射角が自動的に満たされるため、シード光波長
を変えても一切光軸調整は不要である。
ｆ1、ｆ2の組み合わせによって倍率を与えている。２枚
の凸レンズ通過後の角度分散の大きさは（ｆ1／ｆ2 ）
×ｄθd（λ）／ｄλであり、どのような分散素子を用
いても適当なｆ1、ｆ2選べば両者の分散特性をほぼ一致
させることが可能である。あとは、適当は波長（例えば
λ1）でシード光入射角をあわせてしまえば、すべての
波長の入射角が自動的に満たされるため、シード光波長
を変えても一切光軸調整は不要である。
【００４１】波長分散素子１７は波長ごとに異なる経路
で出射する光学素子ならば何でも良い。回折格子だけで
なくプリズムや回折格子とプリズムの組み合わせでも良
い。後段の分散を拡大・縮小する光学系（分散拡縮素子
１８）は、たとえば、２枚以上の凸レンズ系や２枚以上
の凹面鏡または放物面鏡、凸レンズと凹面鏡・放物面鏡
の組み合わせなどを互いの焦点が共有されるように配置
された光学系を用いることができる。図５はプリズムと
凸レンズ系を用いた場合の構成例、図６（Ａ）は、回折
格子と２枚の凹面鏡（第１凹面鏡２２ａ、第２凹面鏡２
２ｂ）を用いた場合の構成例である。
で出射する光学素子ならば何でも良い。回折格子だけで
なくプリズムや回折格子とプリズムの組み合わせでも良
い。後段の分散を拡大・縮小する光学系（分散拡縮素子
１８）は、たとえば、２枚以上の凸レンズ系や２枚以上
の凹面鏡または放物面鏡、凸レンズと凹面鏡・放物面鏡
の組み合わせなどを互いの焦点が共有されるように配置
された光学系を用いることができる。図５はプリズムと
凸レンズ系を用いた場合の構成例、図６（Ａ）は、回折
格子と２枚の凹面鏡（第１凹面鏡２２ａ、第２凹面鏡２
２ｂ）を用いた場合の構成例である。
【００４２】また、本発明で用いる波長分散素子とし
て、図６（Ｂ）に例示するように、波長可変レーザー内
部の波長分散素子を用いることもできる。例えば、典型
的なリットロウ型の半導体レーザー２３は半導体レーザ
ー素子の他に回折格子１７を有しており、回折格子１７
の角度によって波長を選択できる。１次回折光を半導体
レーザーへの反射光、０次回折光（反射光）を外部出力
として利用する場合、波長を変えるために回折格子の角
度を変えると、同時に出射角が変化する。ここで得られ
る出射角の波長分散特性を後段の分散拡縮素子で調整し
てＬｉＮｂＯ3結晶に注入する。（発明の具体例）図４
のように回折格子と凸レンズ系の共焦点光学系を用いて
注入する場合について、計算と実験結果を示す。励起光
源は、波長１．０６４μｍ のＮｄ：ＹＡＧレーザー、
シード光源は、波長１．０６７〜１．０７５μｍ を発
生する連続波の波長可変半導体レーザー、非線形光学結
晶はＬｉＮｂＯ3結晶を用いる。 （ｉｓ-ＴＰＧ位相整合角の波長依存性）まず、角度分
散補償手段の設計のためｉｓ-ＴＰＧ位相整合角の波長
依存性を計算する。図１（Ａ）（Ｂ）のように、ポンプ
光、アイドラ光、テラヘルツ波の周波数をそれぞれ、ω
p、ωi、ωT、波数ベクトルをそれぞれ、ｋp、ｋi、ｋT
とすると、ｉｓ-ＴＰＧが発生する周波数は、エネルギ
ー保存則 ωp＝ωi＋ωT・・・（２） から、またＬｉＮｂＯ3結晶中でポンプ光とアイドラ光
の波数ベクトルがなす角θは、ノンコリニア位相整合条
件 ｋp＝ｋi＋ｋT・・・（３） から求められる。ωpは励起光周波数であり、一定であ
る。ωiはシード光の周波数によって変化する。テラヘ
ルツ波周波数はωT＝ωp-ωiの関係から決まる。
て、図６（Ｂ）に例示するように、波長可変レーザー内
部の波長分散素子を用いることもできる。例えば、典型
的なリットロウ型の半導体レーザー２３は半導体レーザ
ー素子の他に回折格子１７を有しており、回折格子１７
の角度によって波長を選択できる。１次回折光を半導体
レーザーへの反射光、０次回折光（反射光）を外部出力
として利用する場合、波長を変えるために回折格子の角
度を変えると、同時に出射角が変化する。ここで得られ
る出射角の波長分散特性を後段の分散拡縮素子で調整し
てＬｉＮｂＯ3結晶に注入する。（発明の具体例）図４
のように回折格子と凸レンズ系の共焦点光学系を用いて
注入する場合について、計算と実験結果を示す。励起光
源は、波長１．０６４μｍ のＮｄ：ＹＡＧレーザー、
シード光源は、波長１．０６７〜１．０７５μｍ を発
生する連続波の波長可変半導体レーザー、非線形光学結
晶はＬｉＮｂＯ3結晶を用いる。 （ｉｓ-ＴＰＧ位相整合角の波長依存性）まず、角度分
散補償手段の設計のためｉｓ-ＴＰＧ位相整合角の波長
依存性を計算する。図１（Ａ）（Ｂ）のように、ポンプ
光、アイドラ光、テラヘルツ波の周波数をそれぞれ、ω
p、ωi、ωT、波数ベクトルをそれぞれ、ｋp、ｋi、ｋT
とすると、ｉｓ-ＴＰＧが発生する周波数は、エネルギ
ー保存則 ωp＝ωi＋ωT・・・（２） から、またＬｉＮｂＯ3結晶中でポンプ光とアイドラ光
の波数ベクトルがなす角θは、ノンコリニア位相整合条
件 ｋp＝ｋi＋ｋT・・・（３） から求められる。ωpは励起光周波数であり、一定であ
る。ωiはシード光の周波数によって変化する。テラヘ
ルツ波周波数はωT＝ωp-ωiの関係から決まる。
【００４３】図７（ａ）は、ポンプ光の波長を１．０６
４μｍとした場合の、アイドラ波長とテラヘルツ波長の
関係を示している。アイドラ光とテラヘルツ波の周波数
の和が一定となるようωp＝ωi＋ωTに従って、テラヘ
ルツ波とアイドラ波長が同時に変化する。
４μｍとした場合の、アイドラ波長とテラヘルツ波長の
関係を示している。アイドラ光とテラヘルツ波の周波数
の和が一定となるようωp＝ωi＋ωTに従って、テラヘ
ルツ波とアイドラ波長が同時に変化する。
【００４４】位相整合角θは、波数ベクトルの大きさを
それぞれ、ｋp、ｋi、ｋTとすれば、余弦定理により式
（４）と表される。
それぞれ、ｋp、ｋi、ｋTとすれば、余弦定理により式
（４）と表される。
【００４５】
【数２】
【００４６】また、図１のような直方体の結晶を用いる
と、ＬｉＮｂＯ3結晶外部の角度θINは、スネルの法則
により θIN＝ｓｉｎ-1（ｎeｓｉｎθ）・・・（５） で得られる。ここで、ｎeはポンプ光、アイドラ光に対
するＬｉＮｂＯ3結晶の屈折率を表す。波数ベクトルの
大きさと周波数の関係は、テラヘルツ波、ポンプ光、ア
イドラ光に対する屈折率をｎT、ｎp、ｎiを用いて ｋT＝ｎTωT／ｃ・・・（６） ｋp＝ｎpωp／ｃ・・・（７） ｋi＝ｎiωi／ｃ・・・（８） で表される。ωp、ωi、ωTは、シード光周波数が決ま
ればすべて与えられるので、それぞれの周波数に対する
ＬｉＮｂＯ3結晶の屈折率ｎT、ｎp、ｎiを与えれば式
（４）によって位相整合角θを求めることができる。Ｌ
ｉＮｂＯ3結晶の屈折率は、波長依存性を持っており、
特にテラヘルツ波帯と光波帯で大きく異なる。テラヘル
ツ波帯の屈折率ｎTの波長依存性は式（９）の近似式で
与えられる[D.R.Bosomworth: Appl. Phys. Lett.,9, p.
330 (1966).]。
と、ＬｉＮｂＯ3結晶外部の角度θINは、スネルの法則
により θIN＝ｓｉｎ-1（ｎeｓｉｎθ）・・・（５） で得られる。ここで、ｎeはポンプ光、アイドラ光に対
するＬｉＮｂＯ3結晶の屈折率を表す。波数ベクトルの
大きさと周波数の関係は、テラヘルツ波、ポンプ光、ア
イドラ光に対する屈折率をｎT、ｎp、ｎiを用いて ｋT＝ｎTωT／ｃ・・・（６） ｋp＝ｎpωp／ｃ・・・（７） ｋi＝ｎiωi／ｃ・・・（８） で表される。ωp、ωi、ωTは、シード光周波数が決ま
ればすべて与えられるので、それぞれの周波数に対する
ＬｉＮｂＯ3結晶の屈折率ｎT、ｎp、ｎiを与えれば式
（４）によって位相整合角θを求めることができる。Ｌ
ｉＮｂＯ3結晶の屈折率は、波長依存性を持っており、
特にテラヘルツ波帯と光波帯で大きく異なる。テラヘル
ツ波帯の屈折率ｎTの波長依存性は式（９）の近似式で
与えられる[D.R.Bosomworth: Appl. Phys. Lett.,9, p.
330 (1966).]。
【００４７】
【数３】
【００４８】ωは、単位ｃｍ-1で表した周波数である。
また温度３００Ｋにおいて、各定数の値はωTO＝２２０
ｃｍ-1、ε0＝２５．５、ε＝４．６４である。
また温度３００Ｋにおいて、各定数の値はωTO＝２２０
ｃｍ-1、ε0＝２５．５、ε＝４．６４である。
【００４９】一方、ポンプ光、アイドラ光に対する屈折
率ｎp、ｎiの波長依存性はＬｉＮｂＯ3異常光に対する
光波帯屈折率ｎeの近似式（１０）で与えられる[H. V.
Hobden and J. Warner: Phys. Lett. (1966).]。
率ｎp、ｎiの波長依存性はＬｉＮｂＯ3異常光に対する
光波帯屈折率ｎeの近似式（１０）で与えられる[H. V.
Hobden and J. Warner: Phys. Lett. (1966).]。
【００５０】λは、単位μｍで表した波長、Ｔは温度
［Ｋ］である。図７（ｂ）は、ポンプ光の波長１．０６
４μｍ、温度Ｔ＝３００Ｋとし、アイドラ波長に対する
位相整合角の変化を屈折率の近似式（９）（１０）をも
とに計算した結果である。アイドラ波長が１．０６８μ
ｍから１．０７４μｍまで変化すると位相整合θINは
０．９°〜２．６°まで、幅にして約１．７°変化す
る。シード光入射の光軸は、この図の波長と角度の関係
を満足するように角度分散補償手段１６を構成する必要
がある。 （回折格子による角度分散）図８のような反射型回折格
子の格子間隔をｄ、入射波長λ、入射角α、回折β、回
折次数ｍとすると、それらは ｄ（ｓｉｎ（β）＋ｓｉｎ（α））＝ｍλ・・・（１１） の関係で結ばれる。入射角αを一定とすれば、１次回折
角（ｍ＝１）の波長依存性は、 β（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄ−ｓｉｎ（α））・・・（１２） で求められる。また、１次回折角の分散の大きさは式
（１１）より、 ｄβ／ｄλ＝１／（ｄｃｏｓβ）・・・（１３） によって与えられ、格子間隔ｄが小さく出射角βが９０
度の近いほど分散が大きくなる。ただし、高い回折効率
を得ようとすると、使用できる回折格子の格子間隔や回
折角βは限定される。図９は、格子本数１２００／ｍｍ
の回折格子の１次回折角を計算した結果である。入射角
α＝４１とした。入射波長が１．０６８μｍ〜１．０７
４μｍまで変化するとき、１次回折光の出射角は３８．
７２°〜３９．２５°まで幅にして０．５３°変化す
る。この変化量は、ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角の変
化量（約１．７°）よりも小さい。 （共焦点光学系による角度分散の拡大・縮小）図１０の
ように、１枚目レンズの焦点距離をｆ1、２枚目レンズ
の焦点距離をｆ2として焦点を共有するようにｆ1＋ｆ2
の間隔で配置する。ｒinを入射点、ｒo utを出射点とす
る光線行列を光エレクトロニクスの基礎（Ａ．Ｙａｒｉ
ｖ著）に従って計算すると、その光線行列は式（１４）
で表される。
［Ｋ］である。図７（ｂ）は、ポンプ光の波長１．０６
４μｍ、温度Ｔ＝３００Ｋとし、アイドラ波長に対する
位相整合角の変化を屈折率の近似式（９）（１０）をも
とに計算した結果である。アイドラ波長が１．０６８μ
ｍから１．０７４μｍまで変化すると位相整合θINは
０．９°〜２．６°まで、幅にして約１．７°変化す
る。シード光入射の光軸は、この図の波長と角度の関係
を満足するように角度分散補償手段１６を構成する必要
がある。 （回折格子による角度分散）図８のような反射型回折格
子の格子間隔をｄ、入射波長λ、入射角α、回折β、回
折次数ｍとすると、それらは ｄ（ｓｉｎ（β）＋ｓｉｎ（α））＝ｍλ・・・（１１） の関係で結ばれる。入射角αを一定とすれば、１次回折
角（ｍ＝１）の波長依存性は、 β（λ）＝ｓｉｎ-1（λ／ｄ−ｓｉｎ（α））・・・（１２） で求められる。また、１次回折角の分散の大きさは式
（１１）より、 ｄβ／ｄλ＝１／（ｄｃｏｓβ）・・・（１３） によって与えられ、格子間隔ｄが小さく出射角βが９０
度の近いほど分散が大きくなる。ただし、高い回折効率
を得ようとすると、使用できる回折格子の格子間隔や回
折角βは限定される。図９は、格子本数１２００／ｍｍ
の回折格子の１次回折角を計算した結果である。入射角
α＝４１とした。入射波長が１．０６８μｍ〜１．０７
４μｍまで変化するとき、１次回折光の出射角は３８．
７２°〜３９．２５°まで幅にして０．５３°変化す
る。この変化量は、ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角の変
化量（約１．７°）よりも小さい。 （共焦点光学系による角度分散の拡大・縮小）図１０の
ように、１枚目レンズの焦点距離をｆ1、２枚目レンズ
の焦点距離をｆ2として焦点を共有するようにｆ1＋ｆ2
の間隔で配置する。ｒinを入射点、ｒo utを出射点とす
る光線行列を光エレクトロニクスの基礎（Ａ．Ｙａｒｉ
ｖ著）に従って計算すると、その光線行列は式（１４）
で表される。
【００５１】ｒin、ｒin'をそれぞれ入射面での光線の
位置、傾き、ｒout、ｒout'をそれぞれ出射点での光線
の位置、傾きとすると、それぞれ、式（１５）と求めら
れる。
位置、傾き、ｒout、ｒout'をそれぞれ出射点での光線
の位置、傾きとすると、それぞれ、式（１５）と求めら
れる。
【００５２】シード光の反射点をｒin＝０としてビーム
に角度変化を与えると、ｒout＝ｒi n＝０、ｒout'＝-
（ｆ1／ｆ2）ｒin'が得られる。これはｒout面の入射角
ｒout'が、ｒout＝０の１点を中心に、ｒin面の出射角
のｆ1／ｆ2倍で変化することを表している。また、ｒ
out＝-（ｆ2／ｆ1）ｒinは、ｒout面の像が-ｆ2／ｆ1倍
に拡大・縮小されることを意味しており、ビームのサイ
ズの拡大縮小を伴う。
に角度変化を与えると、ｒout＝ｒi n＝０、ｒout'＝-
（ｆ1／ｆ2）ｒin'が得られる。これはｒout面の入射角
ｒout'が、ｒout＝０の１点を中心に、ｒin面の出射角
のｆ1／ｆ2倍で変化することを表している。また、ｒ
out＝-（ｆ2／ｆ1）ｒinは、ｒout面の像が-ｆ2／ｆ1倍
に拡大・縮小されることを意味しており、ビームのサイ
ズの拡大縮小を伴う。
【００５３】
【数４】
【００５４】（シード光入射光学系の設計）図１１は、
ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角θINと格子数１２００本
／ｍｍの回折格子の１次回折光の角度分散を計算した結
果である。横軸はアイドラ光波長縦軸は波長１．０７μ
ｍを中心とした角度変化を表している。回折角の計算
は、図８の入射角α＝４１°と仮定して計算した。
ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角θINと格子数１２００本
／ｍｍの回折格子の１次回折光の角度分散を計算した結
果である。横軸はアイドラ光波長縦軸は波長１．０７μ
ｍを中心とした角度変化を表している。回折角の計算
は、図８の入射角α＝４１°と仮定して計算した。
【００５５】との曲線を比較すると、１２００本／
ｍｍの回折格子の１次回折光の角度分散の大きさはＬｉ
ＮｂＯ3結晶の角度分散の約１／３であることがわか
る。の曲線は１２００本／ｍｍの回折格子の角度分散
の大きさを３倍に拡大した結果である。２つの曲線は、
アイドラ波長１．０６８μｍ〜１．０７４μｍの範囲で
のずれは０．１°以下である。
ｍｍの回折格子の１次回折光の角度分散の大きさはＬｉ
ＮｂＯ3結晶の角度分散の約１／３であることがわか
る。の曲線は１２００本／ｍｍの回折格子の角度分散
の大きさを３倍に拡大した結果である。２つの曲線は、
アイドラ波長１．０６８μｍ〜１．０７４μｍの範囲で
のずれは０．１°以下である。
【００５６】これまでに報告されているｉｓ-ＴＰＧの
実験から、角度許容幅は０．１°以上あることがわかっ
ているため、アイドラ光波長１．０６８μｍ〜１．０７
４μｍの全域が光注入の許容範囲に入る。図１２は、１
２００本／ｍｍの回折格子を用いた場合の、ＬｉＮｂＯ
3結晶の位相整合角とシード光入射角のずれを計算した
結果である。入射角αは４１ｄｅｇ．と仮定した。各曲
線は、シード光入射角の調整を行う波長を表している。
角度許容幅は±０．１ｄｅｇ．あるため１０７０〜１０
７４ｎｍのどの波長で光軸調整を行っても、全域で光注
入が可能であることを示している。図１３は、位相整合
角θIN（λ）の波長依存性ｄθIN（λ）／ｄλと回折角
θ d（λ）の波長依存性（倍率３）３×ｄθ（λ）／ｄ
λを計算した結果である。入射角αを４０〜４３度まで
１度ごとに計算した。回折格子への入射角を調整する
と、ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角の分散と回折格子の
分散が一致する波長（図１２の曲線が極小となる波長）
を変えることができる。
実験から、角度許容幅は０．１°以上あることがわかっ
ているため、アイドラ光波長１．０６８μｍ〜１．０７
４μｍの全域が光注入の許容範囲に入る。図１２は、１
２００本／ｍｍの回折格子を用いた場合の、ＬｉＮｂＯ
3結晶の位相整合角とシード光入射角のずれを計算した
結果である。入射角αは４１ｄｅｇ．と仮定した。各曲
線は、シード光入射角の調整を行う波長を表している。
角度許容幅は±０．１ｄｅｇ．あるため１０７０〜１０
７４ｎｍのどの波長で光軸調整を行っても、全域で光注
入が可能であることを示している。図１３は、位相整合
角θIN（λ）の波長依存性ｄθIN（λ）／ｄλと回折角
θ d（λ）の波長依存性（倍率３）３×ｄθ（λ）／ｄ
λを計算した結果である。入射角αを４０〜４３度まで
１度ごとに計算した。回折格子への入射角を調整する
と、ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角の分散と回折格子の
分散が一致する波長（図１２の曲線が極小となる波長）
を変えることができる。
【００５７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
（実験装置）図１４は、実験に使用した本発明のテラヘ
ルツ波発生装置の構成図である。テラヘルツ波発生に使
用した非線形光学結晶は、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶１
とＬｉＮｂＯ3結晶またはＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶１'
である。テラヘルツ発生の閾値を下げるため、２本のＬ
ｉＮｂＯ3結晶を直列に接続して用いた。前段の結晶と
して、長さ５０ｍｍのＬｉＮｂＯ3結晶（ノンドープ）
または、長さ７３ｍｍの５ｍｏｌ％ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ
3結晶を用いた。後段の結晶としては長さ７３ｍｍ、幅
８ｍｍの５ｍｏｌ％ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶を用い
た。励起光源１２ａはＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー
である。シード光源１４ａは、外部共振器型半導体レー
ザーである。シード光５は、ビームエクスパンダーでビ
ーム径を半値全幅で約３ｍｍに拡大された後１２００本
／ｍｍの回折格子で反射・回折され、１次回折光がＬｉ
ＮｂＯ3結晶１に注入される。回折格子１７の１次回折
光への回折効率は約６０％で、シード光源１４ａの出力
５０ｍＷのうち２３〜３０ｍＷを注入に用いた。回折格
子の反射点から６００ｍｍの位置に焦点距離６００ｍｍ
のレンズ（Ｌ１）、さらにＬ１から８００ｍｍの位置に
焦点距離２００ｍｍのレンズ（Ｌ２）を配置した。Ｌ１
とＬ２は、焦点を共有しており、３：１のテレスコープ
となっている。回折格子の１次回折光の角度分散は３倍
に拡大される。ビーム径は１／３に縮小される。 （シード光入射角変化）図１５は、シード光波長を変え
た際の入射角変化を観測した結果である。波長１．０７
μｍで最大の光注入効果が得られるように光軸を調整し
た後、シード光波長を変え、シード光の入射角が計算ど
おりに変化しているかを確認した。１．０６８μｍから
１．０７３μｍまで約１ｎｍおきにシード光の位置を観
測し、シード光波長１．０７３μｍでも入射角のずれは
０．１°以下であることを確認した。 （アイドラ光ビームプロフィール）図１６は、結晶１へ
の入射面から約８０ｃｍの位置で観測した、シード光と
アイドラ光の波長依存性を示す図である。この図におい
て、右側がテラヘルツ波野発生方向である。一番上の写
真は、シード光５を注入しないアイドラ光３のビームプ
ロファイルである。広い角度分布を持っており、アイド
ラ光のスペクトル線幅が広いことを意味している。シー
ド光の波長と角度を位相整合条件に合わせてＬｉＮｂＯ
3結晶１に注入すると、シード光波長１０７０．５００
ｎｍ〜１０７２．１００ｎｍの写真のようにアイドラ光
波長がシード光波長に引き込まれ、空間プロファイルが
１点に収束する。ただし、テラヘルツ波、アイドラ光の
出力が最大となるようにシード光ビームの光軸調整を行
うと、アイドラ光ビームはシード光と平行で空間的に数
ｍｍずれた位置に発生する。シード光５とアイドラ光３
は平行であるため、位相整合角が一致していることがわ
かる。なおシード光波長を変える間、反射鏡の調整は一
切行っていない。従って回折格子１７の効果で自動的に
シード光入射角が変化し、広い波長範囲でスペクトル線
幅狭さく化が行われていることが確認された。 （テラヘルツ波出力）図１７は、テラヘルツ波出力の周
波数依存性を回折格子を用いて注入した場合と入射角固
定の反射鏡で注入した場合に分けて測定し比較した結果
である。横軸はテラヘルツ波周波数、縦軸はテラヘルツ
波出力エネルギーを表す。白四角、黒丸はそれぞれ、反
射率約６０％の反射鏡を用いて入射角固定のまま注入し
た場合と１２００本／ｍｍの回折格子で注入した場合の
出力波長依存性を示す。反射率約６０％の鏡を用いたた
め注入光パワーは、３０ｍＷであった。回折格子を通常
の反射鏡に置き換えた場合、波長が変わってもシード光
入射角が変化しないため、光注入の効率が急激に低下す
る。周波数１．７ＴＨｚでテラヘルツ波出力が最大とな
るように調整した。１．７ＴＨｚでの出力エネルギーは
０．７ｎＪ／ｐｕｌｓｅであったが、シード光周波数を
１００ＧＨｚ変えただけで出力は１０分の１以下に低下
した。出力がピーク値の１０分の１に低下する周波数帯
域で同調可能範囲を定義すると、その値は半値全幅にし
て１５０ＧＨｚであった。すでに報告されている実験結
果では、シード光波長を一定として入射角を変えた場
合、入射角の許容幅は±０．１°であることが観測され
ている。その許容幅から、見積もられる周波数帯域は〜
２００ＧＨｚであり、今回得られた周波数帯域に近い。
このことからも、入射角を固定した場合の周波数帯域は
シード光入射角のずれによって制限されていることがわ
かる。一方、回折格子でシード光を注入する際にはシー
ド光波長１０７１ｎｍでテラヘルツ波出力が最大になる
ように入射角を最適に合わせた状態で固定した。波長依
存性を測定するときには全く光軸調整を行わなかった。
図１７より、周波数０．６〜２．６ＴＨｚの範囲で連続
的に光注入が行われていることが確認された。最大出力
は、周波数１．４５ＴＨｚ付近で得られ、約０．８ｎＪ
／ｐｕｌｓｅであった。出力がピーク値の１０分の１に
低下する周波数帯域を固定入射角の場合と比較すると約
９５０ＧＨｚであり、同調可能な帯域幅は６倍以上に拡
大した。
ルツ波発生装置の構成図である。テラヘルツ波発生に使
用した非線形光学結晶は、ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶１
とＬｉＮｂＯ3結晶またはＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶１'
である。テラヘルツ発生の閾値を下げるため、２本のＬ
ｉＮｂＯ3結晶を直列に接続して用いた。前段の結晶と
して、長さ５０ｍｍのＬｉＮｂＯ3結晶（ノンドープ）
または、長さ７３ｍｍの５ｍｏｌ％ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ
3結晶を用いた。後段の結晶としては長さ７３ｍｍ、幅
８ｍｍの５ｍｏｌ％ＭｇＯ：ＬｉＮｂＯ3結晶を用い
た。励起光源１２ａはＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザー
である。シード光源１４ａは、外部共振器型半導体レー
ザーである。シード光５は、ビームエクスパンダーでビ
ーム径を半値全幅で約３ｍｍに拡大された後１２００本
／ｍｍの回折格子で反射・回折され、１次回折光がＬｉ
ＮｂＯ3結晶１に注入される。回折格子１７の１次回折
光への回折効率は約６０％で、シード光源１４ａの出力
５０ｍＷのうち２３〜３０ｍＷを注入に用いた。回折格
子の反射点から６００ｍｍの位置に焦点距離６００ｍｍ
のレンズ（Ｌ１）、さらにＬ１から８００ｍｍの位置に
焦点距離２００ｍｍのレンズ（Ｌ２）を配置した。Ｌ１
とＬ２は、焦点を共有しており、３：１のテレスコープ
となっている。回折格子の１次回折光の角度分散は３倍
に拡大される。ビーム径は１／３に縮小される。 （シード光入射角変化）図１５は、シード光波長を変え
た際の入射角変化を観測した結果である。波長１．０７
μｍで最大の光注入効果が得られるように光軸を調整し
た後、シード光波長を変え、シード光の入射角が計算ど
おりに変化しているかを確認した。１．０６８μｍから
１．０７３μｍまで約１ｎｍおきにシード光の位置を観
測し、シード光波長１．０７３μｍでも入射角のずれは
０．１°以下であることを確認した。 （アイドラ光ビームプロフィール）図１６は、結晶１へ
の入射面から約８０ｃｍの位置で観測した、シード光と
アイドラ光の波長依存性を示す図である。この図におい
て、右側がテラヘルツ波野発生方向である。一番上の写
真は、シード光５を注入しないアイドラ光３のビームプ
ロファイルである。広い角度分布を持っており、アイド
ラ光のスペクトル線幅が広いことを意味している。シー
ド光の波長と角度を位相整合条件に合わせてＬｉＮｂＯ
3結晶１に注入すると、シード光波長１０７０．５００
ｎｍ〜１０７２．１００ｎｍの写真のようにアイドラ光
波長がシード光波長に引き込まれ、空間プロファイルが
１点に収束する。ただし、テラヘルツ波、アイドラ光の
出力が最大となるようにシード光ビームの光軸調整を行
うと、アイドラ光ビームはシード光と平行で空間的に数
ｍｍずれた位置に発生する。シード光５とアイドラ光３
は平行であるため、位相整合角が一致していることがわ
かる。なおシード光波長を変える間、反射鏡の調整は一
切行っていない。従って回折格子１７の効果で自動的に
シード光入射角が変化し、広い波長範囲でスペクトル線
幅狭さく化が行われていることが確認された。 （テラヘルツ波出力）図１７は、テラヘルツ波出力の周
波数依存性を回折格子を用いて注入した場合と入射角固
定の反射鏡で注入した場合に分けて測定し比較した結果
である。横軸はテラヘルツ波周波数、縦軸はテラヘルツ
波出力エネルギーを表す。白四角、黒丸はそれぞれ、反
射率約６０％の反射鏡を用いて入射角固定のまま注入し
た場合と１２００本／ｍｍの回折格子で注入した場合の
出力波長依存性を示す。反射率約６０％の鏡を用いたた
め注入光パワーは、３０ｍＷであった。回折格子を通常
の反射鏡に置き換えた場合、波長が変わってもシード光
入射角が変化しないため、光注入の効率が急激に低下す
る。周波数１．７ＴＨｚでテラヘルツ波出力が最大とな
るように調整した。１．７ＴＨｚでの出力エネルギーは
０．７ｎＪ／ｐｕｌｓｅであったが、シード光周波数を
１００ＧＨｚ変えただけで出力は１０分の１以下に低下
した。出力がピーク値の１０分の１に低下する周波数帯
域で同調可能範囲を定義すると、その値は半値全幅にし
て１５０ＧＨｚであった。すでに報告されている実験結
果では、シード光波長を一定として入射角を変えた場
合、入射角の許容幅は±０．１°であることが観測され
ている。その許容幅から、見積もられる周波数帯域は〜
２００ＧＨｚであり、今回得られた周波数帯域に近い。
このことからも、入射角を固定した場合の周波数帯域は
シード光入射角のずれによって制限されていることがわ
かる。一方、回折格子でシード光を注入する際にはシー
ド光波長１０７１ｎｍでテラヘルツ波出力が最大になる
ように入射角を最適に合わせた状態で固定した。波長依
存性を測定するときには全く光軸調整を行わなかった。
図１７より、周波数０．６〜２．６ＴＨｚの範囲で連続
的に光注入が行われていることが確認された。最大出力
は、周波数１．４５ＴＨｚ付近で得られ、約０．８ｎＪ
／ｐｕｌｓｅであった。出力がピーク値の１０分の１に
低下する周波数帯域を固定入射角の場合と比較すると約
９５０ＧＨｚであり、同調可能な帯域幅は６倍以上に拡
大した。
【００５８】ただし、回折格子による光注入の場合、周
波数帯域を制限しているのは、ＬｉＮｂＯ3結晶の利
得、励起強度、吸収損失に依存した増幅利得の周波数特
性であり、シード光入射角のずれによる帯域幅の制限で
はない。注入効果が維持される周波数帯域で比較する
と、回折格子による注入法は固定入射角よりも２０倍以
上広帯域である。
波数帯域を制限しているのは、ＬｉＮｂＯ3結晶の利
得、励起強度、吸収損失に依存した増幅利得の周波数特
性であり、シード光入射角のずれによる帯域幅の制限で
はない。注入効果が維持される周波数帯域で比較する
と、回折格子による注入法は固定入射角よりも２０倍以
上広帯域である。
【００５９】入射角のずれによる帯域幅の制限がないこ
とを確認するため、光軸調整を行った波長から離れた波
長１０７２ｎｍでシード光入射角を再調整してみたが、
テラヘルツ波の出力増加は観測できなかった。したがっ
て、回折格子とレンズ光学系を用いた場合わずかに残る
位相整合角と入射角のずれは、ｉｓ-ＴＰＧの光注入効
率には問題にならないことが確認された。図１８は、テ
ラヘルツ波出力の波長依存性を回折格子を用いて注入し
た場合と入射角固定の反射鏡で注入した場合に分けて測
定し、比較した別の結果である。横軸はシード光波長、
縦軸はテラヘルツ波を検出するＳｉボロメータのピーク
電圧で、それぞれ黒丸が回折格子で注入した場合、白丸
は入射角固定でシード光波長を変化した場合の出力波長
依存性を示す。回折格子でシード光を注入する際、波長
１０７１ｎｍでテラヘルツ波出力が最大になるように入
射角を最適に合わせた状態で固定してから波長依存性を
測定した。この図より、３００μｍ〜１３７μｍ（周波
数１〜２．２ＴＨｚ）の範囲で連続的に光注入が行われ
ていることを確認した。得られたテラヘルツ波出力は、
結晶の利得、励起強度、吸収損失に依存した典型的な特
性であり、シード光入射角のずれの影響は見られない。
光軸調整を行った１０７１ｎｍから離れた波長で、シー
ド光入射角を再調整してもテラヘルツ波の出力増加は得
られなかったことから、理想的な入射角からのわずかな
ずれによる光注入効率の低下は問題にならないレベルで
あることを確認した。一方、白丸は入射角固定でシード
光波長を変化した場合の、テラヘルツ出力変化を測定し
た結果である。回折格子を反射率約６０％の反射鏡に置
き換えて、波長が変わっても入射角が変化しないように
シード光の入射光軸を設定した。シード光波長１０７
０．３ｎｍでテラヘルツ波出力が最大となるように調整
してから、シード光波長を変えて波長依存性を測定し
た。テラヘルツ波出力の変化が少ない波長帶にもかかわ
らず、シード光波長を変えると急激にテラヘルツ波出力
が低下することがわかる。出力が半分に低下する周波数
帯域は１３０ＧＨｚであり、シード光入射角の許容幅±
０．１°から見積もられる周波数帯域（〜２００ＧＨ
ｚ）に近いことから、明らかにシード光入射角のずれが
出力低下の原因である。
とを確認するため、光軸調整を行った波長から離れた波
長１０７２ｎｍでシード光入射角を再調整してみたが、
テラヘルツ波の出力増加は観測できなかった。したがっ
て、回折格子とレンズ光学系を用いた場合わずかに残る
位相整合角と入射角のずれは、ｉｓ-ＴＰＧの光注入効
率には問題にならないことが確認された。図１８は、テ
ラヘルツ波出力の波長依存性を回折格子を用いて注入し
た場合と入射角固定の反射鏡で注入した場合に分けて測
定し、比較した別の結果である。横軸はシード光波長、
縦軸はテラヘルツ波を検出するＳｉボロメータのピーク
電圧で、それぞれ黒丸が回折格子で注入した場合、白丸
は入射角固定でシード光波長を変化した場合の出力波長
依存性を示す。回折格子でシード光を注入する際、波長
１０７１ｎｍでテラヘルツ波出力が最大になるように入
射角を最適に合わせた状態で固定してから波長依存性を
測定した。この図より、３００μｍ〜１３７μｍ（周波
数１〜２．２ＴＨｚ）の範囲で連続的に光注入が行われ
ていることを確認した。得られたテラヘルツ波出力は、
結晶の利得、励起強度、吸収損失に依存した典型的な特
性であり、シード光入射角のずれの影響は見られない。
光軸調整を行った１０７１ｎｍから離れた波長で、シー
ド光入射角を再調整してもテラヘルツ波の出力増加は得
られなかったことから、理想的な入射角からのわずかな
ずれによる光注入効率の低下は問題にならないレベルで
あることを確認した。一方、白丸は入射角固定でシード
光波長を変化した場合の、テラヘルツ出力変化を測定し
た結果である。回折格子を反射率約６０％の反射鏡に置
き換えて、波長が変わっても入射角が変化しないように
シード光の入射光軸を設定した。シード光波長１０７
０．３ｎｍでテラヘルツ波出力が最大となるように調整
してから、シード光波長を変えて波長依存性を測定し
た。テラヘルツ波出力の変化が少ない波長帶にもかかわ
らず、シード光波長を変えると急激にテラヘルツ波出力
が低下することがわかる。出力が半分に低下する周波数
帯域は１３０ＧＨｚであり、シード光入射角の許容幅±
０．１°から見積もられる周波数帯域（〜２００ＧＨ
ｚ）に近いことから、明らかにシード光入射角のずれが
出力低下の原因である。
【００６０】従って出力特性の比較から明らかに、回折
格子と凸レンズ系を使用した角度分散補償手段によって
連続的な同調範囲が拡大できることが確認された。 （波長測定）図１９は、スキャニングファブリ・ペロー
干渉計を用いて測定したテラヘルツ波長である。シード
光波長はそれぞれ（ａ）１０７１．６８０ｎｍ、（ｂ）
１０７０．０６０ｎｍ、（ｃ）１０６８．９６０ｎｍの
場合である。（ａ）〜（ｃ）測定の際に入射角の調整は
一切行っていない。スキャニング・ファブリペロー干渉
計のミラー間隔は１００μｍ以下にまで近接された状態
から１μｍステップで拡大された。テラヘルツ波パラメ
トリック発生器は、光注入を行わない場合、周波数帯域
約５００ＧＨｚを持つ白色光を発生する。スキャニング
・ファブリペロー干渉計のＦＳＲはすぐに５００ＧＨｚ
以下となるためスペクトル線幅を上回り、干渉パターン
がすぐに見えなくなる。シード光を角度を合わせて注入
すると、発生スペクトルが注入波長に引き込まれるた
め、単色的なテラヘルツ波が発生する。シード光注入に
より、アイドラ光のスペクトル線幅はフーリエ変換限界
に達していると考えられる。テラヘルツ波のスペクトル
線幅は、エネルギー保存則によりポンプ光のスペクトル
線幅に一致する。本実験で用いたＮｄ：ＹＡＧレーザー
は光注入が行われていないものであり、その典型的なス
ペクトル線幅は５０ＧＨｚである。スキャニング・ファ
ブリペロー干渉計で測定されたテラヘルツ波のスペクト
ル線幅が約５０ＧＨｚであることから、どの波長でも光
注入がかかっていることがわかる。また、図１９（ａ）
の周波数は約１．８５ＴＨｚ、（ｃ）の周波数は１．２
ＴＨｚである。周波数の開きは６００ＧＨｚ以上あり、
従来の光注入法ではシード光の光軸調整なしに連続的な
周波数同調は不可能である。 （吸収スペクトル計測への応用例）図２０は、回折格子
注入型のテラヘルツ波パラメトリック発生器を用いて行
った、水蒸気の吸収スペクトル測定結果である。図２０
（ａ）〜（ｃ）は、それぞれテラヘルツ波周波数（ａ）
１．４１ＴＨｚ、（ｂ）１．６０ＴＨｚ、（ｃ）１．９
２ＴＨｚ付近に存在する水蒸気の吸収スペクトルを観測
した結果である。測定サンプルである水蒸気は、気温２
２℃、湿度４３％の大気を１０Ｐａ以下の圧力で、長さ
５０ｃｍのパイプに封入したものである。図２０
（ａ）、（ｂ）は、常温動作のＤＴＧＳ検出器を２台用
いて、参照光、信号光の２チャンネル測定を行って得ら
れた結果である。縦軸は、信号光出力を参照光出力で規
格化し、透過率で表されている。（ｃ）はＳｉボロメー
タを用いた信号光のみの１チャンネル測定の結果であ
る。縦軸は検出器の出力電圧で表されている。１．９２
ＴＨｚ付近には、２本の吸収線が隣接して存在し、周波
数の校正に利用できる。水蒸気の圧力は十分に減圧され
ているため、観測されたスペクトル幅は、光源のスペク
トル幅を表しているものと考えられる。吸収スペクトル
の幅は約１００ＭＨｚであり、ｉｓ-ＴＰＧのスペクト
ル幅は約１００ＭＨｚであることがわかる。また、図２
０（ａ）〜（ｃ）の測定に際して、シード光軸の再調整
は不要であった。たとえば（ａ）と（ｃ）では５００Ｇ
Ｈｚ以上離れており、従来の注入法では光軸調整が不可
欠であった。回折格子を用いた光注入法では、シード光
の周波数調整のみ行えば十分であり、連続的に広い周波
数範囲の吸収スペクトルを観測できる。なお、本発明は
上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更できることは勿論である。
格子と凸レンズ系を使用した角度分散補償手段によって
連続的な同調範囲が拡大できることが確認された。 （波長測定）図１９は、スキャニングファブリ・ペロー
干渉計を用いて測定したテラヘルツ波長である。シード
光波長はそれぞれ（ａ）１０７１．６８０ｎｍ、（ｂ）
１０７０．０６０ｎｍ、（ｃ）１０６８．９６０ｎｍの
場合である。（ａ）〜（ｃ）測定の際に入射角の調整は
一切行っていない。スキャニング・ファブリペロー干渉
計のミラー間隔は１００μｍ以下にまで近接された状態
から１μｍステップで拡大された。テラヘルツ波パラメ
トリック発生器は、光注入を行わない場合、周波数帯域
約５００ＧＨｚを持つ白色光を発生する。スキャニング
・ファブリペロー干渉計のＦＳＲはすぐに５００ＧＨｚ
以下となるためスペクトル線幅を上回り、干渉パターン
がすぐに見えなくなる。シード光を角度を合わせて注入
すると、発生スペクトルが注入波長に引き込まれるた
め、単色的なテラヘルツ波が発生する。シード光注入に
より、アイドラ光のスペクトル線幅はフーリエ変換限界
に達していると考えられる。テラヘルツ波のスペクトル
線幅は、エネルギー保存則によりポンプ光のスペクトル
線幅に一致する。本実験で用いたＮｄ：ＹＡＧレーザー
は光注入が行われていないものであり、その典型的なス
ペクトル線幅は５０ＧＨｚである。スキャニング・ファ
ブリペロー干渉計で測定されたテラヘルツ波のスペクト
ル線幅が約５０ＧＨｚであることから、どの波長でも光
注入がかかっていることがわかる。また、図１９（ａ）
の周波数は約１．８５ＴＨｚ、（ｃ）の周波数は１．２
ＴＨｚである。周波数の開きは６００ＧＨｚ以上あり、
従来の光注入法ではシード光の光軸調整なしに連続的な
周波数同調は不可能である。 （吸収スペクトル計測への応用例）図２０は、回折格子
注入型のテラヘルツ波パラメトリック発生器を用いて行
った、水蒸気の吸収スペクトル測定結果である。図２０
（ａ）〜（ｃ）は、それぞれテラヘルツ波周波数（ａ）
１．４１ＴＨｚ、（ｂ）１．６０ＴＨｚ、（ｃ）１．９
２ＴＨｚ付近に存在する水蒸気の吸収スペクトルを観測
した結果である。測定サンプルである水蒸気は、気温２
２℃、湿度４３％の大気を１０Ｐａ以下の圧力で、長さ
５０ｃｍのパイプに封入したものである。図２０
（ａ）、（ｂ）は、常温動作のＤＴＧＳ検出器を２台用
いて、参照光、信号光の２チャンネル測定を行って得ら
れた結果である。縦軸は、信号光出力を参照光出力で規
格化し、透過率で表されている。（ｃ）はＳｉボロメー
タを用いた信号光のみの１チャンネル測定の結果であ
る。縦軸は検出器の出力電圧で表されている。１．９２
ＴＨｚ付近には、２本の吸収線が隣接して存在し、周波
数の校正に利用できる。水蒸気の圧力は十分に減圧され
ているため、観測されたスペクトル幅は、光源のスペク
トル幅を表しているものと考えられる。吸収スペクトル
の幅は約１００ＭＨｚであり、ｉｓ-ＴＰＧのスペクト
ル幅は約１００ＭＨｚであることがわかる。また、図２
０（ａ）〜（ｃ）の測定に際して、シード光軸の再調整
は不要であった。たとえば（ａ）と（ｃ）では５００Ｇ
Ｈｚ以上離れており、従来の注入法では光軸調整が不可
欠であった。回折格子を用いた光注入法では、シード光
の周波数調整のみ行えば十分であり、連続的に広い周波
数範囲の吸収スペクトルを観測できる。なお、本発明は
上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００６１】
【発明の効果】上述したように、本発明では、波長分散
素子と共焦点光学系による入射角の拡大・圧縮作用を合
わせ、ノンコリニア型光パラメトリック発生器へ注入す
るシード光波長と入射角の関係を常に最適に保つ光注入
手段を提案した。
素子と共焦点光学系による入射角の拡大・圧縮作用を合
わせ、ノンコリニア型光パラメトリック発生器へ注入す
るシード光波長と入射角の関係を常に最適に保つ光注入
手段を提案した。
【００６２】計算により、１２００本／ｍｍの回折格子
と３：１テレスコープにより、近似的にＬｉＮｂＯ3結
晶のノンコリニア位相整合条件を満足できることを示
し、実験的に連続的な周波数同調を確認した。本発明を
用いることにより機械的制御を全く必要としないきわめ
て簡便な光注入型テラヘルツ波パラメトリック発生器を
構成できる。従って、本発明のテラヘルツ波発生装置と
その同調方法は、ノンコリニア位相整合を用いる光注入
型テラヘルツ波パラメトリック発生器（ｉｓ-ＴＰＧ）
の周波数同調を実質的に自動で行うことができ、これに
よりシード光波長を変える度に光軸調整する必要がなく
なり、テラヘルツ波周波数同調が極めて簡単、高速に行
える等の優れた効果を有する。
と３：１テレスコープにより、近似的にＬｉＮｂＯ3結
晶のノンコリニア位相整合条件を満足できることを示
し、実験的に連続的な周波数同調を確認した。本発明を
用いることにより機械的制御を全く必要としないきわめ
て簡便な光注入型テラヘルツ波パラメトリック発生器を
構成できる。従って、本発明のテラヘルツ波発生装置と
その同調方法は、ノンコリニア位相整合を用いる光注入
型テラヘルツ波パラメトリック発生器（ｉｓ-ＴＰＧ）
の周波数同調を実質的に自動で行うことができ、これに
よりシード光波長を変える度に光軸調整する必要がなく
なり、テラヘルツ波周波数同調が極めて簡単、高速に行
える等の優れた効果を有する。
【図１】テラヘルツ波の発生原理図である。
【図２】先行出願のテラヘルツ波発生装置の構成図であ
る
る
【図３】先行出願の別のテラヘルツ波発生装置の構成図
である。
である。
【図４】本発明のテラヘルツ波発生装置の第１実施形態
図である。
図である。
【図５】本発明のテラヘルツ波発生装置の第２実施形態
図である。
図である。
【図６】本発明のテラヘルツ波発生装置の第３実施形態
図である。
図である。
【図７】アイドラ波長とテラヘルツ波長の関係（Ａ）と
アイドラ波長に対する位相整合角の関係（Ｂ）を示す図
である。
アイドラ波長に対する位相整合角の関係（Ｂ）を示す図
である。
【図８】反射型回折格子の説明図である。
【図９】回折格子の１次回折角の計算例である。
【図１０】共焦点光学系の模式図である。
【図１１】ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角θINと回折格
子の１次回折光の角度分散の計算例である。
子の１次回折光の角度分散の計算例である。
【図１２】ＬｉＮｂＯ3結晶の位相整合角とシード光入
射角のずれの計算例である。
射角のずれの計算例である。
【図１３】位相整合角θIN（λ）の波長依存性ｄθ
IN（λ）／ｄλと回折角θd（λ）の波長依存性（倍率
３）３×ｄθ（λ）／ｄλの計算例である。
IN（λ）／ｄλと回折角θd（λ）の波長依存性（倍率
３）３×ｄθ（λ）／ｄλの計算例である。
【図１４】実験に使用した本発明のテラヘルツ波発生装
置の構成図である。
置の構成図である。
【図１５】シード光波長を変えた際の入射角変化の観測
結果である。
結果である。
【図１６】シード光とアイドラ光の波長依存性を示す図
である。
である。
【図１７】テラヘルツ波出力の周波数依存性の比較結果
である。
である。
【図１８】テラヘルツ波出力の波長依存性の比較結果で
ある。
ある。
【図１９】スキャニングファブリ・ペロー干渉計を用い
て測定したテラヘルツ波長である。
て測定したテラヘルツ波長である。
【図２０】回折格子注入型のテラヘルツ波パラメトリッ
ク発生器を用いて行った、水蒸気の吸収スペクトル測定
結果である。
ク発生器を用いて行った、水蒸気の吸収スペクトル測定
結果である。
１ 非線形光学結晶、２ ポンプ光、３ アイドラ光、
４ テラヘルツ波、５ シード光、６ ビーム偏向器、
１０ テラヘルツ波発生装置、１２ ポンプ光入射装
置、１４ シード光注入装置、１６ 角度分散補償手
段、１７ 波長分散素子（回折格子、プリズム）、１８
分散拡縮素子、２０ 共焦点光学系、２１ａ 第１凸
レンズ系、２１ｂ 第２凸レンズ系、２２ａ 第１凹面
鏡、２２ｂ 第１凹面鏡、２３ 半導体レーザー
４ テラヘルツ波、５ シード光、６ ビーム偏向器、
１０ テラヘルツ波発生装置、１２ ポンプ光入射装
置、１４ シード光注入装置、１６ 角度分散補償手
段、１７ 波長分散素子（回折格子、プリズム）、１８
分散拡縮素子、２０ 共焦点光学系、２１ａ 第１凸
レンズ系、２１ｂ 第２凸レンズ系、２２ａ 第１凹面
鏡、２２ｂ 第１凹面鏡、２３ 半導体レーザー
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 伊藤 弘昌
宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉519−1399
理化学研究所 フォトダイナミクス研究
センター内
Ｆターム(参考） 2K002 AA04 AB12 AB27 BA01 CA03
GA04 HA21
Claims (6)
- 【請求項１】 パラメトリック効果によってテラヘルツ
波発生が可能な非線形光学結晶（１）と、該非線形光学
結晶内にポンプ光（２）を入射するポンプ光入射装置
（１２）と、ポンプ光により発生するアイドラ光（３）
の発生方向に可変周波数のシード光（５）を光注入する
シード光注入装置（１４）とを備え、 該シード光注入装置（１４）は、シード光の非線形光学
結晶（１）への入射角θINが波長によらず所望の位相整
合条件に実質的に一致するように設定された角度分散補
償手段（１６）を有する、ことを特徴とするテラヘルツ
波発生装置。 - 【請求項２】 前記角度分散補償手段（１６）は、シー
ド光の波長の相違によりその光路が分散する波長分散素
子（１７）と、分散した光路の拡大又は縮小を行う分散
拡縮素子（１８）とからなる、ことを特徴とする請求項
１に記載のテラヘルツ波発生装置。 - 【請求項３】 前記波長分散素子（１７）は、回折格
子、プリズム、又はこれらの組み合わせであり、前記分
散拡縮素子（１８）は、レンズ、凹面鏡、放物面鏡又は
これらの組み合わせである、ことを特徴とする請求項１
に記載のテラヘルツ波発生装置。 - 【請求項４】 前記分散拡縮素子（１８）は、第１焦点
ｆ1を通過した光ビームを前記非線形光学結晶の入射面
内に位置する第２焦点ｆ2に集光する共焦点光学系（２
０）である、ことを特徴とする請求項１に記載のテラヘ
ルツ波発生装置。 - 【請求項５】 前記共焦点光学系（２０）は、焦点距離
ｆ1の第１凸レンズ系（２１ａ）と焦点距離ｆ2の第２凸
レンズ系（２１ｂ）とからなり、第１凸レンズ系と第２
凸レンズ系は互いにその焦点距離の和ｆ1＋ｆ2の間隔を
隔てて同軸上に位置し、これにより第１凸レンズ系と第
２凸レンズ系がその中間位置にそれぞれの焦点位置を共
有する、ことを特徴とする請求項４に記載のテラヘルツ
波発生装置。 - 【請求項６】 パラメトリック効果によってテラヘルツ
波発生が可能な非線形光学結晶（１）内にポンプ光
（２）を入射し、ノンコリニア位相整合条件を満たす方
向にアイドラ光（３）とテラヘルツ波（４）を発生させ
るテラヘルツ波発生装置の同調方法であって、 前記アイドラ光の発生方向に可変周波数のシード光
（５）を光注入し、 かつシード光の波長の相違によりその光路が分散する波
長分散素子（１７）と、分散した光路の拡大又は縮小を
行う分散拡縮素子（１８）とを組み合わせ、シード光の
非線形光学結晶（１）への入射角θINが波長によらず所
望の位相整合条件に実質的に一致するように角度分散補
償手段（１６）を構成する、ことを特徴とするテラヘル
ツ波発生装置の同調方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002106561A JP3747319B2 (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | テラヘルツ波発生装置とその同調方法 |
| US10/406,605 US6903341B2 (en) | 2002-04-09 | 2003-04-04 | Apparatus for generating tera-Hertz wave and tuning method |
| EP03007799A EP1353218A1 (en) | 2002-04-09 | 2003-04-04 | Apparatus for generating Terahertz waves and tuning method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002106561A JP3747319B2 (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | テラヘルツ波発生装置とその同調方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003302666A true JP2003302666A (ja) | 2003-10-24 |
| JP3747319B2 JP3747319B2 (ja) | 2006-02-22 |
Family
ID=28449920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002106561A Expired - Fee Related JP3747319B2 (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | テラヘルツ波発生装置とその同調方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6903341B2 (ja) |
| EP (1) | EP1353218A1 (ja) |
| JP (1) | JP3747319B2 (ja) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172779A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Semiconductor Res Found | 電磁波を照射してバクテリア、ウィルスおよび毒性物質を測定する方法および装置 |
| JP2005195377A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Semiconductor Res Found | 電磁波発生照射方法及び装置 |
| JP2005195382A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Semiconductor Res Found | テラヘルツ電磁波発生照射方法及び装置 |
| JP2009015014A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Institute Of Physical & Chemical Research | 分散光学システム |
| JP2009086657A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-23 | Aegis Lightwave Inc | スペクトル調整可能フィルタ |
| WO2010055735A1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | テラヘルツ波発生装置 |
| JP2011075583A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-04-14 | Institute Of Physical & Chemical Research | 単色波長可変型テラヘルツ波発生／検出システム及び方法 |
| KR101322833B1 (ko) | 2012-05-14 | 2013-10-28 | 한국전기연구원 | 이차원 실시간 공초점 영상에 기반한 티―레이 토모그래피 장치 및 방법 |
| JP2015206834A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | 国立大学法人電気通信大学 | 波長変換装置、及び波長変換方法 |
| JP2017116725A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 澁谷工業株式会社 | 電磁波発生装置 |
| JP2017138461A (ja) * | 2016-02-03 | 2017-08-10 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JPWO2016139754A1 (ja) * | 2015-03-03 | 2017-12-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | テラヘルツ波発生装置及びそれを用いた分光装置 |
| JP2018077427A (ja) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JP2018091930A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JP2018091931A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JP2018197769A (ja) * | 2017-05-22 | 2018-12-13 | 株式会社リコー | テラヘルツ波発生装置、検査装置 |
| JP2019135499A (ja) * | 2019-04-25 | 2019-08-15 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 遠赤外分光装置 |
| JP2019160977A (ja) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 国立研究開発法人理化学研究所 | パルス電磁波発生装置および計測装置 |
| JP2019168701A (ja) * | 2019-04-25 | 2019-10-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 遠赤外分光装置 |
| WO2020240793A1 (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 日本電信電話株式会社 | 波長変換素子 |
| US10948347B2 (en) | 2015-07-22 | 2021-03-16 | Hitachi High-Tech Corporation | Far-infrared spectroscopy device |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7173950B2 (en) * | 2004-06-25 | 2007-02-06 | Bookham Technology Plc | Low-noise high-power SHG laser system |
| DE102004035635A1 (de) * | 2004-07-22 | 2006-04-06 | Philipps-Universität Marburg | Erfindung betreffend Emitterelemente elektromagnetischer Strahlung sowie Verfahren zur Erzeugung von Besetzungsinversionen in solchen Emitterelementen |
| GB0416673D0 (en) * | 2004-07-27 | 2004-08-25 | Univ St Andrews | Parametric generation with lateral beam coupling |
| JP4480146B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2010-06-16 | 独立行政法人理化学研究所 | テラヘルツ波を用いた散乱物検出装置と方法 |
| GB0601967D0 (en) * | 2006-02-01 | 2006-03-15 | Univ St Andrews | Device and method for optimising output coupling of EM radiation |
| US20090074016A1 (en) * | 2006-10-18 | 2009-03-19 | Orval Mamer | Apparatus for Terahertz wave generation from water vapor |
| DE102007025891A1 (de) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main | Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung und Erfassung kohärenter elektromagnetischer Strahlung im THz-Frequenzbereich |
| US7813390B2 (en) | 2007-08-29 | 2010-10-12 | Pavilion Integration Corporation | Injection-seeded monolithic laser |
| KR100941152B1 (ko) | 2007-11-26 | 2010-02-10 | 한국전자통신연구원 | 주파수 가변 테라헤르츠파 광원 소자 |
| EP2063315A1 (en) * | 2007-11-26 | 2009-05-27 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Frequency-tunable terahertz light source device |
| DE102008015397A1 (de) * | 2008-03-20 | 2009-09-24 | Deutsche Telekom Ag | Verfahren zur Erzeugung elektromagnetischer Terahertz-Trägerwellen |
| US8967859B2 (en) * | 2009-04-20 | 2015-03-03 | Eric S. Harmon | Microbolometer and pixel exploiting avalanche breakdown |
| JP5721252B2 (ja) * | 2009-08-10 | 2015-05-20 | 日本碍子株式会社 | 電磁波発振素子 |
| HU230314B1 (hu) * | 2010-04-07 | 2016-01-28 | Pécsi Tudományegyetem | Optikai eszköz szélessávú nemlineáris optikai folyamatokhoz |
| US8879588B2 (en) * | 2010-06-30 | 2014-11-04 | The Regents Of The University Of California | Method and device for fast tuning of optical sources |
| JP2012068621A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-04-05 | Canon Inc | テラヘルツ波発生素子、テラヘルツ波検出素子、及びテラヘルツ時間領域分光装置 |
| EP2693199B1 (en) * | 2011-03-29 | 2018-07-11 | Hamamatsu Photonics K.K. | Terahertz-wave spectrometer and prism member |
| EP2693200B1 (en) | 2011-03-29 | 2019-06-12 | Hamamatsu Photonics K.K. | Terahertz-wave spectrometer |
| JP2013130609A (ja) * | 2011-12-20 | 2013-07-04 | Ngk Insulators Ltd | 電磁波放射素子およびその製造方法 |
| CN102998260B (zh) * | 2012-12-17 | 2014-10-01 | 西北大学 | 一种基于双光子纠缠的太赫兹波成像装置 |
| JP6294696B2 (ja) * | 2014-02-14 | 2018-03-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 遠赤外撮像装置、および遠赤外撮像方法 |
| CN105048270A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-11 | 山东大学 | 一种基于铌酸锂晶体的激光放大器及其应用 |
| CN105048280B (zh) * | 2015-08-06 | 2018-06-22 | 山东大学 | 一种基于砷酸钛氧钾晶体的斯托克斯光源及其工作方法与应用 |
| JP7204085B2 (ja) | 2017-08-10 | 2023-01-16 | 株式会社トプコン | テラヘルツ波発生方法、及びテラヘルツ波発生装置 |
| JP7012098B2 (ja) | 2017-12-13 | 2022-02-10 | 株式会社日立ハイテク | 遠赤外光源、遠赤外分光装置 |
| CN109116432A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-01-01 | 博微太赫兹信息科技有限公司 | 一种适用于被动式太赫兹人体安全检查系统的环境控制设备 |
| WO2021131014A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 株式会社日立ハイテク | 遠赤外分光装置、遠赤外分光方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5532868A (en) * | 1994-09-23 | 1996-07-02 | At&T Corp. | Apparatus and method for compensating chromatic dispersion produced in optical phase conjugation or other types of optical signal conversion |
| US6288832B1 (en) * | 1997-11-06 | 2001-09-11 | Bruce Richman | Apparatus and methods for using achromatic phase matching at high orders of dispersion |
| JP2002072269A (ja) | 2000-08-30 | 2002-03-12 | Inst Of Physical & Chemical Res | テラヘルツ波発生方法及び装置 |
-
2002
- 2002-04-09 JP JP2002106561A patent/JP3747319B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-04-04 US US10/406,605 patent/US6903341B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-04-04 EP EP03007799A patent/EP1353218A1/en not_active Ceased
Cited By (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005172779A (ja) * | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Semiconductor Res Found | 電磁波を照射してバクテリア、ウィルスおよび毒性物質を測定する方法および装置 |
| JP2005195377A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Semiconductor Res Found | 電磁波発生照射方法及び装置 |
| JP2005195382A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-21 | Semiconductor Res Found | テラヘルツ電磁波発生照射方法及び装置 |
| JP2009015014A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-01-22 | Institute Of Physical & Chemical Research | 分散光学システム |
| JP2009086657A (ja) * | 2007-09-11 | 2009-04-23 | Aegis Lightwave Inc | スペクトル調整可能フィルタ |
| WO2010055735A1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | テラヘルツ波発生装置 |
| US8564875B2 (en) | 2008-11-13 | 2013-10-22 | Hamamatsu Photonics K.K. | Terahertz wave generation device |
| US8610073B2 (en) | 2009-09-03 | 2013-12-17 | Riken | Monochromatic wavelength variable terahertz wave generation/detection system and method |
| JP2011075583A (ja) * | 2009-09-03 | 2011-04-14 | Institute Of Physical & Chemical Research | 単色波長可変型テラヘルツ波発生／検出システム及び方法 |
| KR101322833B1 (ko) | 2012-05-14 | 2013-10-28 | 한국전기연구원 | 이차원 실시간 공초점 영상에 기반한 티―레이 토모그래피 장치 및 방법 |
| JP2015206834A (ja) * | 2014-04-17 | 2015-11-19 | 国立大学法人電気通信大学 | 波長変換装置、及び波長変換方法 |
| JPWO2016139754A1 (ja) * | 2015-03-03 | 2017-12-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | テラヘルツ波発生装置及びそれを用いた分光装置 |
| US10113959B2 (en) | 2015-03-03 | 2018-10-30 | Hitachi High-Technologies Corporation | Terahertz wave generating device and spectroscopic device using same |
| US10948347B2 (en) | 2015-07-22 | 2021-03-16 | Hitachi High-Tech Corporation | Far-infrared spectroscopy device |
| US11320309B2 (en) | 2015-07-22 | 2022-05-03 | Hitachi High-Tech Corporation | Far-infrared spectroscopy device |
| US11079275B2 (en) | 2015-07-22 | 2021-08-03 | Hitachi High-Tech Corporation | Far-infrared spectroscopy device |
| JP2017116725A (ja) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 澁谷工業株式会社 | 電磁波発生装置 |
| JP2017138461A (ja) * | 2016-02-03 | 2017-08-10 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JP2018077427A (ja) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JP2018091931A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JP2018091930A (ja) * | 2016-11-30 | 2018-06-14 | 澁谷工業株式会社 | テラヘルツ光発生装置 |
| JP2018197769A (ja) * | 2017-05-22 | 2018-12-13 | 株式会社リコー | テラヘルツ波発生装置、検査装置 |
| JP2019160977A (ja) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 国立研究開発法人理化学研究所 | パルス電磁波発生装置および計測装置 |
| JP7007667B2 (ja) | 2018-03-12 | 2022-02-10 | 国立研究開発法人理化学研究所 | パルス電磁波発生装置および計測装置 |
| JP2019135499A (ja) * | 2019-04-25 | 2019-08-15 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 遠赤外分光装置 |
| JP2019168701A (ja) * | 2019-04-25 | 2019-10-03 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 遠赤外分光装置 |
| JP7012045B2 (ja) | 2019-04-25 | 2022-01-27 | 株式会社日立ハイテク | 遠赤外分光装置 |
| WO2020240793A1 (ja) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 日本電信電話株式会社 | 波長変換素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6903341B2 (en) | 2005-06-07 |
| JP3747319B2 (ja) | 2006-02-22 |
| US20030227668A1 (en) | 2003-12-11 |
| EP1353218A1 (en) | 2003-10-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3747319B2 (ja) | テラヘルツ波発生装置とその同調方法 | |
| Lozhkarev et al. | Study of broadband optical parametric chirped pulse amplification in a DKDP crystal pumped by the second harmonic of a Nd: YLF laser | |
| JP4609993B2 (ja) | テラヘルツ波発生方法及び装置 | |
| CN108462026B (zh) | 一种自准直高稳定纠缠源模块及系统 | |
| US8971361B2 (en) | Optical arrangement and method | |
| US10288979B1 (en) | Terahertz imaging system using tunable fishnet metamaterials | |
| TW201504739A (zh) | 具有改良穩定度之連續波深紫外光雷射 | |
| JP2011034098A (ja) | 電磁波生成方法及び装置 | |
| CN108493753B (zh) | 一种基于超连续谱差频的大范围波长可调谐红外激光器 | |
| US20130063807A1 (en) | Up -conversion of electromagnetic radiation within a wavelength range | |
| US20150362718A1 (en) | Infrared up-conversion telescope | |
| Creeden et al. | Compact fiber-pumped terahertz source based on difference frequency mixing in ZGP | |
| US20060050749A1 (en) | Method and apparatus for generating mid and long ir wavelength radiation | |
| JP2003043531A (ja) | 広帯域波長可変レーザ光発生装置 | |
| Kokubo et al. | 12.5-GHz-spaced laser frequency comb covering Y, J, and H bands for infrared Doppler instrument | |
| Wong et al. | Sensitive infrared signal detection by upconversion technique | |
| Høgstedt et al. | 500 nm continuous wave tunable single-frequency mid-IR light source for CH spectroscopy | |
| US10156771B2 (en) | Optical parametric oscillator | |
| Chen et al. | Midinfrared cw difference‐frequency generation using a synchronous scanning technique for continuous tuning of the full spectral region from 4.7 to 6.5 μm | |
| Cousin et al. | Telecom-grade fiber laser-based difference-frequency generation and ppb-level detection of benzene vapor in air around 3 μm | |
| Brozek et al. | Highly efficient cw frequency doubling of 854 nm GaAlAs diode lasers in an external ring cavity | |
| Henriksson et al. | Tandem PPKTP and ZGP OPO for mid-infrared generation | |
| Ying et al. | White light cavity via modification of linear and nonlinear dispersion in an N-type atomic system | |
| JP4958349B2 (ja) | リング型共振器とその高速同調方法 | |
| Konnov et al. | Precision mid-IR: THz frequency combs produced by frequency division and optical rectification |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031201 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040322 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040730 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050328 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050525 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050819 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051018 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20051021 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051111 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051115 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081209 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091209 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101209 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111209 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121209 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121209 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131209 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |