JP2004271261A - Terahertz spectroscopic device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テラヘルツ光を用いた時系列変換テラヘルツ分光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
時系列変換テラヘルツ分光装置は、レーザー光を分岐して、一方をテラヘルツ光発生器に照射してテラヘルツ光を発生させ、他方を時間遅延をかけてテラヘルツ光検出器に導いて試料からのテラヘルツ光を検出し、試料の諸特性を測定する装置である。
従来のテラヘルツ分光装置には、大気中の水蒸気によるテラヘルツ光の吸収を防ぐために、テラヘルツ光の光路を筺体内に納めるように構成されているものがある。テラヘルツ光学系を形成するテラヘルツ光学素子は、筺体内に収納されており、テラヘルツ光発生器と検出器も筺体内に収納されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−49402号公報(図13)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のテラヘルツ分光装置では、真空に引かれた筺体内にテラヘルツ光用の光学素子を有し、さらにテラヘルツ光が透過する筺体の窓部材が必要であり、部品点数が多くなり、これらを収納する筺体のサイズが大きいという問題がある。
本発明は、筺体のサイズが小さいテラヘルツ分光装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1のテラヘルツ分光装置は、テラヘルツ光を発するテラヘルツ光発生部と、テラヘルツ光を試料を介して受光するテラヘルツ光検出部と、テラヘルツ光発生部からのテラヘルツ光を試料に照射し、試料からのテラヘルツ光をテラヘルツ光検出部へ導くテラヘルツ光学系と、テラヘルツ光発生部、テラヘルツ光検出部およびテラヘルツ光学系を収納する筺体と、試料を大気中に設置する試料室とを備え、テラヘルツ光発生部と試料との間に設けられ、筺体から試料室へテラヘルツ光を通す筺体窓、および試料とテラヘルツ光検出部との間に設けられ、試料室から筺体へテラヘルツ光を通す筺体窓に、集光性を有する透過光学素子を用いたことを特徴とする。
(2)請求項2のテラヘルツ分光装置は、テラヘルツ光を発するテラヘルツ光発生部と、テラヘルツ光を試料を介して受光するテラヘルツ光検出部と、テラヘルツ光発生部からのテラヘルツ光を試料に照射し、試料からのテラヘルツ光をテラヘルツ光検出部へ導くテラヘルツ光学系と、テラヘルツ光学系を収納する筺体とを備え、筺体には2つの筺体窓が形成され、一方の筺体窓にはテラヘルツ光発生部が設けられ、他方の筺体窓にはテラヘルツ光検出部が設けられていることを特徴とする。
【0006】
(3)請求項1と2のテラヘルツ分光装置の筺体内は、真空または置換ガス雰囲気であることが好ましい。
また、請求項2のテラヘルツ分光装置では、テラヘルツ光発生部は、テラヘルツ光発生素子と該素子が固着された第1光学素子とから形成され、テラヘルツ光検出部は、テラヘルツ光検出素子と該素子が固着された第2光学素子とから形成され、第1および第2光学素子が筺体窓にそれぞれ埋設されていることが好ましい。
上記の透過光学素子、第1光学素子または第2光学素子は、Si製、GaAs製、Ge製、MgO製、ポリエチレン製、石英製、ポリメチルペンテン製、サファイア製またはダイヤモンド製であることが好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態によるテラヘルツ分光装置の光学系の全体構成図である。
図1において、レーザー光源1から放射されたレーザー光L1は、平面鏡2で反射され、ビームスプリッタ3で2つのレーザー光L2,L3に分割される。レーザー光源1としては、例えば、フェムト秒パルスレーザーが用いられる。レーザー光L1は、中心波長が近赤外領域のうちの780〜800nm程度、繰り返し周期が数kHzから100MHzのオーダー、パルス幅が10〜150fs程度の直線偏光のパルス光である。
【0008】
ビームスプリッタ3で分割された一方のレーザー光L2は、平面鏡4で反射され、筺体20に設けられた平板状のレーザー光入射窓5を透過して、集光レンズ6を経てテラヘルツ光発生器7に入射する。筺体20の中は、真空または置換ガス(例えば、乾燥窒素、アルゴンガス)雰囲気となっている。
【0009】
テラヘルツ光発生器(テラヘルツ光発生部)7は、テラヘルツ光発生素子7aとこれに接合された半球レンズ7bから成る。レーザー光L2は、テラヘルツ光発生素子7aを励起してテラヘルツ光を発生させるためのポンプ光(励起光)である。レーザー光源1からテラヘルツ光発生素子7aまでが、レーザー光L1とL2が通過するポンプ光側のレーザー光学系の光路である。
【0010】
テラヘルツ光発生素子7aはテラヘルツ光T1を放射する。テラヘルツ光T1は、概ね0.01×1012から100×1012ヘルツまでの周波数領域の光である。
テラヘルツ光T1は、テラヘルツ光発生素子7aの裏面から放射され、半球レンズ7bによって集光作用を受け、放物面鏡8へ入射する。放物面鏡8にて反射されたテラヘルツ光T1は、平行光となって筺体壁21に筺体窓として設けられている凸レンズ9に至り、凸レンズ9によって集光され、試料30の一点を照射する。すなわち、試料30は、凸レンズ9の焦点位置に配置される。また、試料30は、筺体壁21によって仕切られて大気と連通する試料室31内に、不図示の保持部材により支持される。試料30は大気中にあるので、試料交換が容易である。また、試料室31内はレーザー光学系の光路がないので試料交換時の安全性が確保できる。なお、図示されていないが、平行光の光軸に直交する2次元領域に沿って試料30を移動させることによって、テラヘルツ光T1は、試料30の任意の地点を照射することができる。
【0011】
試料30を透過したテラヘルツ光T2は、筺体壁21に筺体窓として設けられている凸レンズ10に至り、凸レンズ10によって平行光となって放物面鏡11に入射する。すなわち、試料30は、凸レンズ10の焦点位置に配置される。放物面鏡11にて反射されたテラヘルツ光T2は、テラヘルツ光検出器12に入射する。テラヘルツ光検出器(テラヘルツ光検出部)12は、テラヘルツ光検出素子12aとこれに接合された半球レンズ12bから成る。テラヘルツ光T2は、半球レンズ12bによって収束され、テラヘルツ光検出素子12aの一点に導かれる。
【0012】
テラヘルツ光発生素子7aからテラヘルツ光検出素子12aまでが、テラヘルツ光T1とT2が通過する光路である。そして、放物面鏡8、11および凸レンズ9、10がテラヘルツ光学系を構成するテラヘルツ光学素子である。
図1に示されるように、テラヘルツ光の光路は、凸レンズ9の射出面9aから凸レンズ10の入射面10aまでは大気中に在る。
【0013】
凸レンズ9、10の材料としては、Si、GaAs、Ge、MgO、ポリエチレン、石英、ポリメチルペンテン製、サファイアまたはダイヤモンド等を用いることができる。また、レンズ形状としては、球面でも非球面でもよい。非球面レンズを用いることによって、収差を少なくすることができる。
【0014】
ビームスプリッタ3で分割された他方のレーザー光L3は、テラヘルツ光T2を検出するためのプローブ光である。レーザー光L3は、平面鏡13,14で順次反射され、光軸方向に移動可能な可動鏡15で2回もしくは3回反射され、平面鏡16,17で順次反射され、筺体20に設けられた平板状のレーザー光入射窓18に至る。2枚もしくは3枚の平面反射鏡が組み合わされてなる可動鏡15は、図中矢印のように駆動され、可動鏡15の移動量に応じてレーザー光L3の光路長を変化させる。
レーザー光入射窓18を透過したレーザー光L3は、集光レンズ19を経てテラヘルツ光検出素子12aに入射する。ビームスプリッタ3からテラヘルツ光検出素子12aまでが、レーザー光L3が通過するプローブ光側のレーザー光学系の光路である。従って、レーザー光L1とL2とL3が通過する光路が、レーザー光学系の全光路である。
【0015】
テラヘルツ光検出素子12aの一点に集光したテラヘルツ光T2の電場強度は、次のようにして検出される。
テラヘルツ光検出素子12aにテラヘルツ光T2が入射し、且つこの部分にプローブ光L3を照射したときに、テラヘルツ光T2の電場強度に応じた光電流が流れる。前述した可動鏡15を用いてレーザー光L3の光路長を変化させ、つまり遅延時間を変化させながらこの光電流を検出することにより、時系列変換テラヘルツ分光が可能となる。テラヘルツ光検出素子12aは、検出した光電流を検出信号として不図示の制御・演算装置に送る。制御・演算装置は、検出信号について数学的変換、例えばフーリエ変換を実行し、試料に関する所望の特性、例えば、電気的特性、不純物濃度に応じて演算を実行する。得られたデータは液晶ディスプレイやCRT等の表示部に表示させる。
【0016】
ここで、本実施の形態のテラヘルツ分光装置を図6のテラヘルツ分光装置と比較する。
図6は、比較例として取り上げたテラヘルツ分光装置の光学系の光路図である。図6の光路図では、筺体内部のみが示されており、図1と対応する部品には同一符号を付す。また、図6では、レーザー光源を含む筺体外部のレーザー光学系は、図1と同一であるので、図示を省略する。
【0017】
図6において、ビームスプリッタで分割された一方のレーザー光L2は、筺体40に設けられたレーザー光入射窓5を透過して、集光レンズ6を経てテラヘルツ光発生器7に入射する。筺体40の中は、真空または置換ガス(例えば、乾燥窒素、アルゴンガス)雰囲気となっている。
【0018】
テラヘルツ光発生素子7aから放射されたテラヘルツ光T1は、テラヘルツ光発生素子7aの裏面から放射され、半球レンズ7bによって集光作用を受け、放物面鏡8へ入射する。放物面鏡8にて反射されたテラヘルツ光T1は、平行光となって放物面鏡32に入射し、放物面鏡32によって集光され、平板状筺体窓42を透過して試料30の一点を照射する。
【0019】
試料30は、試料室41内に設置される。試料30を透過したテラヘルツ光T2は、平板状筺体窓43を透過して放物面鏡33に至る。筺体窓42と43は、平板状であり、集光作用はない。放物面鏡33にて反射されたテラヘルツ光T2は、平行光となって放物面鏡11に入射し、放物面鏡11によって反射され、テラヘルツ光検出器12に入射する。
ビームスプリッタで分割された他方のレーザー光L3は、筺体40に設けられたレーザー光入射窓18を透過して、集光レンズ19を経てテラヘルツ光検出器12に入射する。
【0020】
図6では、テラヘルツ光発生素子7aからテラヘルツ光検出素子12aまでが、テラヘルツ光T1とT2が通過する光路である。そして、放物面鏡8、32、33および11と筺体窓42および43がテラヘルツ光学系を構成するテラヘルツ光学素子である。
【0021】
図1に示される本実施の形態のテラヘルツ分光装置は、図6の比較例の装置に対し、筺体窓として用いられる光学素子が集光作用をもつので、放物面鏡32と33を省略できる。テラヘルツ光が通過する光学素子の数は、比較例の装置に比べて減少するので、テラヘルツ光の損失も少なく、筺体サイズも小さくすることができる。
【0022】
(第2の実施の形態)
図2は、本発明の第2の実施の形態によるテラヘルツ分光装置のテラヘルツ光学系の光路図である。図2の光路図では、筺体内部のみが示されており、図1と対応する部品には同一符号を付し、相違点について説明する。また、図2では、レーザー光源を含む筺体外部のレーザー光学系は、図1と同一であるので、図示を省略する。
【0023】
図2に示される本実施の形態のテラヘルツ分光装置が第1の実施の形態のテラヘルツ分光装置に対して相違する点は、図1の放物面鏡8および11を省略したことである。すなわち、テラヘルツ光発生器7から発したテラヘルツ光T1は、直接に凸レンズ9に至り、試料30の一点に集光する。試料30を透過したテラヘルツ光は、凸レンズ10によりテラヘルツ光T2として、直接にテラヘルツ光検出器12に集光される。
これにより、テラヘルツ光が通過する光学素子の数は、第1の実施の形態に比べてさらに減少するので、テラヘルツ光の損失も少なく、筺体サイズも小さくすることができる。
【0024】
(第3の実施の形態)
図3は、本発明の第3の実施の形態によるテラヘルツ分光装置のテラヘルツ光学系の光路図である。テラヘルツ光学系は平行光照射光学系である。図3の光路図では、筺体内部のみが示されており、図1と対応する部品には同一符号を付し、相違点について説明する。また、図3では、レーザー光源を含む筺体外部のレーザー光学系は、図1と同一であるので、図示を省略する。
【0025】
図3に示される本実施の形態のテラヘルツ分光装置が第1の実施の形態のテラヘルツ分光装置に対して相違する点は、図1の放物面鏡8および11を省略したことと、平行光照射光学系を用いていることである。すなわち、テラヘルツ光発生器7から発したテラヘルツ光T1は、直接に凸レンズ9に至り、凸レンズ10を透過したテラヘルツ光T2は、直接にテラヘルツ光検出器12に入射する。本実施の形態の平行光照射光学系は、凸レンズ9と凸レンズ10の間が平行光束になっている。このような光学系を用いると、試料の2次元領域からの平均化された情報が得られる。
これにより、平行光照射光学系においても、テラヘルツ光が通過する光学素子の数は、第1の実施の形態に比べてさらに減少するので、テラヘルツ光の損失も少なく、筺体サイズも小さくすることができる。
【0026】
(第4の実施の形態)
図4は、本発明の第4の実施の形態によるテラヘルツ分光装置の光学系の全体構成図である。図4において、図1と対応する部品には同一符号を付す。また、図4では、レーザー光源と、平面鏡4および平面鏡17に至るまでのレーザー光学系は、図1と同一であるので、説明を省略する。
【0027】
ビームスプリッタで分割された一方のレーザー光L2は、集光レンズ6を経て、筺体20Aに設けられたテラヘルツ光発生器107に至る。テラヘルツ光発生器107は、テラヘルツ光発生素子107aとこれに接合された半球レンズ107bから成る。
本実施の形態では、半球レンズ107bは、テラヘルツ光を通過させる光学素子であり、さらに、筺体内と大気を隔てる筺体窓を兼ねている。テラヘルツ光発生素子107aから放射されたテラヘルツ光T1は、テラヘルツ光発生素子107aの裏面から放射され、半球レンズ107bによって集光作用を受け、放物面鏡8へ入射する。放物面鏡8にて反射されたテラヘルツ光T1は、平行光となって放物面鏡32に入射し、放物面鏡32によって集光され、試料30の一点を照射する。
【0028】
試料30は、第1〜第3の実施の形態とは異なり、筺体20A内に保持されている。図示されていないが、試料30を平行光の光軸に直交する2次元領域に沿って移動させることによって、テラヘルツ光T1は、試料30の任意の地点を照射することができる。筺体20Aの中は、真空または置換ガス(例えば、乾燥窒素、アルゴンガス)雰囲気となっている。
【0029】
試料30を透過したテラヘルツ光T2は、放物面鏡33にて反射され、平行光となって放物面鏡11に入射し、放物面鏡11によって反射され、テラヘルツ光検出器112に入射する。テラヘルツ光検出器112は、テラヘルツ光検出素子112aとこれに接合された半球レンズ112bから成る。
本実施の形態では、半球レンズ112bは、テラヘルツ光を通過させる光学素子であり、さらに、筺体内と大気を隔てる筺体窓を兼ねている。テラヘルツ光T2は、半球レンズ112bによって収束され、テラヘルツ光検出素子112aの一点に導かれる。前述したとおり、ビームスプリッタで分割された他方のレーザー光L3がこの地点に入射することにより、テラヘルツ光T2が検出される。
【0030】
テラヘルツ光発生素子107aからテラヘルツ光検出素子112aまでの光路は、テラヘルツ光T1とT2が通過する光路である。そして、放物面鏡8、32、33および11がテラヘルツ光学系を構成するテラヘルツ光学素子である。なお、半球レンズ107b、112bの材料としては、Siが用いられる。
【0031】
本実施の形態のテラヘルツ分光装置では、テラヘルツ光発生器107の半球レンズ107bとテラヘルツ光検出器112の半球レンズ112bをテラヘルツ光が透過する筺体窓として兼用しているので、筺体20Aの内部にはレーザー光が存在しない。従って、試料交換時およびテラヘルツ光学系の光軸調整時の安全性が確保できる。
【0032】
本実施の形態のテラヘルツ分光装置では、レーザー光学系の光路は完全に筺体外に在るので、レーザー光学系の光軸調整を簡便に行うことができる。
また、第1〜3の実施の形態では存在したレーザー光入射窓5,18が不要となるので、レーザー光の損失も小さくなり、特にフェムト秒パルスレーザー光を用いる場合には、レーザー光入射窓の分散によるレーザー光のパルス幅への影響もなくなる。
【0033】
(第5の実施の形態)
図5は、本発明の第5の実施の形態によるテラヘルツ分光装置の光学系の全体構成図である。図5において、図4と対応する部品には同一符号を付し、相違点を主に説明する。また、図5では、レーザー光源とレーザー光学系は、図1および図4と同一であるので、説明を省略する。
【0034】
図5に示される本実施の形態のテラヘルツ分光装置が第4の実施の形態の装置に対して相違する点は、図4の放物面鏡32、33を省略するとともに、試料30を試料室31に設置し、凸レンズ9と凸レンズ10を筺体窓として用いたことである。なお、本実施の形態のテラヘルツ分光装置が第1の実施の形態の装置に対して相違する点は、半球レンズ107bと半球レンズ112bを筺体窓として用いたことである。すなわち、本実施の形態では、凸レンズ9、凸レンズ10、半球レンズ107bおよび半球レンズ112bは、テラヘルツ光を通過させるとともに、筺体内と大気を隔てる筺体窓でもある。このような構成により、試料交換時の利便性、テラヘルツ光学系の光軸調整時の安全性が向上し、さらに、部品点数の削減と筺体の小型化が達成できる。
【0035】
また、本実施の形態のテラヘルツ分光装置は、第4の実施の形態の装置と同様に、レーザー光学系の光路は完全に筺体外に在るので、レーザー光学系の光軸調整を簡便に行うことができ、テラヘルツ光学系の光軸調整を安全に行うことができる。さらに、レーザー光入射窓5,18が不要となるので、レーザー光の損失も小さくなり、特にフェムト秒パルスレーザー光を用いる場合には、レーザー光入射窓の分散によるレーザー光のパルス幅への影響もなくなる。
【0036】
本実施の形態は、テラヘルツ光が通過する光学素子は、第1の実施の形態と第4の実施の形態とを組み合わせたものである。同様にして、第2の実施の形態と第4の実施の形態とを組み合わせたり、第3の実施の形態と第4の実施の形態とを組み合わせても本発明によるテラヘルツ分光装置を提供できる。
【0037】
第1〜第5の実施の形態では、試料を透過するテラヘルツ光を測定する透過測定について説明したが、試料で反射する反射測定の場合にも本発明が適用できる。
また、第1〜第3および第5の実施の形態では、試料30は、試料室31に保持され、大気中にある。大気中の水蒸気の影響を少なくするためには、テラヘルツ光の大気中の光路はできるだけ短い方がよい。このためには、凸レンズ9,10の焦点距離を短くすればよい。その結果、試料室が小さくなり、筺体も小さくできる。
なお、第1〜第5の実施の形態では、筺体内は、真空または置換ガス雰囲気とするのが望ましいが、大気開放状態でも外界からの塵埃等の影響を軽減することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、筺体のサイズが小さいテラヘルツ分光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置の光学系の光路図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置のテラヘルツ光学系の光路図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置のテラヘルツ光学系の光路図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置の光学系の光路図である。
【図5】本発明の第5の実施の形態に係るテラヘルツ分光装置の光学系の光路図である。
【図6】比較例として挙げられたテラヘルツ分光装置のテラヘルツ光学系の光路図である。
【符号の説明】
1:レーザー光源
3:ビームスプリッタ
7,107:テラヘルツ光発生器
7a,107a:テラヘルツ光発生素子
7b,107b:半球レンズ
8,11,32,33:放物面鏡
9,10:凸レンズ
12,112:テラヘルツ光検出器
12a,112a:テラヘルツ光検出素子
12b,112b:半球レンズ
20,20A:筺体
30:試料
L1,L2,L3:レーザー光
T1,T2:テラヘルツ光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a time series conversion terahertz spectroscopy device using terahertz light.
[0002]
[Prior art]
A time-series conversion terahertz spectrometer splits a laser beam, irradiates one with a terahertz light generator to generate terahertz light, and guides the other with a time delay to a terahertz photodetector to terahertz light from a sample. This is a device that detects and measures various characteristics of the sample.
Some conventional terahertz spectroscopy devices are configured such that an optical path of terahertz light is housed in a housing in order to prevent absorption of terahertz light by water vapor in the atmosphere. A terahertz optical element forming a terahertz optical system is housed in a housing, and a terahertz light generator and a detector are also housed in the housing (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-49402 A (FIG. 13)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional terahertz spectrometer has an optical element for terahertz light in a vacuum-evacuated housing, and further requires a window member of the housing through which terahertz light is transmitted, which increases the number of components and accommodates these components. There is a problem that the size of the housing is large.
An object of the present invention is to provide a terahertz spectroscopic device having a small housing size.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
(1) A terahertz spectrometer according to claim 1, wherein a terahertz light generating unit that emits terahertz light, a terahertz light detecting unit that receives the terahertz light via the sample, and a terahertz light from the terahertz light generating unit is irradiated on the sample. A terahertz optical system that guides terahertz light from the sample to the terahertz light detection unit, a housing that houses the terahertz light generation unit, the terahertz light detection unit and the terahertz optical system, and a sample chamber that installs the sample in the atmosphere. A housing window provided between the terahertz light generation unit and the sample and passing terahertz light from the housing to the sample chamber, and a housing window provided between the sample and the terahertz light detection unit and passing terahertz light from the sample chamber to the housing In addition, a transmission optical element having a light condensing property is used.
(2) The terahertz spectroscopic device according to
[0006]
(3) It is preferable that the inside of the casing of the terahertz spectroscopic device according to
Further, in the terahertz spectroscopy device according to
The transmission optical element, the first optical element, or the second optical element is preferably made of Si, GaAs, Ge, MgO, polyethylene, quartz, polymethylpentene, sapphire, or diamond. .
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an optical system of a terahertz spectroscopy device according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a laser light L1 emitted from a laser light source 1 is reflected by a
[0008]
One of the laser beams L2 split by the
[0009]
The terahertz light generator (terahertz light generating unit) 7 includes a terahertz
[0010]
The terahertz
The terahertz light T1 is emitted from the back surface of the terahertz
[0011]
The terahertz light T2 transmitted through the
[0012]
The optical path from the terahertz
As shown in FIG. 1, the optical path of the terahertz light is in the atmosphere from the
[0013]
As a material of the
[0014]
The other laser beam L3 split by the
The laser light L3 transmitted through the laser
[0015]
The electric field intensity of the terahertz light T2 converged on one point of the terahertz
When the terahertz light T2 enters the terahertz
[0016]
Here, the terahertz spectrometer of the present embodiment will be compared with the terahertz spectrometer of FIG.
FIG. 6 is an optical path diagram of an optical system of a terahertz spectroscopy device taken as a comparative example. In the optical path diagram of FIG. 6, only the inside of the housing is shown, and components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 6, the laser optical system outside the housing including the laser light source is the same as that in FIG.
[0017]
In FIG. 6, one laser beam L2 split by the beam splitter passes through a laser
[0018]
The terahertz light T1 emitted from the terahertz
[0019]
The
The other laser beam L3 split by the beam splitter passes through the laser
[0020]
In FIG. 6, the optical path from the terahertz
[0021]
In the terahertz spectroscopic device of the present embodiment shown in FIG. 1, the
[0022]
(Second embodiment)
FIG. 2 is an optical path diagram of the terahertz optical system of the terahertz spectroscopy according to the second embodiment of the present invention. In the optical path diagram of FIG. 2, only the inside of the housing is shown. Components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and differences will be described. Further, in FIG. 2, the laser optical system outside the housing including the laser light source is the same as that in FIG.
[0023]
The difference between the terahertz spectrometer of the present embodiment shown in FIG. 2 and the terahertz spectrometer of the first embodiment is that the
Accordingly, the number of optical elements through which terahertz light passes is further reduced as compared with the first embodiment, so that the loss of terahertz light is small and the size of the housing can be reduced.
[0024]
(Third embodiment)
FIG. 3 is an optical path diagram of a terahertz optical system of the terahertz spectroscopic device according to the third embodiment of the present invention. The terahertz optical system is a parallel light irradiation optical system. In the optical path diagram of FIG. 3, only the inside of the housing is shown, and components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and differences will be described. In FIG. 3, the laser optical system outside the housing including the laser light source is the same as that in FIG.
[0025]
The terahertz spectrometer of the present embodiment shown in FIG. 3 differs from the terahertz spectrometer of the first embodiment in that the
Thus, even in the parallel light irradiation optical system, the number of optical elements through which terahertz light passes is further reduced as compared with the first embodiment, so that the loss of terahertz light is small and the size of the housing can be reduced. it can.
[0026]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is an overall configuration diagram of an optical system of a terahertz spectroscopy device according to a fourth embodiment of the present invention. 4, components corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Further, in FIG. 4, the laser light source and the laser optical system up to the
[0027]
One laser beam L2 split by the beam splitter passes through the
In the present embodiment, the
[0028]
The
[0029]
The terahertz light T2 transmitted through the
In the present embodiment, the
[0030]
The optical path from the terahertz
[0031]
In the terahertz spectroscopy apparatus of the present embodiment, the
[0032]
In the terahertz spectrometer of the present embodiment, the optical path of the laser optical system is completely outside the housing, so that the optical axis of the laser optical system can be easily adjusted.
In addition, since the laser
[0033]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is an overall configuration diagram of an optical system of a terahertz spectroscopy device according to a fifth embodiment of the present invention. 5, parts corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and differences will be mainly described. In FIG. 5, the laser light source and the laser optical system are the same as those in FIGS.
[0034]
The difference between the terahertz spectrometer of the present embodiment shown in FIG. 5 and the device of the fourth embodiment is that the
[0035]
Further, in the terahertz spectroscopy apparatus of the present embodiment, similarly to the apparatus of the fourth embodiment, the optical path of the laser optical system is completely outside the housing, so that the optical axis of the laser optical system can be easily adjusted. The optical axis of the terahertz optical system can be safely adjusted. Further, since the laser
[0036]
In this embodiment, an optical element through which terahertz light passes is a combination of the first embodiment and the fourth embodiment. Similarly, the terahertz spectroscopy device according to the present invention can be provided by combining the second embodiment and the fourth embodiment, or by combining the third embodiment and the fourth embodiment.
[0037]
In the first to fifth embodiments, transmission measurement for measuring terahertz light transmitted through a sample has been described. However, the present invention is also applicable to reflection measurement reflected on a sample.
In the first to third and fifth embodiments, the
In the first to fifth embodiments, the inside of the housing is desirably set to a vacuum or a replacement gas atmosphere. However, even in a state where the housing is open to the atmosphere, the influence of dust and the like from the outside can be reduced.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a terahertz spectroscopic device having a small housing size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an optical path diagram of an optical system of a terahertz spectroscopy apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an optical path diagram of a terahertz optical system of a terahertz spectroscopy apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an optical path diagram of a terahertz optical system of a terahertz spectrometer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an optical path diagram of an optical system of a terahertz spectroscopic device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an optical path diagram of an optical system of a terahertz spectrometer according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an optical path diagram of a terahertz optical system of a terahertz spectroscopy apparatus taken as a comparative example.
[Explanation of symbols]
1: laser light source 3:
Claims (5)
前記テラヘルツ光を試料を介して受光するテラヘルツ光検出部と、
前記テラヘルツ光発生部からのテラヘルツ光を前記試料に照射し、試料からのテラヘルツ光を前記テラヘルツ光検出部へ導くテラヘルツ光学系と、
前記テラヘルツ光発生部、前記テラヘルツ光検出部および前記テラヘルツ光学系を収納する筺体と、
前記試料を大気中に設置する試料室とを備え、
前記テラヘルツ光発生部と前記試料との間に設けられ、前記筺体から前記試料室へテラヘルツ光を通す筺体窓、および前記試料と前記テラヘルツ光検出部との間に設けられ、前記試料室から前記筺体へテラヘルツ光を通す筺体窓に、集光性を有する透過光学素子を用いたことを特徴とするテラヘルツ分光装置。A terahertz light generator that emits terahertz light,
A terahertz light detection unit that receives the terahertz light through a sample,
A terahertz optical system that irradiates the sample with terahertz light from the terahertz light generation unit and guides terahertz light from the sample to the terahertz light detection unit;
A housing housing the terahertz light generation unit, the terahertz light detection unit, and the terahertz optical system;
A sample chamber for installing the sample in the atmosphere,
A housing window that is provided between the terahertz light generation unit and the sample, passes a terahertz light from the housing to the sample chamber, and is provided between the sample and the terahertz light detection unit, and is provided from the sample chamber. A terahertz spectrometer, wherein a transmission optical element having a light-collecting property is used for a housing window through which terahertz light passes through the housing.
前記テラヘルツ光を試料を介して受光するテラヘルツ光検出部と、
前記テラヘルツ光発生部からのテラヘルツ光を前記試料に照射し、試料からのテラヘルツ光を前記テラヘルツ光検出部へ導くテラヘルツ光学系と、
前記テラヘルツ光学系を収納する筺体とを備え、
前記筺体には2つの筺体窓が形成され、一方の前記筺体窓には前記テラヘルツ光発生部が設けられ、他方の前記筺体窓には前記テラヘルツ光検出部が設けられていることを特徴とするテラヘルツ分光装置。A terahertz light generator that emits terahertz light,
A terahertz light detection unit that receives the terahertz light through a sample,
A terahertz optical system that irradiates the sample with terahertz light from the terahertz light generation unit and guides terahertz light from the sample to the terahertz light detection unit;
A housing for housing the terahertz optical system,
The housing is formed with two housing windows, one of the housing windows is provided with the terahertz light generation unit, and the other of the housing windows is provided with the terahertz light detection unit. Terahertz spectrometer.
前記筺体内は、真空または置換ガス雰囲気であることを特徴とするテラヘルツ分光装置。The terahertz spectrometer according to claim 1 or 2,
A terahertz spectrometer, wherein the inside of the housing is a vacuum or a replacement gas atmosphere.
前記テラヘルツ光発生部は、テラヘルツ光発生素子と該素子が固着された第1光学素子とから形成され、
前記テラヘルツ光検出部は、テラヘルツ光検出素子と該素子が固着された第2光学素子とから形成され、
前記第1および第2光学素子が前記筺体窓にそれぞれ埋設されていることを特徴とするテラヘルツ分光装置。The terahertz spectrometer according to claim 2,
The terahertz light generation unit is formed of a terahertz light generation element and a first optical element to which the element is fixed,
The terahertz light detection unit is formed from a terahertz light detection element and a second optical element to which the element is fixed,
The terahertz spectroscopy device, wherein the first and second optical elements are respectively buried in the housing window.
前記透過光学素子、前記第1光学素子または前記第2光学素子は、Si製、GaAs製、Ge製、MgO製、ポリエチレン製、石英製、ポリメチルペンテン製、サファイア製およびダイヤモンド製のいずれかであることを特徴とするテラヘルツ分光装置。The terahertz spectroscopic device according to claim 1, 3 or 4,
The transmission optical element, the first optical element, or the second optical element is any one of Si, GaAs, Ge, MgO, polyethylene, quartz, polymethylpentene, sapphire, and diamond. A terahertz spectroscopy device, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003059715A JP2004271261A (en) | 2003-03-06 | 2003-03-06 | Terahertz spectroscopic device |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007057407A (en) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Tochigi Nikon Corp | Terahertz spectral device |
JP2013068528A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Aisin Seiki Co Ltd | Terahertz wave propagation device, and fixation member of terahertz wave generation part or detection part |
-
2003
- 2003-03-06 JP JP2003059715A patent/JP2004271261A/en active Pending
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JP2013068528A (en) * | 2011-09-22 | 2013-04-18 | Aisin Seiki Co Ltd | Terahertz wave propagation device, and fixation member of terahertz wave generation part or detection part |
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