JP2006216799A - Terahertz wave generating device - Google Patents

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Virahampal Sing
ビラハムパル シング
Shinichi Takigawa
信一 瀧川
Daisuke Ueda
大助 上田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniaturized terahertz wave generating device which generates high-output terahertz waves. <P>SOLUTION: The terahertz wave generating device for generating a terahertz wave by using light that is incident is provided with a first electrode 1, a second electrode 4, and a photoelectric emitting section 3, arranged between the first electrode 1 and the second electrode 4, with space away from the second electrode 4 which is constituted of carbon nanotubes for emitting photoelectrons 12, when light is incident. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置に関する。   The present invention relates to a terahertz wave generator that generates a terahertz wave.

近赤外光の周波数とミリ波の周波数との間の、０．１ＴＨｚから１００ＴＨｚまでの周波数帯域（テラヘルツ領域と呼ばれる）の電磁波（以下、「テラヘルツ波」という。）は、様々な物質を透過するミリ波の性質と、直進性を有する赤外光の性質とを共に有する。そのため、テラヘルツ波は様々な用途に応用することができる。近年、半導体技術、生医学応用、セキュリティ、環境調査、通信等の分野において、テラヘルツ波を発生させる技術や、テラヘルツ波を検出する技術が注目されている。   An electromagnetic wave (hereinafter referred to as a “terahertz wave”) in a frequency band (referred to as a terahertz region) between a frequency of near infrared light and a frequency of millimeter waves from 0.1 THz to 100 THz is transmitted through various substances. It has both the nature of millimeter waves and the nature of infrared light having straightness. Therefore, terahertz waves can be applied to various uses. In recent years, technologies for generating terahertz waves and technologies for detecting terahertz waves have attracted attention in the fields of semiconductor technology, biomedical applications, security, environmental research, communication, and the like.

しかしながら、テラヘルツ波の発生及び検出に関する技術の開発は、可視光、赤外光やミリ波等の他の光や電磁波に関する技術ほど進んでいない。それゆえ現在、テラヘルツ波を活用するための研究開発が盛んに行なわれている。   However, the development of technology related to generation and detection of terahertz waves has not progressed as much as technology related to other light and electromagnetic waves such as visible light, infrared light, and millimeter waves. Therefore, research and development for utilizing terahertz waves are actively performed.

現在は、ピコ秒からフェムト秒のパルス光を放出する近赤外域レーザ（波長約７８０ｎｍ）からのパルス光を非線形光学素子又は光導電（ＰＣ）アンテナに照射することにより、テラヘルツ波を発生させている。   At present, terahertz waves are generated by irradiating nonlinear optical elements or photoconductive (PC) antennas with pulsed light from a near-infrared laser (wavelength of about 780 nm) that emits picosecond to femtosecond pulsed light. Yes.

第１の従来のテラヘルツ波発生装置を図１１に示す（例えば、非特許文献１参照。）。図１１に示すテラヘルツ波発生装置は、ＺｎＴｅ、ＧａＳｅ、ＧａＰ、ＬｉＮｂＯ3等の非線形光学材料により形成された非線形光学素子１００である。非線形光学素子１００（テラヘルツ波発生装置）は、高いピークパワーを有するフェムト秒レーザからのパルス光１１が照射されると、テラヘルツ波１３を放射する。 A first conventional terahertz wave generator is shown in FIG. 11 (see, for example, Non-Patent Document 1). The terahertz wave generator shown in FIG. 11 is a nonlinear optical element 100 formed of a nonlinear optical material such as ZnTe, GaSe, GaP, LiNbO 3 or the like. The nonlinear optical element 100 (terahertz wave generator) emits terahertz waves 13 when irradiated with pulsed light 11 from a femtosecond laser having high peak power.

図１２に第２の従来のテラヘルツ波発生装置を示す（例えば、非特許文献２参照。）。図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、半絶縁性ＧａＡｓ基板２０１と、その上に設けられた厚さ１〜３μｍのＬＴ−ＧａＡｓ層２０２と、その上に設けられた電極２０３及び電極２０４とで構成されている。ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２は、温度２００〜２５０℃の環境下で形成された層である。電極２０３と電極２０４との間隔は３〜１０μｍであって、電極２０３と電極２０４との間には、電源１０により電圧が印加される。   FIG. 12 shows a second conventional terahertz wave generator (see, for example, Non-Patent Document 2). The terahertz wave generator shown in FIG. 12 includes a semi-insulating GaAs substrate 201, an LT-GaAs layer 202 having a thickness of 1 to 3 μm provided thereon, and an electrode 203 and an electrode 204 provided thereon. It is configured. The LT-GaAs layer 202 is a layer formed in an environment at a temperature of 200 to 250 ° C. The distance between the electrode 203 and the electrode 204 is 3 to 10 μm, and a voltage is applied between the electrode 203 and the electrode 204 by the power supply 10.

高いピークパワーを有するフェムト秒のパルス光１１が電極２０３と電極２０４との間の領域に照射されると、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２内で電子正孔対が発生する。電子は上記電圧により加速されて電極間を移動し、パルス電流が電極間を流れる。このとき、ＧａＡｓ基板２０１の裏側からテラヘルツ波１３が放射する。このようなテラヘルツ波の放射源は、光伝導（ＰＣ）スイッチアンテナとして知られている。なお、正孔は電極間を低速で移動するため、テラヘルツ波の放射には関与しない。   When femtosecond pulsed light 11 having a high peak power is irradiated to a region between the electrode 203 and the electrode 204, an electron-hole pair is generated in the LT-GaAs layer 202. The electrons are accelerated by the voltage and move between the electrodes, and a pulse current flows between the electrodes. At this time, the terahertz wave 13 is radiated from the back side of the GaAs substrate 201. Such a terahertz radiation source is known as a photoconductive (PC) switch antenna. Since holes move between the electrodes at a low speed, they are not involved in the radiation of terahertz waves.

第３の従来のテラヘルツ波発生装置として、自由電子レーザを用いる電磁波放射源が存在する。電磁波放射源は、高出力のテラヘルツ波を放射する。電磁波放射源は、自由電子ビームが周期的磁界（ｗｉｇｇｌｅｒ）を通過するとき、チェレンコフ放射により、深紫外から波長１４μｍの赤外域までの電磁波を放射する。
L. Xu et al., "Terahertz beam generation by femtosecond optical pulses in electro optic materials", Appl. Phys. Lett. Vol. 61, No.15, 1784(1992). M. Tani et.al., "Emission characteristics of photoconductive antennas based on low-temperature-grown GaAs and semi-insulating GaAs", Applied Optics, vol.36, No.30, 7853 (1997) As a third conventional terahertz wave generator, there is an electromagnetic wave radiation source using a free electron laser. The electromagnetic radiation source emits a high-power terahertz wave. When the free electron beam passes through a periodic magnetic field (wiggler), the electromagnetic wave radiation source emits an electromagnetic wave from deep ultraviolet to an infrared region having a wavelength of 14 μm by Cherenkov radiation.
L. Xu et al., "Terahertz beam generation by femtosecond optical pulses in electro optic materials", Appl. Phys. Lett. Vol. 61, No. 15, 1784 (1992). M. Tani et.al., "Emission characteristics of photoconductive antennas based on low-temperature-grown GaAs and semi-insulating GaAs", Applied Optics, vol.36, No.30, 7853 (1997)

しかしながら、自由電子レーザは一般に非常に大きい装置であるので、自由電子レーザを用いる電磁波放射源も大きい。そのため、電磁波放射源を容易に利用することは難しい。   However, since free electron lasers are generally very large devices, electromagnetic radiation sources that use free electron lasers are also large. Therefore, it is difficult to easily use the electromagnetic radiation source.

図１１に示すテラヘルツ波発生装置は、照射される光をテラヘルツ波に変換する効率が悪い。高出力のテラヘルツ波を得ようとすると、テラヘルツ波発生装置（非線形光学素子１００）に高いパワーの光を照射する必要がある。高いパワーの光を出力する装置は大きい。つまり、図１１に示すテラヘルツ波発生装置と光源とで構成されるシステムにより高出力のテラヘルツ波を得ることはできるが、システムの規模は大きい。   The terahertz wave generator shown in FIG. 11 has poor efficiency for converting irradiated light into terahertz waves. In order to obtain a high-power terahertz wave, it is necessary to irradiate the terahertz wave generator (nonlinear optical element 100) with high-power light. Devices that output high power light are large. That is, a high-power terahertz wave can be obtained by the system configured by the terahertz wave generator and the light source shown in FIG. 11, but the scale of the system is large.

図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、その装置と光源とで構成されるシステムの全体の規模は小さいが、上記装置を用いて高出力のテラヘルツ波を得ることはできない。なぜなら、高出力のテラヘルツ波を得ようとすると、電極間に高い電圧を印加する必要があるが、電極間に高い電圧を印加すると、電極間が短絡し、かつＬＴ−ＧａＡｓ層２０２が劣化するからである。したがって、図１２に示すテラヘルツ波発生装置には低電圧しか印加することができず、その装置から高出力のテラヘルツ波を放出させることはできない。   The terahertz wave generator shown in FIG. 12 has a small system as a whole composed of the device and the light source, but cannot produce a high-power terahertz wave using the above device. This is because when a high output terahertz wave is to be obtained, it is necessary to apply a high voltage between the electrodes, but when a high voltage is applied between the electrodes, the electrodes are short-circuited and the LT-GaAs layer 202 is deteriorated. Because. Therefore, only a low voltage can be applied to the terahertz wave generator shown in FIG. 12, and a high-power terahertz wave cannot be emitted from the device.

このように従来の技術では、規模の小さい装置で、高出力のテラヘルツ波を発生させることはできない。   As described above, the conventional technology cannot generate a high-power terahertz wave with a small-scale device.

また、図１２に示すテラヘルツ波発生装置では、照射される光の多くは、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２の表面で反射する。つまり、図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、照射される光を有効に利用することができない。そのため、図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、低いパワーのテラヘルツ波しか放射することができない。   In the terahertz wave generator shown in FIG. 12, much of the irradiated light is reflected on the surface of the LT-GaAs layer 202. That is, the terahertz wave generation device shown in FIG. 12 cannot effectively use the irradiated light. Therefore, the terahertz wave generator shown in FIG. 12 can only emit terahertz waves with low power.

更に、従来のテラヘルツ波発生装置は、入射光が１種類であれば、複数の周波数のテラヘルツ波を発生し、ユーザは、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができない。ユーザは、１種類の入射光により、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができることを希望する。   Furthermore, if the conventional terahertz wave generator has one type of incident light, it generates terahertz waves of a plurality of frequencies, and the user cannot select the frequency of the terahertz wave to be output. The user desires to be able to select the frequency of the terahertz wave to be output with one type of incident light.

本発明は、上記課題を考慮し、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a terahertz wave generating device that generates a high-output terahertz wave on a small scale.

また、本発明は、照射された光を有効に利用してテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a terahertz wave generating device that generates terahertz waves by effectively using irradiated light.

更に、本発明は、１種類の入射光により、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる、チューナブルなテラヘルツ波発生装置を提供することを目的とする。   Furthermore, an object of the present invention is to provide a tunable terahertz wave generation device that can select the frequency of the terahertz wave to be output by one type of incident light.

上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のテラヘルツ波発生装置は、入射する光を利用してテラヘルツ波を発生する装置であって、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第２の電極から空間をおいて配置された、光が入射した場合に光電子を放出する光電子放出部とを備える。光電子放出部が放出する光電子が第２の電極に到達するように第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加すると、光電子は空間を移動して第２の電極に到達する。これにより、放出された光電子は有効に利用され、本発明のテラヘルツ波発生装置は、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生することができる。放出された光電子を消滅させないようにするために、第１の電極、第２の電極、及び光電子放出部は、内部を真空状態に保持するチャンバーにより収納されることが好ましい。   In order to solve the above problems and achieve the above object, a terahertz wave generation device of the present invention is a device that generates terahertz waves using incident light, and includes a first electrode, a second electrode, And a photoelectron emission unit disposed between the first electrode and the second electrode with a space from the second electrode and emitting photoelectrons when light enters. When a voltage is applied between the first electrode and the second electrode so that the photoelectrons emitted from the photoelectron emission unit reach the second electrode, the photoelectrons move through the space and reach the second electrode. Thereby, the emitted photoelectrons are effectively used, and the terahertz wave generator of the present invention can generate a high-power terahertz wave on a small scale. In order not to extinguish the emitted photoelectrons, it is preferable that the first electrode, the second electrode, and the photoelectron emission portion are accommodated in a chamber that keeps the inside in a vacuum state.

また、前記光電子放出部は、入射した光を前記光電子放出部の内部で複数回反射させることが好ましい。これにより、入射した光を有効に利用することができ、光電子放出部からより多くの光電子を放出させることができる。その結果、本発明のテラヘルツ波発生装置は、より高出力のテラヘルツ波を発生することができる。   Further, it is preferable that the photoelectron emission part reflects incident light a plurality of times inside the photoelectron emission part. Thereby, the incident light can be used effectively, and more photoelectrons can be emitted from the photoelectron emission portion. As a result, the terahertz wave generator of the present invention can generate a higher output terahertz wave.

前記光電子放出部は、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やカーボンナノロッド等の微細柱状炭素構造体により構成されている。   The photoelectron emitting portion is constituted by a fine columnar carbon structure such as carbon nanotube (CNT) or carbon nanorod.

本発明のテラヘルツ波発生装置は、更に、前記光電子放出部が光電子を放出することによって発生したテラヘルツ波を特定の向きに反射する反射部を備えてもよい。これにより、特定の向きに出力するテラヘルツ波のパワーを高めることができる。   The terahertz wave generation device of the present invention may further include a reflection unit that reflects the terahertz wave generated when the photoelectron emission unit emits photoelectrons in a specific direction. Thereby, the power of the terahertz wave output in a specific direction can be increased.

また、前記第１の電極及び前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されていてもよい。これにより、第１の電極と第２の電極との間で特定の周波数のテラヘルツ波が共振するので、上記特定の周波数のテラヘルツ波を高パワーで出力させることができる。その際、本発明のテラヘルツ波発生装置が更に、前記第１の電極と前記第２の電極との距離を変更する距離変更部を備えてもよい。その場合、その距離変更部により、前記第１の電極と前記第２の電極との距離を変更すれば、上記特定の周波数を変更することができる。これにより、ユーザは出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる。   The first electrode and the second electrode may be formed of a material that reflects terahertz waves. Thereby, since the terahertz wave of a specific frequency resonates between the first electrode and the second electrode, the terahertz wave of the specific frequency can be output with high power. In that case, the terahertz wave generator according to the present invention may further include a distance changing unit that changes a distance between the first electrode and the second electrode. In that case, if the distance between the first electrode and the second electrode is changed by the distance changing unit, the specific frequency can be changed. Thereby, the user can select the frequency of the terahertz wave to be output.

また、前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されていてもよい。これにより、特定の向きに出力するテラヘルツ波のパワーを高めることができる。その際、前記第２の電極の前記第１の電極と対向する側の面は、前記第１の電極から見て凹状の放物面であってもよい。これにより、特定の向きに出力する各周波数のテラヘルツ波を平行に進行させることができる。   The second electrode may be formed of a material that reflects terahertz waves. Thereby, the power of the terahertz wave output in a specific direction can be increased. In that case, the surface of the second electrode facing the first electrode may be a concave paraboloid as viewed from the first electrode. Thereby, the terahertz wave of each frequency output in a specific direction can be advanced in parallel.

また、本発明のテラヘルツ波発生装置は、更に、前記第１の電極から前記第２の電極の向きに周期的に変化する磁界を発生する磁界発生部を備えてもよい。これにより、特定の周波数帯域のテラヘルツ波を放出させることができる。加えて、本発明のテラヘルツ波発生装置は、更に、前記磁界の周期を変更する周期変更部を備えてもよい。これにより、放出させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる。   In addition, the terahertz wave generation device of the present invention may further include a magnetic field generation unit that generates a magnetic field that periodically changes from the first electrode to the second electrode. Thereby, the terahertz wave of a specific frequency band can be emitted. In addition, the terahertz wave generator of the present invention may further include a period changing unit that changes the period of the magnetic field. Thereby, the frequency of the terahertz wave to be emitted can be selected.

本発明は、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することができる。   The present invention can provide a terahertz wave generating device that generates a high-output terahertz wave on a small scale.

また、本発明は、照射された光を有効に利用してテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することができる。   In addition, the present invention can provide a terahertz wave generator that generates terahertz waves by effectively using the irradiated light.

更に、本発明は、１種類の入射光により、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる、チューナブルなテラヘルツ波発生装置を提供することができる。   Furthermore, the present invention can provide a tunable terahertz wave generation device that can select the frequency of the terahertz wave to be output by one type of incident light.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置を、図１を用いて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
First, the terahertz wave generator of Embodiment 1 will be described with reference to FIG.

図１は、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１と、その上に配置されたＳｉＣ基板２と、その上に配置されたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）で構成された光電子放出部３と、その上に空間をおいて配置された第２の電極４とを備える。更に、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、及び第２の電極４を収納し、内部を真空状態に保持するチャンバー５を備える。チャンバー５は、光及びテラヘルツ波を透過させることができる透明材料により形成されている。第１の電極１と第２の電極４との間には、電源１０により電圧が印加される。   FIG. 1 is a cross-sectional view of the terahertz wave generating apparatus according to the first embodiment. The terahertz wave generation device according to the first embodiment includes a first electrode 1, a SiC substrate 2 disposed thereon, a photoelectron emission unit 3 composed of carbon nanotubes (CNT) disposed thereon, And a second electrode 4 disposed with a space therebetween. Furthermore, the terahertz wave generator of Embodiment 1 includes a chamber 5 that houses the first electrode 1, the SiC substrate 2, the photoelectron emission unit 3, and the second electrode 4, and holds the inside in a vacuum state. The chamber 5 is made of a transparent material that can transmit light and terahertz waves. A voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 4 by the power supply 10.

高いピークパワーを有するパルス光１１を発するレーザ１１ａが、テラヘルツ波発生装置の外部から光電子放出部３にパルス光１１を照射する。パルス光１１は、レーザ１１ａの共振器内に、可飽和吸収体、Ｑ−スイッチ、ゲインスイッチ等を配置することにより得られる。   A laser 11a that emits pulsed light 11 having high peak power irradiates the photoelectron emission unit 3 with pulsed light 11 from the outside of the terahertz wave generator. The pulsed light 11 is obtained by arranging a saturable absorber, a Q-switch, a gain switch, and the like in the resonator of the laser 11a.

パルス光１１が、テラヘルツ波発生装置の外部から光電子放出部３に入射すると、光電子放出部３を構成するＣＮＴの第２の電極４側の先端から光電子１２が放出され、第２の電極４へ移動する。このとき、テラヘルツ波１３が、光電子１２の移動方向と直交する方向に放射する。   When the pulsed light 11 is incident on the photoelectron emission unit 3 from the outside of the terahertz wave generation device, photoelectrons 12 are emitted from the tip of the CNT constituting the photoelectron emission unit 3 on the second electrode 4 side, and to the second electrode 4. Moving. At this time, the terahertz wave 13 radiates in a direction orthogonal to the moving direction of the photoelectrons 12.

図１２に示す従来のテラヘルツ波発生装置では、パルス光１１が照射されると、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２内で電子が発生し、その電子はＬＴ−ＧａＡｓ層２０２上に設けられている電極間に印加されている電圧によりＬＴ−ＧａＡｓ層２０２内を移動する。その際、パルス電流が電極間を流れ、テラヘルツ波１３が発生する。しかしながら、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２は固体であるので、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２に印加した電圧は、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２を構成する原子の欠陥によるリーク電流の為降下し、充分な電界が得られない。その結果、発生した電子が有効に利用されず、発生したテラヘルツ波１３の強度は小さい。   In the conventional terahertz wave generator shown in FIG. 12, when the pulsed light 11 is irradiated, electrons are generated in the LT-GaAs layer 202, and the electrons are interposed between the electrodes provided on the LT-GaAs layer 202. It moves in the LT-GaAs layer 202 by the applied voltage. At that time, a pulse current flows between the electrodes, and a terahertz wave 13 is generated. However, since the LT-GaAs layer 202 is solid, the voltage applied to the LT-GaAs layer 202 drops due to leakage current due to defects in atoms constituting the LT-GaAs layer 202, and a sufficient electric field cannot be obtained. . As a result, the generated electrons are not used effectively, and the intensity of the generated terahertz wave 13 is small.

それに対し実施の形態１のテラヘルツ波発生装置では、光電子放出部３から放出された光電子１２は、リーク電流の無い真空中を移動し、第２の電極４に到達する。すなわち、光電子放出部３から放出された光電子１２は、有効に利用され、高出力のテラヘルツ波１３が得られる。また、パルス光１１を照射するレーザ１１ａは、図１２に示す従来のテラヘルツ波発生装置を用いてテラヘルツ波１３を発生させる場合にも用いられており、規模が小さい。したがって、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生する。   On the other hand, in the terahertz wave generation device according to the first embodiment, the photoelectrons 12 emitted from the photoelectron emission unit 3 move in a vacuum with no leakage current and reach the second electrode 4. That is, the photoelectrons 12 emitted from the photoelectron emitter 3 are used effectively, and a high-power terahertz wave 13 is obtained. The laser 11a that irradiates the pulsed light 11 is also used when the terahertz wave 13 is generated using the conventional terahertz wave generator shown in FIG. Therefore, the terahertz wave generation device according to the first embodiment generates a high-output terahertz wave on a small scale.

また、チャンバー５は、内部を真空状態に保持して第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、及び第２の電極４を収納する。そのため、第１の電極１と第２の電極４との間に高電圧を印加することができる。第１の電極１と第２の電極４との間に高電圧が印加されれば、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、更に高い出力のテラヘルツ波を発生する。   The chamber 5 holds the first electrode 1, the SiC substrate 2, the photoelectron emission unit 3, and the second electrode 4 while keeping the inside in a vacuum state. Therefore, a high voltage can be applied between the first electrode 1 and the second electrode 4. If a high voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 4, the terahertz wave generation device according to the first embodiment generates a terahertz wave with a higher output.

ＣＮＴにより構成された光電子放出部３の厚みは、以下の条件を満たすように設計される。その条件は、入射光であるパルス光１１がＳｉＣ基板２の表面で反射した場合、その反射光が光電子放出部３から空間に出射することなく、光電子放出部３内に戻る、という条件である。すなわち、光電子放出部３の厚みは、入射光であるパルス光１１が無反射共振条件を満足する厚みである。これにより、入射光であるパルス光１１は、光電子放出部３の上面（図１中のＡ１、Ａ２、Ａ３）及び下面（図１中のＢ１、Ｂ２、Ｂ３）で、光電子放出部３の内部側に多数回反射する。その結果、光電子１２を放出させるために、入射光であるパルス光１１を有効に利用することができ、光電子放出部３からより多くの光電子１２を放出させることができる。そのため、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、高出力のテラヘルツ波を発生する。   The thickness of the photoelectron emission portion 3 made of CNTs is designed to satisfy the following conditions. The condition is that, when the pulsed light 11 that is incident light is reflected by the surface of the SiC substrate 2, the reflected light returns to the photoelectron emission unit 3 without being emitted from the photoelectron emission unit 3 into the space. . That is, the thickness of the photoelectron emitting portion 3 is such that the pulsed light 11 that is incident light satisfies the non-reflection resonance condition. Thereby, the pulsed light 11 which is incident light is on the upper surface (A 1, A 2, A 3 in FIG. 1) and the lower surface (B 1, B 2, B 3 in FIG. 1) of the photoelectron emitting unit 3. Reflects many times to the side. As a result, in order to emit photoelectrons 12, the pulsed light 11 that is incident light can be used effectively, and more photoelectrons 12 can be emitted from the photoelectron emission section 3. Therefore, the terahertz wave generation device according to the first embodiment generates a high-power terahertz wave.

ところで、無反射共振条件を満足する場合は、反射光が互いに干渉し、互いに打ち消す場合であり、以下の式で与えられる。つまり、入射光の強度をＩ（ｉ）とし、光電子放出部３からの反射光の強度をＩ（ｒ）とすれば、無反射共振条件を満足する場合は、以下の式（１）が成立する場合である。   By the way, when the non-reflection resonance condition is satisfied, the reflected light interferes with each other and cancels each other, and is given by the following equation. That is, if the intensity of the incident light is I (i) and the intensity of the reflected light from the photoelectron emission unit 3 is I (r), the following formula (1) is satisfied when the non-reflection resonance condition is satisfied. This is the case.

Ｉ（ｒ）／Ｉ（ｉ）＝[F sin2 (d/2)] / [1 + [F sin2 (d/2)]] ・・・（１）
ここで、Ｆ＝４Ｒ／（１−Ｒ）2であり、Ｒは光電子放出部３での反射率である（Ｒ＝Ｉ（ｒ）／Ｉ（ｉ））。 I (r) / I (i) = [F sin 2 (d / 2)] / [1+ [F sin 2 (d / 2)]] (1)
Here, F = 4R / (1−R) 2 , and R is the reflectance at the photoelectron emitting portion 3 (R = I (r) / I (i)).

δは、δ＝（２π／λ）ｎ’ｔｃｏｓθの式で与えられ、位相差を意味する。ｎ’は光電子放出部３の屈折率であり、ｔは光電子放出部３の厚みであり、θはパルス光１１の光電子放出部３への入射角であり、λはパルス光１１の波長である。   δ is given by the equation δ = (2π / λ) n′t cos θ, and means a phase difference. n ′ is the refractive index of the photoelectron emission unit 3, t is the thickness of the photoelectron emission unit 3, θ is the incident angle of the pulsed light 11 to the photoelectron emission unit 3, and λ is the wavelength of the pulsed light 11. .

図１において、ｎは真空中の屈折率、ｎ"はＳｉＣ基板２の屈折率である。
空間部（真空部）と光電子放出部３との界面と、光電子放出部３とＳｉＣ基板２との界面とは、干渉計構造のようにファブリペロ共振器を構成する。空間部（真空部）、光電子放出部３、ＳｉＣ基板２の屈折率は、それぞれｎ、ｎ'、ｎ"である。光電子放出部３の厚みは、式（１）に示されるように形成されており、光電子放出部３は、パルス光１１のエネルギーを最大限に吸収して光電子１２を放出する。 In FIG. 1, n is the refractive index in vacuum, and n ″ is the refractive index of the SiC substrate 2.
The interface between the space part (vacuum part) and the photoelectron emission part 3 and the interface between the photoelectron emission part 3 and the SiC substrate 2 constitute a Fabry-Perot resonator like an interferometer structure. The refractive indexes of the space part (vacuum part), the photoelectron emission part 3 and the SiC substrate 2 are n, n ′ and n ″, respectively. The thickness of the photoelectron emission part 3 is formed as shown in the equation (1). The photoelectron emission unit 3 absorbs the energy of the pulsed light 11 to the maximum and emits photoelectrons 12.

なお、光電子放出部３は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やカーボンナノロッド等の微細柱状炭素構造体等の、光が入射すると光電子を放出する材料により構成されていればよい。したがって、光電子放出部３は、例えば、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ（Ｓ−１）、Ｂｉ−Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ（Ｓ−１０）、Ｋ2ＣｓＳｂ等により構成されていてもよい。 In addition, the photoelectron emission part 3 should just be comprised with the material which discharge | releases a photoelectron when light injects, such as fine columnar carbon structures, such as a carbon nanotube (CNT) and a carbon nanorod. Accordingly, the photoelectron emitting unit 3 is, for example, Ag-O-Cs (S -1), Bi-Ag-O-Cs (S-10), may be constituted by K 2 CsSb like.

また、第１の電極１及び第２の電極４は、テラヘルツ波を反射しない材料、例えばＩＴＯにより形成されていてもよい。この場合、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、図２に示すように、多数の周波数のテラヘルツ波を放出する。   The first electrode 1 and the second electrode 4 may be made of a material that does not reflect terahertz waves, for example, ITO. In this case, the terahertz wave generator according to the first embodiment emits terahertz waves having a large number of frequencies as shown in FIG.

また、第１の電極１及び第２の電極４は、テラヘルツ波を反射する材料、例えばＡｌにより形成されていてもよい。この場合、第１の電極１と第２の電極４との距離により決定される特定の周波数のテラヘルツ波が第１の電極１と第２の電極４との間で共振する。そのため、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、図３に示すように、特定の周波数のテラヘルツ波を放出する。   The first electrode 1 and the second electrode 4 may be formed of a material that reflects terahertz waves, such as Al. In this case, a terahertz wave having a specific frequency determined by the distance between the first electrode 1 and the second electrode 4 resonates between the first electrode 1 and the second electrode 4. Therefore, the terahertz wave generation device according to the first embodiment emits a terahertz wave having a specific frequency as shown in FIG.

また、チャンバー５は、光及びテラヘルツ波が透過する部位のみがそれらを透過させることができる材料により形成されているチャンバーであってもよい。   Further, the chamber 5 may be a chamber formed of a material that allows only a portion through which light and terahertz waves are transmitted to pass through them.

また、レーザ１１ａが発するパルス光１１は、紫外から近赤外の波長の光であって、かつパルス幅がナノ秒からピコ秒の光であればよい。   Further, the pulsed light 11 emitted from the laser 11a may be light having a wavelength from ultraviolet to near-infrared and having a pulse width of nanoseconds to picoseconds.

（実施の形態２）
次に、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置を図４を用いて説明する。 (Embodiment 2)
Next, the terahertz wave generator according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

図４は、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態２のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える各構成部に加えて、反射部６を備える。反射部６は、光電子放出部３が光電子１２を放出することによって発生したテラヘルツ波を特定の向きに反射する。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the terahertz wave generation apparatus according to the second embodiment. The terahertz wave generation device according to the second embodiment includes a reflection unit 6 in addition to the components included in the terahertz wave generation device according to the first embodiment shown in FIG. The reflection unit 6 reflects the terahertz wave generated when the photoelectron emission unit 3 emits the photoelectrons 12 in a specific direction.

図４に示すように、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置の上記特定の向きの外部には、テラヘルツ波発生装置と直接接続される、管状の導波路９が設けられている。反射部６がテラヘルツ波を上記特定の向きに反射するので、導波路９に集められるテラヘルツ波１３のパワーは、反射部６が設けられていない場合よりも高い。   As shown in FIG. 4, a tubular waveguide 9 that is directly connected to the terahertz wave generation device is provided outside the specific direction of the terahertz wave generation device according to the second embodiment. Since the reflection unit 6 reflects the terahertz wave in the specific direction, the power of the terahertz wave 13 collected in the waveguide 9 is higher than when the reflection unit 6 is not provided.

このように、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置は、反射部６を備えることにより、特定の向きに出力するテラヘルツ波のパワーを高めることができる。   As described above, the terahertz wave generation device according to the second embodiment can increase the power of the terahertz wave output in a specific direction by including the reflection unit 6.

また、導波路９はテラヘルツ波発生装置と直接接続されているので、発生したテラヘルツ波は大気に曝されることなく、導波路９に導かれる。これにより、テラヘルツ波は、大気中の水分に吸収されることなく、高いパワーの状態でテラヘルツ波発生装置から遠方に到達する。   Further, since the waveguide 9 is directly connected to the terahertz wave generator, the generated terahertz wave is guided to the waveguide 9 without being exposed to the atmosphere. Thereby, the terahertz wave reaches far away from the terahertz wave generator in a high power state without being absorbed by moisture in the atmosphere.

また、導波路９の直径は、テラヘルツ波の波長より長い、例えば１０μｍ以上、３００μｍ以上であることが好ましい。導波路９の直径がテラヘルツ波の波長よりも長ければ、テラヘルツ波の回折や散乱が生じにくくなるので、テラヘルツ波を、損失を最小限にして出力させることができる。   The diameter of the waveguide 9 is preferably longer than the wavelength of the terahertz wave, for example, 10 μm or more and 300 μm or more. If the diameter of the waveguide 9 is longer than the wavelength of the terahertz wave, the terahertz wave is less likely to be diffracted or scattered, so that the terahertz wave can be output with minimal loss.

また、導波路９の直径は、特定の周波数のテラヘルツ波を通過させるように選択されてもよい。このように、導波路９を、バンドパスフィルタとして機能させることができる。   Further, the diameter of the waveguide 9 may be selected so as to pass a terahertz wave having a specific frequency. In this way, the waveguide 9 can function as a bandpass filter.

導波路９は、例えばテフロン（登録商標）により形成されている。
また、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置は、反射部６によって反射したテラヘルツ波を集めて導波路９に導くレンズ等を備えていてもよい。 The waveguide 9 is made of, for example, Teflon (registered trademark).
Further, the terahertz wave generation apparatus according to the second embodiment may include a lens or the like that collects the terahertz waves reflected by the reflecting unit 6 and guides them to the waveguide 9.

（実施の形態３）
次に、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置を図５及び図６を用いて説明する。 (Embodiment 3)
Next, the terahertz wave generator of Embodiment 3 will be described with reference to FIGS.

図５は、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える各構成部に加え、距離変更部７を備える。距離変更部７は、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄを変更する構成部であって、第２の電極４に接続されている棒状の接続部７ａと、接続部７ａを上下に移動させる駆動部７ｂとで構成されている。なお、第１の電極１は静止している。また、第１の電極１及び第２の電極４は、Ａｌ等のテラヘルツ波を反射する材料により形成されている。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the terahertz wave generating apparatus according to the third embodiment. The terahertz wave generation device according to the third embodiment includes a distance changing unit 7 in addition to the components included in the terahertz wave generation device according to the first embodiment shown in FIG. The distance changing unit 7 is a component that changes the distance D between the first electrode 1 and the second electrode 4, and is a rod-like connecting part 7 a connected to the second electrode 4 and a connecting part 7 a. It is comprised with the drive part 7b which moves up and down. Note that the first electrode 1 is stationary. The first electrode 1 and the second electrode 4 are made of a material that reflects terahertz waves such as Al.

駆動部７ｂが接続部７ａを上下に移動させることにより、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄが変化する。駆動部７ｂは、例えば１μｍずつ接続部７ａを上下に移動させる。第１の電極１及び第２の電極４は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されているので、発生したテラヘルツ波は第１の電極１と第２の電極４との間で共振する。そのため、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄによって決定される特定の周波数のテラヘルツ波を放出する。   When the drive part 7b moves the connection part 7a up and down, the distance D between the first electrode 1 and the second electrode 4 changes. The drive unit 7b moves the connection unit 7a up and down, for example, by 1 μm. Since the first electrode 1 and the second electrode 4 are made of a material that reflects terahertz waves, the generated terahertz waves resonate between the first electrode 1 and the second electrode 4. Therefore, the terahertz wave generating apparatus according to the third embodiment emits a terahertz wave having a specific frequency determined by the distance D between the first electrode 1 and the second electrode 4.

つまり、図６に示すように、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄが短いほど電極間の電界が大きいので、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、距離Ｄが短いほど、高い周波数のテラヘルツ波を放出する。   That is, as shown in FIG. 6, the shorter the distance D between the first electrode 1 and the second electrode 4, the greater the electric field between the electrodes, so the terahertz wave generator of Embodiment 3 has a shorter distance D. The higher frequency terahertz waves are emitted.

このように、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄを変更する距離変更部７を備える。そのため、ユーザは、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置を用いれば、放出させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる。光電子放出部３と第２の電極４との距離ｄと、第１の電極１と第２の電極４との間で共振するテラヘルツ波の波長λとは、ｄ＝λ／２の式を満たす関係にある。例えば、距離ｄを１５０μｍから１００μｍまで変更させることにより、１ＴＨｚから１．５ＴＨｚまでの特定の周波数のテラヘルツ波を選択的に放出させることができる。   As described above, the terahertz wave generation apparatus according to the third embodiment includes the distance changing unit 7 that changes the distance D between the first electrode 1 and the second electrode 4. Therefore, the user can select the frequency of the terahertz wave to be emitted by using the terahertz wave generation apparatus of the third embodiment. The distance d between the photoelectron emitter 3 and the second electrode 4 and the wavelength λ of the terahertz wave resonating between the first electrode 1 and the second electrode 4 satisfy the equation d = λ / 2. There is a relationship. For example, by changing the distance d from 150 μm to 100 μm, a terahertz wave having a specific frequency from 1 THz to 1.5 THz can be selectively emitted.

なお、第１の電極１及び第２の電極４は、ＩＴＯ等のテラヘルツ波を反射しない材料により形成されていてもよい。この場合、図７に示すように、多数の周波数のテラヘルツ波が放出されるが、距離Ｄが短いほど電極間の電界が大きいので、距離Ｄが短いほど、高い周波数までのテラヘルツ波が放出される。   The first electrode 1 and the second electrode 4 may be formed of a material that does not reflect terahertz waves such as ITO. In this case, as shown in FIG. 7, terahertz waves having a large number of frequencies are emitted, but since the electric field between the electrodes is larger as the distance D is shorter, terahertz waves up to a higher frequency are emitted as the distance D is shorter. The

（実施の形態４）
次に、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置を図８を用いて説明する。 (Embodiment 4)
Next, the terahertz wave generator of Embodiment 4 will be described with reference to FIG.

図８は、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態４のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える、第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、及びチャンバー５に加えて、第２の電極４の替わりに第２の電極４０を備える。第２の電極４０は、テラヘルツ波を反射する材料、例えばＡｌにより形成されている。第２の電極４０の第１の電極１と対向する側の面は、第１の電極１から見て凹状の放物面である。すなわち、第２の電極４０は、電極とテラヘルツ波を集める手段とを兼ねている。   FIG. 8 is a cross-sectional view of the terahertz wave generator according to the fourth embodiment. The terahertz wave generation device according to the fourth embodiment includes the first electrode 1, the SiC substrate 2, the photoelectron emission unit 3, and the chamber 5 included in the terahertz wave generation device according to the first embodiment shown in FIG. A second electrode 40 is provided instead of the second electrode 4. The second electrode 40 is made of a material that reflects terahertz waves, such as Al. The surface of the second electrode 40 on the side facing the first electrode 1 is a concave paraboloid as viewed from the first electrode 1. That is, the second electrode 40 serves as both an electrode and a means for collecting terahertz waves.

第２の電極４０の放物面の各部位と第１の電極１との距離が異なるので、その放物面の各部位と第１の電極１との電界が異なる。これにより、光電子放出部３から放出された光電子１２が第２の電極４０へ移動する際に、各電界に対応するテラヘルツ波１３が放射する。すなわち、複数の周波数のテラヘルツ波１３が放射する。   Since the distance between each part of the paraboloid of the second electrode 40 and the first electrode 1 is different, the electric field between each part of the paraboloid and the first electrode 1 is different. Thereby, when the photoelectron 12 emitted from the photoelectron emission unit 3 moves to the second electrode 40, the terahertz wave 13 corresponding to each electric field is emitted. That is, terahertz waves 13 having a plurality of frequencies are emitted.

第２の電極４０はテラヘルツ波を反射する材料により形成されており、かつ第２の電極４０の第１の電極１と対向する側の面は、第１の電極１から見て凹状の放物面である。これにより、複数の周波数のテラヘルツ波１３は、上記放物面により反射し、特定の向きに平行に進行する。   The second electrode 40 is made of a material that reflects terahertz waves, and the surface of the second electrode 40 on the side facing the first electrode 1 is a concave paraboloid as viewed from the first electrode 1. Surface. Thereby, the terahertz waves 13 having a plurality of frequencies are reflected by the paraboloid and travel in parallel in a specific direction.

このように、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されていて、放物面を有する第２の電極４０を備える。これにより、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置を用いれば、複数の周波数のテラヘルツ波１３を、特定の向きに平行に進行させることができる。   As described above, the terahertz wave generation apparatus according to the fourth embodiment includes the second electrode 40 that is formed of a material that reflects terahertz waves and has a paraboloid. Thereby, if the terahertz wave generator of Embodiment 4 is used, the terahertz waves 13 having a plurality of frequencies can be advanced in parallel in a specific direction.

なお、第２の電極４０の第１の電極１と対向する側の面は放物面でなくてもよい。例えば、平面であってもよい。この場合でも、発生したテラヘルツ波を特定の方向に進行させることができる。   Note that the surface of the second electrode 40 facing the first electrode 1 may not be a paraboloid. For example, it may be a flat surface. Even in this case, the generated terahertz wave can travel in a specific direction.

（実施の形態５）
次に、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置を図９を用いて説明する。 (Embodiment 5)
Next, the terahertz wave generation device according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

図９は、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態５のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える、第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、第２の電極４、及びチャンバー５に加えて、磁界発生部８を備える。磁界発生部８は、図９に示すように、第１の電極１から第２の電極４の方向に磁界を周期的に変化させる、複数個のマグネットにより構成されている。   FIG. 9 is a cross-sectional view of the terahertz wave generation apparatus according to the fifth embodiment. The terahertz wave generation device according to the fifth embodiment includes the first electrode 1, the SiC substrate 2, the photoelectron emission unit 3, the second electrode 4, and the chamber included in the terahertz wave generation device according to the first embodiment shown in FIG. In addition to 5, a magnetic field generator 8 is provided. As shown in FIG. 9, the magnetic field generator 8 includes a plurality of magnets that periodically change the magnetic field in the direction from the first electrode 1 to the second electrode 4.

光電子放出部３から放出された光電子１２は、特定の周期で変化する磁界を通過する際、その磁界により光電子１２が進行する軌道が異なる。そのため、上記特定の周期に対応する特定の周波数帯域のテラヘルツ波１３が発生する。   When the photoelectrons 12 emitted from the photoelectron emitter 3 pass through a magnetic field that changes at a specific period, the trajectory along which the photoelectrons 12 travel is different depending on the magnetic field. Therefore, a terahertz wave 13 having a specific frequency band corresponding to the specific period is generated.

このように、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１から第２の電極４の方向に磁界を周期的に変化させる磁界発生部８を備える。これにより、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置を用いれば、特定の周波数帯域のテラヘルツ波１３を発生させることができる。   As described above, the terahertz wave generation apparatus according to the fifth embodiment includes the magnetic field generation unit 8 that periodically changes the magnetic field in the direction from the first electrode 1 to the second electrode 4. Thereby, if the terahertz wave generator of Embodiment 5 is used, the terahertz wave 13 of a specific frequency band can be generated.

なお、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置の構成では、（ｉ）パルス光１１の周波数又はパワー、（ｉｉ）第１の電極１と第２の電極４との間に印加する電圧の大きさ、及び（ｉｉｉ）第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期、のいずれかを変化させることにより、発生させるテラヘルツ波の周波数を変化させることができる。   In the configuration of the terahertz wave generation device according to the fifth embodiment, (i) the frequency or power of the pulsed light 11 and (ii) the magnitude of the voltage applied between the first electrode 1 and the second electrode 4. And (iii) The frequency of the terahertz wave to be generated can be changed by changing any of the period of the magnetic field in the direction from the first electrode 1 to the second electrode 4.

図１０を用いて、上記の（ｉｉｉ）第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期を変化させる方法を説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）は、第１の電極１から第２の電極４の向きの、右側に６個の電磁石８ａ〜８ｆが等間隔で配置されており、左側に６個の電磁石８ｇ〜８ｌが等間隔で配置されていることを示す図である。   A method for changing the period of the magnetic field in the direction from the first electrode 1 to the second electrode 4 will be described with reference to FIG. 10A and 10B, six electromagnets 8a to 8f are arranged at equal intervals on the right side in the direction from the first electrode 1 to the second electrode 4, and the six electromagnets on the left side. It is a figure which shows that 8g-8l is arrange | positioned at equal intervals.

図１０（ａ）では、全ての電磁石８ａ〜８ｌに電流が流れており、第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期は、電磁石８ａと電磁石８ｂとの距離である。それに対して、図１０（ｂ）では、電磁石８ａ，８ｃ，８ｅ，８ｇ，８ｉ，８ｋにのみ電流が流れており、第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期は、電磁石８ａと電磁石８ｃとの距離であって、図１０（ａ）に示す場合の２倍である。このようして、磁界の周期を変化させることができる。選択的に電流を流す手段は、本発明のテラヘルツ波発生装置の周期変更部の一例である。   In FIG. 10A, current flows in all the electromagnets 8a to 8l, and the period of the magnetic field in the direction from the first electrode 1 to the second electrode 4 is the distance between the electromagnet 8a and the electromagnet 8b. On the other hand, in FIG. 10B, current flows only through the electromagnets 8a, 8c, 8e, 8g, 8i, and 8k, and the period of the magnetic field in the direction from the first electrode 1 to the second electrode 4 is The distance between the electromagnet 8a and the electromagnet 8c, which is twice that shown in FIG. In this way, the period of the magnetic field can be changed. The means for selectively flowing current is an example of the period changing unit of the terahertz wave generation device of the present invention.

なお、複数の磁石をアクチュエータ（周期変更部の一例）により移動させることにより、磁界の周期を変化させてもよい。   In addition, you may change the period of a magnetic field by moving a some magnet with an actuator (an example of a period change part).

また、磁界はコイルにより発生させてもよい。   The magnetic field may be generated by a coil.

本発明のテラヘルツ波発生装置は、テラヘルツ波を発生する装置として有用であり、医療分野等で使用することができ、産業上の利用価値は高い。   The terahertz wave generation device of the present invention is useful as a device for generating a terahertz wave, can be used in the medical field, and has high industrial utility value.

実施の形態１のテラヘルツ波発生装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a terahertz wave generation device according to a first embodiment. 実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of a terahertz wave output from the terahertz wave generation apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of a terahertz wave output from the terahertz wave generation apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２のテラヘルツ波発生装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the terahertz wave generation device according to the second embodiment. 実施の形態３のテラヘルツ波発生装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the terahertz wave generation device according to the third embodiment. 実施の形態３のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a terahertz wave output from the terahertz wave generation apparatus according to the third embodiment. 実施の形態３のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a terahertz wave output from the terahertz wave generation apparatus according to the third embodiment. 実施の形態４のテラヘルツ波発生装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the terahertz wave generation device according to the fourth embodiment. 実施の形態５のテラヘルツ波発生装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the terahertz wave generation device according to the fifth embodiment. （ａ）は、テラヘルツ波発生装置の内部の磁界が変化する前を示す図であり、（ｂ）は、テラヘルツ波発生装置の内部の磁界が変化した後を示す図である。(A) is a figure which shows before the magnetic field inside a terahertz wave generator changes, (b) is a figure which shows after the magnetic field inside a terahertz wave generator changes. 第１の従来のテラヘルツ波発生装置の構成図である。It is a block diagram of the 1st conventional terahertz wave generator. 第２の従来のテラヘルツ波発生装置の構成図である。It is a block diagram of the 2nd conventional terahertz wave generator.

符号の説明Explanation of symbols

１ 第１の電極
２ ＳｉＣ基板
３ 光電子放出部
４ 第２の電極
５ チャンバー
６ 反射部
７ 距離変更部
７ａ 接続部
７ｂ 駆動部
８ 磁界発生部
８ａ〜８ｌ 電磁石
９ 導波路
１０ 電源
１１ パルス光
１１ａ レーザ
１２ 光電子
１３ テラヘルツ波
４０ 第２の電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st electrode 2 SiC substrate 3 Photoelectron emission part 4 2nd electrode 5 Chamber 6 Reflection part 7 Distance change part 7a Connection part 7b Drive part 8 Magnetic field generation part 8a-8l Electromagnet 9 Waveguide 10 Power supply 11 Pulse light 11a Laser 12 photoelectrons 13 terahertz waves 40 second electrode

Claims (11)

入射する光を利用してテラヘルツ波を発生する装置であって、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第２の電極から空間をおいて配置された、光が入射した場合に光電子を放出する光電子放出部と
を備えるテラヘルツ波発生装置。 A device that generates terahertz waves using incident light,
A first electrode;
A second electrode;
A terahertz wave generator comprising: a photoelectron emission unit disposed between the first electrode and the second electrode, spaced from the second electrode and emitting photoelectrons when light is incident thereon. . 前記光電子放出部は、入射した光を前記光電子放出部の内部で複数回反射させる
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。 The terahertz wave generation device according to claim 1, wherein the photoelectron emission unit reflects incident light a plurality of times inside the photoelectron emission unit. 前記光電子放出部は、微細柱状炭素構造体により構成されている
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。 The terahertz wave generation device according to claim 1, wherein the photoelectron emission unit is configured by a fine columnar carbon structure. 更に、
前記光電子放出部が光電子を放出することによって発生したテラヘルツ波を特定の向きに反射する反射部を備える
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。 Furthermore,
The terahertz wave generation device according to claim 1, further comprising a reflection unit configured to reflect a terahertz wave generated by the photoelectron emission unit emitting photoelectrons in a specific direction. 前記第１の電極及び前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されている
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。 The terahertz wave generation device according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are formed of a material that reflects terahertz waves. 更に、
前記第１の電極と前記第２の電極との距離を変更する距離変更部を備える
請求項５記載のテラヘルツ波発生装置。 Furthermore,
The terahertz wave generation device according to claim 5, further comprising a distance changing unit that changes a distance between the first electrode and the second electrode. 前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されている
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。 The terahertz wave generation device according to claim 1, wherein the second electrode is formed of a material that reflects terahertz waves. 前記第２の電極の前記第１の電極と対向する側の面は、前記第１の電極から見て凹状の放物面である
請求項７記載のテラヘルツ波発生装置。 The terahertz wave generator according to claim 7, wherein a surface of the second electrode facing the first electrode is a concave paraboloid as viewed from the first electrode. 更に、
前記第１の電極から前記第２の電極の向きに周期的に変化する磁界を発生する磁界発生部を備える
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。 Furthermore,
The terahertz wave generation device according to claim 1, further comprising a magnetic field generation unit that generates a magnetic field that periodically changes from the first electrode toward the second electrode. 更に、
前記磁界の周期を変更する周期変更部を備える
請求項９記載のテラヘルツ波発生装置。 Furthermore,
The terahertz wave generator according to claim 9, further comprising a period changing unit that changes a period of the magnetic field. 更に、
前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記光電子放出部を収納し、内部を真空状態に保持するチャンバーを備える
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。 Furthermore,
The terahertz wave generation device according to claim 1, further comprising a chamber that houses the first electrode, the second electrode, and the photoelectron emission unit, and holds the inside in a vacuum state.
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