JP2009026360A - Optical element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve transmissivity of an electromagnetic wave such as a light beam in an optical element. <P>SOLUTION: An optical element 1 is provided with a first conductive member 10, first aperture part 13 opened at the surface 122 and the back 142 of the first conductive member 10, and a first center side groove part 12a provided at the surface 122 of the first conductive member 10 concentrically centering the first aperture part 13, then, the first aperture part 13 has a surface side aperture part 13a of diameter d1 which receives electromagnetic wave and is opened at the surface 122, and a back side aperture part 13b of diameter d2 which is opened at the back 142, when wavelength of the electromagnetic wave is assumed to λ, d2<d1 and d2<λ are concluded. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、微小な開口に光ビームを照射して透過させる光学素子に関する。   The present invention relates to an optical element that irradiates and transmits a light beam to a minute opening.

従来より、光ビームを、光ビームの波長以下の微小な開口に照射して透過させ、開口と同程度に微小な光スポットを得るための光学素子が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2、非特許文献1を参照)。例えば、光記録媒体の書き込みまたは読み取り用の光ビームのスポットを微小にできれば、光記録媒体の記録密度の向上のために有益である。   2. Description of the Related Art Conventionally, an optical element for irradiating and transmitting a light beam to a minute aperture having a wavelength equal to or less than the wavelength of the light beam to obtain a light spot as small as the aperture is known (for example, Patent Document 1, (See Patent Document 2 and Non-Patent Document 1). For example, if the spot of the light beam for writing or reading on the optical recording medium can be made minute, it is beneficial for improving the recording density of the optical recording medium.

国際公開2005−29164号パンフレットInternational Publication No. 2005-29164 Pamphlet 米国特許第7057151号明細書US Pat. No. 7,057,151 K. ISHIHARAet al., “Terahertz Wave Enhanced Transmission through a Single SubwavelengthAperture with Periodic Surface Structures”, Japanese Journal of Applied Physics,Vol. 44, No. 32, 2005, pp. L 1005-L 1007K. ISHIHARAet al., “Terahertz Wave Enhanced Transmission through a Single Subwavelength Aperture with Periodic Surface Structures”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 44, No. 32, 2005, pp. L 1005-L 1007

本発明は、上記のような光学素子において、光ビームなどの電磁波の透過率を高めることを課題とする。   An object of the present invention is to increase the transmittance of electromagnetic waves such as light beams in the optical element as described above.

本発明にかかる光学素子は、第一導電性部材と、前記第一導電性部材の表面および裏面に開口する第一開口部と、前記第一導電性部材の表面に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一中心側溝部と、を備え、前記第一開口部は、電磁波を受け、前記表面に開口する直径d1の表面側開口部と、前記裏面に開口する直径d2の裏面側開口部と、を有し、前記電磁波の波長をλとしたときに、d2<d1かつd2<λであるように構成される。   The optical element according to the present invention includes a first conductive member, a first opening opening on the front and back surfaces of the first conductive member, and the first opening on the surface of the first conductive member. A first center-side groove provided concentrically around the center, wherein the first opening receives an electromagnetic wave and has a surface-side opening having a diameter d1 that opens on the surface and a diameter that opens on the back surface. and d2 <d1 and d2 <λ, where λ is the wavelength of the electromagnetic wave.

上記のように構成された第一導電性部材を備える光学素子によれば、第一開口部は、前記第一導電性部材の表面および裏面に開口する。第一中心側溝部は、前記第一導電性部材の表面に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられている。前記第一開口部は、電磁波を受け、前記表面に開口する直径d1の表面側開口部と、前記裏面に開口する直径d2の裏面側開口部とを有する。前記電磁波の波長をλとしたときに、d2<d1かつd2<λである。   According to the optical element including the first conductive member configured as described above, the first opening opens on the front surface and the back surface of the first conductive member. The first center side groove is provided concentrically around the first opening on the surface of the first conductive member. The first opening receives an electromagnetic wave and has a front-side opening having a diameter d1 that opens to the front surface and a back-side opening having a diameter d2 that opens to the back surface. When the wavelength of the electromagnetic wave is λ, d2 <d1 and d2 <λ.

なお、本発明にかかる光学素子は、前記第一導電性部材の表面に、前記第一中心側溝部よりも前記第一開口部から遠い位置に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一遠心側溝部、を備え、前記第一中心側溝部の溝の間隔をg1、前記第一遠心側溝部の溝の間隔をg2、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1であるようにしてもよい。   The optical element according to the present invention is concentrically centered on the first opening at a position farther from the first opening than the first central groove on the surface of the first conductive member. Provided that the distance between the grooves in the first central side groove is g1, the distance between the grooves in the first centrifugal side groove is g2, and m is a positive odd number, g2 = (M / 2) · g1.

なお、本発明にかかる光学素子は、第二導電性部材と、前記第二導電性部材を貫通し、前記第一開口部に対して開口する第二開口部と、前記第二導電性部材の表面に、前記第二開口部を中心とした同心円状に設けられた第二中心側溝部と、を備え、前記第二導電性部材の裏面が、前記第一導電性部材の裏面に接し、前記第二開口部の直径d3は、d2<d3であるようにしてもよい。   The optical element according to the present invention includes a second conductive member, a second opening that penetrates the second conductive member and opens with respect to the first opening, and the second conductive member. A second center-side groove provided concentrically around the second opening on the surface, the back surface of the second conductive member is in contact with the back surface of the first conductive member, The diameter d3 of the second opening may be d2 <d3.

なお、本発明にかかる光学素子は、前記第二導電性部材の表面に、前記第二中心側溝部よりも前記第二開口部から遠い位置に、前記第二開口部を中心とした同心円状に設けられた第二遠心側溝部を備え、前記第二中心側溝部の溝の間隔をh1、前記第二遠心側溝部の溝の間隔をh2、nを正の奇数としたときに、h2=(n/2)・h1であるようにしてもよい。   The optical element according to the present invention is concentrically centered on the second opening at a position farther from the second opening than the second central groove on the surface of the second conductive member. When the second centrifuge groove portion is provided, the groove interval of the second central groove portion is h1, the groove interval of the second centrifuge groove portion is h2, and n is a positive odd number, h2 = ( n / 2) · h1.

なお、本発明にかかる光学素子は、前記第一導電性部材が金属または半導体であるようにしてもよい。   In the optical element according to the present invention, the first conductive member may be a metal or a semiconductor.

なお、本発明にかかる光学素子は、前記第二導電性部材が金属または半導体であるようにしてもよい。   In the optical element according to the present invention, the second conductive member may be a metal or a semiconductor.

なお、本発明にかかる光学素子は、前記裏面側開口部の中心軸上に焦点を有するレンズを備えるようにしてもよい。   The optical element according to the present invention may be provided with a lens having a focal point on the central axis of the back side opening.

本発明にかかる光学素子は、第一導電性部材と、前記第一導電性部材の表面に開口する第一開口部と、前記第一導電性部材の裏面に設けられた光伝導部と、前記光伝導部に設けられ、不連続となっている導電部と、前記第一導電性部材の表面に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一中心側溝部と、を備え、前記第一開口部は、電磁波を受け、前記表面に開口する直径d1の表面側開口部と、前記表面側開口部に開口し、前記表面側開口部よりも前記裏面側にある直径d2の裏面側開口部と、を有し、前記電磁波の波長をλとしたときに、d2<d1かつd2<λであり、前記導電部が不連続となっている前記光伝導部の不連続部分は、前記裏面側開口部を前記光伝導部にまで延長したと仮定した場合に、その延長部分上にあり、前記表面側開口部はテラヘルツ波を受け、前記不連続部分はサンプリング光を受けるように構成される。   An optical element according to the present invention includes a first conductive member, a first opening opening on a surface of the first conductive member, a photoconductive portion provided on a back surface of the first conductive member, A discontinuous conductive portion provided in the photoconductive portion, and a first central groove provided concentrically around the first opening on the surface of the first conductive member; The first opening receives an electromagnetic wave, opens to the surface side opening having a diameter d1 that opens to the surface, and opens to the surface side opening, and has a diameter d2 that is closer to the back side than the surface side opening. A discontinuous portion of the photoconductive portion where d2 <d1 and d2 <λ, and the conductive portion is discontinuous, where λ is the wavelength of the electromagnetic wave. Is assumed to extend to the photoconductive portion when the back side opening is extended to the photoconductive portion. The surface-side opening is configured to receive terahertz waves, and the discontinuous portion is configured to receive sampling light.

上記のように構成された第一導電性部材を備える光学素子によれば、第一開口部が、前記第一導電性部材の表面に開口する。光伝導部が、前記第一導電性部材の裏面に設けられている。導電部が、前記光伝導部に設けられ、不連続となっている。第一中心側溝部が、前記第一導電性部材の表面に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられている。前記第一開口部は、電磁波を受け、前記表面に開口する直径d1の表面側開口部と、前記表面側開口部に開口し、前記表面側開口部よりも前記裏面側にある直径d2の裏面側開口部とを有している。前記電磁波の波長をλとしたときに、d2<d1かつd2<λである。前記導電部が不連続となっている前記光伝導部の不連続部分は、前記裏面側開口部を前記光伝導部にまで延長したと仮定した場合に、その延長部分上にある。前記表面側開口部はテラヘルツ波を受け、前記不連続部分はサンプリング光を受ける。   According to the optical element including the first conductive member configured as described above, the first opening opens on the surface of the first conductive member. A photoconductive portion is provided on the back surface of the first conductive member. A conductive portion is provided in the photoconductive portion and is discontinuous. A first center side groove is provided concentrically on the surface of the first conductive member with the first opening as a center. The first opening receives an electromagnetic wave, opens to the surface side opening having a diameter d1 that opens to the surface, and opens to the surface side opening, and the back surface having a diameter d2 that is closer to the back side than the surface opening. Side opening. When the wavelength of the electromagnetic wave is λ, d2 <d1 and d2 <λ. The discontinuous portion of the photoconductive portion where the conductive portion is discontinuous is on the extended portion when it is assumed that the back side opening is extended to the photoconductive portion. The surface side opening receives a terahertz wave, and the discontinuous portion receives sampling light.

なお、本発明にかかる光学素子は、前記第一導電性部材の表面に、前記第一中心側溝部よりも前記第一開口部から遠い位置に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一遠心側溝部を備え、前記第一中心側溝部の溝の間隔をg1、前記第一遠心側溝部の溝の間隔をg2、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1であるようにしてもよい。   The optical element according to the present invention is concentrically centered on the first opening at a position farther from the first opening than the first central groove on the surface of the first conductive member. When the first centrifugal side groove portion is provided, the groove interval of the first central side groove portion is g1, the groove interval of the first centrifugal side groove portion is g2, and m is a positive odd number, g2 = ( m / 2) · g1.

本発明にかかる光学素子は、導電性部材と、電磁波を受け、前記導電性部材の表面に開口する直径d0の開口部と、前記導電性部材の表面に、前記開口部を中心とした同心円状に設けられた中心側溝部と、を備え、前記電磁波の波長をλとしたときに、d0<λであり、前記中心側溝部が、前記開口部に隣接する隣接溝を有するように構成される。   An optical element according to the present invention includes a conductive member, an opening having a diameter d0 that receives an electromagnetic wave and opens on the surface of the conductive member, and a concentric circle centered on the opening on the surface of the conductive member. And a center-side groove portion provided at the same time, where d0 <λ when the wavelength of the electromagnetic wave is λ, and the center-side groove portion has an adjacent groove adjacent to the opening. .

上記のように構成された導電性部材を備える光学素子によれば、開口部が、電磁波を受け、前記導電性部材の表面に開口する直径d0のものである。中心側溝部が、前記導電性部材の表面に、前記開口部を中心とした同心円状に設けられている。しかも、前記電磁波の波長をλとしたときに、d0<λである。前記中心側溝部が、前記開口部に隣接する隣接溝を有する。   According to the optical element including the conductive member configured as described above, the opening has a diameter d0 that receives electromagnetic waves and opens on the surface of the conductive member. A central groove is provided concentrically on the surface of the conductive member with the opening as a center. Moreover, d0 <λ when the wavelength of the electromagnetic wave is λ. The center side groove has an adjacent groove adjacent to the opening.

なお、本発明にかかる光学素子は、前記導電性部材の表面に、前記中心側溝部よりも前記開口部から遠い位置に、前記開口部を中心とした同心円状に設けられた遠心側溝部を備え、前記中心側溝部の溝の間隔をg1、前記遠心側溝部の溝の間隔をg2、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1であるようにしてもよい。   The optical element according to the present invention includes, on the surface of the conductive member, a centrifugal groove provided concentrically around the opening at a position farther from the opening than the central groove. When the distance between the grooves on the center side groove is g1, the distance between the grooves on the centrifugal side groove is g2, and m is a positive odd number, g2 = (m / 2) · g1.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第一の実施形態
図1は、本発明の第一の実施形態にかかる光学素子1の平面図(図1(a))、b−b断面図(図1(b))である。第一の実施形態にかかる光学素子1は、第一導電性部材10、第一開口部13、第一中心側溝部12a、第一遠心側溝部12bを備える。
First Embodiment FIGS. 1A and 1B are a plan view (FIG. 1A) and a bb cross-sectional view (FIG. 1B) of an optical element 1 according to a first embodiment of the present invention. The optical element 1 according to the first embodiment includes a first conductive member 10, a first opening 13, a first central groove 12a, and a first centrifugal groove 12b.

第一導電性部材10は、表面部材12、裏面部材14を有する。図1(b)を参照して、表面部材12の裏面(下の面)と、裏面部材14の表面(上の面)とが接している。表面部材12の表面122(上の面)が第一導電性部材10の表面である。裏面部材14の裏面142(下の面)が第一導電性部材10の裏面である。表面部材12および裏面部材14は金属または半導体である。なお、図1においては、表面部材12と裏面部材14とが別体であるが、表面部材12と裏面部材14とが一体であってもよい(例えば、図6参照)。   The first conductive member 10 has a front surface member 12 and a back surface member 14. With reference to FIG.1 (b), the back surface (lower surface) of the surface member 12 and the surface (upper surface) of the back surface member 14 are contacting. The surface 122 (upper surface) of the surface member 12 is the surface of the first conductive member 10. The back surface 142 (lower surface) of the back member 14 is the back surface of the first conductive member 10. The front surface member 12 and the back surface member 14 are a metal or a semiconductor. In FIG. 1, the front surface member 12 and the back surface member 14 are separate bodies, but the front surface member 12 and the back surface member 14 may be integrated (for example, see FIG. 6).

第一開口部13は、第一導電性部材10の表面122および裏面142に開口する。第一開口部13は、表面側開口部13a、裏面側開口部13bを有する。表面側開口部13aは、波長λの電磁波(例えば、光波またはテラヘルツ波)を受け、表面122に開口する。表面側開口部13aは直径d1の孔である(d1は正の実数)。裏面側開口部13bは、裏面142に開口する。裏面側開口部13bは直径d2の孔である(d2は正の実数)。なお、d2<d1かつd2<λである。   The first opening 13 opens in the front surface 122 and the back surface 142 of the first conductive member 10. The 1st opening part 13 has the surface side opening part 13a and the back surface side opening part 13b. The surface side opening 13 a receives an electromagnetic wave having a wavelength λ (for example, a light wave or a terahertz wave) and opens on the surface 122. The front side opening 13a is a hole having a diameter d1 (d1 is a positive real number). The back side opening 13 b opens in the back side 142. The back side opening 13b is a hole having a diameter d2 (d2 is a positive real number). Note that d2 <d1 and d2 <λ.

なお、表面部材12の厚さは、電磁波の表皮深さδ1(=(2/(ωμσ1))1/2)を超えることが好ましい。また、裏面部材14の厚さは、電磁波の表皮深さδ2(=(2/(ωμσ2))1/2)を超えることが好ましい。ただし、ω:波長λの電磁波の角周波数、μ:透磁率(4π×10−7)、σ1:表面部材12の導電率、σ2:裏面部材14の導電率である。第一導電性部材10の第一開口部13以外の部分を波長λの電磁波が透過しないようにすることが好ましいからである。 Note that the thickness of the surface member 12 preferably exceeds the skin depth δ1 (= (2 / (ωμσ1)) 1/2 ) of the electromagnetic wave. The thickness of the back member 14 preferably exceeds the skin depth δ2 (= (2 / (ωμσ2)) 1/2 ) of the electromagnetic wave. Where ω is the angular frequency of the electromagnetic wave of wavelength λ, μ is the magnetic permeability (4π × 10 −7 ), σ 1 is the conductivity of the front surface member 12, and σ 2 is the conductivity of the back surface member 14. This is because it is preferable to prevent the electromagnetic wave having the wavelength λ from passing through the portion other than the first opening 13 of the first conductive member 10.

第一中心側溝部12aは、第一導電性部材10の表面122に、第一開口部13を中心とした同心円状に設けられた溝である。なお、図1(b)においては、表面122からみて凸の部分を形成して溝を設けている。しかし、表面122に凹部を形成して溝を設けるようにしてもよい(例えば、図6参照)。第一中心側溝部12aの溝どうしの間隔(ピッチ)g1=λとしてもよい。または、g1=λ/((εm・εd/(εm+εd))1/2)としてもよい(例えば、特許文献1を参照)。ただし、εmは表面部材12の誘電率、εdは表面部材12に隣接する誘電媒体の誘電率である。 The first center-side groove 12 a is a groove provided on the surface 122 of the first conductive member 10 in a concentric manner with the first opening 13 as the center. In FIG. 1B, a groove is provided by forming a convex portion when viewed from the surface 122. However, a recess may be formed on the surface 122 to provide a groove (for example, see FIG. 6). It is good also as the space | interval (pitch) g1 = (lambda) of the grooves of the 1st center side groove part 12a. Alternatively, g1 = λ / ((εm · εd / (εm + εd)) 1/2 ) may be used (for example, see Patent Document 1). Here, εm is the dielectric constant of the surface member 12, and εd is the dielectric constant of the dielectric medium adjacent to the surface member 12.

第一遠心側溝部12bは、第一導電性部材10の表面122に、第一中心側溝部12aよりも第一開口部13から遠い位置に、第一開口部13を中心とした同心円状に設けられた溝である。第一遠心側溝部12bの溝どうしの間隔(ピッチ)g2は、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1である。なお、図1に示す例ではm=1としている。m=1の方が、m≧3の場合に比べて、後述する表面プラズモンポラリトンの減衰が少ないので、m=1が好ましい。   The first centrifugal groove 12b is provided on the surface 122 of the first conductive member 10 in a concentric circle centered on the first opening 13 at a position farther from the first opening 13 than the first central groove 12a. Groove. The distance (pitch) g2 between the grooves of the first centrifugal groove 12b is g2 = (m / 2) · g1, where m is a positive odd number. In the example shown in FIG. 1, m = 1. Since m = 1 has less attenuation of surface plasmon polaritons, which will be described later, than m = 1, m = 1 is preferable.

なお、図1(a)においては、図示の便宜上、第一中心側溝部12aおよび第一遠心側溝部12bにおいて表面122からみて凸の部分に模様を付した。さらに、図1(a)においては、図示の便宜上、第一開口部13と第一中心側溝部12aとの境界、第一中心側溝部12aと第一遠心側溝部12bとの境界および第一遠心側溝部12bの外周を示す線分を太くしてある。   In FIG. 1A, for convenience of illustration, a pattern is given to a convex portion when viewed from the surface 122 in the first central groove portion 12a and the first centrifugal groove portion 12b. Further, in FIG. 1 (a), for convenience of illustration, the boundary between the first opening 13 and the first central groove 12a, the boundary between the first central groove 12a and the first centrifugal groove 12b, and the first centrifugal The line segment indicating the outer periphery of the side groove 12b is thickened.

次に、第一の実施形態にかかる光学素子1の動作を説明する。図2は、第一の実施形態にかかる光学素子1にテラヘルツ波Lを与えて検出する測定系の構成を示す図である。ただし、図2は図1(b)に対応している。なお、テラヘルツ波Lは光波でもよい。   Next, the operation of the optical element 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a measurement system that detects by applying a terahertz wave L to the optical element 1 according to the first embodiment. However, FIG. 2 corresponds to FIG. The terahertz wave L may be a light wave.

まず、検出器20を裏面側開口部13bの直下に配置する。検出器20は、テラヘルツ波(または光波)を検出するものである。   First, the detector 20 is disposed directly below the back side opening 13b. The detector 20 detects terahertz waves (or light waves).

次に、テラヘルツ波Lを表面側開口部13aに入射する。すると、第一導電性部材10の表面122に第一中心側溝部12aが設けられているので、表面プラズモンポラリトンが励起される。表面プラズモンポラリトンは表面波と結合し、表面側開口部13aを通過し、さらに裏面側開口部13bを通過する。   Next, the terahertz wave L is incident on the surface side opening 13a. Then, since the 1st center side groove part 12a is provided in the surface 122 of the 1st electroconductive member 10, surface plasmon polariton is excited. The surface plasmon polariton is combined with the surface wave, passes through the front surface side opening 13a, and further passes through the back surface side opening 13b.

なお、第一中心側溝部12aにて励起された表面プラズモンポラリトンの一部は、表面側開口部13aから遠ざかるように移動してしまう。しかし、第一遠心側溝部12bによりブラッグ反射して表面側開口部13aに集められる。集められた表面プラズモンポラリトンは、表面側開口部13aを通過し、さらに裏面側開口部13bを通過する。   A part of the surface plasmon polariton excited in the first center side groove 12a moves away from the surface side opening 13a. However, it is Bragg-reflected by the first centrifugal side groove 12b and collected in the surface side opening 13a. The collected surface plasmon polariton passes through the front surface side opening 13a and further passes through the back surface side opening 13b.

裏面側開口部13bを通過したテラヘルツ波(または光波)は検出器20により検出される。   The terahertz wave (or light wave) that has passed through the back-side opening 13b is detected by the detector 20.

第一の実施形態にかかる光学素子1によれば、裏面側開口部13bの直径d2が波長λよりも小さいので、光学素子1を透過するテラヘルツ波のスポットの直径を、直径d2と同程度に小さくすることができる。   According to the optical element 1 according to the first embodiment, since the diameter d2 of the back surface side opening 13b is smaller than the wavelength λ, the diameter of the terahertz wave spot transmitted through the optical element 1 is set to be approximately the same as the diameter d2. Can be small.

しかも、テラヘルツ波が透過する表面側開口部13aの直径d1が、裏面側開口部13bの直径d2よりも大きいので、テラヘルツ波の透過率を高める(電界が集中する)ことができる。例えば、表面側開口部13aの直径がd2であると仮定した場合に比べると、表面側開口部13aの直径がd1である第一の実施形態の方が、テラヘルツ波の透過率が高い。   Moreover, since the diameter d1 of the front surface side opening 13a through which the terahertz wave is transmitted is larger than the diameter d2 of the back surface side opening 13b, the transmittance of the terahertz wave can be increased (electric field concentrates). For example, compared to the case where the diameter of the surface side opening 13a is assumed to be d2, the first embodiment in which the diameter of the surface side opening 13a is d1 has higher terahertz wave transmittance.

第二の実施形態
第二の実施形態にかかる光学素子1は、第一の実施形態にかかる光学素子1の裏面142に、第二導電性部材6を付したものである。
Second Embodiment An optical element 1 according to the second embodiment is obtained by adding the second conductive member 6 to the back surface 142 of the optical element 1 according to the first embodiment.

図3は、本発明の第二の実施形態にかかる光学素子1の断面図(図1(b)に対応)である。なお、第二の実施形態にかかる光学素子1の平面図および底面図は図1(a)と同様なので図示省略する。   FIG. 3 is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1B) of the optical element 1 according to the second embodiment of the present invention. In addition, since the top view and bottom view of the optical element 1 concerning 2nd Embodiment are the same as that of Fig.1 (a), illustration is abbreviate | omitted.

第二の実施形態にかかる光学素子1は、第一導電性部材10、第一開口部13、第一中心側溝部12a、第一遠心側溝部12b、第二導電性部材6、第二開口部13c、第二中心側溝部6a、第二遠心側溝部6bを備える。   The optical element 1 according to the second embodiment includes a first conductive member 10, a first opening 13, a first center side groove 12a, a first centrifugal side groove 12b, a second conductive member 6, and a second opening. 13c, the 2nd center side groove part 6a, and the 2nd centrifugal side groove part 6b are provided.

第一導電性部材10、第一開口部13、第一中心側溝部12aおよび第一遠心側溝部12bは第一の実施形態と同様であり説明を省略する。   The first conductive member 10, the first opening 13, the first center-side groove 12a, and the first centrifugal-side groove 12b are the same as those in the first embodiment, and a description thereof is omitted.

第二導電性部材6は金属または半導体である。なお、第二導電性部材6を第一導電性部材10と一体にすることも考えられる。また、第二導電性部材6の裏面64が、第一導電性部材10の裏面142に接する。   The second conductive member 6 is a metal or a semiconductor. It is also conceivable that the second conductive member 6 is integrated with the first conductive member 10. Further, the back surface 64 of the second conductive member 6 is in contact with the back surface 142 of the first conductive member 10.

第二開口部13cは、第二導電性部材6を貫通し、第一開口部13に対して開口する。なお、第二開口部13cは直径d3の孔であり、d2<d3である。例えば、d3=d1である。第二開口部13cは、波長λ’の電磁波(例えば、光波またはテラヘルツ波)を受ける。   The second opening 13 c passes through the second conductive member 6 and opens with respect to the first opening 13. The second opening 13c is a hole having a diameter d3, and d2 <d3. For example, d3 = d1. The second opening 13c receives an electromagnetic wave (for example, a light wave or a terahertz wave) having a wavelength λ ′.

第二中心側溝部6aは、第二導電性部材6の表面62に、第二開口部13cを中心とした同心円状に設けられた溝である。第二中心側溝部6aの溝どうしの間隔(ピッチ)h1=λ’としてもよい。または、h1=λ’/((εm’・εd’/(εm’+εd’))1/2)としてもよい(例えば、特許文献1を参照)。ただし、εm’は第二導電性部材6の誘電率、εd’は第二導電性部材6に隣接する誘電媒体の誘電率である。 The second center-side groove 6a is a groove provided concentrically on the surface 62 of the second conductive member 6 with the second opening 13c as the center. It is good also as the space | interval (pitch) h1 = (lambda) 'of the grooves of the 2nd center side groove part 6a. Alternatively, h1 = λ ′ / ((εm ′ · εd ′ / (εm ′ + εd ′)) 1/2 ) may be used (see, for example, Patent Document 1). Where εm ′ is the dielectric constant of the second conductive member 6 and εd ′ is the dielectric constant of the dielectric medium adjacent to the second conductive member 6.

第二遠心側溝部6bは、第二導電性部材6の表面62に、第二中心側溝部6aよりも第二開口部13cから遠い位置に、第二開口部13cを中心とした同心円状に設けられた溝である。第二遠心側溝部6bの溝どうしの間隔(ピッチ)h2は、nを正の奇数としたときに、h2=(n/2)・h1である。なお、図3に示す例では、n=1としている。n=1の方が、n≧3の場合に比べて、表面プラズモンポラリトンの減衰が少ないので、n=1が好ましい。   The second centrifugal side groove 6b is provided on the surface 62 of the second conductive member 6 in a concentric manner with the second opening 13c as the center at a position farther from the second opening 13c than the second central groove 6a. Groove. The interval (pitch) h2 between the grooves of the second distal groove portion 6b is h2 = (n / 2) · h1, where n is a positive odd number. In the example shown in FIG. 3, n = 1. Since n = 1 has less attenuation of surface plasmon polaritons than n ≧ 3, n = 1 is preferable.

また、λ=λ’として、h1=g1、h2=g2としてもよい。さらに、第二導電性部材6と表面部材12とを全く同じ形状にしてもよい。   Alternatively, λ = λ ′ may be used, and h1 = g1 and h2 = g2. Further, the second conductive member 6 and the surface member 12 may have the same shape.

次に、第二の実施形態にかかる光学素子1の動作を説明する。   Next, the operation of the optical element 1 according to the second embodiment will be described.

波長λのテラヘルツ波(光波でもよい)を表面側開口部13aが受けると、裏面側開口部13bで電界が集中し、第二開口部13cから出射される。第二開口部13cの直下にテラヘルツ波の検出器を配置すれば、テラヘルツ波を検出できる。   When the front side opening 13a receives a terahertz wave (which may be a light wave) of wavelength λ, the electric field concentrates at the back side opening 13b and is emitted from the second opening 13c. If a terahertz wave detector is disposed immediately below the second opening 13c, terahertz waves can be detected.

波長λ’のテラヘルツ波(光波でもよい)を第二開口部13cが受けると、裏面側開口部13bで電界が集中し、表面側開口部13aから出射される。表面側開口部13aの直上にテラヘルツ波の検出器を配置すれば、テラヘルツ波を検出できる。   When the second opening 13c receives a terahertz wave (which may be a light wave) having a wavelength λ ′, the electric field concentrates at the back side opening 13b and is emitted from the front side opening 13a. If a terahertz wave detector is disposed immediately above the surface side opening 13a, terahertz waves can be detected.

第二の実施形態にかかる光学素子1によれば、光学素子1の表面122の方からテラヘルツ波を入射した場合は、第一の実施形態と同様な効果を奏する。   According to the optical element 1 according to the second embodiment, when a terahertz wave is incident from the surface 122 of the optical element 1, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

さらに、光学素子1の第二導電性部材6の方からテラヘルツ波を入射した場合は、裏面側開口部13bの直径d2が波長λよりも小さいので、光学素子1を透過するテラヘルツ波のスポットの直径を、直径d2と同程度に小さくすることができる。   Further, when a terahertz wave is incident from the second conductive member 6 of the optical element 1, the diameter d2 of the back surface side opening 13b is smaller than the wavelength λ, so that the terahertz wave spot transmitted through the optical element 1 The diameter can be made as small as the diameter d2.

しかも、テラヘルツ波が透過する第二開口部13cの直径d3が、裏面側開口部13bの直径d2よりも大きいので、テラヘルツ波の透過率を高める(電界が集中する)ことができる。例えば、第二開口部13cの直径がd2であると仮定した場合に比べると、第二開口部13cの直径がd3である方が、テラヘルツ波の透過率が高い。   In addition, since the diameter d3 of the second opening 13c through which the terahertz wave is transmitted is larger than the diameter d2 of the back-side opening 13b, the transmittance of the terahertz wave can be increased (electric field concentrates). For example, compared to the case where the diameter of the second opening 13c is assumed to be d2, the transmittance of the terahertz wave is higher when the diameter of the second opening 13c is d3.

第三の実施形態
第三の実施形態にかかる光学素子1は、第一の実施形態にかかる光学素子1の裏面142に、レンズ8を付したものである。
Third Embodiment An optical element 1 according to the third embodiment is obtained by attaching a lens 8 to the back surface 142 of the optical element 1 according to the first embodiment.

図4は、本発明の第三の実施形態にかかる光学素子1の断面図(図1(b)に対応)である。なお、第三の実施形態にかかる光学素子1の平面図は図1(a)と同じなので図示省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view (corresponding to FIG. 1B) of the optical element 1 according to the third embodiment of the present invention. The plan view of the optical element 1 according to the third embodiment is the same as FIG.

第三の実施形態にかかる光学素子1は、第一導電性部材10、第一開口部13、第一中心側溝部12a、第一遠心側溝部12b、レンズ8を備える。   The optical element 1 according to the third embodiment includes a first conductive member 10, a first opening 13, a first center side groove 12 a, a first centrifugal side groove 12 b, and a lens 8.

第一導電性部材10、第一開口部13、第一中心側溝部12a、第一遠心側溝部12bは第一の実施形態と同様であり説明を省略する。   The first conductive member 10, the first opening 13, the first center side groove 12a, and the first centrifugal side groove 12b are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

レンズ8は、裏面側開口部13bの中心軸C上に焦点を有する。   The lens 8 has a focal point on the central axis C of the back-side opening 13b.

次に、第三の実施形態にかかる光学素子1の動作を説明する。   Next, the operation of the optical element 1 according to the third embodiment will be described.

テラヘルツ波(光波でもよい)を表面側開口部13aに入射すると、テラヘルツ波は裏面側開口部13bを通過する。ここまでは、第一の実施形態の動作と同様であり、説明を省略する。   When a terahertz wave (which may be a light wave) is incident on the front surface side opening 13a, the terahertz wave passes through the back surface side opening 13b. Up to this point, the operation is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

裏面側開口部13bを通過したテラヘルツ波は、レンズ8を通過する。   The terahertz wave that has passed through the back surface side opening 13 b passes through the lens 8.

第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様にテラヘルツ波の透過率を高めることができ、しかも高いパワーのテラヘルツ波をレンズ8を介して放射することができる。   According to the third embodiment, the transmittance of the terahertz wave can be increased as in the first embodiment, and a high-power terahertz wave can be radiated through the lens 8.

第四の実施形態
第四の実施形態にかかる光学素子1は、第一の実施形態にかかる光学素子1を半導体基板32を用いて実装し、テラヘルツ波検出を行うようにしたものである。
Fourth Embodiment An optical element 1 according to the fourth embodiment is one in which the optical element 1 according to the first embodiment is mounted using a semiconductor substrate 32 and terahertz wave detection is performed.

図5は、本発明の第四の実施形態にかかる光学素子1の平面図(図5(a))、底面図(図5(b))、側面図(図5(c))である。図6は、第四の実施形態にかかる光学素子1のVI―VI断面図である。   FIG. 5 is a plan view (FIG. 5A), a bottom view (FIG. 5B), and a side view (FIG. 5C) of the optical element 1 according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a VI-VI cross-sectional view of the optical element 1 according to the fourth embodiment.

第四の実施形態にかかる光学素子1は、半導体基板(第一導電性部材)32、光伝導膜34、金属膜(導電部)36、電流計38、第一中心側溝部12a、第一遠心側溝部12b、第一開口部13を備える。   The optical element 1 according to the fourth embodiment includes a semiconductor substrate (first conductive member) 32, a photoconductive film 34, a metal film (conductive part) 36, an ammeter 38, a first central groove 12a, a first centrifuge. A side groove 12b and a first opening 13 are provided.

半導体基板(第一導電性部材)32は、第一の実施形態の第一導電性部材10の表面部材12と裏面部材14とが一体になったものに相当する。ただし、半導体基板32は、GaAsなどの半導体基板である。   The semiconductor substrate (first conductive member) 32 corresponds to a unit in which the front surface member 12 and the back surface member 14 of the first conductive member 10 of the first embodiment are integrated. However, the semiconductor substrate 32 is a semiconductor substrate such as GaAs.

光伝導膜34は、半導体基板(第一導電性部材)32の裏面324に、低温成長GaAsにより設けられた膜である。なお、裏面側開口部13bを覆う光伝導膜34の部分を覆い部分37という(図5(b)、図6参照)。   The photoconductive film 34 is a film provided on the back surface 324 of the semiconductor substrate (first conductive member) 32 by low-temperature grown GaAs. The portion of the photoconductive film 34 that covers the back-side opening 13b is referred to as a covering portion 37 (see FIGS. 5B and 6).

金属膜(導電部)36は、光伝導膜34に設けられ、アンテナとして機能する。金属膜36は、第一金属膜36aおよび第二金属膜36bを有する。第一金属膜36aおよび第二金属膜36bは、覆い部分37において不連続となっている。例えば、金属膜36を覆い部分37においても連続した膜として形成してから、覆い部分37における金属膜36を除去すれば、第一金属膜36aおよび第二金属膜36bを形成することができる。   The metal film (conductive portion) 36 is provided on the photoconductive film 34 and functions as an antenna. The metal film 36 includes a first metal film 36a and a second metal film 36b. The first metal film 36 a and the second metal film 36 b are discontinuous at the covering portion 37. For example, the first metal film 36 a and the second metal film 36 b can be formed by forming the metal film 36 as a continuous film in the covering portion 37 and then removing the metal film 36 in the covering portion 37.

電流計38は、第一金属膜36aと第二金属膜36bとに流れる電流を計測する。   The ammeter 38 measures the current flowing through the first metal film 36a and the second metal film 36b.

第一中心側溝部12a、第一遠心側溝部12b、第一開口部13はほぼ第一の実施形態と同様である。ただし、これらが形成される半導体基板32は、第一の実施形態とは異なり、一体型である。また、第一中心側溝部12aおよび第一遠心側溝部12bは、半導体基板32の表面322に設けられる。第一開口部13の表面側開口部13aは表面322に開口し、第一開口部13の裏面側開口部13bは表面側開口部13aに開口し、表面側開口部13aよりも裏面324側にある。すなわち、裏面側開口部13bは、裏面324に開口するとは限らない。一般的には、裏面側開口部13bは、裏面324のかなり近くまで延伸するものの、裏面324に開口しない。光伝導膜34を半導体基板32の裏面324に設けてから、半導体基板32を掘ることにより第一開口部13を設けることが一般的であるところ、半導体基板32を掘る際に光伝導膜34を傷つけないようにすることが好ましいからである。また、裏面側開口部13bを光伝導膜34にまで延長したと仮定した場合、その延長部分上にある光伝導膜34の部分を覆い部分(不連続部分)37という(図5(b)、図6参照)。   The first center side groove 12a, the first centrifugal side groove 12b, and the first opening 13 are substantially the same as in the first embodiment. However, unlike the first embodiment, the semiconductor substrate 32 on which these are formed is an integral type. The first center side groove 12 a and the first centrifugal side groove 12 b are provided on the surface 322 of the semiconductor substrate 32. The front side opening 13a of the first opening 13 opens to the front surface 322, the back side opening 13b of the first opening 13 opens to the front side opening 13a, and is closer to the back side 324 than the front side opening 13a. is there. That is, the back surface side opening 13b does not necessarily open to the back surface 324. In general, the back surface side opening 13b extends to a position very close to the back surface 324, but does not open to the back surface 324. In general, the first opening 13 is provided by digging the semiconductor substrate 32 after the photoconductive film 34 is provided on the back surface 324 of the semiconductor substrate 32. This is because it is preferable not to damage. When it is assumed that the back side opening 13b is extended to the photoconductive film 34, the portion of the photoconductive film 34 on the extended portion is referred to as a covering portion (discontinuous portion) 37 (FIG. 5B, (See FIG. 6).

次に、第四の実施形態にかかる光学素子1の動作を説明する。   Next, the operation of the optical element 1 according to the fourth embodiment will be described.

テラヘルツ波を表面側開口部13aに入射すると、テラヘルツ波は裏面側開口部13bを通過する。ここまでは、第一の実施形態の動作と同様であり、説明を省略する。   When the terahertz wave is incident on the front surface side opening 13a, the terahertz wave passes through the back surface side opening 13b. Up to this point, the operation is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

一方、覆い部分37にはサンプリング光を入射する。すると、裏面側開口部13bを通過したテラヘルツ波の電界に相当した光伝導電流が、第一金属膜36aと第二金属膜36bとに流れる。光伝導電流は、電流計38により計測される。   On the other hand, the sampling light is incident on the cover portion 37. Then, a photoconductive current corresponding to the electric field of the terahertz wave that has passed through the rear surface side opening 13b flows through the first metal film 36a and the second metal film 36b. The photoconductive current is measured by an ammeter 38.

第四の実施形態にかかる光学素子1によれば、裏面側開口部13bを通過したテラヘルツ波の電界が高くなるため、テラヘルツ波の検出効率が向上する。   According to the optical element 1 according to the fourth embodiment, since the electric field of the terahertz wave that has passed through the back surface side opening 13b is increased, the detection efficiency of the terahertz wave is improved.

第五の実施形態
第五の実施形態は、第一の実施形態における光学素子1の第一開口部13の直径をd0(<λ)に統一し、さらに、第一中心側溝部12aの形状に変更を加えたものである。
Fifth Embodiment In the fifth embodiment, the diameter of the first opening 13 of the optical element 1 in the first embodiment is unified to d0 (<λ), and the shape of the first central groove 12a is further obtained. It is a change.

図7は、第五の実施形態にかかる光学素子1の平面図(図7(a))、b−b断面図(図7(b))である。第五の実施形態にかかる光学素子1は、導電性部材11、開口部15、中心側溝部16a、遠心側溝部16bを備える。   FIG. 7 is a plan view (FIG. 7A) and a bb cross-sectional view (FIG. 7B) of the optical element 1 according to the fifth embodiment. The optical element 1 according to the fifth embodiment includes a conductive member 11, an opening 15, a central groove 16a, and a centrifugal groove 16b.

導電性部材11は、金属または半導体である。   The conductive member 11 is a metal or a semiconductor.

開口部15は、導電性部材11の表面112および裏面に開口する。開口部15は、波長λの電磁波(例えば、光波またはテラヘルツ波)を受け、直径d0の孔である(d0は正の実数)。なお、d0<λである。   The opening 15 opens on the front surface 112 and the back surface of the conductive member 11. The opening 15 receives an electromagnetic wave having a wavelength λ (for example, a light wave or a terahertz wave) and is a hole having a diameter d0 (d0 is a positive real number). Note that d0 <λ.

なお、導電性部材11の厚さは、電磁波の表皮深さδ(=(2/(ωμσ))1/2)を超えることが好ましい。ただし、ω:波長λの電磁波の角周波数、μ:透磁率(4π×10−7)、σ:導電性部材11の導電率である。導電性部材11の開口部15以外の部分を波長λの電磁波が透過しないようにすることが好ましいからである。 The thickness of the conductive member 11 preferably exceeds the skin depth δ (= (2 / (ωμσ)) 1/2 ) of the electromagnetic wave. Where ω is the angular frequency of the electromagnetic wave having the wavelength λ, μ is the magnetic permeability (4π × 10 −7 ), and σ is the conductivity of the conductive member 11. This is because it is preferable to prevent the electromagnetic wave having the wavelength λ from passing through the conductive member 11 other than the opening 15.

中心側溝部16aは、導電性部材11の表面112に、開口部15を中心とした同心円状に設けられた溝である。なお、図7(b)においては、表面112からみて凸の部分を形成して溝を設けている。しかし、表面112に凹部を形成して溝を設けるようにしてもよい(例えば、図6参照)。中心側溝部16aの溝どうしの間隔(ピッチ)g1=λとしてもよい。または、g1=λ/((εm・εd/(εm+εd))1/2)としてもよい(例えば、特許文献1を参照)。ただし、εmは導電性部材11の誘電率、εdは導電性部材11に隣接する誘電媒体の誘電率である。 The center-side groove 16 a is a groove provided on the surface 112 of the conductive member 11 in a concentric circle shape with the opening 15 as the center. In FIG. 7B, a groove is provided by forming a convex portion when viewed from the surface 112. However, a recess may be formed on the surface 112 to provide a groove (for example, see FIG. 6). It is good also as the space | interval (pitch) g1 = (lambda) of the grooves of the center side groove part 16a. Alternatively, g1 = λ / ((εm · εd / (εm + εd)) 1/2 ) may be used (for example, see Patent Document 1). Where εm is the dielectric constant of the conductive member 11 and εd is the dielectric constant of the dielectric medium adjacent to the conductive member 11.

なお、中心側溝部16aは隣接溝162aを有する。隣接溝162aは開口部15に隣接する溝である。この点が第一の実施形態と異なる。第一の実施形態においては、図1を参照すると、第一開口部13には凸の部分が隣接している。隣接溝162aの存在により、直径d0の開口部15の上に、直径2(g1−w)+d0の孔が存在しているような状態になっている。ただし、wは凸の部分の幅である。   The center side groove portion 16a has an adjacent groove 162a. The adjacent groove 162 a is a groove adjacent to the opening 15. This point is different from the first embodiment. In the first embodiment, referring to FIG. 1, a convex portion is adjacent to the first opening 13. Due to the presence of the adjacent groove 162a, a hole having a diameter of 2 (g1-w) + d0 is present on the opening 15 having a diameter of d0. However, w is the width of the convex portion.

遠心側溝部16bは、導電性部材11の表面112に、中心側溝部16aよりも開口部15から遠い位置に、開口部15を中心とした同心円状に設けられた溝である。遠心側溝部16bの溝どうしの間隔(ピッチ)g2は、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1である。なお、図7に示す例ではm=1としている。m=1の方が、m≧3の場合に比べて、後述する表面プラズモンポラリトンの減衰が少ないので、m=1が好ましい。   The centrifugal groove 16b is a groove that is concentrically provided on the surface 112 of the conductive member 11 at a position farther from the opening 15 than the central groove 16a. The distance (pitch) g2 between the grooves of the centrifugal groove 16b is g2 = (m / 2) · g1, where m is a positive odd number. In the example shown in FIG. 7, m = 1. Since m = 1 has less attenuation of surface plasmon polaritons, which will be described later, than m = 1, m = 1 is preferable.

なお、図7(a)においては、図示の便宜上、中心側溝部16aおよび遠心側溝部16bにおいて表面112からみて凸の部分に模様を付した。さらに、図7(a)においては、図示の便宜上、開口部15と隣接溝162aとの境界、隣接溝162aと中心側溝部16aとの境界、中心側溝部16aと遠心側溝部16bとの境界および遠心側溝部16bの外周を示す線分を太くしてある。   In FIG. 7A, for convenience of illustration, a pattern is given to a convex portion when viewed from the surface 112 in the central groove portion 16a and the centrifugal groove portion 16b. Further, in FIG. 7A, for convenience of illustration, the boundary between the opening 15 and the adjacent groove 162a, the boundary between the adjacent groove 162a and the central groove 16a, the boundary between the central groove 16a and the centrifugal groove 16b, and The line segment indicating the outer periphery of the centrifugal groove 16b is thickened.

次に、第五の実施形態にかかる光学素子1の動作を説明する。   Next, the operation of the optical element 1 according to the fifth embodiment will be described.

まず、検出器を開口部15の直下に配置する。検出器は、テラヘルツ波(または光波)を検出するものである。   First, the detector is disposed immediately below the opening 15. The detector detects terahertz waves (or light waves).

次に、テラヘルツ波を開口部15に入射する。すると、導電性部材11の表面112に中心側溝部16aが設けられているので、表面プラズモンポラリトンが励起される。表面プラズモンポラリトンは表面波と結合し、開口部15を通過する。   Next, a terahertz wave is incident on the opening 15. Then, since the center side groove part 16a is provided in the surface 112 of the electroconductive member 11, surface plasmon polariton is excited. The surface plasmon polariton is combined with the surface wave and passes through the opening 15.

なお、中心側溝部16aにて励起された表面プラズモンポラリトンの一部は、開口部15から遠ざかるように移動してしまう。しかし、遠心側溝部16bによりブラッグ反射して開口部15に集められる。集められた表面プラズモンポラリトンは、開口部15を通過する。   A part of the surface plasmon polariton excited in the center side groove 16 a moves away from the opening 15. However, it is collected in the opening 15 by Bragg reflection by the centrifugal groove 16b. The collected surface plasmon polariton passes through the opening 15.

開口部15を通過したテラヘルツ波(または光波)は検出器20により検出される。   The terahertz wave (or light wave) that has passed through the opening 15 is detected by the detector 20.

第五の実施形態にかかる光学素子1によれば、開口部15の直径d0が波長λよりも小さいので、光学素子1を透過するテラヘルツ波のスポットの直径を、直径d0と同程度に小さくすることができる。   According to the optical element 1 according to the fifth embodiment, since the diameter d0 of the opening 15 is smaller than the wavelength λ, the diameter of the terahertz wave spot transmitted through the optical element 1 is made as small as the diameter d0. be able to.

しかも、隣接溝162aの存在により、テラヘルツ波が開口部15を透過する前に、開口部15の上にある直径2(g1−w)+d0の孔を透過することに等しい状態となる。2(g1−w)+d0>d0であるため、テラヘルツ波の透過率を高める(電界が集中する)ことができる。例えば、第五の実施形態において、隣接溝162aが存在せず、凸の部分が開口部15に隣接しているとすると仮定した場合に比べると、第五の実施形態の方が、テラヘルツ波の透過率が高い。   Moreover, due to the presence of the adjacent groove 162a, the terahertz wave is in a state equivalent to transmitting through a hole having a diameter of 2 (g1-w) + d0 above the opening 15 before transmitting through the opening 15. Since 2 (g1-w) + d0> d0, the transmittance of the terahertz wave can be increased (the electric field is concentrated). For example, in the fifth embodiment, compared to the case where it is assumed that the adjacent groove 162a does not exist and the convex portion is adjacent to the opening 15, the fifth embodiment is more suitable for the terahertz wave. High transmittance.

本発明の第一の実施形態にかかる光学素子1の平面図(図1(a))、b−b断面図(図1(b))である。It is a top view (Drawing 1 (a)) of optical element 1 concerning a first embodiment of the present invention, and a bb sectional view (Drawing 1 (b)). 第一の実施形態にかかる光学素子1にテラヘルツ波Lを与えて検出する測定系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the measurement system which gives and detects the terahertz wave L to the optical element 1 concerning 1st embodiment. 本発明の第二の実施形態にかかる光学素子1の断面図(図1(b)に対応)である。It is sectional drawing (corresponding to Drawing 1 (b)) of optical element 1 concerning a second embodiment of the present invention. 本発明の第三の実施形態にかかる光学素子1の断面図(図1(b)に対応)である。It is sectional drawing (corresponding to FIG.1 (b)) of the optical element 1 concerning 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四の実施形態にかかる光学素子1の平面図(図5(a))、底面図(図5(b))、側面図(図5(c))である。It is a top view (Drawing 5 (a)), a bottom view (Drawing 5 (b)), and a side view (Drawing 5 (c)) of optical element 1 concerning a 4th embodiment of the present invention. 第四の実施形態にかかる光学素子1のVI―VI断面図である。It is VI-VI sectional drawing of the optical element 1 concerning 4th embodiment. 第五の実施形態にかかる光学素子1の平面図(図7(a))、b−b断面図(図7(b))である。It is a top view (Drawing 7 (a)) of optical element 1 concerning a 5th embodiment, and a bb sectional view (Drawing 7 (b)).

符号の説明Explanation of symbols

1 光学素子
6 第二導電性部材
6a 第二中心側溝部
6b 第二遠心側溝部
8 レンズ
10 第一導電性部材
12 表面部材
12a 第一中心側溝部
12b 第一遠心側溝部
13 第一開口部
13a 表面側開口部
13b 裏面側開口部
13c 第二開口部
14 裏面部材
32 半導体基板(第一導電性部材)
34 光伝導膜
36 金属膜(導電部)
36a 第一金属膜
36b 第二金属膜
37 覆い部分(不連続部分)
38 電流計
122 表面
142 裏面
322 表面
324 裏面
11 導電性部材
15 開口部
16a 中心側溝部
16b 遠心側溝部
162a 隣接溝
112 表面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical element 6 2nd electroconductive member 6a 2nd center side groove part 6b 2nd centrifuge side groove part 8 Lens 10 1st electroconductive member 12 Surface member 12a 1st center side groove part 12b 1st centrifuge side groove part 13 1st opening part 13a Front side opening 13b Back side opening 13c Second opening 14 Back member 32 Semiconductor substrate (first conductive member)
34 Photoconductive film 36 Metal film (conductive part)
36a First metal film 36b Second metal film 37 Covering part (discontinuous part)
38 Ammeter 122 Front surface 142 Back surface 322 Surface 324 Back surface 11 Conductive member 15 Opening portion 16a Center side groove portion 16b Centrifugal side groove portion 162a Adjacent groove 112 Surface

Claims (11)

第一導電性部材と、
前記第一導電性部材の表面および裏面に開口する第一開口部と、
前記第一導電性部材の表面に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一中心側溝部と、
を備え、
前記第一開口部は、
電磁波を受け、前記表面に開口する直径d1の表面側開口部と、
前記裏面に開口する直径d2の裏面側開口部と、
を有し、
前記電磁波の波長をλとしたときに、d2<d1かつd2<λである、
光学素子。
A first conductive member;
A first opening opening on the front and back surfaces of the first conductive member;
A first central groove provided concentrically around the first opening on the surface of the first conductive member;
With
The first opening is
A surface-side opening having a diameter d1 that receives electromagnetic waves and opens on the surface;
A back side opening having a diameter d2 that opens to the back side;
Have
When the wavelength of the electromagnetic wave is λ, d2 <d1 and d2 <λ.
Optical element.
請求項1に記載の光学素子であって、
前記第一導電性部材の表面に、前記第一中心側溝部よりも前記第一開口部から遠い位置に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一遠心側溝部、
を備え、
前記第一中心側溝部の溝の間隔をg1、前記第一遠心側溝部の溝の間隔をg2、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1である、
光学素子。
The optical element according to claim 1,
A first centrifugal side groove provided concentrically around the first opening at a position farther from the first opening than the first center groove on the surface of the first conductive member,
With
When the groove interval of the first central groove portion is g1, the groove interval of the first centrifugal groove portion is g2, and m is a positive odd number, g2 = (m / 2) · g1.
Optical element.
請求項1または2に記載の光学素子であって、
第二導電性部材と、
前記第二導電性部材を貫通し、前記第一開口部に対して開口する第二開口部と、
前記第二導電性部材の表面に、前記第二開口部を中心とした同心円状に設けられた第二中心側溝部と、
を備え、
前記第二導電性部材の裏面が、前記第一導電性部材の裏面に接し、
前記第二開口部の直径d3は、d2<d3である、
光学素子。
The optical element according to claim 1 or 2,
A second conductive member;
A second opening that penetrates the second conductive member and opens to the first opening;
A second center-side groove provided concentrically around the second opening on the surface of the second conductive member;
With
The back surface of the second conductive member is in contact with the back surface of the first conductive member;
The diameter d3 of the second opening is d2 <d3.
Optical element.
請求項3に記載の光学素子であって、
前記第二導電性部材の表面に、前記第二中心側溝部よりも前記第二開口部から遠い位置に、前記第二開口部を中心とした同心円状に設けられた第二遠心側溝部、
を備え、
前記第二中心側溝部の溝の間隔をh1、前記第二遠心側溝部の溝の間隔をh2、nを正の奇数としたときに、h2=(n/2)・h1である、
光学素子。
The optical element according to claim 3,
A second centrifugal side groove provided concentrically around the second opening at a position farther from the second opening than the second center side groove on the surface of the second conductive member;
With
H2 = (n / 2) · h1 when the interval between the grooves of the second center side groove is h1, the interval between the grooves of the second centrifugal side groove is h2, and n is a positive odd number.
Optical element.
請求項1または2に記載の光学素子であって、
前記第一導電性部材は金属または半導体である、
光学素子。
The optical element according to claim 1 or 2,
The first conductive member is a metal or a semiconductor;
Optical element.
請求項3または4に記載の光学素子であって、
前記第二導電性部材は金属または半導体である、
光学素子。
The optical element according to claim 3 or 4,
The second conductive member is a metal or a semiconductor;
Optical element.
請求項1または2に記載の光学素子であって、
前記裏面側開口部の中心軸上に焦点を有するレンズを備えた光学素子。
The optical element according to claim 1 or 2,
An optical element comprising a lens having a focal point on the central axis of the back side opening.
第一導電性部材と、
前記第一導電性部材の表面に開口する第一開口部と、
前記第一導電性部材の裏面に設けられた光伝導部と、
前記光伝導部に設けられ、不連続となっている導電部と、
前記第一導電性部材の表面に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一中心側溝部と、
を備え、
前記第一開口部は、
電磁波を受け、前記表面に開口する直径d1の表面側開口部と、
前記表面側開口部に開口し、前記表面側開口部よりも前記裏面側にある直径d2の裏面側開口部と、
を有し、
前記電磁波の波長をλとしたときに、d2<d1かつd2<λであり、
前記導電部が不連続となっている前記光伝導部の不連続部分は、前記裏面側開口部を前記光伝導部にまで延長したと仮定した場合に、その延長部分上にあり、
前記表面側開口部はテラヘルツ波を受け、
前記不連続部分はサンプリング光を受ける、
光学素子。
A first conductive member;
A first opening opening in the surface of the first conductive member;
A photoconductive portion provided on the back surface of the first conductive member;
A conductive portion provided in the photoconductive portion and discontinuous;
A first central groove provided concentrically around the first opening on the surface of the first conductive member;
With
The first opening is
A surface-side opening having a diameter d1 that receives electromagnetic waves and opens on the surface;
Opening in the front side opening, and a back side opening of diameter d2 on the back side of the front side opening; and
Have
When the wavelength of the electromagnetic wave is λ, d2 <d1 and d2 <λ,
The discontinuous portion of the photoconductive portion where the conductive portion is discontinuous is on the extended portion, assuming that the back side opening is extended to the photoconductive portion,
The surface side opening receives a terahertz wave,
The discontinuous portion receives sampling light;
Optical element.
請求項8に記載の光学素子であって、
前記第一導電性部材の表面に、前記第一中心側溝部よりも前記第一開口部から遠い位置に、前記第一開口部を中心とした同心円状に設けられた第一遠心側溝部、
を備え、
前記第一中心側溝部の溝の間隔をg1、前記第一遠心側溝部の溝の間隔をg2、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1である、
光学素子。
The optical element according to claim 8,
A first centrifugal side groove provided concentrically around the first opening at a position farther from the first opening than the first center groove on the surface of the first conductive member,
With
When the groove interval of the first central groove portion is g1, the groove interval of the first centrifugal groove portion is g2, and m is a positive odd number, g2 = (m / 2) · g1.
Optical element.
導電性部材と、
電磁波を受け、前記導電性部材の表面に開口する直径d0の開口部と、
前記導電性部材の表面に、前記開口部を中心とした同心円状に設けられた中心側溝部と、
を備え、
前記電磁波の波長をλとしたときに、d0<λであり、
前記中心側溝部が、前記開口部に隣接する隣接溝を有する、
光学素子。
A conductive member;
An opening having a diameter d0 that receives electromagnetic waves and opens on the surface of the conductive member;
A central groove provided concentrically around the opening on the surface of the conductive member;
With
When the wavelength of the electromagnetic wave is λ, d0 <λ.
The central groove has an adjacent groove adjacent to the opening;
Optical element.
請求項10に記載の光学素子であって、
前記導電性部材の表面に、前記中心側溝部よりも前記開口部から遠い位置に、前記開口部を中心とした同心円状に設けられた遠心側溝部、
を備え、
前記中心側溝部の溝の間隔をg1、前記遠心側溝部の溝の間隔をg2、mを正の奇数としたときに、g2=(m/2)・g1である、
光学素子。
The optical element according to claim 10,
On the surface of the conductive member, a centrifugal groove provided concentrically around the opening at a position farther from the opening than the central groove,
With
G2 = (m / 2) · g1, where g1 is the gap between the grooves on the central side, g2 is the gap between the grooves on the centrifugal side, and m is a positive odd number.
Optical element.
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