JP2009141661A - Electromagnetic wave detecting element and electromagnetic wave detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テラヘルツ領域の電磁波を検出することが可能な電磁波検出素子及び電磁波検出装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic wave detection element and an electromagnetic wave detection device capable of detecting an electromagnetic wave in a terahertz region.
波長が10mm〜千分の数mmオーダーであるミリ波・遠赤外光の周波数領域(テラヘルツ領域)は、電波天文あるいは地球環境観測などのリモートセンシング等への応用が期待されている。最近話題になっているISS(国際宇宙ステーション)計画においても、地球環境の観測の一つとして超伝導材料を用いたセンサでオゾン層を観測する実験が予定されている。このように、ミリ波〜遠赤外光の周波数領域は実用上非常に魅力的な周波数領域の一つである。このようなシステムを構築するには発振器、伝送線路などに加えてセンサの研究開発が非常に重要になる。 The millimeter-wave / far-infrared frequency region (terahertz region) having a wavelength on the order of 10 mm to several thousandths of millimeters is expected to be applied to remote sensing such as radio astronomy or global environment observation. In the ISS (International Space Station) project, which has become a hot topic recently, an experiment to observe the ozone layer with a sensor using a superconducting material is planned as one of the observations of the global environment. Thus, the frequency region of millimeter wave to far infrared light is one of the very attractive frequency regions in practical use. In order to build such a system, research and development of sensors in addition to oscillators and transmission lines are very important.
遠赤外光の検出器としては、ショットキーダイオードに代表される量子型検出器と、熱型検出器がある。熱型検出器は、量子型の検出器と異なり感度の周波数依存性が小さく使いやすい利点を有する。熱型検出器の一例であるボロメータは、赤外光の電磁波のエネルギーを熱に変換し、熱変換による温度変化を抵抗値変化として検出するものである。このボロメータは、構造が簡単で製作が容易なことや、近赤外から遠赤外までの広い周波数帯において常温での検出が可能なことから広く用いられている。 As far-infrared light detectors, there are quantum detectors typified by Schottky diodes and thermal detectors. Unlike the quantum detector, the thermal detector has an advantage that the sensitivity is small in frequency dependence and easy to use. A bolometer, which is an example of a thermal detector, converts energy of infrared electromagnetic waves into heat, and detects a temperature change due to the thermal conversion as a resistance value change. This bolometer is widely used because it has a simple structure and is easy to manufacture, and can be detected at room temperature in a wide frequency band from the near infrared to the far infrared.
ボロメータを実際に遠赤外光検出素子として用いる際には、ボロメータに効率よく熱を吸収させるため、その表面に赤外光に対する吸収膜を設ける必要がある。しかし、測定波長が20μm以上の遠赤外の長波長領域になると、薄い吸収膜では遠赤外光を吸収しきれなくなり、吸収膜の厚さを厚くする必要がある。ところが、吸収体の膜厚を厚くすると吸収体の熱容量が大きくなるため、ボロメータへの入力電力が減少するとともに、ボロメータの応答速度も低下してしまう。本発明者らは、吸収体の代わりにアンテナをボロメータに取り付けたアンテナ結合マイクロボロメータを利用した検出方法を提案している(例えば、非特許文献1)。 When the bolometer is actually used as a far-infrared light detection element, it is necessary to provide an absorption film for infrared light on the surface of the bolometer in order to efficiently absorb heat. However, when the measurement wavelength is in the long-infrared long wavelength region of 20 μm or more, the thin absorption film cannot absorb far-infrared light, and it is necessary to increase the thickness of the absorption film. However, when the thickness of the absorber is increased, the heat capacity of the absorber increases, so that the input power to the bolometer is reduced and the response speed of the bolometer is also reduced. The present inventors have proposed a detection method using an antenna-coupled microbolometer in which an antenna is attached to a bolometer instead of an absorber (for example, Non-Patent Document 1).
図10は、アンテナ結合マイクロボロメータの一例を示す図である。ボロメータと1つのスロットアンテナを結合したアンテナ結合マイクロボロメータ100は、ボロメータ102と結合するアンテナ素子としてスロットアンテナ104を用いている。このスロットアンテナ104は、誘電体106上に積層された金属層である金属層108に矩形状のスロットを設けることで形成されており、誘電体に対して垂直な指向性を有する。ボロメータ102は、スロットアンテナ104の給電点であるスロットの略中央に配置されており、金属層108に細いスリット状の溝部110を設けることによって左右金属面の絶縁をとり、ボロメータ102への定電流の印加及びボロメータ102からの検出電圧の取り出しを可能にしている。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of an antenna-coupled microbolometer. An antenna-coupled
図11は、アンテナ結合マイクロボロメータの検出原理を示す模式図である。このようなアンテナ結合マイクロボロメータ100における検出電圧ΔVnは、下記式で表すことができる。例えば図10に示すアンテナ結合マイクロボロメータ100に電磁波として遠赤外光が照射された場合、スロットアンテナ104が受信した電磁波の電力は、ボロメータ102に供給され、ボロメータ102の抵抗値R11がR11+ΔR11に変化する。さらに、印加電流IBによるボロメータ102両端の電圧V1は、V1+ΔV1に変化する。このときの検出電圧は、(1)式のように示すことができる。
FIG. 11 is a schematic diagram showing the detection principle of the antenna-coupled microbolometer. The detection voltage ΔV n in such an antenna-coupled
ここで、dR/dTは抵抗温度係数、dT/dPは熱抵抗であり両者はボロメータ102の材料・形状に依存する。またP11は、スロットアンテナ104からボロメータ102に供給される電力である。
Here, dR / dT is a resistance temperature coefficient, dT / dP is a thermal resistance, and both depend on the material and shape of the
このようなアンテナ結合マイクロボロメータ100を用いた場合には、吸収膜を用いずに熱容量の減少を導くことができることに加え、受光面の大きさに関係なくボロメータ102の体積を小さくすることができる。したがって、スロットアンテナ104で受信した遠赤外光の電力を小さな体積としたボロメータ102に供給することにより、遠赤外光の応答速度及び感度を向上させることができる。
When such an antenna-coupled
ここで、アンテナ素子の受信電力は、アンテナ素子の実効開口面と電磁波との電力密度の積で求まるものであり、アンテナ素子の実効開口面は波長の2乗に比例する。よって、同じ利得を有するアンテナ素子であっても波長が異なると実効開口面も異なり受信電力の大きさも異なる。例えば、電力密度が同じ場合、サブミリ波(2.5THz)における受信電力は、マイクロ波(3GHz)に対して1.4×10−6倍と非常に小さい値をとることとなる。このため、サブミリ波帯においては受信電力を向上させることが必要である。そこで本発明者らは、個々のスロットアンテナそれぞれにボロメータを結合したアンテナ結合マイクロボロメータアレイを提案している(例えば、非特許文献1参照。)。 Here, the received power of the antenna element is determined by the product of the power density of the effective aperture surface of the antenna element and the electromagnetic wave, and the effective aperture surface of the antenna element is proportional to the square of the wavelength. Therefore, even if the antenna elements have the same gain, if the wavelengths are different, the effective aperture surface is different and the received power is different. For example, when the power density is the same, the reception power in the submillimeter wave (2.5 THz) takes a very small value of 1.4 × 10 −6 times that of the microwave (3 GHz). For this reason, it is necessary to improve the reception power in the submillimeter wave band. Therefore, the present inventors have proposed an antenna-coupled microbolometer array in which a bolometer is coupled to each individual slot antenna (see, for example, Non-Patent Document 1).
図12は、アンテナ結合マイクロボロメータアレイの一例を示す図である。アンテナ結合マイクロボロメータアレイ200は、誘電体202上に積層された金属層204にアンテナ素子である矩形状のスロットアンテナ206が複数形成されており、金属層204に細いスリット状の溝部210を設けることによって左右金属面の絶縁をとり、ボロメータ208への定電流の印加及びボロメータ208からの検出電圧の取り出しを可能にしている。このアンテナ結合マイクロボロメータアレイ200は、複数のスロットアンテナ206がそれぞれボロメータ208を有している点で図10に示すアンテナ結合マイクロボロメータ100とは異なる。例えば、単一スロットアンテナ結合マイクロボロメータを2個直列に並べた場合の検出電圧は、(2)式のように示すことができる。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an antenna-coupled microbolometer array. In the antenna-coupled
ここで、各アンテナ素子のボロメータ特性、即ち、(dR/dT)(dT/dP)が等しければ、(3)式のように示すことができる。 Here, if the bolometer characteristics of the respective antenna elements, that is, (dR / dT) (dT / dP) are equal, it can be expressed as the following equation (3).
さらに、スロットアンテナ206のスロットがnアレイである場合についても同様に考えると、検出電圧は、(4)式、(5)式のように示すことができる。
Further, when considering similarly the case where the slot of the
以上に説明したようなアンテナ結合マイクロボロメータアレイ200におけるアレイ構造は、遠赤外光の電力のみを検出するボロメータとの結合において適している。したがって、アンテナ素子のアレイ数を増加させるとアレイ数に比例した検出電圧を得ることができる。
The array structure in the antenna-coupled
しかし、従来のアンテナ結合マイクロボロメータアレイでは、電磁波の特定方向の偏波しか検出できなかった。また、アンテナ素子のアレイ数を増加させることにより利得を増加させることができるものの、それに伴ってアンテナ素子の指向性も変化してしまう問題があった。 However, the conventional antenna-coupled microbolometer array can detect only the polarization of the electromagnetic wave in a specific direction. In addition, although the gain can be increased by increasing the number of antenna element arrays, there is a problem that the directivity of the antenna elements changes accordingly.
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、指向性を変化させずに利得のみを増加させ、偏波面に依存せずにテラヘルツ領域の電磁波を検出することができる電磁波検出素子及び電磁波検出装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an electromagnetic wave detection element and an electromagnetic wave that can detect only an electromagnetic wave in the terahertz region without increasing the directivity and increasing only the gain and not depending on the polarization plane. An object is to provide a detection device.
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討の結果、本発明に至った。すなわち、本発明に係る電磁波検出素子は、偏波面に無関係にテラヘルツ領域の電磁波を検出するための素子であって、誘電体と、その表面に形成された金属層と、上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され上記電磁波を受信する第1のアンテナ素子群と、上記第1のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され上記第1のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第1の検出素子群とからなる第1のアンテナ素子形成領域と、上記第1のアンテナ素子群と偏波面が略直交するように上記第1のアンテナ素子形成領域以外の上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され上記電磁波を受信する第2のアンテナ素子群及び上記第2のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成された上記第2のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第2の検出素子群からなる第2のアンテナ素子形成領域とを備え、上記金属層は、上記第1のアンテナ素子形成領域及び上記第2のアンテナ素子形成領域での上記第1の検出素子群及び上記第2の検出素子群による検出電圧を出力する複数の接続領域を形成する溝部を有することを特徴としている。 As a result of intensive studies in order to solve the above-described problems, the present inventors have reached the present invention. That is, the electromagnetic wave detection element according to the present invention is an element for detecting an electromagnetic wave in the terahertz region regardless of the plane of polarization. The dielectric, the metal layer formed on the surface thereof, and the metal layer are substantially mutually connected. The first antenna element group that is formed in an array with equal intervals and receives the electromagnetic wave, and the received power at the first antenna element group that is formed at substantially the center of each of the antenna elements of the first antenna element group A first antenna element formation region comprising a first detection element group for converting the detection voltage into a detection voltage, and a region other than the first antenna element formation region so that the plane of polarization of the first antenna element group is substantially orthogonal A second antenna element group that is formed in an array at substantially equal intervals on the metal layer and that receives the electromagnetic wave, and is formed at a substantially central portion of each antenna element of the second antenna element group. And a second antenna element formation region comprising a second detection element group for converting received power at the second antenna element group into a detection voltage, and the metal layer is formed with the first antenna element formation. And a groove portion for forming a plurality of connection regions for outputting a detection voltage by the first detection element group and the second detection element group in the region and the second antenna element formation region.
また、本発明に係る電磁波検出装置は、マトリクス状に配設された複数個の偏波面に無関係にテラヘルツ領域の電磁波を検出するための電磁波検出素子からなる電磁波検出装置であって、上記電磁波検出素子は、誘電体と、その表面に形成された金属層と、上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され上記電磁波を受信する第1のアンテナ素子群及び上記第1のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され、上記第1のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第1の検出素子群からなる第1のアンテナ素子形成領域と、上記第1のアンテナ素子群と偏波面が略直交するように上記第1のアンテナ素子形成領域以外の上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され、上記電磁波を受信する第2のアンテナ素子群及び上記第2のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され、上記第2のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第2の検出素子群からなる第2のアンテナ素子形成領域とを備え、上記金属層は、上記第1のアンテナ素子形成領域及び上記第2のアンテナ素子形成領域での上記第1の検出素子群及び上記第2の検出素子群による検出電圧を出力する複数の接続領域を形成する溝部を有することを特徴としている。 An electromagnetic wave detection device according to the present invention is an electromagnetic wave detection device comprising an electromagnetic wave detection element for detecting an electromagnetic wave in a terahertz region regardless of a plurality of polarization planes arranged in a matrix. The elements include a dielectric, a metal layer formed on the surface thereof, a first antenna element group that receives the electromagnetic waves and is formed in an array at substantially equal intervals on the metal layer, and the first antenna element group. A first antenna element formation region formed in a substantially central portion of each of the antenna elements, the first antenna element formation region comprising a first detection element group for converting received power at the first antenna element group into a detection voltage; and The antenna elements are formed in an array at substantially equal intervals on the metal layer other than the first antenna element formation region so that the plane of polarization and the plane of polarization are substantially orthogonal, and receive the electromagnetic waves. And a second detection element group which is formed at substantially the center of each of the antenna elements of the second antenna element group and the second antenna element group and converts received power at the second antenna element group into a detection voltage. Two antenna element formation regions, and the metal layer is formed by the first detection element group and the second detection element group in the first antenna element formation region and the second antenna element formation region. It is characterized by having a groove for forming a plurality of connection regions for outputting a detection voltage.
本発明によれば、偏波面に依存せずにテラヘルツ領域の電磁波を検出することができるとともに、アンテナ素子の指向性を変化させずに利得のみを増加させることができる。 According to the present invention, it is possible to detect electromagnetic waves in the terahertz region without depending on the polarization plane, and it is possible to increase only the gain without changing the directivity of the antenna element.
以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能であることは言うまでもない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.
図1は、本実施の形態における電磁波検出素子を模式的に示す図である。電磁波検出装置1は、アンテナ素子と検出素子とを一体化した電磁波検出素子2が多数配列されおり、受信波の周波数が2.5THzの場合には例えば一辺が1cmの正方形に2500画素が並べられ、撮像装置として動作する。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an electromagnetic wave detecting element in the present embodiment. The electromagnetic
電磁波検出素子2は、例えば2.5THzを検出するための二次元素子の1ユニットから構成され、12のスロットアレイが二次元状に配置されている。この1ユニットは、一辺が約2λ(λは、入射波長)であり、入射波が2.5THzの場合には一辺が約200μmの正方形の形状、即ち、一辺が2.5THzの波長である118μmの約2倍の長さとなるように構成されている。なお、この二次元素子の1ユニットの大きさは、テラヘルツ領域の電磁波を集光することが可能な大きさであれば特に限定されるものではなく他の大きさとしてもよい。
The electromagnetic
上述したように電磁波検出装置1の1ユニットを構成する電磁波検出素子2は、アンテナ素子形成領域10、アンテナ素子形成領域20、アンテナ素子形成領域30及びアンテナ素子形成領域40で構成されている。
As described above, the electromagnetic
図2は、本実施の形態における電磁波検出素子の詳細な構成を示す図である。アンテナ素子形成領域10乃至アンテナ素子形成領域40は、誘電体(図示せず)と、誘電体の表面に積層された金属層と、金属層に設けられたアンテナ素子と、各アンテナ素子上に設けられた検出素子とからなる。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the electromagnetic wave detection element in the present embodiment. The antenna
例えばアンテナ素子形成領域10には、誘電体上に形成された金属層11にアンテナ素子12がその長手方向に対して平行方向に略等間隔をもって3個アレイ状に設けられ、検出素子13が各アンテナ素子12の略中央部に形成され、検出された電圧を出力するための溝部である溝部14が誘電体の上側面と略平行に形成されるとともに誘電体の縁部で開口している。
For example, in the antenna
誘電体は、アンテナ素子12の周波数帯域において低損失な誘電体材料、即ち、電磁波をほぼ吸収せずに透過させる材料で構成されている。この誘電体は、直流電圧に対して電気を通さない絶縁材料として機能する。また、誘電体は誘電率εを有しており、後述するように任意の誘電率を有する材料を用いることができる。具体的に誘電体の材料としては、石英、アルミナ、水晶、ガリウムヒ素等を用いることができる。 The dielectric is made of a dielectric material having a low loss in the frequency band of the antenna element 12, that is, a material that transmits the electromagnetic wave without substantially absorbing it. This dielectric functions as an insulating material that does not conduct electricity with respect to a DC voltage. The dielectric has a dielectric constant ε, and a material having an arbitrary dielectric constant can be used as will be described later. Specifically, quartz, alumina, quartz, gallium arsenide, or the like can be used as the dielectric material.
また、誘電体は、アンテナ特性の関係上その厚さを四分の一波長の奇数倍とするのが最適であるが、レンズを誘電体材料として用いる場合にはその限りでない。 In addition, the thickness of the dielectric is optimally set to an odd multiple of a quarter wavelength in terms of antenna characteristics, but this is not the case when a lens is used as the dielectric material.
誘電体の表面に形成された金属層11は、例えば金属材料等で形成されており導電層を構成している。この金属層11は、蒸着等の技術により誘電体と接合されており、誘電体と接着性の強い金属、例えばクロムやチタン等のアルミニウムのバリア金属層と、その表面に金、銅、ニッケル等の給電層とからなる。また、金属層11は、単層あるいは複数層に積層したものが使用可能である。また、金属層11は、その厚さを入射波の進入深さ(スキンデプス)程度又はそれよりも厚くすることが好ましい。
The
また、金属層11には溝部14a及び溝部14bが形成されている。この溝部14は、細いスリット状の線路であり、誘電体の上側面と略平行に形成され、誘電体の縁部で開口している。溝部14は、アンテナ素子12の受信特性に影響を与えないように、アンテナ素子12の長手方向の端部から約0.25Lの距離に位置するように形成されていることが好ましい。ここで、Lは、アンテナ素子12の長手方向の長さをいう。このように形成された溝部14は、その溝部14の長手方向に対する左右の金属層11との絶縁をとり、検出素子13への定電流の印加及び検出素子13からの検出電圧を出力するための接続領域を形成している。
The
金属層11に形成されたアンテナ素子12は、金属層11が積層された一面側からみて誘電体が露出するように金属層11に矩形状にくり抜かれた部分である。アンテナ素子12は、金属層11にエッチング技術等で所定の位置に加工されることで形成されている。アンテナ素子12は、例えば金属層11に略長方形状のスロットを設け、アンテナパターンを変えないで同一のスロットを平行にアレイ状に並べることが好ましく、これにより利得を高めることができる。
The antenna element 12 formed on the
また、各アンテナ素子形成領域におけるアンテナ素子の配置が対称性を有することが好ましい。例えば、本実施の形態で示すように各アンテナ素子形成領域におけるアンテナ素子の数を3アレイずつとしてアンテナ素子の配置が対称性を有するようにすることで、電磁波検出素子2の製作を容易なものとすることができる。さらに、アンテナ素子を対称的に配置することによって、各アンテナ素子の独立性を保つことができるとともに、本実施の形態に示すようにアンテナ素子形成領域10乃至アンテナ素子形成領域40における4対のアンテナを略正方形に配置することができるため、アレイ化に都合がよい。
Moreover, it is preferable that the arrangement of the antenna elements in each antenna element formation region has symmetry. For example, as shown in the present embodiment, the number of antenna elements in each antenna element formation region is set to 3 arrays so that the antenna elements are arranged symmetrically, thereby making it easy to manufacture the electromagnetic
なお、アンテナ素子12のアレイ数は、本実施の形態で示すように各アンテナ素子形成領域のアンテナ素子の数を3つずつとした計12アレイに限定されるものではなく、例えば検出されるテラヘルツ領域の電磁波が集光可能なアレイ数とすることができる。 Note that the number of antenna elements 12 is not limited to a total of 12 arrays in which the number of antenna elements in each antenna element formation region is three as shown in the present embodiment. The number of arrays in which electromagnetic waves in the region can be collected can be set.
本実施の形態におけるアンテナ素子12は、金属層11の一面と並行な各アンテナ素子12のスロットの長手方向の長さLと各スロットの短手方向の長さWとが、電磁波の平均波長λmを用いて1波長アンテナとして動作するように形成されている。例えば、インピーダンス50オームの1波長アンテナとして動作するように、Lが約0.72λm、Wが約0.08λmとなるように形成されている。ここでλmは、検出するテラヘルツ領域の電磁波の平均波長であり、(6)式で表わすことができる。
In the antenna element 12 in the present embodiment, the length L in the longitudinal direction of each antenna element 12 parallel to one surface of the
ここで、λ0は大気中での電磁波の波長、λmは電磁波の平均波長、εrは誘電体の誘電率である。したがって、本実施の形態では上述したように任意の誘電体を用いることができる。 Here, λ 0 is the wavelength of the electromagnetic wave in the atmosphere, λ m is the average wavelength of the electromagnetic wave, and ε r is the dielectric constant of the dielectric. Therefore, any dielectric can be used in this embodiment as described above.
また、アンテナ素子12の電界(E面)方向のアンテナ素子の中心と中心との間隔dは、0<d<2λdと表すことができ、本実施の形態では特に約0.5λdとするのが好ましい。ここでλdは、(7)式により示される誘電体波長である。この理由について以下説明する。 Further, the distance d between the centers of the antenna elements in the direction of the electric field (E-plane) of the antenna element 12 can be expressed as 0 <d <2λ d, and in this embodiment is particularly about 0.5λ d . Is preferred. Here, λ d is a dielectric wavelength represented by the equation (7). The reason for this will be described below.
図3は、受信電力とアンテナ素子のスロット間隔の関係を示す図である。図3は、スロットアレイに4.7GHzのマイクロ波を照射した際の受信信号に関する結果であり、横軸は3スロットアレイのE面方向の間隔d、縦軸は各アンテナ素子受信電力の和を示している。この結果から、スロット間隔を1.5λdとしたときに一番受信電力が大きく、次に0.5λd間隔としたときが大きくなり、一方で1.0λdと2.0λdとすると受信電力が低下することが確認できた。 FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the received power and the slot interval of the antenna element. FIG. 3 shows the result of the received signal when the slot array is irradiated with the microwave of 4.7 GHz. The horizontal axis is the distance d in the E-plane direction of the 3-slot array, and the vertical axis is the sum of the received power of each antenna element. Show. Received from this result, most received power is large when the slot distance and 1.5 [lambda] d, and then when a 0.5 [lambda d spacing increases, whereas in the the 1.0Ramuda d and 2.0Ramuda d It was confirmed that the power decreased.
このようにアンテナ素子12のE面方向のアンテナ素子の中心と中心との間隔dを0.5λdと1.5λdとした場合で比較すると、同じアレイ数で比較した場合には1.5λd間隔でのアレイ化が最適であるが、面積あたりの受信電力で比較した場合には0.5λd間隔でスロットを配置することにより1.5λd間隔で配置した3スロットが占める面積に7スロットが配置できる。即ち、1.5λd間隔の3スロットアレイよりも0.5λd間隔の7スロットアレイの方が全体の受信電力の和では約3dB大きくなる。したがって、本実施の形態では検出素子22の占有面積に対する感度の観点から、E面方向に配列するアンテナ素子21の間隔は、約0.5λd間隔とすることが好ましい。
Thus, when the distance d between the centers of the antenna elements 12 in the E-plane direction of the antenna element 12 is set to 0.5λ d and 1.5λ d , it is 1.5λ when compared with the same number of arrays. Although an array of at d-spacing is optimal, the area occupied by three slots arranged at 1.5 [lambda] d intervals by arranging the slots at 0.5 [lambda d interval when compared with the received power per
アンテナ素子12上に形成された検出素子13は、例えばポリシリコンやアモルファスシリコン等の半導体、白金,タンタル,ニッケル等の金属、窒化ニオブ,YBCO等の超伝導体、酸化バナジウム、セラミック等で構成され、アンテナ素子12の給電点であるスロットの略中央部に配置されている。検出素子13は、抵抗体の抵抗値が温度によって変化する性質を利用した素子であり、例えばボロメータを検出素子13として用いて入射されたテラヘルツ領域の電磁波を画素のセンサ部で熱に変換し、センサの温度変化を検出して電気信号の形で読み出すことができる。 The detection element 13 formed on the antenna element 12 is made of, for example, a semiconductor such as polysilicon or amorphous silicon, a metal such as platinum, tantalum, or nickel, a superconductor such as niobium nitride, YBCO, vanadium oxide, or ceramic. The antenna element 12 is disposed at a substantially central portion of the slot that is a feeding point. The detection element 13 is an element that utilizes the property that the resistance value of the resistor changes according to temperature. For example, the electromagnetic wave in the terahertz region that is incident using the bolometer as the detection element 13 is converted into heat by the sensor unit of the pixel, The temperature change of the sensor can be detected and read out in the form of an electrical signal.
また、検出素子13は、上記金属層11と並行な検出素子13におけるアンテナ素子12の長手方向に対する長さがアンテナ素子12の長手方向の長さに対して約20%以下となるように形成することが好ましい。このように検出素子13を形成することにより、アンテナ素子12の受信動作への影響を削減してアンテナ素子12が受信したテラヘルツ領域の電磁波の電力を効率的に検出電圧に変換することが可能となる。
The detection element 13 is formed such that the length of the detection element 13 parallel to the
また、アンテナ素子12の中央に配置する検出素子13は、アンテナ素子12の長手方向に対する幅がアンテナ素子12の中心周波数及びアンテナ抵抗(放射抵抗)に影響を与える。したがって、検出素子13は、アンテナ素子12の長手方向に対する幅をアンテナ素子12の長手方向の長さの20%以下にすることによって、アンテナ素子12を設計通りに動作させることができる。 Further, in the detection element 13 arranged at the center of the antenna element 12, the width of the antenna element 12 in the longitudinal direction affects the center frequency and the antenna resistance (radiation resistance) of the antenna element 12. Therefore, the detection element 13 can operate the antenna element 12 as designed by setting the width of the antenna element 12 in the longitudinal direction to 20% or less of the length in the longitudinal direction of the antenna element 12.
次に、図2を再度参照して、本実施の形態における電磁波検出素子2のアンテナ素子形成領域10乃至アンテナ素子形成領域40の構成についてさらに説明する。なお、アンテナ素子形成領域20乃至アンテナ素子形成領域40における構成、即ち、d,W,L値やアンテナ素子及び検出素子の形状は、上述したアンテナ素子形成領域10と同様であるものとして以下説明は省略する。
Next, referring to FIG. 2 again, the configuration of the antenna
アンテナ素子形成領域20は、アンテナ素子形成領域10を金属層11の上面からみて時計回りの方向に約90度回転させるとともに、アンテナ素子形成領域10をA−Aに対して鏡面対称となる位置に形成されている。アンテナ素子形成領域20には、各アンテナ素子21がその長手方向に対して略平行方向に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成されている。即ち、アンテナ素子形成領域20の各アンテナ素子21の長手方向がアンテナ素子形成領域10の各アンテナ素子12の長手方向に対して略直交するように形成されている。したがって、アンテナ素子形成領域20における各アンテナ素子21は、アンテナ素子形成領域10の各アンテナ素子12と偏波面が略直交する。ここで偏波面とは、電界の方向と進行方向が一定な平面をいう。
The antenna
溝部23a及び溝部23bは細いスリット状の線路であり、誘電体の上側面と略平行に形成され誘電体の縁部で開口している。このような構成により、溝部23の長手方向に対する左右の金属層11との絶縁をとり、検出素子22への定電流の印加及び検出素子22からの検出電圧を出力するための接続領域を形成している。
The
このように電磁波検出素子2は、アンテナ素子形成領域10及びアンテナ素子形成領域20を有することにより偏波面に依存せずにテラヘルツ領域の電磁波を検出することが可能となる。したがって、例えば偏波面内にあるテラヘルツ領域の電磁波のうち大地に垂直な電界をもつ垂直偏波及び大地に水平な電界をもつ水平偏波を検出することが可能となる。
Thus, the electromagnetic
アンテナ素子形成領域30における各アンテナ素子31は、その長手方向がアンテナ素子形成領域20における各アンテナ素子21の長手方向に対して略平行となるように形成されている。また、アンテナ素子形成領域30における各アンテナ素子31は、その長手方向がアンテナ素子形成領域10における各アンテナ素子12の長手方向に対して略直交するように形成されている。即ち、アンテナ素子形成領域30は、アンテナ素子形成領域20の各アンテナ素子21と偏波面が実質的に同一となるように形成されているとともにアンテナ素子形成領域10の各アンテナ素子と偏波面が実質的に直交するように形成されている。
Each antenna element 31 in the antenna
溝部33a及び溝部33bは細いスリット状の線路であり、誘電体の上側面と略平行に形成され誘電体の縁部で開口している。このような構成により、溝部33の長手方向に対する左右の金属層11との絶縁をとり、検出素子32への定電流の印加及び検出素子32からの検出電圧を出力するための接続領域を形成している。
The
アンテナ素子形成領域40における各アンテナ素子41は、その長手方向がアンテナ素子形成領域10における各アンテナ素子12の長手方向に対して略平行となるように形成されている。また、アンテナ素子形成領域40における各アンテナ素子41は、その長手方向がアンテナ素子形成領域20及びアンテナ素子形成領域30における各アンテナ素子の長手方向に対して略直交するように形成されている。即ち、アンテナ素子形成領域40における各アンテナ素子は、アンテナ素子形成領域10の各アンテナ素子12と偏波面が実質的に同一となるように形成されているとともに、アンテナ素子形成領域20の各アンテナ素子21及びアンテナ素子形成領域30の各アンテナ素子31と偏波面が実質的に直交するように形成されている。
Each antenna element 41 in the antenna
溝部43a及び溝部43bは細いスリット状の線路であり、誘電体の上側面と略平行に形成され誘電体の縁部で開口している。このような構成により、溝部43の左右の金属層11との絶縁をとり、検出素子42への定電流の印加及び検出素子42からの検出電圧を出力するための接続領域を形成している。
The
換言すると、アンテナ素子形成領域10とアンテナ素子形成領域40とは、受信波の周波数が2.5THzの場合には一辺約200μmの1画素における中心点に対して点対象の位置関係であり、かつ、アンテナ素子形成領域20とアンテナ素子形成領域30とは、一辺約200μmの1画素における中心点に対して点対象の位置関係となるように形成されている。このようなアンテナ素子形成領域10乃至アンテナ素子形成領域40を有することにより、偏波面に依存せずにテラヘルツ領域の電磁波を検出することができる。したがって、例えばテラヘルツ領域の電磁波の直交する二つの偏波、即ち垂直偏波及び水平偏波をそれぞれ検出することが可能となる。このように二つの偏波をそれぞれ分別して検出することにより、テラヘルツ領域の電磁波の分離能を向上させることが可能となる。
In other words, the antenna
また、アンテナ素子形成領域10及びアンテナ素子形成領域20に加えて、アンテナ素子形成領域30及びアンテナ素子形成領域40をさらに有する構成とした場合には、テラヘルツ領域の電磁波を受信するためのアンテナ素子の数を増加することができるため、より高感度にテラヘルツ領域の電磁波を検出することが可能となる。
In addition to the antenna
次に、本実施の形態に係る電磁波検出素子2の動作について説明する。例えば、電磁波検出素子2にテラヘルツ領域の電磁波が照射されると、各アンテナ素子で独立に受信された電力が各検出素子に供給される。各アンテナ素子から供給された電力に基づいて検出素子の抵抗値が変化し、印加電流により検出素子の両端の電圧が変化する。このようにして各アンテナ素子が独立に受信したテラヘルツ領域の電磁波の受信電力を各検出素子の検出電圧として出力することができる。
Next, the operation of the electromagnetic
図4は、本実施の形態における電磁波検出素子の検出原理を示す図である。図2に示す金属層11に設けられた溝部14,23,33,43により、直列に接続された各検出素子による検出電圧を出力する複数の接続領域が形成されている。図4に示すように、例えば電磁波検出素子2に受信波の周波数が2.5THzであるテラヘルツ領域の電磁波が照射されると、各アンテナ素子から供給された電力に基づいてアンテナ素子形成領域10における検出素子13a,検出素子13b,検出素子13c、アンテナ素子形成領域20における検出素子22a,検出素子22b,検出素子22c、アンテナ素子形成領域30における検出素子32a,検出素子32b,検出素子32c及びアンテナ素子形成領域40における検出素子42a、検出素子42b、検出素子42cで検出電圧に変換し、この変換された電圧が端子15,端子24,端子34及び端子44を介して出力される。
FIG. 4 is a diagram showing the detection principle of the electromagnetic wave detection element in the present embodiment. A plurality of connection regions for outputting detection voltages by the respective detection elements connected in series are formed by the groove portions 14, 23, 33, and 43 provided in the
次に、図5乃至図8を参照して、本実施の形態に係る電磁波検出素子2において、検出電圧がアレイ数によってのみ決定される理由について説明する。
Next, the reason why the detection voltage is determined only by the number of arrays in the electromagnetic
図5は、単スロットから9スロットアレイに対するマイクロ波4.7GHzを照射した際の受信パターンを示す図である。上側が空気側、下側が誘電体側のパターンで、0°及び180°が基板に垂直な角度である。また、各受信パターンは、それぞれのアレイ数における受信パターンを合成したものである。太線は単一スロットの場合であり、理論パターンとして示している。 FIG. 5 is a diagram showing a reception pattern when a microwave of 4.7 GHz is irradiated from a single slot to a 9-slot array. The upper side is a pattern on the air side, the lower side is a pattern on the dielectric side, and 0 ° and 180 ° are angles perpendicular to the substrate. Each reception pattern is a combination of reception patterns for each number of arrays. The thick line is for a single slot and is shown as a theoretical pattern.
この結果から、アレイ数の増加に伴って受信電力が増加していることが確認できた。また、受信パターンの形状は、アレイ数に関係なく単一スロットアンテナの理論パターンと略一致することを確認することができた。さらに受信パターンは、スロットアンテナのアレイ数によって変化がないことを確認することができた。 From this result, it was confirmed that the received power increased as the number of arrays increased. In addition, it was confirmed that the shape of the received pattern substantially matched the theoretical pattern of the single slot antenna regardless of the number of arrays. Furthermore, it was confirmed that the reception pattern did not change with the number of slot antenna arrays.
なお、テラヘルツ領域の電磁波に相当する2.5THz−CH3OHレーザ光を照射した場合にも、同様にアレイ数に依存しない受信パターンを得ることができる(例えば、非特許文献1参照)。 Note that a reception pattern that does not depend on the number of arrays can be obtained in the same manner even when 2.5 THz-CH 3 OH laser light corresponding to electromagnetic waves in the terahertz region is irradiated (see, for example, Non-Patent Document 1).
図6は、スロットアンテナ結合マイクロボロメータにおける正面検出電圧とアレイ数の関係を示す図である。横軸にアレイ数、縦軸に検出電圧を示しており、黒丸及び三角の記号は、それぞれスロットアンテナアレイが図7に示すような誘電体上に積層している金属層51に形成されたスロットアンテナ52と、スロットアンテナ52の略中央に形成されたボロメータ53と、溝部54とを有する1次元に配列されたスロットアンテナ結合マイクロボロメータアレイ50及び図8に示すような誘電体上に積層された金属層61に形成されたスロットアンテナ62と、スロットアンテナ62の略中央に形成されたボロメータ63と、溝部64を有する二次元に配列されたスロットアンテナ結合マイクロボロメータアレイ60を用いた場合の検出電圧の実測値をそれぞれ示している。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the front detection voltage and the number of arrays in the slot antenna coupling microbolometer. The horizontal axis indicates the number of arrays, and the vertical axis indicates the detection voltage. The black circles and triangles indicate the slots formed in the
図6に示す結果から、1次元の実測値からアレイ数に比例した検出電圧が得られることが確認できた。また、1次元及び2次元アレイ素子での実測値から、アレイ数が同じ場合には、1次元又は2次元に関わらず略同じ検出電圧が得られることが確認できた。したがって、スロットアンテナ結合マイクロボロメータアレイにおける検出電圧は、アレイ数によってのみ決定することができる。 From the results shown in FIG. 6, it was confirmed that a detection voltage proportional to the number of arrays was obtained from a one-dimensional measured value. Further, it was confirmed from the actually measured values in the one-dimensional and two-dimensional array elements that substantially the same detection voltage can be obtained regardless of the one-dimensional or two-dimensional when the number of arrays is the same. Therefore, the detection voltage in the slot antenna coupled microbolometer array can be determined only by the number of arrays.
次に、本実施の形態に係る電磁波検出素子2の製作工程の例について説明する。
Next, an example of a manufacturing process of the electromagnetic
図9は、本実施の形態における電磁波検出素子2の製作工程を示す模式図である。本実施の形態における電磁波検出素子は、微細加工技術を用いて以下に説明するステップS1〜ステップS8の工程を経て作成した。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the electromagnetic
まず、ステップS1において、誘電体70に金属層を積層させる(a、b)。金属層として、例えばクロムやチタン等のアルミニウムのバリア金属層71と、その表面に金、銅、ニッケル等の給電層72を成膜する。本実施の形態では、バリア金属層71としてクロムを、給電層72として金を成膜する。
First, in step S1, a metal layer is laminated on the dielectric 70 (a, b). As the metal layer, for example, an aluminum
ステップS2において、アンテナ素子となる部位を露出させるためのレジスト73を金属層に塗布する(c)。本実施の形態では、電子描画用のポジ型レジストZEP−520を塗布するが、これ以外の他の周知なレジストを用いることも可能である。 In step S2, a resist 73 for exposing a portion to be an antenna element is applied to the metal layer (c). In this embodiment, positive resist ZEP-520 for electronic drawing is applied, but other well-known resists can be used.
ステップS3において、ステップS2で塗布したレジスト73上に電子描画を施すことにより、アンテナ素子となるスロットアンテナをパターニングする(d)。 In step S3, the slot antenna serving as the antenna element is patterned by performing electron drawing on the resist 73 applied in step S2 (d).
ステップS4において、ステップS3でパターニングしたアンテナ部の金属層をエッチングする。エッチングとしては、クロム酸系エッチング、非クロム酸系エッチング等のウェットエッチングや気相エッチング、プラズマエッチング等のドライエッチングを採用することができる。エッチングすることにより対象となる金属を溶解させる。本実施の形態では、微細加工が可能であることやフォトレジストとの選択性が高いことから、気相エッチングであるドライエッチングで金属層であるクロム及び金を溶解させることが好ましい。 In step S4, the metal layer of the antenna part patterned in step S3 is etched. As the etching, wet etching such as chromic acid-based etching and non-chromic acid-based etching, and dry etching such as gas phase etching and plasma etching can be employed. The target metal is dissolved by etching. In this embodiment mode, it is preferable to dissolve chromium and gold which are metal layers by dry etching which is vapor phase etching because microfabrication is possible and selectivity with a photoresist is high.
ステップS5において、レジスト73を除去することにより(f)、アンテナ部であるスロットアンテナ75が完成する(g)。
In step S5, the resist 73 is removed (f) to complete the
続いてステップS6において、ステップS5で加工された誘電体70に対して、再び光露光用のレジスト76を塗布する(h)。本実施の形態では、光露光用のレジスト76としてポジ型レジストS−1400−31を塗布するが、これ以外の他の周知な光露光用のレジストを用いることも可能である。 Subsequently, in step S6, a resist 76 for light exposure is again applied to the dielectric 70 processed in step S5 (h). In the present embodiment, the positive resist S-1400-31 is applied as the light exposure resist 76, but other well-known light exposure resists may be used.
ステップS7において、光露光により検出素子となる部位をパターニングする(i)。本実施の形態では、ボロメータとなる部位を光露光によりパターニングする。 In step S7, a portion to be a detection element is patterned by light exposure (i). In the present embodiment, a part to be a bolometer is patterned by light exposure.
ステップS8において、ステップS7でパターニングした部位に検出素子となる材料77を積層し(j)、リフトオフすることにより(k)、電磁波検出素子であるスロットアンテナ結合マイクロボロメータ78が完成する(l)。本実施の形態では、検出素子となる材料77としてビスマス(Bi)を蒸着する。
In step S8, a
なお、図9では、単一スロットのスロットアンテナ結合マイクロボロメータの製作工程について示したが、本実施の形態における電磁波検出素子2のようにアンテナ素子をアレイ化する場合についても同様に製作することができる。また、上述した微細加工方法に限定されるものではなく、他の周知な技術を用いて電磁波検出素子2を製作してもよい。さらに、電磁波検出素子2におけるスロットアンテナは、その形状を同形で形成することが製作上好都合であるが、この例に限定されるものではなく異なる形状となるように形成してもよい。
Although FIG. 9 shows the manufacturing process of a single slot slot antenna coupling microbolometer, the antenna element can be manufactured in the same manner when the antenna elements are arrayed like the electromagnetic
このように作製した電磁波検出素子2は、指向性を変化させずに利得のみを増加させるとともに、偏波面に依存せずにテラヘルツ領域の電磁波の直交する二つの偏波を検出することができる。また、電磁波検出素子2によれば、垂直偏波及び水平偏波を利用し、直交する二つの偏波を分別して検出することができる。このように二つの偏波を分別して検出することにより、例えばユーザの分離能を向上させることができる。さらに、アンテナ素子形成領域10乃至アンテナ素子形成領域40を有する電磁波検出素子2によれば、テラヘルツ領域の電磁波を受信するためのアンテナ素子の数を増加することができるため、より高感度にテラヘルツ領域の電磁波を検出することが可能となる。
The electromagnetic
また、マトリクス状に配設された複数個の偏波面に無関係にテラヘルツ領域の電磁波を検出するための電磁波検出素子2からなる電磁波検出装置1は、指向性を変化させずに利得のみを増加させるとともに、偏波面に依存せずにテラヘルツ領域の電磁波の直交する二つの偏波を検出することができる。さらに、マトリクス状に配設された複数個の電磁波検出素子2がアンテナ素子形成領域10乃至アンテナ素子形成領域40を有する電磁波検出装置1によれば、垂直偏波及び水平偏波を利用し、直交する二つの偏波を分別して検出することができる。このように二つの偏波を分別して検出することにより、例えばユーザの分離能を向上させることができる。
In addition, the electromagnetic
1 電磁波検出装置、2 電磁波検出素子、10,20,30,40 アンテナ素子形成領域、11 金属層、12,21,31,41 アンテナ素子、13,22,32,42 検出素子、14,23,33,43 溝部、100 アンテナ結合マイクロボロメータ、200 アンテナ結合マイクロボロメータアレイ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
誘電体と、その表面に形成された金属層と、
上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され上記電磁波を受信する第1のアンテナ素子群及び上記第1のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され、上記第1のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第1の検出素子群からなる第1のアンテナ素子形成領域と、
上記第1のアンテナ素子群と偏波面が略直交するように上記第1のアンテナ素子形成領域以外の上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され、上記電磁波を受信する第2のアンテナ素子群及び上記第2のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され、上記第2のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第2の検出素子群からなる第2のアンテナ素子形成領域とを備え、
上記金属層は、上記第1のアンテナ素子形成領域及び上記第2のアンテナ素子形成領域での上記第1の検出素子群及び上記第2の検出素子群による検出電圧を出力する複数の接続領域を形成する第1の溝部を有することを特徴とする電磁波検出素子。 An element for detecting electromagnetic waves in the terahertz region regardless of the plane of polarization,
A dielectric and a metal layer formed on the surface;
A first antenna element group that is formed in an array at substantially equal intervals on the metal layer and that receives the electromagnetic wave, and is formed at substantially the center of each of the antenna elements of the first antenna element group, and the first antenna A first antenna element formation region comprising a first detection element group for converting received power in the element group into a detection voltage;
A second antenna that receives the electromagnetic waves and is formed in an array at substantially equal intervals on the metal layer other than the first antenna element formation region so that the plane of polarization of the first antenna element group is substantially orthogonal to the first antenna element group. A second detection element group formed at a substantially central portion of each of the element group and the antenna element of the second antenna element group, the second detection element group converting received power at the second antenna element group into a detection voltage. An antenna element forming region,
The metal layer includes a plurality of connection regions that output detection voltages from the first detection element group and the second detection element group in the first antenna element formation region and the second antenna element formation region. An electromagnetic wave detecting element having a first groove to be formed.
上記第2のアンテナ素子群と偏波面が実質的に同一となるように上記第1のアンテナ素子形成領域、上記第2のアンテナ素子形成領域及び上記第3のアンテナ素子形成領域以外の上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され、上記電磁波を受信する第4のアンテナ素子群及び上記第4のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され、上記第4のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第4の検出素子群からなる第4のアンテナ素子形成領域とをさらに備え、
上記金属層は、上記第3のアンテナ素子形成領域及び上記第4のアンテナ素子形成領域での上記第3の検出素子群及び上記第4の検出素子群による検出電圧を出力する複数の接続領域を形成する第2の溝部をさらに有することを特徴とする請求項1記載の電磁波検出素子。 The metal layers other than the first antenna element forming region and the second antenna element forming region are arranged in an array at substantially equal intervals so that the plane of polarization is substantially the same as that of the first antenna element group. Formed at a substantially central portion of each of the third antenna element group that receives the electromagnetic wave and the antenna elements of the third antenna element group, and converts the received power at the third antenna element group into a detection voltage. A third antenna element formation region comprising a third detection element group
The metal layer other than the first antenna element formation region, the second antenna element formation region, and the third antenna element formation region so that the plane of polarization is substantially the same as that of the second antenna element group. Are formed in an array at substantially equal intervals, and are formed at substantially the center of each of the fourth antenna element group for receiving the electromagnetic wave and the antenna elements of the fourth antenna element group, and the fourth antenna element group. And a fourth antenna element forming region comprising a fourth detection element group for converting the received power at the detection voltage into a detection voltage,
The metal layer includes a plurality of connection regions that output detection voltages from the third detection element group and the fourth detection element group in the third antenna element formation region and the fourth antenna element formation region. The electromagnetic wave detecting element according to claim 1, further comprising a second groove portion to be formed.
上記電磁波検出素子は、
誘電体と、その表面に形成された金属層と、
上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され上記電磁波を受信する第1のアンテナ素子群及び上記第1のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され、上記第1のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第1の検出素子群からなる第1のアンテナ素子形成領域と、
上記第1のアンテナ素子群と偏波面が略直交するように上記第1のアンテナ素子形成領域以外の上記金属層に互いに略等間隔をもってアレイ状に形成され、上記電磁波を受信する第2のアンテナ素子群及び上記第2のアンテナ素子群のアンテナ素子それぞれの略中央部に形成され、上記第2のアンテナ素子群での受信電力を検出電圧に変換する第2の検出素子群からなる第2のアンテナ素子形成領域とを備え、
上記金属層は、上記第1のアンテナ素子形成領域及び上記第2のアンテナ素子形成領域での上記第1の検出素子群及び上記第2の検出素子群による検出電圧を出力する複数の接続領域を形成する溝部を有することを特徴とする電磁波検出装置。 An electromagnetic wave detection device comprising an electromagnetic wave detection element for detecting electromagnetic waves in a terahertz region regardless of a plurality of polarization planes arranged in a matrix,
The electromagnetic wave detecting element is
A dielectric and a metal layer formed on the surface;
A first antenna element group that is formed in an array at substantially equal intervals on the metal layer and that receives the electromagnetic wave, and is formed at substantially the center of each of the antenna elements of the first antenna element group, and the first antenna A first antenna element formation region comprising a first detection element group for converting received power in the element group into a detection voltage;
A second antenna that receives the electromagnetic waves and is formed in an array at substantially equal intervals on the metal layer other than the first antenna element formation region so that the plane of polarization of the first antenna element group is substantially orthogonal to the first antenna element group. A second detection element group formed at a substantially central portion of each of the element group and the antenna element of the second antenna element group, the second detection element group converting received power at the second antenna element group into a detection voltage. An antenna element forming region,
The metal layer includes a plurality of connection regions that output detection voltages from the first detection element group and the second detection element group in the first antenna element formation region and the second antenna element formation region. An electromagnetic wave detecting device having a groove to be formed.
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