JP2011253142A - Bandpass filter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bandpass filter having a sufficient transmission characteristics and no polarization property.SOLUTION: This bandpass filter emitting electromagnetic wave of specific frequency out of electromagnetic waves entering one face side or reflecting it to the one face side, includes a substrate 3, and a mask section 4 covering one face 3a of the substrate 3. A plurality of openings 2 are provided in a grid shape on the mask section so as to expose the one face of the substrate 3. Four or more projecting sections are provided on the opening 2, which are tapered from the edge of the opening 2 toward the central direction. The aperture angle of the tip of the projecting sections is 30° or less, and the minimum interval d between the tips is 0.1-10 μm. The problem can be solved by using the above bandpass filter 10.

Description

本発明は、バンドパスフィルターに関する。特に、テラヘルツ波のバンドパスフィルターに関する。 The present invention relates to a bandpass filter. In particular, the present invention relates to a terahertz wave band-pass filter.

近年、テラヘルツ技術はセキュリティシステム、封筒内の薬物識別、耐熱フォームの密着性評価などに用いられ、注目されている。従来、良質の信号源がなく、利用が難しかったが、近年、良質の信号源の利用が可能になったためである。
テラヘルツ波とは、0.1〜100THzの帯域の電磁波を指す。この帯域は、分子の振動や分子間相互作用に対応する帯域であり、従来得られなかった情報を得ることができると期待されている。
しかし、テラヘルツ波は、空気中の水蒸気により吸収されやすいという問題があった。そのため、大気中の実用的な利用は困難であった。
In recent years, terahertz technology has been attracting attention because it is used for security systems, drug identification in envelopes, adhesion evaluation of heat-resistant foam, and the like. Conventionally, there has been no good signal source and it has been difficult to use, but in recent years it has become possible to use a good signal source.
A terahertz wave refers to an electromagnetic wave in a band of 0.1 to 100 THz. This band is a band corresponding to molecular vibrations and intermolecular interactions, and it is expected that information that could not be obtained conventionally can be obtained.
However, the terahertz wave has a problem that it is easily absorbed by water vapor in the air. Therefore, practical use in the atmosphere has been difficult.

テラヘルツ波を大気中で利用するための一つの方法として、バンドパスフィルターを用いる方法がある。バンドパスフィルター(Band−pass filter)とは、必要な範囲の周波数の電磁波のみを通し、他の周波数の電磁波を通さないフィルターであり、信号処理技術などで用いられている。
バンドパスフィルターを用いて、テラヘルツ波のうち水分の影響を受けない周波数成分を選ぶことができれば、大気中でもテラヘルツ波を各種検査や通信などへ利用できる。
しかし、テラヘルツ波のバンドパスフィルターで実用的なものはあまり報告されていない。
One method for using terahertz waves in the atmosphere is to use a bandpass filter. A band-pass filter is a filter that passes only electromagnetic waves of a necessary range of frequencies and does not pass electromagnetic waves of other frequencies, and is used in signal processing techniques and the like.
If a frequency component that is not affected by moisture is selected from the terahertz wave using the bandpass filter, the terahertz wave can be used for various inspections and communications in the atmosphere.
However, few practical terahertz wave bandpass filters have been reported.

特許文献1は共振型テラヘルツ波または赤外フィルターに関するものであり、透過共振特性が貫通口の非対称的な形状により制御される高透過性の多重共振フィルターが開示されている。しかし、このバンドパスフィルターは透過特性が十分でないとともに、偏光特性が見られるなどの問題があった。   Patent Document 1 relates to a resonance type terahertz wave or infrared filter, and discloses a highly transmissive multiple resonance filter in which transmission resonance characteristics are controlled by an asymmetric shape of a through hole. However, this band pass filter has problems such as insufficient transmission characteristics and polarization characteristics.

非特許文献1には、円形状の複数の穴が設けられた金属薄膜と誘電体基板とからなるバンドパスフィルターが記載されている。しかし、このバンドパスフィルターも、0.1〜3.0THzの周波数領域の電磁波の透過率が90%以下であり、透過特性が十分でなかった。 Non-Patent Document 1 describes a bandpass filter composed of a metal thin film provided with a plurality of circular holes and a dielectric substrate. However, this band-pass filter also has an electromagnetic wave transmittance of 90% or less in the frequency range of 0.1 to 3.0 THz, and the transmission characteristics are not sufficient.

非特許文献2、3には、実用的な観点から、抵抗率の高い単結晶SiやTsurupica(製品名)のような板厚の厚い透過基板を用いることにより、金属フィルムに複数の穴を設けたメッシュなどに比べて、耐久性、取扱性を向上させたバンドパスフィルターが記載されている。しかし、これらのバンドパスフィルターも透過特性が十分でなかった。   Non-Patent Documents 2 and 3 provide a plurality of holes in a metal film by using a thick transparent substrate such as single crystal Si or Tsurupica (product name) with high resistivity from a practical viewpoint. A band-pass filter with improved durability and handleability compared to other meshes is described. However, these bandpass filters also have insufficient transmission characteristics.

非特許文献4には、2つの扇状の部分が連結された開口部を有するバンドパスフィルターが記載されている。しかし、このバンドパスフィルターも透過特性が十分でなく、また、偏光特性が見られるなどの問題があった。 Non-Patent Document 4 describes a band-pass filter having an opening in which two fan-shaped portions are connected. However, this bandpass filter also has problems such as insufficient transmission characteristics and polarization characteristics.

特開2007−193298号公報JP 2007-193298 A

A.K.Azad and W.Zhang,Resonant terahertz transmission in subwavelength metallic hole arrays of sub−skin−depth thickness,Opt.Lett.,30,2945−2947(2005)A. K. Azad and W.M. Zhang, Resonant terhertz transmission in subwavelength metallic arrays of sub-skin-depth thickness, Opt. Lett. , 30, 2945-2947 (2005) D.Dragoman and M.Dragoman,Trahertz fields and applications,Prog.Quantum Electron.,28,1−66(2004)D. Dragoman and M.D. Dragoman, Trahertz fields and applications, Prog. Quantum Electron. , 28, 1-66 (2004) E.Kato,K.Suizu,and K.Kawase, Strong Resonance and Terahertz Wave Transmission Enhancement of Low−Porosity Metal Array with Bow−Tie−Shaped Apertures,Appl.Phys.Express,2,122302−1−122302−3(2009)E. Kato, K .; Suizu, and K.K. Kawase, Strong Resonance and Terahertz Wave Transmission Enhancement of Low-Porosity Metal Array with Bow-Tie-Shaped Apples, App. Phys. Express, 2,122302-1-122302-3 (2009) K.Ishihara,K.Ohashi,T.Ikari,H.Minamide,H. Yokoyama,J.Shikata,and H.Ito,,Appl.Phys.Lett.,89,201120−1−201120−3(2006)K. Ishihara, K .; Ohashi, T .; Ikari, H .; Minamide, H.M. Yokoyama, J. et al. Shikata, and H.K. Ito, Appl. Phys. Lett. , 89, 201120-1-201120-3 (2006)

十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a band-pass filter having sufficient transmission characteristics and no polarization characteristics.

本発明のバンドパスフィルターは、一面側に入射した電磁波のうち特定の周波数の電磁波のみを他面側から出射、もしくは前記一面側に反射するバンドパスフィルターであって、基板と、前記基板の一面もしくは両面を覆うマスク部を有し、前記マスク部には、前記基板の一面を露出させる複数の開口部が格子状に設けられており、前記開口部には、前記開口部の縁部から中心方向に向けて先細り形状とされた突出部が4つ以上備えられており、前記突出部の先端部の開き角度が30°以下であり、前記先端部同士の最短の間隔が0.1〜10μmであることを特徴とする。開き角度が30°より大きくなると、フィルターとしてのシャープネスが低下し、半値全幅(FWMH)で約0.05THz以下を実現できない。このため、30°以下とすることが好ましい。先端部同士の最短距離が10μm以上となると、透過もしくは反射波の信号強度が低下する。このため、10μm以下とすることが好ましい。 The band-pass filter of the present invention is a band-pass filter that emits only an electromagnetic wave having a specific frequency out of an electromagnetic wave incident on one surface side from the other surface side or reflects to the one surface side. Or it has a mask part which covers both sides, and the mask part is provided with a plurality of openings which expose one side of the substrate in the shape of a lattice, and the opening part is centered from the edge of the opening part. Four or more projecting portions tapered toward the direction are provided, the opening angle of the tip portion of the projecting portion is 30 ° or less, and the shortest interval between the tip portions is 0.1 to 10 μm. It is characterized by being. When the opening angle is larger than 30 °, the sharpness as a filter is lowered, and the full width at half maximum (FWMH) cannot be about 0.05 THz or less. For this reason, it is preferable to set it as 30 degrees or less. When the shortest distance between the tips is 10 μm or more, the signal intensity of the transmitted or reflected wave decreases. For this reason, it is preferable to set it as 10 micrometers or less.

本発明のバンドパスフィルターは、前記先端部の開き角度が5〜25°であることを特徴とする。
本発明のバンドパスフィルターは、前記開口部の中心同士の間隔が互いに等間隔とされ、前記間隔が30〜500μmであることを特徴とする。この距離はバンドパスフィルターのピーク周波数と大きな相関があり、0.1〜3.0THzの帯域にピーク周波数を得るためには、開口の中心間隔は30〜500μmであることが望ましい。
本発明のバンドパスフィルターは、前記基板の厚さが0.1〜3.0mmであることを特徴とする。厚さが0.1mm以下となると、開口による回折ピークだけでなく、基板内での多重反射によるピークが大きくなってしまう。逆に厚さが3.0mm以上となってくると透過強度が低下してくる。このため、基板の厚さは0.1〜3.0mmであることが好ましい。
The band-pass filter of the present invention is characterized in that the opening angle of the tip is 5 to 25 °.
The bandpass filter of the present invention is characterized in that the centers of the openings are equally spaced from each other, and the distance is 30 to 500 μm. This distance has a large correlation with the peak frequency of the band-pass filter. In order to obtain the peak frequency in the band of 0.1 to 3.0 THz, it is desirable that the center distance between the openings is 30 to 500 μm.
The bandpass filter of the present invention is characterized in that the thickness of the substrate is 0.1 to 3.0 mm. When the thickness is 0.1 mm or less, not only the diffraction peak due to the opening but also the peak due to multiple reflection in the substrate becomes large. Conversely, when the thickness is 3.0 mm or more, the transmission strength decreases. For this reason, it is preferable that the thickness of a board | substrate is 0.1-3.0 mm.

本発明のバンドパスフィルターは、前記基板がSi、光透過性樹脂又は光透過性ガラスのいずれかからなることを特徴とする。
本発明のバンドパスフィルターは、前記マスク部の厚さが0.1〜1.0μmであることを特徴とする。厚さが0.1μm以下となると、電磁波の表皮深さよりも小さくなってくるため、マスク部の無開口部であっても透過できるようになり、シャープな帯域を有するバンドパスフィルターとして機能しなくなる。一方で厚さが1.0μm以上となってくると透過率は飽和し、さらに厚くすると減少していく。このため、マスク部の厚さが0.1〜1.0μmであることが好ましい。
本発明のバンドパスフィルターは、前記マスク部が金属又は合金からなることを特徴とする。
The bandpass filter of the present invention is characterized in that the substrate is made of Si, a light transmissive resin, or a light transmissive glass.
The bandpass filter of the present invention is characterized in that the mask portion has a thickness of 0.1 to 1.0 μm. When the thickness is 0.1 μm or less, the skin depth of the electromagnetic wave becomes smaller, so that even a non-opening portion of the mask portion can be transmitted, so that it does not function as a bandpass filter having a sharp band. . On the other hand, the transmittance is saturated when the thickness is 1.0 μm or more, and decreases when the thickness is further increased. For this reason, it is preferable that the thickness of a mask part is 0.1-1.0 micrometer.
The bandpass filter of the present invention is characterized in that the mask portion is made of a metal or an alloy.

本発明のバンドパスフィルターは、前記金属がAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属からなることを特徴とする。
本発明のバンドパスフィルターは、前記合金がAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属を含有することを特徴とする。
テラヘルツ波の照射により、マスク部表面を電磁表面波が伝播する。周期的な開口が存在すると、この表面波が開口部にて回折干渉を起こし、開口の周期性に対応した共振ピークを有する透過波もしくは反射波となって発信される。このため、マスク部表面は導電体であり、電磁波が少なくとも数100μm伝播出来る必要がある。高い電気伝導性を持つ材料ほど表面電磁波の伝播距離が長くなり、開口の周期が大きくても共鳴させることができ、フィルターのピーク周波数の制御幅を大きくすることができる。
本発明のバンドパスフィルターは、一面側に入射したテラヘルツ波のうちピーク周波数が0.10〜3.00THzの範囲内にあるテラヘルツ波のみを他面側から出射することを特徴とする。
本発明のバンドパスフィルターは、各開口部で前記突出部が偶数個設けられており、各突出部の先端部はそれぞれいずれか他の突出部の先端部に対向するように設けられていることを特徴とする。
The bandpass filter of the present invention is characterized in that the metal is made of any one of Al, Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, and Ni.
The band-pass filter of the present invention is characterized in that the alloy contains any metal of Al, Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, or Ni.
By irradiation with the terahertz wave, an electromagnetic surface wave propagates on the surface of the mask portion. When a periodic aperture exists, this surface wave causes diffraction interference at the aperture, and is transmitted as a transmitted wave or a reflected wave having a resonance peak corresponding to the periodicity of the aperture. For this reason, the surface of the mask portion is a conductor, and it is necessary that the electromagnetic wave can propagate at least several hundred μm. The higher the electrical conductivity of the material, the longer the propagation distance of the surface electromagnetic wave, the resonance can be achieved even if the aperture period is large, and the control range of the peak frequency of the filter can be increased.
The bandpass filter of the present invention is characterized in that only the terahertz wave having a peak frequency within the range of 0.10 to 3.00 THz out of the terahertz wave incident on one surface side is emitted from the other surface side.
In the band-pass filter of the present invention, an even number of protrusions are provided at each opening, and the tip of each protrusion is provided so as to face the tip of any other protrusion. It is characterized by.

本発明のバンドパスフィルターは、一面側に入射した電磁波のうち特定の周波数の電磁波のみを他面側から出射、もしくは前記一面側に反射するバンドパスフィルターであって、基板と、前記基板の一面もしくは両面を覆うマスク部を有し、前記マスク部には、前記基板の一面を露出させる複数の開口部が格子状に設けられ、前記開口部に、前記開口部の縁部から中心方向に向けて先細り形状とされた突出部が4つ以上備えられており、前記突出部の先端部の開き角度が30°以下であり、前記先端部同士の最短の間隔が0.1〜10μmである構成なので、基板内の多重反射の干渉と、規則的に配列した開口部による近接場の干渉により、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band-pass filter of the present invention is a band-pass filter that emits only an electromagnetic wave having a specific frequency out of an electromagnetic wave incident on one surface side from the other surface side or reflects to the one surface side. Or it has a mask part which covers both sides, and the mask part is provided with a plurality of openings which expose one side of the substrate in the shape of a lattice, and the opening part is directed from the edge of the opening part toward the center. Four or more projecting portions having a tapered shape are provided, the opening angle of the tip portion of the projecting portion is 30 ° or less, and the shortest interval between the tip portions is 0.1 to 10 μm. Therefore, a band-pass filter having sufficient transmission characteristics and no polarization characteristics can be provided by interference of multiple reflections in the substrate and near-field interference by regularly arranged openings.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルターの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the band pass filter which is embodiment of this invention. 図1のA部拡大図である。It is the A section enlarged view of FIG. 図2のB−B’線における断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 2. 図2のC部の拡大図である。It is an enlarged view of the C section of FIG. バンドパスフィルターの透過率を測定する装置構成概略図である。It is an apparatus configuration schematic diagram for measuring the transmittance of a bandpass filter. 図5の矢印D方向から見たサンプル及びサンプル保持部の概略図である。It is the schematic of the sample and sample holding part seen from the arrow D direction of FIG. 実施例1のバンドパスフィルターの光学顕微鏡写真であって、開口部が格子状に並んでいる写真である。It is an optical microscope photograph of the bandpass filter of Example 1, and is a photograph in which the openings are arranged in a lattice pattern. 一つの開口部の拡大写真である。It is an enlarged photograph of one opening part. 実施例1のバンドパスフィルターの透過率の測定結果を示すグラフである。3 is a graph showing the measurement results of the transmittance of the bandpass filter of Example 1. 図9の0.6〜1.0THzの領域の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the area | region of 0.6-1.0 THz of FIG. 図7の矢印D方向から見た入射波の入射位置を示す概略図である。It is the schematic which shows the incident position of the incident wave seen from the arrow D direction of FIG. 入射波の入射位置を移動させて得られた実施例1のバンドパスフィルターの透過率の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the transmittance | permeability of the band pass filter of Example 1 obtained by moving the incident position of an incident wave. 入射電磁波の偏光方向の透過率の測定方法を説明する概略図である。It is the schematic explaining the measuring method of the transmittance | permeability of the incident electromagnetic wave in the polarization direction. バンドパスフィルターをXY面内において回転させたときの電磁波の透過率を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability of electromagnetic waves when a band pass filter is rotated in XY plane.

(本発明の実施形態)
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態であるバンドパスフィルターを説明する。
図1は、本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10の一例を示す平面図であり、図2は図1のA部拡大図であり、図3は図2のB−B’線における断面図であり、図4は図2のC部の拡大図である。
図1に示すように、バンドパスフィルター10は、基板3の一部を略四角形状に覆うマスク部4に格子状に開口部2が設けられて構成されている。
図2に示すように、開口部2は、その中心O同士の間隔lが互いに等間隔とされている。
前記間隔lは0.03〜0.5mmとすることが好ましく、0.05〜0.3mmとすることがより好ましく、0.08〜0.15mmとすることが更に好ましい。また、開口部2aから隣接する2つの開口部2b、2cへ結ぶ線の間の角度βが60°とされている。
(Embodiment of the present invention)
Hereinafter, a band-pass filter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a plan view showing an example of a band-pass filter 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a portion C in FIG.
As shown in FIG. 1, the band-pass filter 10 is configured by providing openings 2 in a lattice pattern in a mask portion 4 that covers a part of a substrate 3 in a substantially square shape.
As shown in FIG. 2, in the opening 2, the intervals 1 between the centers O are equally spaced from each other.
The interval l is preferably 0.03 to 0.5 mm, more preferably 0.05 to 0.3 mm, and still more preferably 0.08 to 0.15 mm. Further, the angle β between the lines connecting the opening 2a to the two adjacent openings 2b and 2c is set to 60 °.

このように対称的な開口部2は規則的に配列することが好ましい。上記間隔lで規則的に開口部2を配列することにより、近接場の干渉を強めることができる。
本実施形態では、一の開口部2aから隣接する2つの開口部2b、2cへ結ぶ線の間の角度βが60°としたが、角度βはこれに限られず、例えば、90°としてもよい。
The symmetrical openings 2 are thus preferably arranged regularly. By arranging the openings 2 regularly at the interval l, near-field interference can be enhanced.
In the present embodiment, the angle β between the lines connecting one opening 2a to the two adjacent openings 2b and 2c is 60 °, but the angle β is not limited to this, and may be 90 °, for example. .

図3に示すように、基板3の一面3a上にマスク部4が積層されてなる。マスク部4に設けられた開口部2はマスク部4を貫通し、基板3の一面3aを露出させている。
基板3の厚さは0.1〜3.0mmとすることが好ましく、0.2〜2.5mmとすることがより好ましく、0.3〜1.4mmとすることが更に好ましい。基板3の厚さを前記範囲とすることにより、基板3内で多重反射の干渉を効率よく生じさせることができる。
また、基板3は、Si、光透過性樹脂又は光透過性ガラスのいずれかからなることが好ましい。例えば、Si基板を用いた場合には、Si基材内での多重反射の干渉と、規則的に整列した開口部2による近接場の干渉を組み合わせて、十分な透過特性を発現させることができる。このように、バンドパスの透過率は、Alからなるマスク部4だけでなく、基板3内の干渉によっても影響を受ける。つまり、前記干渉は、基板3の厚さに影響される。
なお、このバンドパスフィルター10に入射させる電磁波は、マスク部4の一面4a側から、または基板3の他面3b側からのどちら側から入射させてもよい。電磁波は、それぞれの面に略垂直な方向から入射させる。
As shown in FIG. 3, a mask portion 4 is laminated on one surface 3 a of the substrate 3. The opening 2 provided in the mask portion 4 penetrates the mask portion 4 and exposes one surface 3a of the substrate 3.
The thickness of the substrate 3 is preferably 0.1 to 3.0 mm, more preferably 0.2 to 2.5 mm, and still more preferably 0.3 to 1.4 mm. By setting the thickness of the substrate 3 within the above range, multiple reflection interference can be efficiently generated in the substrate 3.
Moreover, it is preferable that the board | substrate 3 consists of either Si, light transmissive resin, or light transmissive glass. For example, when a Si substrate is used, sufficient transmission characteristics can be exhibited by combining interference of multiple reflections in the Si base material and interference of near-field by the regularly aligned openings 2. . As described above, the bandpass transmittance is affected not only by the mask portion 4 made of Al but also by interference in the substrate 3. That is, the interference is affected by the thickness of the substrate 3.
The electromagnetic wave incident on the band pass filter 10 may be incident from either the one surface 4a side of the mask part 4 or from the other surface 3b side of the substrate 3. The electromagnetic wave is incident on each surface from a direction substantially perpendicular to the surface.

マスク部4の厚さは100nm〜1.0μmとすることが好ましく、200nm〜905nmとすることがより好ましく、300nm〜800nmとすることが更に好ましい。マスク部4の厚さを前記範囲とすることにより、規則的に配列した開口部2による近接場の干渉を強めることができる。
また、マスク部4が金属又は合金からなることが好ましく、前記金属はAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属からなることが好ましく、前記合金はAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属を含有することが好ましい。マスク部4を前記金属又は前記合金からなるものとすることにより、規則的に配列した開口部2による近接場の干渉を強めることができる。
The thickness of the mask portion 4 is preferably 100 nm to 1.0 μm, more preferably 200 nm to 905 nm, and still more preferably 300 nm to 800 nm. By setting the thickness of the mask part 4 within the above range, it is possible to increase near-field interference due to the regularly arranged openings 2.
The mask portion 4 is preferably made of a metal or an alloy, and the metal is preferably made of any one of Al, Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, or Ni, and the alloy is made of Al, It is preferable to contain any metal of Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, or Ni. By making the mask portion 4 made of the metal or the alloy, it is possible to enhance near-field interference due to the regularly arranged openings 2.

図4に示すように、開口部2には、縁部5から中心方向に向けて先細り形状とされた突出部6が4つ備えられている。先端部7は他の先端部7と対向するように形成されている。
4つの鋭く対向する先端部7を備えることにより、Si/Al界面の表面プラズモンの生成を促進して、マスク部4に入射されるTHz電磁場を強める。結果として、テラヘルツ光は、先端部間の狭いギャップで、特別な共鳴周波数に狭められ、すなわち、マスク部の反対側への透過を高める。
As shown in FIG. 4, the opening 2 includes four protrusions 6 that are tapered from the edge 5 toward the center. The tip portion 7 is formed to face the other tip portion 7.
By providing four sharply facing tip portions 7, the generation of surface plasmons at the Si / Al interface is promoted, and the THz electromagnetic field incident on the mask portion 4 is strengthened. As a result, the terahertz light is narrowed to a special resonance frequency in a narrow gap between the tip portions, i.e., increases the transmission to the opposite side of the mask portion.

なお、本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10の開口部2は、4つの突出部6を有する構成としたが、これに限られるものではなく、4つ以上であればよい。4つ以上の突出部6を設けることにより、先端部7に発生する近接場の効果を強めることができる。
突出部6は各開口部2で偶数個設けることが好ましく、各突出部6の先端部7はそれぞれいずれか他の突出部6の先端部7に対向するように設けることが好ましい。これにより、各開口部2の中心の周りに突出部6を対称的に配置することができ、基板を光照射面の方向を維持したまま光照射面内で回転させても、出射光に偏光特性を生じさせることはない。
In addition, although the opening part 2 of the band pass filter 10 which is embodiment of this invention was set as the structure which has the four protrusion parts 6, it is not restricted to this, What is necessary is just four or more. By providing four or more protrusions 6, the effect of the near field generated at the tip 7 can be increased.
It is preferable to provide an even number of protrusions 6 in each opening 2, and it is preferable to provide the tip 7 of each protrusion 6 so as to face the tip 7 of any other protrusion 6. Accordingly, the protrusions 6 can be arranged symmetrically around the center of each opening 2, and even if the substrate is rotated in the light irradiation surface while maintaining the direction of the light irradiation surface, the light is polarized. It does not cause any characteristics.

先端部7の開き角度αは30°以下とされている。先端部7の開き角度αは5〜25°とすることがより好ましく、7〜20°とすることが更に好ましい。これにより、先端部7に発生する近接場の効果を強めることができる。 The opening angle α of the tip 7 is 30 ° or less. The opening angle α of the tip 7 is more preferably 5 to 25 °, and further preferably 7 to 20 °. Thereby, the effect of the near field which generate | occur | produces in the front-end | tip part 7 can be strengthened.

突出部6の先端部7は互いに接触しないように、先端部7の間には間隙(ギャップ)が設けられている。開口部2を有するマスク部4に電磁波が照射されると、この間隙(ギャップ)の間に近接場を形成して、基板3側に電磁波を出射できる。
突出部6の先端部7同士の最短の間隔d、すなわち、間隙(ギャップ)の距離dは0.1〜10μmとすることが好ましく、0.5〜5μmとすることがより好ましく、1〜3μmとすることが更に好ましい。これにより、先端部7に発生する近接場の効果を強めることができる。
開口部2の径mは、10〜200μmとすることが好ましく、20〜100μmとすることがより好ましく、30〜50μmとすることが更に好ましい。これにより、先端部7に発生する近接場の効果を強めることができる。
A gap (gap) is provided between the tip portions 7 so that the tip portions 7 of the protrusions 6 do not contact each other. When an electromagnetic wave is irradiated onto the mask part 4 having the opening 2, a near field is formed between the gaps (gap), and the electromagnetic wave can be emitted to the substrate 3 side.
The shortest distance d between the tip portions 7 of the protrusion 6, that is, the gap d is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm, and more preferably 1 to 3 μm. More preferably. Thereby, the effect of the near field which generate | occur | produces in the front-end | tip part 7 can be strengthened.
The diameter m of the opening 2 is preferably 10 to 200 μm, more preferably 20 to 100 μm, and still more preferably 30 to 50 μm. Thereby, the effect of the near field which generate | occur | produces in the front-end | tip part 7 can be strengthened.

以上の構造を有する開口部2を設けることにより、テラヘルツ光(テラヘルツ波)の透過率を高くする。
また、このように開口部2の構造を制御することにより、バンドパスの位置をTHzの領域内で調整でき、共鳴透過率の鋭さ、すなわち、半値幅を制御できる。
By providing the opening 2 having the above structure, the transmittance of terahertz light (terahertz wave) is increased.
In addition, by controlling the structure of the opening 2 in this manner, the position of the band pass can be adjusted within the THz region, and the sharpness of the resonance transmittance, that is, the half-value width can be controlled.

<バンドパスフィルターの特性評価>
図5は、バンドパスフィルターの透過率を測定する装置構成概略図である。
図5に示すように、バンドパスフィルターの特性評価装置100の一端側には、フェムト秒パルスレーザー11が配置されている。フェムト秒パルスレーザー11から出射された光は、ビームスプリッター12で、ポンプ光13とプローブ光21に分離される。ポンプ光13はレンズ14aを透過し、GaAs基板と低温成長GaAsフィルムからなる光伝導性アンテナ15aに入射される。光伝導性アンテナ15aには電圧計16が取り付けられ、光伝導性を制御できる構成とされている。光伝導性アンテナ15aのSiレンズ18aから出射されたポンプ光は、2枚の軸外パラボラミラー17a、17bを経由して、サンプルであるバンドパスフィルター10に一面10a側から入射される。その後、バンドパスフィルター10の他面10b側から光が出射され、2枚の軸外パラボラミラー17c、17dを経由して、光伝導性アンテナ15bのSiレンズ18bに入射される。この光伝導性アンテナ15bには電流計19が取り付けられるとともに、電流アンプ25に接続され、電流の変化が記録システム24に記録される構成とされている。
<Characteristic evaluation of bandpass filter>
FIG. 5 is a schematic diagram of an apparatus configuration for measuring the transmittance of the bandpass filter.
As shown in FIG. 5, a femtosecond pulse laser 11 is disposed on one end side of the band pass filter characteristic evaluation apparatus 100. The light emitted from the femtosecond pulse laser 11 is separated into the pump light 13 and the probe light 21 by the beam splitter 12. The pump light 13 passes through the lens 14a and enters the photoconductive antenna 15a made of a GaAs substrate and a low-temperature grown GaAs film. A voltmeter 16 is attached to the photoconductive antenna 15a so that the photoconductivity can be controlled. The pump light emitted from the Si lens 18a of the photoconductive antenna 15a enters the bandpass filter 10 as a sample from the one surface 10a side via the two off-axis parabolic mirrors 17a and 17b. Thereafter, light is emitted from the other surface 10b side of the bandpass filter 10 and is incident on the Si lens 18b of the photoconductive antenna 15b via the two off-axis parabolic mirrors 17c and 17d. The photoconductive antenna 15b is provided with an ammeter 19 and connected to a current amplifier 25 so that a change in current is recorded in the recording system 24.

なお、ビームスプリッター12で分離されたプローブ光21は、2枚のミラー20a、20b、1枚のコーナーミラー23、3枚のミラー20c、20d、20e及びレンズ14bを介して、光伝導性アンテナ15bに入射される構成とされている。コーナーミラー24は可動式とされており、ポンプ光に対するプローブ光の遅延時間(Time delay)を制御できる構成とされている。これにより、異なるタイミングでのポンプ光による電場変化を計測することができ、各遅延時間での測定結果を合わせることにより、ポンプ光の電場変化を時間波形として測定できる。 The probe light 21 separated by the beam splitter 12 passes through two mirrors 20a and 20b, one corner mirror 23, three mirrors 20c, 20d and 20e, and a lens 14b, and a photoconductive antenna 15b. It is set as the structure which injects into. The corner mirror 24 is movable, and can be configured to control the delay time (Time delay) of the probe light with respect to the pump light. Thereby, the electric field change by pump light in a different timing can be measured, and the electric field change of pump light can be measured as a time waveform by combining the measurement results in each delay time.

図6は図5の矢印D方向から見たサンプル及びサンプル保持部の概略図である。
図6に示すように、一面側の一部マスク部4で覆われた基板3からなるバンドパスフィルター10は、サンプルフォルダー31に取り付けられている。サンプルフォルダー31は、保持部材30の上をX方向に移動自在とされている。これにより、バンドパスフィルター10上の電磁波の照射位置をX方向に移動自在とされている。
また、サンプルフォルダーは回転部32によりX方向と垂直なY方向に回転自在とされている。これにより、バンドパスフィルター10の偏光特性を測定することができる。
FIG. 6 is a schematic view of the sample and the sample holder as seen from the direction of arrow D in FIG.
As shown in FIG. 6, the band-pass filter 10 composed of the substrate 3 covered with the partial mask portion 4 on the one surface side is attached to the sample folder 31. The sample folder 31 is movable on the holding member 30 in the X direction. Thereby, the irradiation position of the electromagnetic wave on the band pass filter 10 can be moved in the X direction.
The sample folder is rotatable in the Y direction perpendicular to the X direction by the rotating unit 32. Thereby, the polarization characteristic of the band pass filter 10 can be measured.

次に、本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10の製造プロセスの一例について説明する。マスク部4はリソグラフィ―法により形成する。
まず、所定の大きさの基板3の両面を、公知の方法により研磨する。
次に、マスク部4の一面にレジストを塗布してから、乾燥する。次に、前記レジスト上に所定のパターンを設けた露光マスクを配置してから前記レジストを露光する。
次に、露光部のレジストのみを除去した後、マスク部4を蒸着法により形成する。
次に、レジスト除去剤を用いて、前記レジストを完全に除去して、マスク部4に開口部2を形成して、本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10を製造する。
Next, an example of the manufacturing process of the band pass filter 10 which is embodiment of this invention is demonstrated. The mask portion 4 is formed by a lithography method.
First, both surfaces of the substrate 3 having a predetermined size are polished by a known method.
Next, a resist is applied to one surface of the mask portion 4 and then dried. Next, the resist is exposed after disposing an exposure mask provided with a predetermined pattern on the resist.
Next, after removing only the resist in the exposed portion, the mask portion 4 is formed by vapor deposition.
Next, the resist is completely removed using a resist remover, and the opening 2 is formed in the mask portion 4 to manufacture the band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、一面側に入射した電磁波のうち特定の周波数の電磁波のみを他面側から出射するバンドパスフィルターであって、基板3と、前記基板3の一面3aを覆うマスク部4と、を有し、マスク部4には、前記基板3の一面3aを露出させる複数の開口部2が格子状に設けられており、開口部2には、開口部2の縁部5から中心O方向に向けて先細り形状とされた突出部6が4つ以上備えられており、突出部6の先端部7の開き角度αが30°以下であり、前記突出部6の先端部7同士の最短の間隔が0.1〜10μmである構成なので、Si/Al界面の表面プラズモンの生成を促進して、マスク部4に入射される電磁波を強めることができるとともに、先端部7間の狭いギャップで電磁波を特別な共鳴周波数に狭めることができ、基板内の多重反射の干渉と、規則的に配列した開口部による近接場の干渉により、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention is a band-pass filter that emits only an electromagnetic wave having a specific frequency from the other surface side among electromagnetic waves incident on one surface side, and includes a substrate 3 and one surface of the substrate 3. A plurality of openings 2 that expose one surface 3a of the substrate 3 in a lattice shape, and the openings 2 have openings 2 There are provided four or more projecting portions 6 tapered from the edge 5 toward the center O direction, and the opening angle α of the tip 7 of the projecting portion 6 is 30 ° or less. Since the shortest distance between the tip portions 7 of each is 0.1 to 10 μm, the generation of surface plasmons at the Si / Al interface can be promoted, and the electromagnetic waves incident on the mask portion 4 can be strengthened. Special feature of electromagnetic waves due to narrow gap between parts 7 To provide a bandpass filter with sufficient transmission characteristics and no polarization characteristics due to interference of multiple reflections in the substrate and near-field interference due to regularly arranged openings. Can do.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、先端部7の開き角度αが5〜25°である構成なので、先端部7間の狭いギャップで電磁波を特別な共鳴周波数に狭めることができ、その電磁波を基板3側から出射することができる。 Since the bandpass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the opening angle α of the tip 7 is 5 to 25 °, the narrow gap between the tips 7 can narrow the electromagnetic wave to a special resonance frequency, The electromagnetic wave can be emitted from the substrate 3 side.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、開口部2の中心O同士の間隔lが互いに等間隔とされ、間隔lが10〜300mmである構成なので、規則的に配列した開口部2による近接場の干渉により、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band pass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the intervals 1 between the centers O of the openings 2 are equal to each other and the intervals l are 10 to 300 mm. A band-pass filter having sufficient transmission characteristics and no polarization characteristics due to near-field interference can be provided.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、基板3の厚さが0.1〜3.0mmである構成なので、基板3内で多重反射の干渉を効率よく生じさせ、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the thickness of the substrate 3 is 0.1 to 3.0 mm. Therefore, interference of multiple reflections is efficiently generated in the substrate 3, and sufficient transmission characteristics are obtained. It is possible to provide a bandpass filter that is provided and has no polarization characteristics.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、基板3がSi、光透過性樹脂又は光透過性ガラスのいずれかからなる構成なので、基板3内で多重反射の干渉を生じさせ、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band pass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the substrate 3 is made of any one of Si, a light transmissive resin, and a light transmissive glass. It is possible to provide a bandpass filter having characteristics and having no polarization characteristics.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、マスク部4の厚さが100nm〜1.0μmである構成なので、規則的に配列した開口部2による近接場の干渉を強めて、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the thickness of the mask portion 4 is 100 nm to 1.0 μm. Therefore, the interference of the near field by the regularly arranged openings 2 is strengthened and sufficient transmission is achieved. It is possible to provide a bandpass filter having characteristics and having no polarization characteristics.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、マスク部4が金属又は合金からなる構成なので、規則的に配列した開口部2による近接場の干渉を強めて、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The bandpass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the mask portion 4 is made of a metal or an alloy, so that interference in the near field by the regularly arranged openings 2 is strengthened, and sufficient transmission characteristics are provided. A band-pass filter having no characteristics can be provided.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、前記金属がAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属からなる構成なので、規則的に配列した開口部2による近接場の干渉を強めて、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the metal is made of any one of Al, Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, or Ni, and therefore the openings 2 arranged regularly. By strengthening near-field interference due to the above, it is possible to provide a bandpass filter having sufficient transmission characteristics and no polarization characteristics.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、前記合金がAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属を含有する構成なので、規則的に配列した開口部2による近接場の干渉を強めて、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いバンドパスフィルターを提供することができる。 The band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a structure in which the alloy contains any metal of Al, Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, or Ni. The interference of the near field by 2 can be strengthened, and a band pass filter having sufficient transmission characteristics and no polarization characteristics can be provided.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、一面側にテラヘルツ波を入射する構成なので、基板3内で効率よく多重反射の干渉を生じさせ、これと規則的に配列した開口部2による近接場の干渉により、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いテラヘルツ波を出射するバンドパスフィルターを提供することができる。 The band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which a terahertz wave is incident on one surface side. Therefore, the multi-reflection interference is efficiently generated in the substrate 3, and the proximity by the openings 2 regularly arranged therewith. A band-pass filter that emits a terahertz wave having sufficient transmission characteristics and no polarization characteristics due to field interference can be provided.

本発明の実施形態であるバンドパスフィルター10は、各開口部2で突出部6が偶数個設けられており、各突出部6の先端部7はそれぞれいずれか他の突出部6の先端部7に対向するように設けられている構成なので、基板3内で効率よく多重反射の干渉を生じさせ、これと規則的に配列した開口部2による近接場の干渉により、十分な透過特性を備え、偏光特性の無いテラヘルツ波を出射するバンドパスフィルターを提供することができる。
なお、本発明の実施形態であるバンドパスフィルターは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
In the band-pass filter 10 according to the embodiment of the present invention, an even number of protrusions 6 are provided in each opening 2, and the tip 7 of each protrusion 6 is the tip 7 of any other protrusion 6. Since the interference is caused by multiple reflections efficiently in the substrate 3 and the interference of the near field by the openings 2 regularly arranged therewith, it has sufficient transmission characteristics, A band-pass filter that emits terahertz waves having no polarization characteristics can be provided.
The bandpass filter according to the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention. Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<バンドパスフィルター製造プロセス>
リソグラフィ法により、以下のようにして基板にマスク部を形成した。
まず、板厚400μm、縦30mm、横30mmのSi基板の両面を、公知の方法によりポリッシュした。
次に、前記Si基板の一面の所定の位置に、レジストを塗布してから、乾燥した。
次に、前記レジスト上に所定のパターンが格子状に設けられた露光マスクを配置してから前記レジストを露光した。
次に、露光部を公知の方法により除去した後、膜厚0.4μm、縦1cm、横1cmのAlからなるマスク部を蒸着法により形成した。
次に、レジスト除去剤を用いて、前記レジストを全て除去して、マスク部に開口部を形成して、バンドパスフィルターを製造した。
Example 1
<Band pass filter manufacturing process>
A mask portion was formed on the substrate by lithography as follows.
First, both surfaces of a Si substrate having a plate thickness of 400 μm, a length of 30 mm, and a width of 30 mm were polished by a known method.
Next, a resist was applied to a predetermined position on one surface of the Si substrate, and then dried.
Next, an exposure mask provided with a predetermined pattern in a grid pattern was placed on the resist, and then the resist was exposed.
Next, after removing the exposed portion by a known method, a mask portion made of Al having a thickness of 0.4 μm, a length of 1 cm, and a width of 1 cm was formed by vapor deposition.
Next, the resist was completely removed using a resist remover, and an opening was formed in the mask portion to manufacture a bandpass filter.

図7及び図8は、以上のプロセスにより作成したバンドパスフィルターのマスク部及び開口部のSEM写真である。図8に示すように、開口径50μmの開口部を備え、開口部中心に突出する先細り形状の4つの突出部を備え、突出部の先端部の間隔が10μm、突出部の開き角度20°であるマスク部を備えたバンドパスフィルターを作成した。 7 and 8 are SEM photographs of the mask part and the opening part of the bandpass filter prepared by the above process. As shown in FIG. 8, an opening having an opening diameter of 50 μm is provided, and four protrusions having a tapered shape protruding to the center of the opening are provided, the interval between the tips of the protrusions is 10 μm, and the opening angle of the protrusion is 20 °. A bandpass filter with a mask was created.

<バンドパスフィルターの特性評価>
次に、図5に示したバンドパスフィルターの特性評価装置を用いて、実施例1のバンドパスフィルターの特性評価結果を行った。
図9及び図10は、実施例1のバンドパスフィルターの特性評価結果(Array on Si in air)である。サンプルを置かない場合の測定結果、すなわち、空気に対する測定結果(Air)及びSi基板のみの測定結果(Si substrate in Air)を比較の為、併せて表示している。
図9に示すように、実施例1のバンドパスフィルターは、0.5〜1.5THzの範囲で複数のピークを有し、0.81THzに最も大きなピークを示した。
0.81THzを第1のピークとする出射光は0.83THz付近に第2のピークを有しており、0.78〜0.85THzの光を出射した。つまり、実施例1のバンドフィルターは、0.78〜0.85THzの特定の周波数の電磁波のみを他面側から出射した。
<Characteristic evaluation of bandpass filter>
Next, the band pass filter characteristic evaluation result of Example 1 was performed using the band pass filter characteristic evaluation apparatus shown in FIG.
FIG. 9 and FIG. 10 show the characteristics evaluation results (Array on Si in air) of the band-pass filter of the first embodiment. The measurement results when the sample is not placed, that is, the measurement results for air (Air) and the measurement results for only the Si substrate (Si substrate in Air) are also shown for comparison.
As shown in FIG. 9, the bandpass filter of Example 1 had a plurality of peaks in the range of 0.5 to 1.5 THz, and showed the largest peak at 0.81 THz.
The emitted light having a first peak at 0.81 THz has a second peak near 0.83 THz, and emitted light at 0.78 to 0.85 THz. That is, the band filter of Example 1 emitted only electromagnetic waves having a specific frequency of 0.78 to 0.85 THz from the other surface side.

図10に示すように、0.81THzにおけるSi基板の光強度1.6×10に対して、バンドパスフィルターの光強度は、2×10となり、Si基板に対して145%の透過率を示した。 As shown in FIG. 10, the light intensity of the bandpass filter is 2 × 10 5 compared to the light intensity of 1.6 × 10 5 of the Si substrate at 0.81 THz, and the transmittance is 145% with respect to the Si substrate. showed that.

次に、図11に示すように、入射波の入射位置をX方向に移動させて実施例1のバンドパスフィルターの透過率の測定を行った。
まず、バンドパスフィルター10の一面10aに略垂直な方向から図11に示すXの位置に電磁波を照射し、空気を通過させて対面側で電磁波をパラボラミラーにより光伝導性アンテナに取り込み、強度を測定した。
その後、保持部材30上を、サンプルフォルダー31を移動させながら、XからX54000の位置までの電磁波強度を測定した。
その結果、図11に示すAir、Si、Al、Array、Al、Si、Airに対応する位置の電磁波が得られた。
Next, as shown in FIG. 11, the transmittance of the bandpass filter of Example 1 was measured by moving the incident position of the incident wave in the X direction.
First, an electromagnetic wave is irradiated from a direction substantially perpendicular to the one surface 10a of the band-pass filter 10 at the position of X 0 shown in FIG. 11, it takes in the electromagnetic waves in oncoming by passage of air by parabolic mirror photoconductive antenna, strength Was measured.
Thereafter, the electromagnetic wave intensity from X 0 to X 54000 was measured while moving the sample folder 31 on the holding member 30.
As a result, electromagnetic waves at positions corresponding to Air, Si, Al, Array, Al, Si, Air shown in FIG. 11 were obtained.

図12は、このときの電磁波の測定結果を示すグラフであって、入射波の入射位置を移動させて得られた実施例1のバンドパスフィルターの透過率の測定結果を示すグラフである。
電磁波として、0.81THzの電磁波を用いた場合のほかに、比較の為、1.85THzの電磁波を用いた場合を示している。マスク部4(図12では、Arrayと表示)の領域では、1.85THzの電磁波の場合には、出射電磁波の強度がほぼ0であるのに対し、0.81THzの電磁波の場合は、約45%の透過率であった。Si基板の透過率が約35%であることから、マスク部4(Array)により、約10%透過率が向上したことが分かった。
FIG. 12 is a graph showing the measurement result of the electromagnetic wave at this time, and is a graph showing the measurement result of the transmittance of the bandpass filter of Example 1 obtained by moving the incident position of the incident wave.
In addition to the case of using an electromagnetic wave of 0.81 THz as the electromagnetic wave, the case of using an electromagnetic wave of 1.85 THz is shown for comparison. In the area of the mask portion 4 (shown as “Array” in FIG. 12), the intensity of the outgoing electromagnetic wave is almost 0 in the case of the electromagnetic wave of 1.85 THz, whereas it is about 45 in the case of the electromagnetic wave of 0.81 THz. % Transmittance. Since the transmittance of the Si substrate was about 35%, it was found that the transmittance was improved by about 10% by the mask portion 4 (Array).

次に、図13に示す通り、バンドパスフィルターをXY面内において、45°、90°反時計回りに回転させ、入射電磁波の偏光方向の透過率への影響を測定した。入射電磁波は電場の向きが図の水平方向となるように偏光されていた。   Next, as shown in FIG. 13, the bandpass filter was rotated counterclockwise by 45 ° and 90 ° in the XY plane, and the influence on the transmittance in the polarization direction of the incident electromagnetic wave was measured. Incident electromagnetic waves were polarized so that the direction of the electric field was in the horizontal direction in the figure.

図14は、このときの電磁波の透過率を示すグラフである。0°、45°、90°、いずれの角度であっても、透過率に変化が認められなかった。これにより、入射波の偏光状態によらず同一周波数帯のバンドパスフィルターとして機能することを確認した。   FIG. 14 is a graph showing the transmittance of electromagnetic waves at this time. No change in transmittance was observed at any angle of 0 °, 45 °, and 90 °. This confirmed that it functions as a bandpass filter of the same frequency band regardless of the polarization state of the incident wave.

本発明のバンドパスフィルターは、テラヘルツ波のバンドパスフィルターとして用いることができ、テラヘルツ技術を用いるセキュリティシステム、封筒内の薬物識別、耐熱フォームの密着性評価などの産業に利用可能性がある。 The band-pass filter of the present invention can be used as a terahertz wave band-pass filter and can be used in industries such as security systems using terahertz technology, drug identification in envelopes, and evaluation of heat-resistant foam adhesion.

2…開口部、2a、2b、2c…開口部、3…基板、3a…一面、3b…他面、4…マスク部、4a…一面、5…縁部、6…突出部、7…先端部、10…バンドパスフィルター、10a…一面、10b…他面、11…フェムト秒パルスレーザー、12…ビームスプリッター、13…ポンプ光、14a、b…レンズ、15a、b…光伝導性アンテナ、16…電圧計、17…軸外パラボラミラー、18a、b…レンズ、19…電流計、20a、b、c、d、e…ミラー、21…プローブ光、23…コーナー反射体、24…記録システム、25…電流アンプ、30…サンプルフォルダー台座、31…サンプルフォルダー支柱、100…特性評価装置、l、m、d…長さ、α、β…角度。
2 ... opening, 2a, 2b, 2c ... opening, 3 ... substrate, 3a ... one side, 3b ... other side, 4 ... mask part, 4a ... one side, 5 ... edge, 6 ... protrusion, 7 ... tip DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Band pass filter, 10a ... One side, 10b ... Other side, 11 ... Femtosecond pulse laser, 12 ... Beam splitter, 13 ... Pump light, 14a, b ... Lens, 15a, b ... Photoconductive antenna, 16 ... Voltmeter, 17 ... off-axis parabolic mirror, 18a, b ... lens, 19 ... ammeter, 20a, b, c, d, e ... mirror, 21 ... probe light, 23 ... corner reflector, 24 ... recording system, 25 ... Current amplifier, 30 ... Sample folder base, 31 ... Sample folder support, 100 ... Characteristic evaluation device, l, m, d ... Length, α, β ... Angle.

Claims (11)

一面側に入射した電磁波のうち特定の周波数の電磁波のみを他面側から出射、もしくは前記一面側に反射するバンドパスフィルターであって、
基板と、前記基板の一面もしくは両面を覆うマスク部とを有し、
前記マスク部には、前記基板の一面を露出させる複数の開口部が格子状に設けられており、
前記開口部には、前記開口部の縁部から中心方向に向けて先細り形状とされた突出部が4つ以上備えられており、
前記突出部の先端部の開き角度が30°以下であり、前記先端部同士の最短の間隔が0.1〜10μmであることを特徴とするバンドパスフィルター。
A band-pass filter that emits only an electromagnetic wave having a specific frequency out of an electromagnetic wave incident on one surface side, or reflects to the one surface side,
A substrate and a mask portion covering one or both surfaces of the substrate;
In the mask portion, a plurality of openings for exposing one surface of the substrate are provided in a lattice shape,
The opening is provided with four or more protrusions tapered from the edge of the opening toward the center,
The band-pass filter characterized in that the opening angle of the tip of the protrusion is 30 ° or less, and the shortest distance between the tips is 0.1 to 10 μm.
前記先端部の開き角度が5〜25°であることを特徴とする請求項1に記載のバンドパスフィルター。 The band-pass filter according to claim 1, wherein an opening angle of the tip is 5 to 25 °. 前記開口部の中心同士の間隔が互いに等間隔とされ、前記間隔が30〜500μmであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバンドパスフィルター。 The bandpass filter according to claim 1 or 2, wherein the distance between the centers of the openings is equal to each other, and the distance is 30 to 500 µm. 前記基板の厚さが0.1〜3.0mmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のバンドパスフィルター。 The bandpass filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate has a thickness of 0.1 to 3.0 mm. 前記基板がSi、光透過性樹脂又は光透過性ガラスのいずれかからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のバンドパスフィルター。 The bandpass filter according to any one of claims 1 to 4, wherein the substrate is made of any one of Si, a light transmissive resin, and a light transmissive glass. 前記マスク部の厚さが0.1〜1.0μmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のバンドパスフィルター。 The bandpass filter according to claim 1, wherein the mask portion has a thickness of 0.1 to 1.0 μm. 前記マスク部が金属又は合金からなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のバンドパスフィルター。 The bandpass filter according to claim 1, wherein the mask portion is made of a metal or an alloy. 前記金属がAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属からなることを特徴とする請求項6に記載のバンドパスフィルター。 The bandpass filter according to claim 6, wherein the metal is made of any one of Al, Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, and Ni. 前記合金がAl、Au、Cu、Ag、Pt、Cr、Pb、又はNiのいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項6に記載のバンドパスフィルター。 The bandpass filter according to claim 6, wherein the alloy contains any one of Al, Au, Cu, Ag, Pt, Cr, Pb, and Ni. 一面側に入射したテラヘルツ波のうちピーク周波数が0.10〜3.00THzの範囲内にあるテラヘルツ波のみを他面側から出射することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のバンドパスフィルター。 The terahertz wave incident on the one surface side only emits a terahertz wave having a peak frequency in the range of 0.10 to 3.00 THz from the other surface side. The described bandpass filter. 各開口部で前記突出部が偶数個設けられており、各突出部の先端部はそれぞれいずれか他の突出部の先端部に対向するように設けられていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のバンドパスフィルター。 An even number of protrusions are provided in each opening, and the tip of each protrusion is provided so as to face the tip of any other protrusion. The bandpass filter according to any one of 10 above.
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