JP2014081345A - Sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばテラヘルツ波や近赤外光等を使ったセンサに関するものである。 The present invention relates to a sensor using, for example, a terahertz wave or near infrared light.
昨今、テラヘルツ波帯や近赤外光を使ったセンサの開発が進められている。たとえば、これら波長帯には分子の振動励起が存在することから、テラヘルツ波や近赤外光をある対象物へ反射・透過させ、その吸収量を測定することで、非破壊で当該対象物の組成を調べることができる。 Recently, development of sensors using a terahertz wave band or near-infrared light is in progress. For example, since there is vibrational excitation of molecules in these wavelength bands, terahertz waves and near-infrared light are reflected and transmitted to a target object, and the amount of absorption is measured. The composition can be examined.
このようなセンサを実現するためには、テラヘルツ波帯や近赤外光の発生回路が重要となるため、盛んに検討されている。テラヘルツ波を例にとっても、これまでにたくさんの発生回路が提案されており、その中でも経済的で、かつ、容易にテラヘルツ波を生成できるということで、特許文献1に示される差周波数発生法を用いる技術が期待されている。 In order to realize such a sensor, a terahertz wave band and a near-infrared light generation circuit are important, and are being studied actively. Even in the case of terahertz waves, a number of generation circuits have been proposed so far, and among them, the terahertz waves can be generated easily and economically. The technology used is expected.
この技術は、図6に示すとおり、非線形光学結晶40に2つのコヒーレント光である第1レーザ光L1と第2レーザ光L2とを入射させることで、その差周波数に対応したテラヘルツ波を発生させるものである。差周波数を生成するために必要となる位相整合は、チェレンコフ位相整合が利用されている。この整合方法は、差周波非線形光学結晶40の厚みが入射された2つのコヒーレント光の波長に対して半分以下の場合に適用される。それは、非線形光学結晶40内に入射された光は光子(荷電粒子)とみなすことができるためである。光子の結晶内伝搬速度が差周波数のそれよりも遅くなるような屈折率分散を持つ非線形光学結晶40を用いることで、位相整合が成立する。この非線形光学結晶40に差周波数よりも十分厚い光学素子を設置することでテラヘルツ波が放射される。 In this technique, as shown in FIG. 6, the first laser beam L1 and the second laser beam L2 that are two coherent beams are incident on the nonlinear optical crystal 40, thereby generating a terahertz wave corresponding to the difference frequency. Is. Cherenkov phase matching is used as the phase matching required to generate the difference frequency. This matching method is applied when the thickness of the difference frequency nonlinear optical crystal 40 is less than half the wavelength of two incident coherent lights. This is because the light incident in the nonlinear optical crystal 40 can be regarded as a photon (charged particle). Phase matching is established by using the nonlinear optical crystal 40 having a refractive index dispersion such that the propagation speed of the photon in the crystal is slower than that of the difference frequency. By installing an optical element sufficiently thicker than the difference frequency on the nonlinear optical crystal 40, a terahertz wave is emitted.
このセンサ構造は2波の入射光を使用することから、半導体レーザでは実現が難しいテラヘルツ波帯から近赤外光帯までの波長帯を励起する光源として用いられている。 Since this sensor structure uses incident light of two waves, it is used as a light source for exciting a wavelength band from a terahertz wave band to a near infrared light band, which is difficult to realize with a semiconductor laser.
励起された光源は対象物へ照射され、反射・透過された光をボロメータで検出し、対象物での吸収量を測定することで、非破壊で当該対象物の組成を調べる。 The excited light source irradiates the object, detects the reflected / transmitted light with a bolometer, and measures the amount of absorption in the object, thereby examining the composition of the object in a non-destructive manner.
しかしながら、従来のセンサでは、ボロメータの近傍に存在する熱源等から生ずるノイズにより、感度が劣化するという課題を有していた。 However, the conventional sensor has a problem that the sensitivity deteriorates due to noise generated from a heat source or the like existing in the vicinity of the bolometer.
この目的を達成するために、本発明のセンサは、周波数f1の第1電磁波を出力する第1信号源と、周波数f2の第2電磁波を出力する第2信号源と、第1信号源から出力された第1電磁波と第2信号源から出力された第2電磁波とが共に入射される非線形光学結晶と、検出器とを有し、非線形光学結晶は、周波数f1とf2の差周波数f3の電磁波を放射する差周波放射部と、差周波数f3の電磁波を入射する差周波入射部と、周波数f2の電磁波を前記検出器へ放射する検出波放射部とを備え、第1電磁波と第2電磁波とは非線形光学結晶の内部において干渉するように入射され、第1電磁波と差周波入射部から入射された差周波数f3の電磁波とは非線形光学結晶の内部において干渉し、その結果生じた周波数f2の電磁波が検出波放射部から放射されることを特徴とする。 In order to achieve this object, the sensor of the present invention outputs a first signal source that outputs a first electromagnetic wave having a frequency f1, a second signal source that outputs a second electromagnetic wave having a frequency f2, and an output from the first signal source. A nonlinear optical crystal on which both the first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave output from the second signal source are incident, and a detector, and the nonlinear optical crystal has an electromagnetic wave having a difference frequency f3 between frequencies f1 and f2. A difference frequency radiating section that radiates an electromagnetic wave having a difference frequency f3, and a detection wave radiating section that radiates an electromagnetic wave having a frequency f2 to the detector. Is incident so as to interfere inside the nonlinear optical crystal, and the first electromagnetic wave and the electromagnetic wave having the difference frequency f3 incident from the difference frequency incident portion interfere inside the nonlinear optical crystal, and the electromagnetic wave having the frequency f2 generated as a result thereof. Detected wave Characterized in that it is emitted from the parts.
本発明のセンサは、測定対象へ照射され、反射散乱された差周波数f3の電磁波を、直接、検出器で測定する構成を採用せず、一旦、非線形光学結晶へ入射した後、周波数f1の電磁波と干渉させて周波数f2の電磁波に変換し、この周波数f2の電磁波を検出器で測定する構成を採用している。この結果、熱源等から生ずるインコヒーレントな性質を持つノイズは非線形光学結晶内で周波数f2の電磁波へ変換されないため、感度の高いセンサを実現できる。 The sensor of the present invention does not employ a configuration in which the electromagnetic wave of the difference frequency f3 irradiated and reflected and scattered directly to the measurement object is directly measured by the detector, and once incident on the nonlinear optical crystal, the electromagnetic wave having the frequency f1. Is converted into an electromagnetic wave having a frequency f2, and the electromagnetic wave having the frequency f2 is measured by a detector. As a result, noise having an incoherent property generated from a heat source or the like is not converted into an electromagnetic wave having a frequency f2 in the nonlinear optical crystal, so that a highly sensitive sensor can be realized.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1に係る本発明のセンサついて、図1a、図1b、図1cを用いて説明する。図1a、図1bにおいて、本発明のセンサ1は、周波数f1の電磁波(第1電磁波)を出力する第1信号源34と、周波数f2の電磁波(第2電磁波)を出力する第2信号源35と、2つの周波数f1およびf2の電磁波が入力部11より入力される2次の非線形光学結晶12と、検出器16とを有している。更に、非線形光学結晶12は、周波数f1とf2の差周波数f3の電磁波を放射する差周波放射部13と、差周波放射部13から放射された電磁波を測定対象物(図示せず)に照射した結果、反射された差周波数f3の電磁波が入射される差周波入射部14と、周波数f2の電磁波を検出器16へ放射する検出波放射部15とを備えている。また、第1電磁波と第2電磁波とは非線形光学結晶12の内部において干渉するように入射され、第1電磁波と差周波入射部14から入射された差周波数f3の電磁波とは非線形光学結晶12の内部において干渉し、その結果生じた周波数f2の電磁波が検出波放射部15から放射されて検出器16へ入射される。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the sensor of the present invention according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1a, 1b, and 1c. 1A and 1B, the sensor 1 of the present invention includes a
尚、入力部11とは、非線形光学結晶12の表面において、第1電磁波と第2電磁波とが入力される領域を指している。また、差周波放射部13とは、非線形光学結晶12の表面において、第1電磁波と第2電磁波との干渉により発生した差周波数f3の電磁波が放射される領域を指している。更に、差周波入射部14とは、非線形光学結晶12の表面において、測定対象物から反射されてきた差周波数f3の電磁波が入射される領域を指している。また、検出波放射部15とは、非線形光学結晶12の表面において、第1電磁波と差周波入射部14から入射された差周波数f3の電磁波との干渉により発生した差周波数f2の電磁波(検出波)が放射される領域を指している。尚、入力部11と差周波放射部13と差周波入射部14と検出波放射部15とが非線形光学結晶の表面において重複しないように配置されていても良い。
The
次に、実施の形態1に係る本発明のセンサ1の動作を図1bを使って説明する。センサ1は、2つの周波数f1およびf2の電磁波が入力部11から非線形光学結晶12へ入力される。ここで、入力部11へ入射される2つの周波数f1およびf2の電磁波は、互いにコヒーレントである電磁波を指している。
Next, operation | movement of the sensor 1 of this invention which concerns on Embodiment 1 is demonstrated using FIG. 1b. In the sensor 1, electromagnetic waves having two frequencies f 1 and f 2 are input from the
例えば、2つの周波数f1およびf2の周波数差|f1−f2|が1THz以上となるように、2つの周波数f1およびf2を選択してもよい。 For example, the two frequencies f1 and f2 may be selected so that the frequency difference | f1-f2 | between the two frequencies f1 and f2 is 1 THz or more.
図1bにおいて、周波数f1の第1電磁波と周波数f2の第2電磁波とは、非線形光学結晶12の内部において角度θ2で交差・干渉するように入射される。図1bにおいては、第1電磁波を入力部11の面に対して垂直に入射し、第2電磁波を第1電磁波に対して入射角φだけチルトさせて入力部11へ入射した。
In FIG. 1b, the first electromagnetic wave of frequency f1 and the second electromagnetic wave of frequency f2 are incident inside the nonlinear
周波数f1の第1電磁波および周波数f2の第2電磁波は共にコヒーレントな性質を有するため、2次の非線形光学結晶12の内部において、非線形光学理論に基く光パラメトリック効果によりシグナル光とアイドラー光を生成する。本発明では、アイドラー光を差周波数f3の電磁波と呼んでいる。コヒーレント光しか光パラメトリック効果を利用することができないので、太陽光や蛍光灯からなるインコヒーレント光は差周波生成に影響を与えることはない。つまり、本発明のセンサ1においては、これらのノイズ源を除去することができる。
Since both the first electromagnetic wave of frequency f1 and the second electromagnetic wave of frequency f2 have coherent properties, signal light and idler light are generated inside the second-order nonlinear
詳しくは、2つの周波数f1およびf2の電磁波の角周波数をω1,ω2とすると、生成される差周波数f3の角周波数ω3はエネルギー保存則を示す(数1)で決定される。差周波数f3もコヒーレントである電磁波を指している。 Specifically, if the angular frequencies of the electromagnetic waves having the two frequencies f1 and f2 are ω1 and ω2, the angular frequency ω3 of the generated difference frequency f3 is determined by (Equation 1) indicating an energy conservation law. The difference frequency f3 also indicates an electromagnetic wave that is coherent.
ここで、hはプランク定数を示している。 Here, h represents a Planck constant.
また、生成される差周波数f3が放射される方向は、f1、f2、f3の波数ベクトルk1、k2、k3を用いて運動量保存則を示す(数2)で決定される。 The direction in which the generated difference frequency f3 is radiated is determined by (Equation 2) indicating the momentum conservation law using the wave number vectors k1, k2, and k3 of f1, f2, and f3.
これより、図3aに示すように、生成される差周波数f3の電磁波の第2電磁波(f1>f2と仮定)に対する放射角度θ1は(数3)で求めることができる。 Thus, as shown in FIG. 3a, the radiation angle θ1 of the generated electromagnetic wave having the difference frequency f3 with respect to the second electromagnetic wave (assuming f1> f2) can be obtained by (Equation 3).
ここで、θ2は非線形光学結晶内を伝搬する第1電磁波と第2電磁波とがなす角である。 Here, θ2 is an angle formed by the first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave propagating in the nonlinear optical crystal.
ここで、周波数f1の第1電磁波を励起光、周波数f2の第2電磁波をシード光と呼ぶ。 Here, the first electromagnetic wave of frequency f1 is called excitation light, and the second electromagnetic wave of frequency f2 is called seed light.
周波数f1の励起光と周波数f2のシード光とが非線形光学結晶12の内部で互いに交差・干渉することによって差周波数f3のアイドラー光が生成され、シード光となす角θ1の方向に放射される。
When the excitation light having the frequency f1 and the seed light having the frequency f2 intersect and interfere with each other inside the nonlinear
例えば、第1信号源34、第2信号源35に可視光帯のレーザダイオードを選択することで、安価で容易にテラヘルツ波帯から近赤外光までの差周波数f3の電磁波を生成することができる。一例を挙げると、f1を633.8THz(波長:473nm)、f2を614THz(波長:488nm)とすると、f3は19.5THz(波長:15.4μm)のテラヘルツ波帯を、f1を800THz(波長:375nm)、f2を582THz(波長:515nm)とするとf3は222THz(波長:1350nm)の近赤外光となる。
For example, by selecting a laser diode in the visible light band as the
非線形光学結晶12の内部で生成された差周波数f3の電磁波は差周波放射部13より非線形光学結晶12の外部へ放射される。非線形光学結晶12の外部へ放射された差周波数f3の電磁波は測定対象物に照射され、測定対象物の内部まで入り込み、反射される。この際、差周波数f3の電磁波の一部は測定対象物によって吸収されるが、その吸収量に応じて反射される差周波数f3の電磁波の振幅は減少する。この差周波数f3の電磁波の振幅の減少量を基に測定対象物の情報を取得することができる。
The electromagnetic wave having the difference frequency f <b> 3 generated inside the nonlinear
測定対象物によって反射された差周波数f3の電磁波は、非線形光学結晶12の差周波入射部14より非線形光学結晶内に入射される。入射した差周波数f3の電磁波はシード光となり、周波数f1の第1電磁波が励起光となって、両者の電磁波が交差・干渉する非線形光学結晶12内の領域において差周波数f4のアイドラー光を検出波として新たに生成する。このとき、シード光となる差周波数f3の電磁波が保有している測定対象物の情報は、生成された差周波数f4のアイドラー光に引き継がれる。すなわち、差周波数f3の電磁波が測定対象物によって受けた振幅の減少量に応じて、差周波数f4の検出波の振幅も減少する。この検出波は検出波放射部15から放射され検出器16により検知し、その振幅変化から測定対象物の情報を取得する。
The electromagnetic wave having the difference frequency f3 reflected by the measurement object is incident on the nonlinear optical crystal from the difference
尚、この検出波の周波数f4は、非線形光学結晶12に入射された第2電磁波の周波数f2と同じ周波数を示す。すなわち、f2=f4となる。
Note that the frequency f4 of the detection wave indicates the same frequency as the frequency f2 of the second electromagnetic wave incident on the nonlinear
例えば、周波数f1の第1電磁波を可視光帯のレーザダイオード(第1信号源34に相当)により供給した場合、差周波数f3にテラヘルツ波や近赤外光を選択することで、差周波数f4は可視光帯となる。検出波が可視光帯となるように設定できれば、検出器16をフォトダイオードのみで実現でき、安価に測定対象物の情報を得ることができる。また、周波数f4付近の周波数帯に対応した分光器を使って検出波を分光し、分光されたそれぞれの光を解析することで、上述のフォトダイオードによる検出方法よりも高精度に測定対象物の情報を得ることができる。一例を挙げると、f1を633.8THz(波長:473nm)とし、f3を19.5THz(波長:15.4μm)のテラヘルツ波とすると、f4は614THz(波長:488nm)の可視光帯となる。また、f1を800THz(波長:375nm)、f3を222THz(波長:1350nm)の近赤外光とすると、f4は582THz(波長:515nm)の可視光帯となる。
For example, when a first electromagnetic wave having a frequency f1 is supplied by a laser diode in the visible light band (corresponding to the first signal source 34), by selecting a terahertz wave or near infrared light as the difference frequency f3, the difference frequency f4 is Visible light band. If the detection wave can be set to be in the visible light band, the
非線形光学結晶12に入力される2つの電磁波がコヒーレントである場合にしか、それら電磁波の差周波数の電磁波を生成することはできないので、ノイズ源となる太陽光や蛍光灯等のインコヒーレント光は差周波数の電磁波の生成に影響を与えることはない。つまり、非線形光学結晶12の内部において生成された検出波f4(=f2)は外部ノイズの影響を受けることなく、測定対象物の情報を有していることになり、感度の高いセンサを実現することができる。
Only when two electromagnetic waves input to the nonlinear
尚、検出波の周波数f4は、非線形光学結晶12に入射される第2電磁波の周波数f2と同じ周波数となるので、両電磁波が混在することを防ぐため、検出波放射部15は第2電磁波の伝搬軸上(電磁波が光の場合は光軸上)に設置されない構成としても良い。これにより検出波放射部15から第2電磁波が放射されることを防止でき、検出器16での検出波の検出精度を向上させることができる。同様に、周波数f1の第1電磁波についても検出波の周波数f4と近い周波数帯を選択する場合があることから、第1電磁波の伝搬軸上に検出波放射部15を設置しない構成としても良い。この場合も検出器16での検出波の検出精度を向上させることができる。
Since the frequency f4 of the detection wave is the same frequency as the frequency f2 of the second electromagnetic wave incident on the nonlinear
なお、非線形光学結晶12に入射された第2電磁波の伝搬軸上に検出波放射部15が配置される場合、差周波数f4の検出波に第2電磁波のエネルギーが重なり合わさることになる為、検出器16において第2電磁波のエネルギー分だけオフセットする補正を行うことが望ましい。この場合、予め、検出器16に入力される第2電磁波の大きさを把握しておけばよい。
In addition, when the detection wave radiation |
なお、図1cに示すように、非線形光学結晶12の周囲の少なくとも一部領域または検出器16の周囲の少なくとも一部領域が、遮光材17により覆われている構造を有していてもよい。そうすることにより、非線形光学結晶12や検出器16の周囲から到来するノイズの影響を抑圧でき、高感度なセンサを実現できる。
As shown in FIG. 1 c, at least a partial region around the nonlinear
実施の形態1に係るセンサ1は、入力部11、差周波放射部13、差周波入射部14、検出波放射部15とが一体化された構造を有していることにより、センサを小型にできると共に、熱源や太陽光などのノイズの影響を受けず、小型で高感度なセンサを実現できる。
The sensor 1 according to the first embodiment has a structure in which the
なお、図1dに示すように、差周波数f3を放射する差周波放射部13と差周波数f3が入射する差周波入射部14とが対向する非線形光学結晶12の面に、周波数f3の電磁波を反射する反射膜18を施しても良い。これにより、反射膜18が配置されている側から非線形光学結晶12へ入射するコヒーレントなノイズを反射させることができ、センサ1の感度が劣化することを回避することができる。またこの場合、図1dに示すように、非線形光学結晶12に入射される周波数f1の第1電磁波と周波数f2の第2電磁波とが交差する領域から反射膜18までの距離dが、差周波数f3の波長λ3に対し、(数4)を満たす構成としても良い。
As shown in FIG. 1d, the electromagnetic wave having the frequency f3 is reflected on the surface of the nonlinear
ここで、θ2<θ3
(数4)を満たすことで、直接的に差周波放射部13へ向かった周波数f3の電磁波と、一旦、反射膜18で反射して差周波放射部13へ向かった電磁波の位相が概ね同相となって強め合うため、差周波数の電磁波の出力を大きくすることができる。
Where θ2 <θ3
By satisfying (Equation 4), the phase of the electromagnetic wave having the frequency f3 directly directed to the difference
また、図1dに示すように、シード光であるf2の電磁波の伝搬軸上に反射膜18を配置しない構成としても良い。これにより、シード光が反射膜18で反射して検出波放射部15から検出器16へ入力され、センサ1の感度が劣化されることを防止できる。
Further, as shown in FIG. 1d, a configuration may be adopted in which the
尚、非線形光学結晶12へ入射された周波数f2の電磁波のスポット径が周波数f1の電磁波のスポット径よりも大きい構成としても良い。励起光である周波数f1の電磁波のスポット径が小さいとエネルギー密度が高くできるため、効率よく差周波数f3の電磁波を生成できる。また、シード光である周波数f2の電磁波のスポット径を広げることで、励起光と交差させ易くなる。
The spot diameter of the electromagnetic wave having the frequency f2 incident on the nonlinear
(実施の形態2)
以下、実施の形態2に係る本発明のセンサついて、図2a、図2bを用いて説明する。実施の形態2に係る本発明のセンサ20は、周波数f11の第1電磁波を出力する第1信号源34と、周波数f12の第2電磁波を出力する第2信号源35と、第1信号源34から出力された第1電磁波と第2信号源35から出力された第2電磁波とが共に入力部21から入射される第1非線形光学結晶22と、第1非線形光学結晶22と接する測定用セル(測定領域)24と、測定領域24と接する第2非線形光学結晶26と、検出器16とを有している。更に、第1非線形光学結晶22は、周波数f11とf12の差周波数f13の電磁波を測定用セル24へ放射する差周波放射部23を備え、第2非線形光学結晶26は、差周波数f13の電磁波を入射する差周波入射部25と、周波数f11の電磁波を入射するf11電磁波入射部29と、周波数f12の電磁波を検出器16へ放射する検出波放射部27とを備えている。そして、第1電磁波と第2電磁波とは第1非線形光学結晶22の内部において干渉するように入射され、f11電磁波入射部29から入射された周波数f11の電磁波と差周波入射部25から入射された差周波数f13の電磁波とは第2非線形光学結晶26の内部において干渉し、その結果生じた周波数f12の電磁波が検出波放射部27から放射される。尚、測定用セル24の底面の一部または全部には反射板28が配置されていてもよい。これにより第1信号源34から放射された励起光を反射板28で反射させて第2非線形光学結晶26へ入射させることができるため、1つの励起光源でセンサ20を実現することが可能となる。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the sensor of the present invention according to Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. The
次に、図2a、図2bに示した実施の形態2に係る本発明のセンサの動作を説明する。センサ20において、2つの周波数f11およびf12の電磁波が入力部21から2次の第1非線形光学結晶22へ入力される。ここで、入力部21へ照射される2つの周波数f11およびf12の電磁波は、互いにコヒーレントな性質を有する電磁波となっている。例えば、2つの周波数f11およびf12の周波数差|f11−f12|が1THz以上となるように、2つの周波数f11およびf12を選択してもよい。
Next, the operation of the sensor of the present invention according to Embodiment 2 shown in FIGS. 2a and 2b will be described. In the
図2bでは、2つの周波数f11、f12の電磁波は、f11とf12のなす角がθ3となるようにセンサ20の入力部21へ入射される。入力された2つの周波数f11およびf12は共にコヒーレントな性質を有するため、2次の第1非線形光学結晶22の内部において、非線形光学理論に基く光パラメトリック効果によりシグナル光とアイドラー光を生成する。ここでは、アイドラー光を差周波数f13と呼んでいる。コヒーレント光しか光パラメトリック効果を利用することができないので、太陽光や蛍光灯からなるインコヒーレント光は差周波生成に影響を与えることはない。つまり、これらのノイズ源を除去することができ、高感度なセンサを実現できる。
In FIG. 2b, electromagnetic waves having two frequencies f11 and f12 are incident on the
詳しくは、2つの周波数f11およびf12の電磁波の角周波数をω11,ω12とすると、生成される差周波数f13の電磁波の角周波数ω13はエネルギー保存則を示す(数5)で決定される。差周波数f13の電磁波もコヒーレントである。 Specifically, when the angular frequencies of the electromagnetic waves having the two frequencies f11 and f12 are ω11 and ω12, the angular frequency ω13 of the electromagnetic waves having the difference frequency f13 to be generated is determined by Equation (5) indicating an energy conservation law. The electromagnetic wave having the difference frequency f13 is also coherent.
ここで、hはプランク定数を示している。 Here, h represents a Planck constant.
また、生成される差周波数f13の電磁波が放射される方向は、f11、f12、f13の波数ベクトルk11、k12、k13を用いて運動量保存則を示す(数6)で決定される。 Further, the direction in which the generated electromagnetic wave having the difference frequency f13 is radiated is determined by (Equation 6) indicating the momentum conservation law using the wave number vectors k11, k12, and k13 of f11, f12, and f13.
これより、図3bに示すように生成される差周波数f13の電磁波と周波数f12の電磁波とが為す放射角度θ3は、(数7)で求めることができる。 From this, as shown in FIG. 3b, the radiation angle θ3 formed by the electromagnetic wave having the difference frequency f13 and the electromagnetic wave having the frequency f12 can be obtained by (Equation 7).
ここで、θ4は非線形光学結晶内を伝搬する入射波f11とf12がなす角である。 Here, θ4 is an angle formed by incident waves f11 and f12 propagating in the nonlinear optical crystal.
周波数f11の励起光と周波数f12のシード光によって差周波数f13であるアイドラー光が生成され、周波数f12の電磁波となす角θ3で放射される。 The idler light having the difference frequency f13 is generated by the excitation light having the frequency f11 and the seed light having the frequency f12, and is emitted at an angle θ3 formed with the electromagnetic wave having the frequency f12.
例えば、f11、f12の信号源として可視光帯のレーザダイオードを選択することで、テラヘルツ波帯から近赤外光までの差周波数f13の電磁波を生成することができる。一例を挙げると、f11を633.8THz(波長:473nm)、f12を614THz(波長:488nm)とすると、f13は19.5THz(波長:15.4μm)のテラヘルツ波帯を、f11を800THz(波長:375nm)、f12を582THz(波長:515nm)とするとf13は222THz(波長:1350nm)の近赤外光となる。 For example, by selecting a laser diode in the visible light band as the signal source of f11 and f12, an electromagnetic wave having a difference frequency f13 from the terahertz wave band to the near infrared light can be generated. For example, if f11 is 633.8 THz (wavelength: 473 nm) and f12 is 614 THz (wavelength: 488 nm), f13 is a 19.5 THz (wavelength: 15.4 μm) terahertz wave band, and f11 is 800 THz (wavelength). : 375 nm), and f12 is 582 THz (wavelength: 515 nm), f13 becomes 222 THz (wavelength: 1350 nm) near infrared light.
放射された差周波数f13の電磁波は差周波放射部23より第1非線形光学結晶22の外部へ放射される。第1非線形光学結晶22の外部へ放射された差周波数f13の電磁波は測定用セル24を透過する。
The radiated electromagnetic wave having the difference frequency f <b> 13 is radiated from the difference
この際、測定用セル24に充填された測定対象物により差周波数f13の電磁波の一部は吸収されるが、その吸収量に応じて反射・透過される差周波数f13の電磁波の振幅は減少する。この差周波数f13の電磁波の振幅の減少量を基に測定対象物の情報を取得することができる。
At this time, a part of the electromagnetic wave having the difference frequency f13 is absorbed by the measurement object filled in the
差周波数f13の電磁波は第1非線形光学結晶22が有する差周波放射部23に対し、第1非線形光学結晶22の内側から垂直に入射される構成としてもよい。これにより、測定用セル24における差周波数f13の電磁波の伝搬距離が短くでき、信号源の出力エネルギーが小さくても動作するセンサを実現できる。
The electromagnetic wave having the difference frequency f13 may be vertically incident on the difference
また、第1非線形光学結晶22の一部表面(入力部21と差周波放射部23が配置されている領域以外の表面)に反射板28を実施しても良い。この場合、図2bに示す差周波数f13の電磁波が生成される点から反射板までの距離tが、差周波数f13の波長λ13に対し、周波数f11の電磁波と周波数f12の電磁波の交差点から反射板28に下ろした垂線に対し、差周波数f13の電磁波がなす角をβ(図示せず)とすると、
Moreover, you may implement the reflecting
を満たすことが望ましい。そうすることで、直接、差周波放射部23へ向かった差周波数f13の電磁波と反射板28で反射されて差周波放射部23へ向かった差周波数f13の電磁波の位相が同相となって強め合い、差周波数f13の電磁波の出力を大きくすることができる。
It is desirable to satisfy. By doing so, the phase of the electromagnetic wave of the difference frequency f13 directed directly to the difference
入力部21から入射された電磁波の一方、ここでは周波数f11の電磁波とするが、周波数f11の電磁波は、差周波数f13の電磁波と同様に測定用セル24へ放射される。放射された周波数f11の電磁波は測定用セル24の底面に設けた反射板28によって全反射され、第2非線形光学結晶26へ入射される。尚、周波数f11の電磁波の一部は、測定用セル24を伝搬中に、測定用セル24に配置されている測定対象物によって吸収されるが、その吸収量は差周波数f13の電磁波に比べて非常に小さい。このため、第2非線形光学結晶中でも励起光として活用できる。
One of the electromagnetic waves incident from the
周波数f12の電磁波については、第1非線形光学結晶22の外部へ放射されないように、すなわち、第1非線形光学結晶22の内部から表面へ到達した周波数f12の電磁波が全反射するように、入力部21に対する周波数f12の電磁波の入射角を最適に設定してもよい。また、第1非線形光学結晶22の表面に周波数f12の電磁波が反射する部材を配置してもよい。これにより、第1非線形光学結晶22の内部を伝搬する周波数f12の電磁波が検出器16へ到達することを回避でき、高感度なセンサを実現できる。
The
なお、測定用セル24は着脱可能な構成としてもよい。これにより、測定用セル24のみの洗浄・交換が可能となり、測定作業が容易なセンサを実現できる。
The
測定用セル24を透過した差周波数f13の電磁波は、第2非線形光学結晶26の差周波入射部25より第2非線形光学結晶26内に入射される。f11電磁波入射部より入射された周波数f11の電磁波は励起光として機能し、第2非線形光学結晶26内に入射された差周波数f13の電磁波はシード光として機能する。これら2つの電磁波を交差・干渉させることで、差周波数f14の電磁波であるアイドラー光を検出波として新たに生成する。このとき、シード光となる差周波数f13の電磁波が保持している測定対象物の情報は、新たに生成されたアイドラー光f14に引き継がれる。すなわち、差周波数f13の電磁波が測定対象物によって受けた振幅の減少量に応じて、差周波数f14の検出波の振幅も減少する。
The electromagnetic wave having the difference frequency f13 transmitted through the
ここで、差周波数f14の検出波の周波数は、第1非線形光学結晶22に入射された周波数f12の電磁波と同じ周波数となる。すなわち、周波数f12=周波数f14となる。
Here, the frequency of the detection wave having the difference frequency f14 is the same as that of the electromagnetic wave having the frequency f12 incident on the first nonlinear
例えば、f11に可視光帯のレーザダイオードを、f13にテラヘルツ波や近赤外光を選択することで、可視光帯のf14が生成される。一例を挙げると、f11を633.8THz(波長:473nm)、f13を19.5THz(波長:15.4μm)のテラヘルツ波とすると、f14は614THz(波長:488nm)の可視光帯、f11を800THz(波長:375nm)、f13を222THz(波長:1350nm)の近赤外光とすると、f14は582THz(波長:515nm)の可視光帯となる。 For example, by selecting a laser diode in the visible light band for f11 and selecting a terahertz wave or near-infrared light for f13, f14 in the visible light band is generated. For example, if f11 is 633.8 THz (wavelength: 473 nm) and f13 is a terahertz wave of 19.5 THz (wavelength: 15.4 μm), f14 is a visible light band of 614 THz (wavelength: 488 nm), and f11 is 800 THz. (Wavelength: 375 nm) When f13 is 222 THz (wavelength: 1350 nm) near infrared light, f14 becomes a visible light band of 582 THz (wavelength: 515 nm).
ここで、第2非線形光学結晶26の内部では、コヒーレントな性質を持つ2つの光(電磁波)を用いなければ、それらの差周波数の光を生成することはできないので、太陽光や蛍光灯からなるインコヒーレントな光の影響を排除できる。これにより高感度なセンサを実現できる。
Here, in the inside of the second nonlinear
尚、検出波の周波数f14は、第1非線形光学結晶22に入射される第2電磁波の周波数f12と同じ周波数となるので、両電磁波が混在することを防ぐため、検出波放射部27は第2電磁波の伝搬軸上(電磁波が光の場合は光軸上)に設置されない構成としても良い。これにより検出波放射部27から第2電磁波が放射されることを防止でき、検出器16での検出波の検出精度を向上させることができる。同様に、周波数f11の第1電磁波についても検出波の周波数f14と近い周波数帯を選択する場合があることから、第1電磁波の伝搬軸上に検出波放射部27を設置しない構成としても良い。この場合も検出器16での検出波の検出精度を向上させることができる。
Since the frequency f14 of the detection wave is the same as the frequency f12 of the second electromagnetic wave incident on the first nonlinear
例えば、周波数f11の第1電磁波を可視光帯のレーザダイオード(第1信号源34に相当)により供給した場合、差周波数f13にテラヘルツ波や近赤外光を選択することで、差周波数f14は可視光帯となる。検出波が可視光帯となるように設定できれば、検出器16をフォトダイオードのみで実現でき、安価に測定対象物の情報を得ることができる。また、周波数f14付近の周波数帯に対応した分光器を使って検出波を分光し、分光されたそれぞれの光を解析することで、上述のフォトダイオードによる検出方法よりも高精度に測定対象物の情報を得ることができる。
For example, when a first electromagnetic wave having a frequency f11 is supplied by a laser diode (corresponding to the first signal source 34) in the visible light band, by selecting a terahertz wave or near infrared light as the difference frequency f13, the difference frequency f14 is Visible light band. If the detection wave can be set to be in the visible light band, the
なお、図2cに示すように、第2非線形光学結晶26の周囲の少なくとも一部領域または検出器16の周囲の少なくとも一部領域が、遮光材31により覆われている構造を有していてもよい。そうすることにより、第2非線形光学結晶26や検出器16の周囲から到来するノイズの影響を抑圧でき、高感度なセンサを実現できる。
Note that, as shown in FIG. 2c, at least a partial region around the second nonlinear
以上より、本発明のセンサは、入力部と差周波放射部、差周波入射部と検出波放射部とがそれぞれ一体化された構造を有していることにより、センサを小型にできると共に、熱源や太陽光などのノイズの影響を受けず、小型で高感度なセンサを実現できる。 As described above, the sensor of the present invention has a structure in which the input unit and the difference frequency radiating unit, and the difference frequency incident unit and the detection wave radiating unit are integrated with each other. A small and highly sensitive sensor can be realized without being affected by noise such as sunlight.
尚、図2bでは測定用セル24に反射板28を設けたが、測定用セル24に設けず、その下方に反射板を配置した構成によりセンサを実現しても良い。これにより、測定用セル24自体のコストを低減でき、測定用セル24を使い捨てできる。
In FIG. 2b, the
なお、図2dに示すように、測定用セル24に配置した反射板28の代わりに、測定用セル24の外部に配置した全反射鏡32、33を用いて電磁波を反射させても良い。この場合、第1非線形光学結晶22を透過した周波数f11の電磁波ないしは周波数f12の電磁波を全反射鏡32、33で反射させることにより、第2非線形光学結晶26内へ入射させることができる。これにより、測定用セル24による周波数f11の電磁波ないしは周波数f12の電磁波の減衰を防ぐことができ、測定対象物を高精度に検出することが可能となる。
As shown in FIG. 2d, electromagnetic waves may be reflected using total reflection mirrors 32 and 33 arranged outside the
尚、第1非線形光学結晶22へ入射された周波数f12の電磁波のスポット径が周波数f11の電磁波のスポット径よりも大きい構成としても良い。励起光である周波数f11の電磁波のスポット径が小さいとエネルギー密度が高くできるため、効率よく差周波数f13の電磁波を生成できる。また、シード光である周波数f12の電磁波のスポット径を広げることで、励起光と交差させ易くなる。
The spot diameter of the electromagnetic wave having the frequency f12 incident on the first nonlinear
(実施の形態3)
以下、実施の形態3に係る本発明のセンサについて、図4a、図4b、図5a、図5bを用いて説明する。図4a、図4bにおいて、実施の形態3に係る本発明のセンサ30は、周波数f1の第1電磁波を出力する第1信号源34と、周波数f2の第2電磁波を出力する第2信号源35と、第1信号源34から出力された第1電磁波と第2信号源35から出力された第2電磁波とが共に入射される非線形光学結晶12と、検出器16とを有している。そして、非線形光学結晶12は、周波数f1とf2の差周波数f3の電磁波を放射する差周波放射部13と、差周波数f3の電磁波を入射する差周波入射部14と、周波数f2の電磁波を検出器16へ放射する検出波放射部15とを備えている。更に、実施の形態3に係るセンサ30は、第1電磁波の伝搬路上で、且つ、非線形光学結晶12の外側領域に配置されて第1電磁波を反射させる第1反射膜37と、第1反射膜37で反射された後、非線形光学結晶12の内部領域を伝搬し外部領域へ放射される第1電磁波の伝搬路上で、且つ、非線形光学結晶12の外側領域に配置され、第1電磁波を反射させて非線形光学結晶12へ第1電磁波を再び入射させる第2反射膜38とを備えている。そして、第1電磁波と第2電磁波とは、第1反射膜37と第2反射膜38での反射角をも考慮して、それぞれ、第1信号源34と第2信号源35とから非線形光学結晶12の内部領域において干渉するように入射される。また、第1電磁波と差周波入射部14から入射された差周波数f3の電磁波とは非線形光学結晶12の内部領域において干渉し(干渉するように、第1信号源34と第2信号源35と第1反射膜37と第2反射膜38等が配置されている)、その結果生じた周波数f2の電磁波が検出波放射部15から放射される。
(Embodiment 3)
Hereinafter, the sensor of the present invention according to
第1信号源34から放射された周波数f1の電磁波は非線形光学結晶12へ入射された後、非線形光学結晶12の内部領域を伝搬した後、非線形光学結晶12からその外部領域へ放出される。放出された周波数f1の電磁波は第1反射膜37によって反射された後、再度、非線形光学結晶12の内部領域へ入射される。再び入射された周波数f1の電磁波は、2次の非線形光学結晶12の内部領域を伝搬した後、再度、その外部領域に放出され、第2反射膜38で反射される。この第2反射膜38で反射された周波数f1の電磁波は、再度、非線形光学結晶12へ入射され、上述の動作を繰り返す。この一連の動作が繰り返されることにより、周波数f1の電磁波は、2次の非線形光学結晶12を挟んで第1反射膜37と第2反射膜38との間で多重反射を起こす。結果、周波数f1の電磁波の定在波が非線形光学結晶12の内部領域に生成されることになる。これにより、周波数f1の電磁波を放射する第1信号源34の信号出力が小さくても、非線形光学結晶12の内部領域における周波数f1の電磁波の電界強度は増強されるので、2次の非線形光学結晶12の非線形性を励起できるようになる。
The electromagnetic wave having the frequency f1 radiated from the
また、周波数f1の電磁波を反射膜37、38において効率良く反射させて2次の非線形光学結晶12内に入射させるため、反射膜37、38の断面積は、2次の非線形光学結晶12の断面積よりも大きくしてもよい。更に、反射膜37、38の反射面は凹型構造としてもよい。
In addition, since the electromagnetic wave having the frequency f1 is efficiently reflected by the
更に、図4a、図4bにおいては、第1反射膜37と第2反射膜38との間で多重反射する第1電磁波の伝搬路上に第1信号源34が配置された構成で図示しているが、このような配置に拘泥される必要はなく、第1電磁波が非線形光学結晶12へ入射される際の屈折角を利用し、第1反射膜37と第2反射膜38との間で多重反射する第1電磁波の伝搬路上に第1信号源34を配置しない構成としてもよい。これにより、第1電磁波が第1信号源34により散乱減衰されることを防止できる。また、第1電磁波が第1信号源34に照射されることにより第1信号源34が故障することを防止できる。
4a and 4b, the
尚、図5a、図5bに示すように、第1信号源34と非線形光学結晶12との間で、且つ、少なくとも第1電磁波(周波数f1の電磁波)の伝搬路上に、第1電磁波の一部を透過し一部を反射する透過膜36を配置した構成としても良い。ここで、第1信号源34から放射された第1電磁波(周波数f1の電磁波)は透過膜36を介して非線形光学結晶12へ入射される。
5a and 5b, a part of the first electromagnetic wave is disposed between the
このとき、透過膜36は第1電磁波の全エネルギーを透過させるのではなく、一部のエネルギーのみ透過させるよう設計されている。透過量の一例としては、20〜80%程度の透過量の範囲が想定できる。
At this time, the
透過膜36を透過した周波数f1の電磁波(第1電磁波)は非線形光学結晶12へ入射された後、非線形光学結晶12の内部領域を伝搬した後、非線形光学結晶12からその外部領域へ放出される。放出された周波数f1の電磁波は第1反射膜37によって反射された後、再度、非線形光学結晶12の内部領域へ入射される。再び入射された周波数f1の電磁波は、2次の非線形光学結晶12を透過して透過膜36へ入射される。透過膜36では、周波数f1の電磁波の一部のエネルギーが反射され、再度、入力部11を介して2次の非線形光学結晶12へ入力される。この一連の動作が繰り返されることにより、周波数f1の電磁波は2次の非線形光学結晶12を挟んで、透過膜36と反射膜37との間で多重反射を起こす。結果、周波数f1の電磁波の定在波が非線形光学結晶12の内部領域に生成されることになる。これにより、周波数f1の電磁波を放射する第1信号源34の出力が小さくても、非線形光学結晶12の内部領域での周波数f1の電磁波の電界強度は、透過膜36と反射膜37との間の多重反射によって増強されるので、2次の非線形光学結晶12の非線形性を励起できるようになる。このとき、効率良く周波数f1の電磁波を反射させて2次の非線形光学結晶12内に入射させるため、透過膜36の断面積は、2次の非線形光学結晶12の断面よりも大きい構成であっても良い。また、透過膜36は凹型構造であってもよい。図5a、図5bの構成であれば、透過膜36と第1反射膜37の間で多重反射している周波数f1の電磁波の伝搬路上に第1信号源34を配置しなくてもよくなる。このため、周波数f1の電磁波が第1信号源34で散乱減衰することを回避でき、また、周波数f1の電磁波が第1信号源34に照射され、故障することを回避できる。
The electromagnetic wave having the frequency f1 (first electromagnetic wave) transmitted through the
また、第1信号源34から放射され、透過膜36へ入射される第1電磁波の内、一部のエネルギーは透過膜36により第1信号源34側へ反射されるが、この反射された第1信号源34を第2反射膜38により反射させて、再び透過膜36を介して非線形光学結晶12へ入力する構成としても良い。これにより、非線形光学結晶12の内部領域において第1電磁波の定在波が生成され、第1電磁波を増強することができる。これにより、周波数f1の電磁波を放射する第1信号源の出力が小さくても、非線形光学結晶12の非線形性を励起できるようになる。結果、安価な構成で差周波の電磁波を非線形光学結晶12の内部領域で発生させることができる。
In addition, a part of the first electromagnetic wave emitted from the
尚、図5a、図5bでは、第2信号源35から放射された第2電磁波は透過膜36を介さずに非線形光学結晶12へ入力される構成となっているが、第1電磁波同様に、透過膜36を介して非線形光学結晶12へ入射される構成であってもよい。これにより、第2電磁波についても、第1電磁波同様に第1反射膜37と透過膜36の間で多重散乱させることができ、非線形光学結晶12の内部領域で第2電磁波を増強できる。
5a and 5b, the second electromagnetic wave radiated from the
更に、図5a、図5bに示した構成において、第2反射膜38を削除した構成としても良い。このような簡易な構成においても、第1反射膜37と透過膜36との間で第1電磁波を多重反射させることができ、結果、非線形光学結晶12の内部領域に第1電磁波の定在波を起すことが可能となる。ゆえに、第1信号源34の信号出力が小さくても、非線形光学結晶12の内部領域における周波数f1の電磁波の電界強度は増強されるので、2次の非線形光学結晶12の非線形性を励起できるようになる。
Further, in the configuration shown in FIGS. 5a and 5b, the second
尚、本発明における「非線形光学結晶」とは、結晶状のものだけでなく、結晶の分極を周期的に反転させた周期分極反転構造も含んでいる。 Note that the “nonlinear optical crystal” in the present invention includes not only a crystal form but also a periodically poled structure in which the polarization of the crystal is periodically reversed.
また、第1信号源、第2信号源から放射される電磁波は、パルス状でもCW(Continuos Wave)であってもよい。 The electromagnetic waves radiated from the first signal source and the second signal source may be pulsed or CW (Continuos Wave).
以上のように、本発明のセンサは、非破壊で測定でき、且つ、良好な感度を有しているため、例えば、食品の成分分析装置やバイオセンサ等に有用である。 As described above, the sensor of the present invention can be measured nondestructively and has good sensitivity, and thus is useful for, for example, a food component analysis apparatus and a biosensor.
1 センサ
11 入力部
12 非線形光学結晶
13 差周波放射部
14 差周波入射部
15 検出波放射部
16 検出器
17、31 遮光材
18 反射膜
20 センサ
21 入力部
22 第1非線形光学結晶
23 差周波放射部
24 測定用セル
25 差周波入射部
26 第2非線形光学結晶
27 検出波放射部
28 反射板
29 f11電磁波入射部
32、33 全反射鏡
34 第1信号源
35 第2信号源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
周波数f2の第2電磁波を出力する第2信号源と、
前記第1信号源から出力された前記第1電磁波と前記第2信号源から出力された前記第2電磁波とが共に入射される非線形光学結晶と、
検出器とを有し、
前記非線形光学結晶は、
周波数f1とf2の差周波数f3の電磁波を放射する差周波放射部と、
差周波数f3の電磁波を入射する差周波入射部と、
周波数f2の電磁波を前記検出器へ放射する検出波放射部とを備え、
前記第1電磁波と前記第2電磁波とは前記非線形光学結晶の内部において干渉するように入射され、
前記第1電磁波と前記差周波入射部から入射された差周波数f3の電磁波とは前記非線形光学結晶の内部において干渉し、その結果生じた周波数f2の電磁波が前記検出波放射部から放射されることを特徴とするセンサ。 A first signal source for outputting a first electromagnetic wave of frequency f1,
A second signal source for outputting a second electromagnetic wave of frequency f2,
A nonlinear optical crystal on which both the first electromagnetic wave output from the first signal source and the second electromagnetic wave output from the second signal source are incident;
Having a detector,
The nonlinear optical crystal is
A difference frequency radiating unit that radiates an electromagnetic wave having a difference frequency f3 between the frequencies f1 and f2, and
A difference frequency incident part for incidence of an electromagnetic wave having a difference frequency f3;
A detection wave radiating unit that radiates electromagnetic waves of frequency f2 to the detector,
The first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave are incident so as to interfere inside the nonlinear optical crystal,
The first electromagnetic wave and the electromagnetic wave having the difference frequency f3 incident from the difference frequency incident part interfere inside the nonlinear optical crystal, and the resultant electromagnetic wave having the frequency f2 is radiated from the detection wave emitting part. Sensor characterized by.
周波数f2の第2電磁波を出力する第2信号源と、
前記第1信号源から出力された前記第1電磁波と前記第2信号源から出力された前記第2電磁波とが共に入射される第1非線形光学結晶と、
前記第1非線形光学結晶と接する測定領域と、
前記測定領域と接する第2非線形光学結晶と、
検出器とを有し、
前記第1非線形光学結晶は、周波数f1とf2の差周波数f3の電磁波を前記測定領域へ放射する差周波放射部を備え、
前記第2非線形光学結晶は、差周波数f3の電磁波を入射する差周波入射部と、
周波数f1の電磁波を入射するf1電磁波入射部と、
周波数f2の電磁波を前記検出器へ放射する検出波放射部とを備え、
前記第1電磁波と前記第2電磁波とは前記第1非線形光学結晶の内部において干渉するように入射され、
前記f1電磁波入射部から入射された周波数f1の電磁波と前記差周波入射部から入射された差周波数f3の電磁波とは前記第2非線形光学結晶の内部において干渉し、その結果生じた周波数f2の電磁波が前記検出波放射部から放射されることを特徴とするセンサ。 A first signal source for outputting a first electromagnetic wave of frequency f1,
A second signal source for outputting a second electromagnetic wave of frequency f2,
A first nonlinear optical crystal on which both the first electromagnetic wave output from the first signal source and the second electromagnetic wave output from the second signal source are incident;
A measurement region in contact with the first nonlinear optical crystal;
A second nonlinear optical crystal in contact with the measurement region;
Having a detector,
The first nonlinear optical crystal includes a difference frequency radiating unit that radiates an electromagnetic wave having a difference frequency f3 between frequencies f1 and f2 to the measurement region,
The second nonlinear optical crystal includes a difference frequency incident part that incidents an electromagnetic wave having a difference frequency f3;
An f1 electromagnetic wave incident part for incidence of an electromagnetic wave of frequency f1,
A detection wave radiating unit that radiates electromagnetic waves of frequency f2 to the detector,
The first electromagnetic wave and the second electromagnetic wave are incident so as to interfere inside the first nonlinear optical crystal,
The electromagnetic wave having the frequency f1 incident from the f1 electromagnetic wave incident part and the electromagnetic wave having the difference frequency f3 incident from the differential frequency incident part interfere inside the second nonlinear optical crystal, and the electromagnetic wave having the frequency f2 generated as a result. Is emitted from the detection wave radiating section.
前記第1反射膜で反射された後、前記非線形光学結晶の内部領域を伝搬し外部領域へ放射される前記第1電磁波の伝搬路上で、且つ、前記非線形光学結晶の外側領域に配置され、前記第1電磁波を反射させて前記非線形光学結晶へ前記第1電磁波を再び入射させる第2反射膜とを備えた請求項1に記載のセンサ。 A first reflection film disposed on an outer region of the nonlinear optical crystal on the propagation path of the first electromagnetic wave and reflecting the first electromagnetic wave;
After being reflected by the first reflective film, disposed on the propagation path of the first electromagnetic wave propagating through the inner region of the nonlinear optical crystal and radiated to the outer region, and in the outer region of the nonlinear optical crystal, The sensor according to claim 1, further comprising: a second reflective film that reflects the first electromagnetic wave and makes the first electromagnetic wave incident again on the nonlinear optical crystal.
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