JP2014149258A - Retroreflection device and terahertz wave measurement device - Google Patents

Retroreflection device and terahertz wave measurement device Download PDF

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Atsushi Yamaguchi
山口  淳
Masahiro Miura
雅浩 三浦
Hideki Kobayashi
秀樹 小林
Masaharu Nakano
雅晴 中野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a retroreflection device and a terahertz wave measurement device in which retroreflection can be performed on light even when inclination of retroreflection means such as a retroreflection mirror for performing retroreflection on light occurs.SOLUTION: A retroreflection device 120 includes: first retroreflection means 121; and second retroreflection means 122. The first retroreflection means has directional dependence in which retroreflection is disabled by inclination of the first retroreflection means 121 along a first direction and retroreflection is enabled even when inclination of the first retroreflection means 121 along a second direction occurs. The second retroreflection means 122 has directional dependence in which retroreflection is disabled by inclination of the second retroreflection means 122 along a third direction and retroreflection is enabled even when inclination of the second retroreflection means 122 along a fourth direction occurs. The first and second retroreflection means are arranged such that the second direction and the fourth direction intersect with each other.

Description

本発明は、例えば、光を再帰反射する再帰反射装置及びこのような再帰反射装置によって光学的な遅延が付与された光を用いるテラヘルツ時間領域分光法を用いて計測対象物の特性を分析するテラヘルツ波計測装置の技術分野に関する。   The present invention, for example, includes a retroreflective device that retroreflects light and a terahertz that analyzes the characteristics of an object to be measured using terahertz time domain spectroscopy using light that has been optically delayed by such a retroreflective device. The present invention relates to the technical field of wave measuring devices.

テラヘルツ波計測装置として、テラヘルツ時間領域分光法(Terahertz Time−Domain Spectroscopy)を利用する装置が知られている(例えば、特許文献1から特許文献3参照)。テラヘルツ波計測装置は、以下の手順で、計測対象物の特性を分析する。まず、超短パルスレーザ光(例えば、フェムト秒パルスレーザ光)を分岐することで得られる一のレーザ光であるポンプ光(言い換えれば、励起光)が、バイアス電圧が印加されているテラヘルツ波発生素子(特に、テラヘルツ波発生素子が備える光伝導アンテナのギャップ部)に照射される。その結果、テラヘルツ波発生素子は、テラヘルツ波を発生する。テラヘルツ波発生素子が発生したテラヘルツ波は、計測対象物に照射される。計測対象物に照射されたテラヘルツ波は、計測対象物からの反射光又は透過光として、超短パルスレーザ光を分岐することで得られる他のレーザ光であって且つポンプ光に対する光学的な遅延(つまり、光路長差)が付与されたプローブ光(言い換えれば、励起光)が照射されているテラヘルツ波検出素子(特に、テラヘルツ波検出素子が備える光伝導アンテナのギャップ部)に照射される。その結果、テラヘルツ波検出素子は、計測対象物で反射又は透過したテラヘルツ波の強度に応じた電流信号を検出する。その後、当該検出されたテラヘルツ波(つまり、時間領域のテラヘルツ波であり、電流信号)がフーリエ変換されることで、当該テラヘルツ波のスペクトル(つまり、振幅及び位相の周波数応答特性)等が取得される。その結果、当該テラヘルツ波のスペクトルが解析されることで、計測対象物の特性が分析される。   As a terahertz wave measuring apparatus, an apparatus using terahertz time-domain spectroscopy is known (for example, see Patent Document 1 to Patent Document 3). The terahertz wave measuring apparatus analyzes the characteristics of the measurement object according to the following procedure. First, pump light (in other words, excitation light), which is one laser light obtained by branching ultrashort pulse laser light (for example, femtosecond pulse laser light), generates terahertz waves to which a bias voltage is applied. The element (particularly the gap portion of the photoconductive antenna included in the terahertz wave generating element) is irradiated. As a result, the terahertz wave generating element generates a terahertz wave. The terahertz wave generated by the terahertz wave generating element is irradiated to the measurement object. The terahertz wave irradiated to the measurement object is another laser light obtained by branching the ultrashort pulse laser light as reflected light or transmitted light from the measurement object, and is optically delayed with respect to the pump light. In other words, the terahertz wave detection element (in particular, the gap portion of the photoconductive antenna included in the terahertz wave detection element) irradiated with the probe light (in other words, excitation light) to which the (optical path length difference) is applied is irradiated. As a result, the terahertz wave detecting element detects a current signal corresponding to the intensity of the terahertz wave reflected or transmitted by the measurement object. Thereafter, the detected terahertz wave (that is, a terahertz wave in the time domain and a current signal) is Fourier-transformed to obtain a spectrum of the terahertz wave (that is, frequency response characteristics of amplitude and phase) and the like. The As a result, the characteristics of the measurement object are analyzed by analyzing the spectrum of the terahertz wave.

国際公開第2000/079248号パンフレットInternational Publication No. 2000/079248 Pamphlet 特開2001−21503号公報JP 2001-21503 A 特開2006−329857号公報JP 2006-329857 A

ここで、プローブ光(或いは、ポンプ光)に付与される光学的な遅延は、入射する光を再帰反射することが可能な再帰性反射鏡を含む再帰反射装置(或いは、このような再帰反射装置を含む光学遅延装置)に対してプローブ光(或いは、ポンプ光)を入射させることで付与されることが多い。尚、ここでいう「再帰反射」とは、入射光を、当該入射光の入射方向と平行な方向に向けて反射する状態を示す。再帰性反射鏡の一例としては、リトロリフレクタが例示される。しかしながら、リトロリフレクタを製造するためには、夫々の反射面が互いに90度の角度を有して交わる3つの反射鏡を高精度に配置する必要がある。このため、高い偏角精度(つまり、入射光に対する反射光の平行度)を有するリトロリフレクタの製造が困難である。   Here, the optical delay imparted to the probe light (or pump light) is a retroreflective device (or such a retroreflective device including a retroreflector capable of retroreflecting incident light). In many cases, the probe light (or pump light) is incident on the optical delay device including the optical delay device. Here, “retroreflection” refers to a state in which incident light is reflected in a direction parallel to the incident direction of the incident light. As an example of the retroreflecting mirror, a retro reflector is exemplified. However, in order to manufacture a retro-reflector, it is necessary to arrange three reflecting mirrors whose reflecting surfaces intersect with each other at an angle of 90 degrees with high accuracy. For this reason, it is difficult to manufacture a retroreflector having high deflection angle accuracy (that is, parallelism of reflected light with respect to incident light).

このため、製造の容易性という観点から、夫々の反射面が90度の角度を有して交わる2つの反射鏡からなる再帰性反射鏡が用いられることが多い。しかしながら、2つの反射鏡からなる再帰性反射鏡では、3つの反射鏡からなるリトロリフレクタとは異なり、振動等に起因して再帰性反射鏡が傾いた場合には、当該再帰性反射鏡が傾いた方向によっては、再帰反射が不可能になってしまうことがある。例えば、再帰性反射鏡が再帰反射している状態での入射光の光路及び反射光の光路を含む平面に沿う方向に沿って2つの反射鏡が傾いたとしても、再帰性反射鏡は、再帰反射し続けることができる。一方で、再帰性反射鏡が再帰反射している状態での入射光の光路及び反射光の光路を含む平面に沿った方向とは異なる方向に2つの反射鏡が傾いた場合には、再帰性反射鏡は、再帰反射することができなくなってしまう。再帰反射することができない場合には、再帰性反射鏡によって反射されたプローブ光(或いは、ポンプ光)がテラヘルツ波検出素子(或いは、テラヘルツ波発生素子)の光伝導アンテナのギャップ部に適切に照射されないおそれがある。その結果、テラヘルツ波を用いた計測対象物の特性の分析精度に影響が生じかねない。   For this reason, from the viewpoint of ease of manufacture, a retroreflecting mirror composed of two reflecting mirrors each having an angle of 90 degrees is often used. However, a retroreflector composed of two reflectors is different from a retroreflector composed of three reflectors, and when the retroreflector tilts due to vibration or the like, the retroreflector tilts. Depending on the direction, retroreflection may be impossible. For example, even if two reflecting mirrors are tilted along a direction along the plane including the optical path of incident light and the optical path of reflected light when the retroreflecting mirror is retroreflecting, the retroreflecting mirror is Can continue to reflect. On the other hand, if the two reflecting mirrors are tilted in a direction different from the direction along the plane including the optical path of the incident light and the optical path of the reflected light when the retroreflecting mirror is retroreflecting, The reflector cannot be retroreflected. When retroreflection is impossible, the probe light (or pump light) reflected by the retroreflecting mirror is appropriately applied to the gap portion of the photoconductive antenna of the terahertz wave detecting element (or terahertz wave generating element). There is a risk that it will not be. As a result, the analysis accuracy of the characteristics of the measurement object using terahertz waves may be affected.

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、光を再帰反射する再帰反射鏡等の再帰反射手段の傾きが生じた場合であっても光を再帰反射することが可能な再帰反射装置及びテラヘルツ波計測装置を提供することを課題とする。   Examples of problems to be solved by the present invention include the above. It is an object of the present invention to provide a retroreflective device and a terahertz wave measuring device capable of retroreflecting light even when a retroreflective means such as a retroreflecting mirror that retroreflects light is tilted. And

上記課題を解決する再帰反射装置は、入射してくる光を再帰反射する再帰反射装置であって、前記光を再帰反射する第1再帰反射手段と、前記第1再帰反射手段によって再帰反射された前記光を前記第1再帰反射手段に向かって再帰反射する第2再帰反射手段とを備えており、前記第1再帰反射手段は、第1方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第1方向とは異なる第2方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2再帰反射手段は、第3方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第3方向とは異なる第4方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2方向と前記第4方向とが交わるように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている。   A retroreflective device that solves the above problem is a retroreflective device that retroreflects incident light, and is retroreflected by the first retroreflective means that retroreflects the light and the first retroreflective means. Second retroreflective means for retroreflecting the light toward the first retroreflective means, wherein the first retroreflective means is configured by the inclination of the first retroreflective means along a first direction. While retroreflection becomes impossible, the retroreflection is possible even if the first retroreflection means tilts along a second direction different from the first direction. The second retroreflective means makes the retroreflective impossible by the inclination of the second retroreflective means along the third direction, while the second retroreflective means along the fourth direction different from the third direction. Even if the inclination of the retroreflective means occurs, the recursion Morphism has direction dependency that is possible, the and so intersects the second direction and the fourth direction, wherein the first retroreflector and the second retroreflector is arranged.

上記課題を解決するテラヘルツ波計測装置は、第1レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、第2レーザ光が照射されることで、前記発生手段から計測対象物に対して照射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を再帰反射することで、当該再帰反射した前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を、前記発生手段及び前記検出手段のうちの少なくとも一方に導く再帰反射装置とを備えており、前記再帰反射装置は、前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を再帰反射する第1再帰反射手段と、前記第1再帰反射手段によって再帰反射された前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を、前記第1再帰反射手段に向かって再帰反射する第2再帰反射手段とを備えており、前記第1再帰反射手段は、第1方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第1方向とは異なる第2方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2再帰反射手段は、第3方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第3方向とは異なる第4方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2方向と前記第4方向とが交わるように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている。   A terahertz wave measuring apparatus that solves the above-described problems is a generation unit that generates a terahertz wave by irradiating a first laser beam, and a measurement object from the generation unit by irradiating a second laser beam. Detecting means for detecting the terahertz wave irradiated to the first laser beam and the second laser beam retroreflecting one of the first laser beam and the second laser beam retroreflected. A retroreflective device that guides at least one of the laser beams to at least one of the generating unit and the detecting unit, wherein the retroreflective device includes the first laser beam and the second laser beam. First retroreflective means for retroreflecting any one of the first retroreflective means, and any one of the first laser light and the second laser light retroreflected by the first retroreflective means, And a second retroreflective unit that retroreflects toward the reflecting unit, and the first retroreflective unit makes the retroreflective impossible by the inclination of the first retroreflective unit along the first direction. On the other hand, the second retroreflective means has the direction dependency that the retroreflective is possible even when the inclination of the first retroreflective means along the second direction different from the first direction occurs. The retroreflective means cannot be retroreflected by the inclination of the second retroreflective means along the third direction, while the second retroreflective means is inclined along a fourth direction different from the third direction. However, the first retroreflective means and the second retroreflective means are arranged so that the second direction and the fourth direction intersect with each other. ing.

第1実施例のテラヘルツ波計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the terahertz wave measuring device of 1st Example. テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子の夫々の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows each structure of a terahertz wave generation element and a terahertz wave detection element. 可動再帰反射鏡の傾き(位置ずれ)に対するプローブ光の光路(入射光路及び反射光路)を示す平面図である。It is a top view which shows the optical path (incident optical path and reflected optical path) of the probe light with respect to the inclination (position shift | offset | difference) of a movable retroreflection mirror. 第1実施例における可動再帰反射鏡及び固定再帰反射鏡の配置態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the arrangement | positioning aspect of the movable retroreflection mirror and fixed retroreflection mirror in 1st Example. 第1実施例の光遅延器において可動再帰反射鏡が傾いた場合のプローブ光の光路の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the optical path of probe light when a movable retroreflection mirror inclines in the optical delay device of 1st Example. 第1実施例における光遅延器の構成の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of a structure of the optical delay device in 1st Example. 可動再帰反射鏡の傾き(位置ずれ)に対するプローブ光の光路(入射光路及び反射光路)を示す平面図である。It is a top view which shows the optical path (incident optical path and reflected optical path) of the probe light with respect to the inclination (position shift | offset | difference) of a movable retroreflection mirror. 第2実施例のテラヘルツ波計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the terahertz wave measuring device of 2nd Example. 第3実施例における可動再帰反射鏡及び固定再帰反射鏡の配置態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the arrangement | positioning aspect of the movable retroreflection mirror and fixed retroreflection mirror in 3rd Example.

以下、再帰反射装置及びテラヘルツ波計測装置の実施形態について順に説明する。   Hereinafter, embodiments of the retroreflective device and the terahertz wave measuring device will be described in order.

(再帰反射装置の実施形態)
<1>
本実施形態の再帰反射装置は、入射してくる光を再帰反射する再帰反射装置であって、前記光を再帰反射する第1再帰反射手段と、前記第1再帰反射手段によって再帰反射された前記光を、前記第1再帰反射手段との間を往復する光路に沿って伝搬させるように再帰反射する第2再帰反射手段と、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方を、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方に入射してくる前記光の光軸方向に移動させる移動手段とを備えており、前記第1再帰反射手段は、第1方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第1方向とは異なる第2方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2再帰反射手段は、第3方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第3方向とは異なる第4方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2方向と前記第4方向とが交わるように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている。
(Embodiment of retroreflective device)
<1>
The retroreflective device of this embodiment is a retroreflective device that retroreflects incident light, and the first retroreflective means retroreflects the light and the retroreflected by the first retroreflective means. At least one of the second retroreflective unit, the second retroreflective unit, and the second retroreflective unit that retroreflects the light so that the light propagates along an optical path that reciprocates between the first retroreflective unit and the first retroreflective unit. Moving means for moving one side in the optical axis direction of the light incident on at least one of the first retroreflective means and the second retroreflective means, and the first retroreflective means includes The inclination of the first retroreflective means along the first direction makes the retroreflecting impossible, while the inclination of the first retroreflective means along the second direction different from the first direction occurs. Can also be retroreflective The second retroreflective means is not retroreflective due to the inclination of the second retroreflective means along the third direction, while the third direction is It has direction dependency that the retroreflection is possible even if the second retroreflective means is inclined along different fourth directions, so that the second direction intersects the fourth direction. The first retroreflective means and the second retroreflective means are disposed.

本実施形態の再帰反射装置によれば、当該再帰反射装置に入射してくる光は、例えば、第1再帰反射手段によって再帰反射される。このとき、第1再帰反射手段は、第1再帰反射手段に入射してくる光を、第2再帰反射手段に向けて(例えば、第2再帰反射手段の反射面に向けて)反射することが好ましい。その結果、第2再帰反射手段は、第1再帰反射手段によって再帰反射された光を、再帰反射することができる。このとき、第2再帰反射手段は、第2再帰反射手段に入射してくる光を、第1再帰反射手段に向けて(例えば、第1再帰反射手段の反射面に向けて)反射することが好ましい。つまり、本実施形態では、再帰反射装置に入射してくる光の光路は、第1再帰反射手段と第2再帰反射手段との間を往復する光路となる。その結果、再帰反射装置は、当該再帰反射装置に入射してくる光を再帰反射することができる。   According to the retroreflective device of the present embodiment, the light incident on the retroreflective device is retroreflected by, for example, the first retroreflective means. At this time, the first retroreflective unit may reflect the light incident on the first retroreflective unit toward the second retroreflective unit (for example, toward the reflection surface of the second retroreflective unit). preferable. As a result, the second retroreflective means can retroreflect the light retroreflected by the first retroreflective means. At this time, the second retroreflective means may reflect the light incident on the second retroreflective means toward the first retroreflective means (for example, toward the reflection surface of the first retroreflective means). preferable. That is, in this embodiment, the optical path of the light incident on the retroreflective device is an optical path that reciprocates between the first retroreflective means and the second retroreflective means. As a result, the retroreflective device can retroreflect the light incident on the retroreflective device.

また、第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方が移動可能であるがゆえに、再帰反射装置は、再帰反射装置に入射する光の光路と再帰反射装置に入射しない光の光路との間の光路長差を適宜調整することができる。言い換えれば、再帰反射装置は、再帰反射装置に入射する光の光路と再帰反射装置に入射しない光の光路との間の光路長差を、所望値に設定することができる。従って、再帰反射装置を、実質的には、光に付与する光学的な遅延の量を動的に調整可能な光学遅延装置として用いることができる。但し、第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段の双方が固定されていてもよい。つまり、再帰反射装置は、移動手段を備えていなくともよい。   In addition, since at least one of the first retroreflective unit and the second retroreflective unit is movable, the retroreflective device includes an optical path of light incident on the retroreflective device and an optical path of light not incident on the retroreflective device. Can be adjusted as appropriate. In other words, the retroreflective device can set the optical path length difference between the optical path of light incident on the retroreflective device and the optical path of light not incident on the retroreflective device to a desired value. Therefore, the retroreflective device can be substantially used as an optical delay device that can dynamically adjust the amount of optical delay imparted to the light. However, both the first retroreflective means and the second retroreflective means may be fixed. That is, the retroreflective device may not include a moving unit.

尚、再帰反射装置に入射してくる光の光路が第1再帰反射手段と第2再帰反射手段との間を往復する光路になることを考慮すれば、第1再帰反射手段が光を再帰反射している状態で第1再帰反射手段に入射する光の光路及び第1再帰反射手段によって反射される光の光路の夫々と、第2再帰反射手段が光を再帰反射している状態で第2再帰反射手段に入射する光の光路及び第2再帰反射手段によって反射される光の光路の夫々とが揃っている(好ましくは、平行である)ことが好ましい。   In consideration of the fact that the optical path of the light incident on the retroreflective device is an optical path that reciprocates between the first retroreflective means and the second retroreflective means, the first retroreflective means retroreflects the light. In the state in which the second retroreflective means retroreflects the light and the optical path of the light incident on the first retroreflective means and the optical path of the light reflected by the first retroreflective means in the second state It is preferable that the optical path of the light incident on the retroreflective means and the optical path of the light reflected by the second retroreflective means are aligned (preferably parallel).

ここで、第1再帰反射手段は、当該第1再帰反射手段の傾きに対する方向依存性を有している。具体的には、第1再帰反射手段は、当該第1再帰反射手段の傾きの方向に依存して、再帰反射の可否が変わるという方向依存性を有している。より具体的には、第1再帰反射手段は、第1方向に沿った第1再帰反射手段の傾きによって再帰反射が不可能になるという方向依存性を有している。一方で、第1再帰反射手段は、第2方向に沿った第1再帰反射手段の傾きが生じても再帰反射が可能であるという方向依存性を有している。   Here, the first retroreflective means has a direction dependency on the inclination of the first retroreflective means. Specifically, the first retroreflective means has a direction dependency that the possibility of retroreflection changes depending on the inclination direction of the first retroreflective means. More specifically, the first retroreflective means has a direction dependency that the retroreflective becomes impossible by the inclination of the first retroreflective means along the first direction. On the other hand, the first retroreflective means has the direction dependency that the retroreflective is possible even if the inclination of the first retroreflective means along the second direction occurs.

同様に、第2再帰反射手段は、当該第2再帰反射手段の傾きに対する方向依存性を有している。具体的には、第2再帰反射手段は、当該第2再帰反射手段の傾きの方向に依存して、再帰反射の可否が変わるという方向依存性を有している。より具体的には、第2再帰反射手段は、第3方向に沿った第2再帰反射手段の傾きによって再帰反射が不可能になるという方向依存性を有している。一方で、第2再帰反射手段は、第4方向に沿った第2再帰反射手段の傾きが生じても再帰反射が可能であるという方向依存性を有している。   Similarly, the second retroreflective means has a direction dependency on the inclination of the second retroreflective means. Specifically, the second retroreflective means has a direction dependency that the possibility of retroreflection changes depending on the inclination direction of the second retroreflective means. More specifically, the second retroreflective means has a direction dependency that the retroreflective becomes impossible by the inclination of the second retroreflective means along the third direction. On the other hand, the second retroreflective means has a direction dependency that the retroreflective is possible even when the inclination of the second retroreflective means along the fourth direction occurs.

尚、第1方向と第2方向とは、互いに直交することが好ましい。但し、第1方向と第2方向とが互いに異なる方向である限りは、第1方向と第2方向とは、どのような方向であってもよい。同様に、第3方向と第4方向とは、互いに直交することが好ましい。但し、第3方向と第4方向とが互いに異なる方向である限りは、第3方向と第4方向とは、どのような方向であってもよい。   The first direction and the second direction are preferably orthogonal to each other. However, as long as the first direction and the second direction are different from each other, the first direction and the second direction may be any direction. Similarly, the third direction and the fourth direction are preferably orthogonal to each other. However, as long as the third direction and the fourth direction are different from each other, the third direction and the fourth direction may be any direction.

本実施形態では特に、再帰反射装置が当該再帰反射装置に入射する光を再帰反射することができる状態を、第1再帰反射手段の傾きに依存することなく実現するために、第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段は、このような再帰反射に対する方向依存性を考慮した上で以下のように配置されている。具体的には、第1再帰反射手段における再帰反射が可能になる第2方向と、第2再帰反射手段における再帰反射が可能になる第4方向とが交わる(好ましくは、直交する)ように、第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段が配置されている。   In particular, in the present embodiment, the first retroreflective means is used to realize a state in which the retroreflective device can retroreflect light incident on the retroreflective device without depending on the inclination of the first retroreflective means. The second retroreflective means is arranged as follows in consideration of such direction dependency on the retroreflection. Specifically, the second direction enabling retroreflection in the first retroreflective means and the fourth direction enabling retroreflection in the second retroreflective means intersect (preferably orthogonally), First retroreflective means and second retroreflective means are arranged.

このような態様で第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段が配置されることで、後に図面を用いて詳細に説明するように、第1再帰反射手段が第1方向に沿って傾いてしまう場合であっても、再帰反射装置に入射してくる光そのものは、再帰反射装置によって再帰反射される。つまり、第1再帰反射手段単体で見れば再帰反射が不可能になってしまう場合であっても、再帰反射装置全体で見れば再帰反射が可能になる。   By arranging the first retroreflective means and the second retroreflective means in this manner, the first retroreflective means is inclined along the first direction as will be described in detail later with reference to the drawings. Even in this case, the light itself incident on the retroreflective device is retroreflected by the retroreflective device. In other words, even if the first retroreflective means alone makes retroreflecting impossible, retroreflecting becomes possible when viewed from the entire retroreflective device.

というのも、第1再帰反射手段の傾きに起因した光路の乱れ(つまり、第1再帰反射手段が傾いていない状態で光を再帰反射している場合の光路を基準とする、第1再帰反射手段が傾いている状態で光を再帰反射している場合の光路の乱れ)は、第2再帰反射手段によって実質的に相殺又は補償されるからである。より具体的には、第1再帰反射手段では、第2再帰反射手段に向けて光を反射する時点、及び、第2再帰反射手段によって再帰反射された光を再び反射する時点の合計2回、光の入反射が行われる。そうすると、第2再帰反射手段に向けて光を反射する時点で第1再帰反射手段の傾きに起因した光路の乱れが生ずるものの、第2再帰反射手段によって再帰反射された光を再び反射する時点で、当該光路の乱れが相殺又は補償される。   This is because the optical path is disturbed due to the inclination of the first retroreflective means (that is, the first retroreflective based on the optical path when the light is retroreflected when the first retroreflective means is not inclined). This is because the disturbance of the optical path when the light is retroreflected in a state where the means is inclined is substantially canceled or compensated by the second retroreflective means. More specifically, in the first retroreflective means, a total of two times of reflecting the light toward the second retroreflective means and reflecting again the light retroreflected by the second retroreflective means, Light is incident and reflected. Then, when the light is reflected toward the second retroreflective means, the optical path is disturbed due to the inclination of the first retroreflective means, but when the light retroreflected by the second retroreflective means is reflected again. The disturbance of the optical path is canceled or compensated.

尚、第1再帰反射手段が第2方向に沿って傾いてしまう場合(つまり、第1再帰反射手段単体で見ても再帰反射が可能である場合)は、再帰反射装置に入射してくる光そのものは、再帰反射装置によって再帰反射されることは言うまでもない。   When the first retroreflective means is inclined along the second direction (that is, when the first retroreflective means alone can be retroreflected), the light incident on the retroreflective device Needless to say, this is retroreflected by the retroreflective device.

このように、本実施形態の再帰反射装置は、光を再帰反射する再帰反射鏡等の再帰反射手段(つまり、第1再帰反射手段)の傾き(特に、再帰反射が不可能になる方向への傾き)が生じた場合であっても、光を再帰反射することができる。   As described above, the retroreflective device of the present embodiment has an inclination of retroreflective means (that is, the first retroreflective means) such as a retroreflector that retroreflects light (in particular, in a direction in which retroreflective is impossible). Even if a tilt occurs, the light can be retroreflected.

<2>
本実施形態の光学遅延装置の他の態様では、前記第2方向と前記第4方向とが直交するように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている。
<2>
In another aspect of the optical delay device of the present embodiment, the first retroreflective means and the second retroreflective means are arranged so that the second direction and the fourth direction are orthogonal to each other.

この態様によれば、再帰反射装置は、第1再帰反射手段の傾き(特に、再帰反射が不可能になる方向への傾き)が生じた場合であっても、光を再帰反射することができる。   According to this aspect, the retroreflective device can retroreflect light even when the inclination of the first retroreflective means (particularly, the inclination in the direction in which retroreflection is impossible) occurs. .

<3>
本実施形態の光学遅延装置の他の態様では、前記第1方向は、前記第1再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第1再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第1再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向とは異なる方向であり、前記第2方向は、前記第1再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第1再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第1再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向であり、前記第3方向は、前記第2再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第2再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第2再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向とは異なる方向であり、前記第4方向は、前記第2再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第2再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第2再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向である。
<3>
In another aspect of the optical delay device of the present embodiment, the first direction includes an optical path of the light incident on the first retroreflective means in a state where the first retroreflective means retroreflects the light, and The direction is different from the direction along the plane including the optical path of the light retroreflected by the first retroreflective means, and the second direction is the first retroreflective means retroreflects the light. A direction along a plane including the optical path of the light incident on the first retroreflective means in a state and the optical path of the light retroreflected by the first retroreflective means, and the third direction is the second direction A direction along a plane including the optical path of the light incident on the second retroreflective means and the optical path of the light retroreflected by the second retroreflective means in a state where the retroreflective means retroreflects the light. Is a different direction, and The four directions are: an optical path of the light incident on the second retroreflective means in a state where the second retroreflective means retroreflects the light and an optical path of the light retroreflected by the second retroreflective means It is the direction along the plane containing.

この態様によれば、後に図面を用いて詳細に説明するように、第1再帰反射手段は、当該第1再帰反射手段が光を再帰反射している状態での当該第1再帰反射手段への光の入射光路及び第1再帰反射手段からの光の反射光路を含む平面に沿った方向とは異なる(典型的には、交わる又は直交する)方向に沿った第1再帰反射手段の傾き(典型的には、当該平面に沿った方向であって、光の入射光路及び反射光路に直交する方向を回転中心とする第1再帰反射手段の傾き)によって再帰反射が不可能になるという方向依存性を有している。また、第1再帰反射手段は、当該第1再帰反射手段が光を再帰反射している状態での当該第1再帰反射手段への光の入射光路及び当該第1再帰反射手段からの光の反射光路を含む平面に沿った第1再帰反射手段の傾き(典型的には、当該平面に直交する方向を回転中心とする第1再帰反射手段の傾き)が生じても再帰反射が可能であるという方向依存性を有している。   According to this aspect, as will be described in detail later with reference to the drawings, the first retroreflective means applies the first retroreflective means to the first retroreflective means in a state where the first retroreflective means is retroreflecting light. The inclination (typically) of the first retroreflective means along a direction (typically intersecting or orthogonal) different from the direction along the plane including the incident optical path of light and the reflected optical path of light from the first retroreflective means Specifically, the direction dependency is that retroreflection becomes impossible due to the direction along the plane and the inclination of the first retroreflective means whose rotation center is the direction orthogonal to the incident optical path and the reflected optical path of light. have. In addition, the first retroreflective unit includes an incident optical path of light to the first retroreflective unit in a state where the first retroreflective unit retroreflects light, and reflection of light from the first retroreflective unit. It can be said that retroreflection is possible even if the inclination of the first retroreflective means along the plane including the optical path (typically, the inclination of the first retroreflective means having the direction orthogonal to the plane as the rotation center) occurs. It has direction dependency.

同様に、第2再帰反射手段は、当該第2再帰反射手段が光を再帰反射している状態での当該第2再帰反射手段への光の入射光路及び当該第2再帰反射手段からの光の反射光路を含む平面に沿った方向とは異なる(典型的には、交わる又は直交する)方向に沿った第2再帰反射手段の傾き(典型的には、当該平面に沿った方向であって、光の入射光路及び反射光路に直交する方向を回転中心とする第2再帰反射手段の傾き)によって再帰反射が不可能になるという方向依存性を有している。また、第2再帰反射手段は、当該第2再帰反射手段が光を再帰反射している状態での当該第2再帰反射手段への光の入射光路及び当該第2再帰反射手段からの光の反射光路を含む平面に沿った第2再帰反射手段の傾き(典型的には、当該平面に直交する方向を回転中心とする第2再帰反射手段の傾き)が生じても再帰反射が可能であるという方向依存性を有している。   Similarly, the second retroreflective means includes an incident light path of light to the second retroreflective means in a state where the second retroreflective means retroreflects light, and the light from the second retroreflective means. The inclination of the second retroreflective means along the direction different from the direction along the plane including the reflected light path (typically intersecting or orthogonal) (typically the direction along the plane, It has a direction dependency that the retroreflection becomes impossible by the inclination of the second retroreflective means having a rotation center in the direction orthogonal to the incident optical path and the reflected optical path. In addition, the second retroreflective means includes an incident optical path of light to the second retroreflective means in a state where the second retroreflective means retroreflects light and reflection of light from the second retroreflective means. It is said that retroreflection is possible even when the inclination of the second retroreflective means along the plane including the optical path (typically, the inclination of the second retroreflective means having the direction orthogonal to the plane as the rotation center) occurs. It has direction dependency.

このような態様によれば、再帰反射装置は、第1再帰反射手段の傾き(特に、再帰反射が不可能になる方向への傾き)が生じた場合であっても、光を再帰反射することができる。   According to such an aspect, the retroreflective device retroreflects light even when the inclination of the first retroreflective means (particularly, the inclination in a direction in which retroreflection is impossible) occurs. Can do.

尚、第2方向と第4方向とが交わるように第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段が配置されている状態は、実質的には、(i)第1再帰反射手段が光を再帰反射している状態で第1再帰反射手段に入射する光の光路及び第1再帰反射手段によって反射される光の光路を含む平面と、第2再帰反射手段が光を再帰反射している状態で第2再帰反射手段に入射する光の光路及び第2再帰反射手段によって反射される光の光路を含む平面とが交わる(好ましくは、直交する)ように第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段が配置されている状態と等価であるとも言える。   The state in which the first retroreflective means and the second retroreflective means are arranged so that the second direction and the fourth direction cross each other is substantially (i) the first retroreflective means recurs light. In a state where the optical path of light incident on the first retroreflective means and the optical path of the light reflected by the first retroreflective means in the reflected state and the second retroreflective means retroreflect the light The first retroreflective means and the second retroreflective means so that the optical path of the light incident on the second retroreflective means and the plane including the optical path of the light reflected by the second retroreflective means intersect (preferably orthogonal) It can be said that it is equivalent to the state where is arranged.

<4>
本実施形態の再帰反射装置の他の態様では、前記第1再帰反射手段は、第1反射鏡と、当該第1反射鏡の反射面に対して90度の角度で交わる反射面を有する第2反射鏡とを含んでおり、前記第2再帰反射手段は、第3反射鏡と、当該第3反射鏡の反射面に対して90度の角度で交わる反射面を有する第4反射鏡とを含んでおり、前記第1方向は、前記第1反射鏡の反射面と前記第2反射鏡の反射面とが対向する方向に交わる方向であり、前記第2方向は、前記第1反射鏡の反射面と前記第2反射鏡の反射面とが対向する方向に沿った方向であり、前記第3方向は、前記第3反射鏡の反射面と前記第4反射鏡の反射面とが対向する方向に交わる方向であり、前記第4方向は、前記第3反射鏡の反射面と前記第4反射鏡の反射面とが対向する方向に沿った方向である。
<4>
In another aspect of the retroreflective device of the present embodiment, the first retroreflective means has a first reflecting mirror and a second reflecting surface that intersects the reflecting surface of the first reflecting mirror at an angle of 90 degrees. The second retroreflecting means includes a third reflecting mirror and a fourth reflecting mirror having a reflecting surface that intersects the reflecting surface of the third reflecting mirror at an angle of 90 degrees. The first direction is a direction where the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror are opposed to each other, and the second direction is a reflection of the first reflecting mirror. The third direction is a direction in which the reflecting surface of the third reflecting mirror and the reflecting surface of the fourth reflecting mirror are opposed to each other. The fourth direction is a direction in which the reflecting surface of the third reflecting mirror and the reflecting surface of the fourth reflecting mirror face each other. Is a direction along the.

この態様によれば、2つの反射鏡(つまり、第1反射鏡及び第2反射鏡)を用いて、第1再帰反射手段は、光を再帰反射することができる。同様に、2つの反射鏡(つまり、第3反射鏡及び第4反射鏡)を用いて、第4再帰反射手段は、光を再帰反射することができる。   According to this aspect, the first retroreflective unit can retroreflect light using two reflecting mirrors (that is, the first reflecting mirror and the second reflecting mirror). Similarly, the fourth retroreflective means can retroreflect light using two reflecting mirrors (that is, the third reflecting mirror and the fourth reflecting mirror).

尚、第1再帰反射手段は、2つ以下の反射鏡を備えている(言い換えれば、3つ以上恩反射鏡を備えていない)ことが好ましい。同様に、第2再帰反射手段は、2つ以下の反射鏡を備えている(言い換えれば、3つ以上恩反射鏡を備えていない)ことが好ましい。このような2つ以下の反射鏡を備える再帰反射手段として、例えば、直角プリズムが一例としてあげられる。   The first retroreflective means preferably includes two or less reflecting mirrors (in other words, three or more favoring mirrors are not included). Similarly, the second retroreflective means preferably includes two or less reflecting mirrors (in other words, does not include three or more favor reflecting mirrors). An example of retroreflective means including two or less reflecting mirrors is a right-angle prism.

<5>
本実施形態の光学遅延装置の他の態様では、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段の夫々は、前記第1再帰反射手段による前記光の再帰反射及び前記第2再帰反射手段による前記光の再帰反射が交互に複数回繰り返されるように、複数配置されており、前記複数の第1再帰反射手段のうちの少なくとも一つの第1再帰反射手段における前記第2方向が、前記複数の第2再帰反射手段のうちの少なくとも一つの第2再帰反射手段における前記第4方向と交わるように、前記複数の第1再帰反射手段及び前記複数の第2再帰反射手段が配置されている。
<5>
In another aspect of the optical delay device of the present embodiment, each of the first retroreflective means and the second retroreflective means is based on the retroreflective of the light by the first retroreflective means and the second retroreflective means. The plurality of light retroreflections are alternately arranged a plurality of times, and the second direction of at least one of the plurality of first retroreflection means is the plurality of the plurality of first retroreflection means. The plurality of first retroreflective means and the plurality of second retroreflective means are arranged so as to cross the fourth direction in at least one second retroreflective means of the second retroreflective means.

この態様によれば、複数の第1再帰反射手段のうちの少なくとも一つの第1再帰反射手段における再帰反射が可能になる第2方向と、複数の第2再帰反射手段のうちの少なくとも一つの第2再帰反射手段における再帰反射が可能になる第4方向とが交わる(好ましくは、直交する)ように、第1再帰反射手段及び第2再帰反射手段が配置されている。その結果、複数の第1再帰反射手段及び複数の第2再帰反射手段を備えている場合であっても、上述した各種効果が好適に享受される。   According to this aspect, the second direction in which the retroreflection of at least one of the plurality of first retroreflection means can be performed, and the first direction of at least one of the plurality of second retroreflection means. The first retroreflective means and the second retroreflective means are arranged so that the fourth direction in which the retroreflective means in the two retroreflective means can intersect (preferably orthogonal). As a result, even when a plurality of first retroreflective means and a plurality of second retroreflective means are provided, the various effects described above are favorably enjoyed.

(テラヘルツ波計測装置の実施形態)
<6>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置は、第1レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、第2レーザ光が照射されることで、前記発生手段から計測対象物に対して照射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を再帰反射することで、当該再帰反射した前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を、前記発生手段及び前記検出手段のうちの少なくとも一方に導く再帰反射装置とを備えており、前記再帰反射装置は、前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を再帰反射する第1再帰反射手段と、前記第1再帰反射手段によって再帰反射された前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を、前記第1再帰反射手段に向かって再帰反射する第2再帰反射手段と、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方を、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方に入射してくる前記光の光軸方向に移動させる移動手段とを備えており、前記第1再帰反射手段は、第1方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第1方向とは異なる第2方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2再帰反射手段は、第3方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第3方向とは異なる第4方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、前記第2方向と前記第4方向とが交わるように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている。
(Embodiment of terahertz wave measuring apparatus)
<6>
The terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment is configured to generate a terahertz wave by irradiating the first laser beam and irradiate the second laser beam to the measurement target from the generating unit. Detecting means for detecting the terahertz wave irradiated in this manner, and retroreflecting one of the first laser light and the second laser light, thereby retroreflecting the first laser light and the second laser. A retroreflective device that guides at least one of the light to at least one of the generating unit and the detecting unit, wherein the retroreflective device includes the first laser beam and the second laser beam. Any one of the first retroreflective means for retroreflecting any one of the first laser light and the second laser light retroreflected by the first retroreflective means is used as the first retroreflective. A second retroreflecting means that retroreflects toward a stage, and at least one of the first retroreflecting means and the second retroreflecting means, the first retroreflecting means and the second retroreflecting means Moving means for moving the light incident on at least one side in the optical axis direction, wherein the first retroreflective means is configured to retroreflect by the inclination of the first retroreflective means along the first direction. Is impossible, while having the direction dependency that the retroreflection is possible even when the inclination of the first retroreflection means along the second direction different from the first direction occurs, The second retroreflective means makes the retroreflective impossible by the inclination of the second retroreflective means along the third direction, while the second retroreflective along the fourth direction different from the third direction. Even if the slope of the means occurs, the recursion Morphism has direction dependency that is possible, the and so intersects the second direction and the fourth direction, wherein the first retroreflector and the second retroreflector is arranged.

本実施形態のテラヘルツ波計測装置によれば、発生手段、検出手段及び再帰反射装置の動作により、テラヘルツ時間領域分光法(Terahertz Time−Domain Spectroscopy)を用いて、測定対象物に照射されたテラヘルツ波が検出される。検出されたテラヘルツ波は、測定対象物の特性の分析に利用される。尚、テラヘルツ時間領域分光法を用いたテラヘルツ波の検出方法自体は、既存の検出方法を用いてもよい。以下、テラヘルツ時間領域分光法を用いたテラヘルツ波の検出方法の概略について、簡単に説明する。   According to the terahertz wave measuring apparatus of this embodiment, the operation of the generating unit, the detecting unit, and the retroreflective device causes the terahertz wave irradiated to the measurement object using the terahertz time-domain spectroscopy (Terahertz Time-Domain Spectroscopy). Is detected. The detected terahertz wave is used for analyzing the characteristics of the measurement object. Note that an existing detection method may be used as the terahertz wave detection method itself using the terahertz time domain spectroscopy. An outline of a terahertz wave detection method using terahertz time domain spectroscopy will be briefly described below.

具体的には、発生手段は、当該発生手段に第1レーザ光が励起光(例えば、ポンプ光)として照射されることで、テラヘルツ波を発生させる。発生手段が発生したテラヘルツ波は、測定対象物に照射される。   Specifically, the generation unit generates a terahertz wave by irradiating the generation unit with the first laser light as excitation light (for example, pump light). The terahertz wave generated by the generating means is irradiated to the measurement object.

検出手段は、当該検出手段に第2レーザ光が励起光(例えば、プローブ光)として照射されることで、測定対象物によって反射された又は測定対象物を透過したテラヘルツ波を検出する。   The detection means detects the terahertz wave reflected by the measurement object or transmitted through the measurement object by irradiating the detection means with the second laser light as excitation light (for example, probe light).

本実施形態では、再帰反射装置は、第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を再帰反射する。例えば、再帰反射装置は、第2レーザ光を再帰反射してもよい。この場合、再帰反射された第2レーザ光は、検出手段に導かれる。或いは、例えば、再帰反射装置は、第1レーザ光を再帰反射してもよい。この場合、再帰反射された第1レーザ光は、発生手段に導かれる。その結果、再帰反射装置は、第1レーザ光の光路と第2レーザ光の光路との間の光路長差を調整することができる。言い換えれば、再帰反射装置は、第1レーザ光の光路と第2レーザ光の光路との間の光路長差を、所望値に設定することができる。このような光路長差の調整は、サブピコ秒というオーダーで現れるテラヘルツ波の波形を好適に検出するために行われる。   In the present embodiment, the retroreflective device retroreflects either one of the first laser light and the second laser light. For example, the retroreflective device may retroreflect the second laser light. In this case, the retroreflected second laser light is guided to the detection means. Alternatively, for example, the retroreflective device may retroreflect the first laser light. In this case, the retroreflected first laser light is guided to the generating means. As a result, the retroreflective device can adjust the optical path length difference between the optical path of the first laser light and the optical path of the second laser light. In other words, the retroreflective device can set the optical path length difference between the optical path of the first laser beam and the optical path of the second laser beam to a desired value. Such adjustment of the optical path length difference is performed in order to suitably detect the waveform of the terahertz wave that appears in the order of sub-picoseconds.

ここで、再帰反射装置は、上述した本実施形態の再帰反射装置と同一である。従って、再帰反射装置は、光を再帰反射する再帰反射鏡等の再帰反射手段の傾きが生じた場合であっても、光を再帰反射することができる。その結果、再帰反射装置によって反射された第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方は、発生手段及び検出手段のうちのいずれか一方に適切に照射される。具体的には、例えば、再帰反射装置によって反射された第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方は、発生手段及び検出手段のうちのいずれか一方の光伝導アンテナのギャップ部に適切に照射される。その結果、本実施形態では、第1再帰反射手段における第2方向と第2再帰反射手段における第4方向とが交わっていない(例えば、揃っている)場合と比較して、光を再帰反射する再帰反射鏡等の再帰反射手段(つまり、第1再帰反射手段)の傾きが生じた場合であっても、テラヘルツ波を用いた計測対象物の特性の分析精度に対する影響が軽減される。   Here, the retroreflective device is the same as the retroreflective device of the present embodiment described above. Therefore, the retroreflective device can retroreflect light even when a retroreflective means such as a retroreflector that retroreflects light is tilted. As a result, either one of the first laser light and the second laser light reflected by the retroreflective device is appropriately applied to either the generation unit or the detection unit. Specifically, for example, one of the first laser beam and the second laser beam reflected by the retroreflective device is placed in the gap portion of one of the photoconductive antennas of the generating unit and the detecting unit. Properly irradiated. As a result, in the present embodiment, light is retroreflected as compared with the case where the second direction of the first retroreflective means and the fourth direction of the second retroreflective means do not intersect (for example, they are aligned). Even when a retroreflective means such as a retroreflective mirror (that is, the first retroreflective means) is inclined, the influence of the characteristics of the measurement object using the terahertz wave on the analysis accuracy is reduced.

尚、上述した本実施形態の光学遅延装置が採用し得る各種態様に対応して、本実施形態のテラヘルツ波計測装置もまた、各種態様を採用してもよい。   Incidentally, in response to the various aspects that can be adopted by the optical delay device of the present embodiment described above, the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment may also adopt various aspects.

本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。   Such an operation and other advantages of the present embodiment will be further clarified from examples described below.

以上説明したように、本実施形態の再帰反射装置は、第1及び第2再帰反射手段を備え、再帰反射が可能になる第1再帰反射手段の傾きの方向である第2方向と再帰反射が可能になる第2再帰反射手段の第4方向とが交わる。本実施形態のテラヘルツ波計測装置は、本実施形態の再帰反射装置を備えている。従って、光を再帰反射する再帰反射鏡等の再帰反射手段の傾きが生じた場合であっても光を再帰反射することができる。   As described above, the retroreflective device according to the present embodiment includes the first and second retroreflective means, and the second direction, which is the direction of the inclination of the first retroreflective means that enables retroreflective, and the retroreflective means. It intersects the fourth direction of the second retroreflective means that is enabled. The terahertz wave measuring device of this embodiment includes the retroreflective device of this embodiment. Therefore, light can be retroreflected even when a retroreflective means such as a retroreflector that retroreflects light is tilted.

以下、図面を参照しながら、実施例について説明する。   Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.

(1)第1実施例
初めに、図1から図7を参照しながら、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100について説明する。
(1) First Example First, a terahertz wave measuring apparatus 100 according to a first example will be described with reference to FIGS.

(1−1)テラヘルツ波計測装置の構成
初めに、図1を参照しながら、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100の構成について説明する。図1は、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100の構成を示すブロック図である。
(1-1) Configuration of Terahertz Wave Measuring Device First, the configuration of the terahertz wave measuring device 100 of the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a terahertz wave measuring apparatus 100 according to the first embodiment.

図1に示すように、テラヘルツ波計測装置100は、テラヘルツ波THzを測定対象物に照射すると共に、測定対象物を透過した又は測定対象物から反射したテラヘルツ波THz(つまり、測定対象物に照射されたテラヘルツ波THz)を検出する。   As shown in FIG. 1, the terahertz wave measuring apparatus 100 irradiates the measurement target with the terahertz wave THz and transmits the terahertz wave THz transmitted through or reflected from the measurement target (that is, irradiated to the measurement target). Detected terahertz wave THz).

テラヘルツ波THzは、1テラヘルツ(1THz=1012Hz)前後の周波数領域(つまり、テラヘルツ領域)に属する電磁波である。テラヘルツ領域は、光の直進性と電磁波の透過性を兼ね備えた周波数領域である。テラヘルツ領域は、様々な物質が固有の吸収スペクトルを有する周波数領域である。従って、テラヘルツ波計測装置100は、測定対象物に照射されたテラヘルツ波THzの周波数スペクトルを解析することで、測定対象物の特性を分析することができる。 The terahertz wave THz is an electromagnetic wave belonging to a frequency region (that is, a terahertz region) around 1 terahertz (1 THz = 10 12 Hz). The terahertz region is a frequency region that combines light straightness and electromagnetic wave transparency. The terahertz region is a frequency region in which various substances have unique absorption spectra. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus 100 can analyze the characteristics of the measurement object by analyzing the frequency spectrum of the terahertz wave THz applied to the measurement object.

測定対象物に照射されたテラヘルツ波THzの周波数スペクトルを取得するために、テラヘルツ波計測装置100は、テラヘルツ時間領域分光法(Terahertz Time−Domain Spectroscopy)を採用している。テラヘルツ時間領域分光法は、テラヘルツ波THzを測定対象物に照射すると共に、測定対象物を透過した又は測定対象物から反射したテラヘルツ波THzの時間波形をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波の周波数スペクトル(つまり、周波数毎の振幅及び位相)を取得する方法である。   In order to acquire the frequency spectrum of the terahertz wave THz irradiated on the measurement object, the terahertz wave measuring apparatus 100 employs terahertz time-domain spectroscopy (Terahertz Time-Domain Spectroscopy). The terahertz time domain spectroscopy irradiates the measurement target with the terahertz wave THz and performs Fourier transform on the time waveform of the terahertz wave THz that has passed through the measurement target or reflected from the measurement target. This is a method for acquiring a spectrum (that is, amplitude and phase for each frequency).

ここで、テラヘルツ波THzの周期は、サブピコ秒のオーダーの周期であるがゆえに、当該テラヘルツ波THzの時間波形を直接的に検出することが技術的に困難である。そこで、テラヘルツ波計測装置100は、時間遅延走査に基づくポンプ・プローブ法を採用することでして、テラヘルツ波THzの時間波形を間接的に検出する。   Here, since the period of the terahertz wave THz is a period on the order of subpicoseconds, it is technically difficult to directly detect the time waveform of the terahertz wave THz. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus 100 indirectly detects the time waveform of the terahertz wave THz by adopting a pump-probe method based on time delay scanning.

図1に示すように、このようなテラヘルツ時間領域分光法及びポンプ・プローブ法を採用するテラヘルツ波計測装置100は、パルスレーザ装置101と、「発生手段」の一具体例であるテラヘルツ波発生素子110と、ビームスプリッタ161と、反射鏡162と、反射鏡163と、「再帰反射装置」の一具体例である光遅延器120と、「検出手段」の一具体例であるテラヘルツ波検出素子130と、バイアス電圧生成部141と、I−V(電流−電圧)変換部144と、ロックイン検出部145と、演算処理部150とを備えている。   As shown in FIG. 1, a terahertz wave measuring apparatus 100 employing such a terahertz time-domain spectroscopy method and a pump-probe method includes a pulse laser apparatus 101 and a terahertz wave generating element which is a specific example of “generating means”. 110, a beam splitter 161, a reflecting mirror 162, a reflecting mirror 163, an optical delay device 120 which is a specific example of “retroreflective device”, and a terahertz wave detecting element 130 which is a specific example of “detecting means”. A bias voltage generation unit 141, an IV (current-voltage) conversion unit 144, a lock-in detection unit 145, and an arithmetic processing unit 150.

パルスレーザ装置101は、当該パルスレーザ装置101に入力される駆動電流に応じた光強度を有するサブピコ秒オーダー又はフェムト秒オーダーのパルスレーザ光LBを生成する。パルスレーザ光LBの繰り返し周波数は数十MHz程度である。パルスレーザ装置101が生成したパルスレーザ光LBは、不図示の導光路(例えば、光ファイバ等)及び不図示のレンズを介して、ビームスプリッタ161に入射する。   The pulse laser device 101 generates pulse laser light LB in the sub-picosecond order or femtosecond order having light intensity corresponding to the drive current input to the pulse laser device 101. The repetition frequency of the pulse laser beam LB is about several tens of MHz. The pulse laser beam LB generated by the pulse laser device 101 enters the beam splitter 161 through a light guide (not shown) (for example, an optical fiber) and a lens (not shown).

ビームスプリッタ161は、パルスレーザ光LBを、「第1レーザ光」の一具体例であるポンプ光LB1と「第2レーザ光」の一具体例であるプローブ光LB2とに分岐する。ポンプ光LB1は、不図示のレンズを介して、テラヘルツ波発生素子110に入射する。一方で、プローブ光LB2は、反射鏡162を介して、光遅延器120に入射する。   The beam splitter 161 splits the pulsed laser light LB into pump light LB1 which is a specific example of “first laser light” and probe light LB2 which is a specific example of “second laser light”. The pump light LB1 is incident on the terahertz wave generating element 110 through a lens (not shown). On the other hand, the probe light LB <b> 2 enters the optical delay device 120 through the reflecting mirror 162.

光遅延器120は、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の差分(つまり、光路長差)を調整する。具体的には、光遅延器120は、プローブ光LB2の光路長を調整することで、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の光路長差を調整する。尚、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の光路長差を調整することで、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に入射するタイミング(或いは、テラヘルツ波発生素子110から出射するテラヘルツ波THzがテラヘルツ波検出素子130に入射するタイミング)と、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に入射するタイミングとの間の相対的なずれ量を調整することができる。例えば、光遅延器120によってプローブ光LB2の光路が0.3ミリメートル(但し、空気中での光路長)だけ長くなると、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に入射するタイミングが1ピコ秒だけ遅くなる。この場合、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミングが、1ピコ秒だけ遅くなる。テラヘルツ波検出素子130に対して同一の波形を有するテラヘルツ波THzが数十MHz程度の間隔で繰り返し入射することを考慮すれば、テラヘルツ波検出素子130がテラヘルツ波THzを検出するタイミングを徐々にずらすことで、テラヘルツ波検出素子130は、テラヘルツ波THzの時間波形を間接的に検出することができる。   The optical delay device 120 adjusts the difference (that is, the optical path length difference) between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. Specifically, the optical delay device 120 adjusts the optical path length between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2 by adjusting the optical path length of the probe light LB2. The timing at which the pump light LB1 enters the terahertz wave generation element 110 (or from the terahertz wave generation element 110) is adjusted by adjusting the optical path length difference between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. It is possible to adjust the relative shift amount between the timing at which the outgoing terahertz wave THz enters the terahertz wave detection element 130 and the timing at which the probe light LB2 enters the terahertz wave detection element 130. For example, when the optical path of the probe light LB2 is increased by 0.3 millimeters (however, the optical path length in the air) by the optical delay device 120, the timing at which the probe light LB2 enters the terahertz wave detection element 130 is delayed by 1 picosecond. Become. In this case, the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz is delayed by 1 picosecond. Considering that the terahertz wave THz having the same waveform repeatedly enters the terahertz wave detecting element 130 at intervals of about several tens of MHz, the timing at which the terahertz wave detecting element 130 detects the terahertz wave THz is gradually shifted. Thus, the terahertz wave detection element 130 can indirectly detect the time waveform of the terahertz wave THz.

尚、図1は、光遅延器120がプローブ光LB2の光路に配置されているテラヘルツ波計測装置100を示している。しかしながら、光遅延器120は、プローブ光LB2の光路に加えて又は代えて、ポンプ光LB1の光路に配置されてもよい。つまり、光遅延器120は、プローブ光LB2の光路長を調整することに加えて又は代えて、ポンプ光LB1の光路長を調整することで、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の光路長差を調整してもよい。   FIG. 1 shows the terahertz wave measuring apparatus 100 in which the optical delay device 120 is disposed in the optical path of the probe light LB2. However, the optical delay device 120 may be disposed in the optical path of the pump light LB1 in addition to or instead of the optical path of the probe light LB2. In other words, in addition to or instead of adjusting the optical path length of the probe light LB2, the optical delay device 120 adjusts the optical path length of the pump light LB1 to thereby adjust the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. May be adjusted.

プローブ光LB2の光路長を調整するために、光遅延器120は、「第1再帰反射手段」の一具体例である可動再帰反射鏡121と、「第2再帰反射手段」の一具体例である固定再帰反射鏡122と、送りネジ機構123と、モータ124とを備えている。   In order to adjust the optical path length of the probe light LB2, the optical delay device 120 includes a movable retroreflector 121 which is a specific example of “first retroreflective means” and a specific example of “second retroreflective means”. A fixed retroreflector 122, a feed screw mechanism 123, and a motor 124 are provided.

可動再帰反射鏡121は、当該可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2を再帰反射する。つまり、可動再帰反射鏡121は、当該可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2を、当該プローブ光LB2の入射方向と平行な方向に向けて反射する。第1実施例では、可動再帰反射鏡121は、90度の角度で交わる第1反射面121−1と第2反射面121−2とを備えている。   The movable retroreflector 121 retroreflects the probe light LB2 incident on the movable retroreflector 121. That is, the movable retroreflective mirror 121 reflects the probe light LB2 incident on the movable retroreflective mirror 121 in a direction parallel to the incident direction of the probe light LB2. In the first embodiment, the movable retroreflector 121 includes a first reflecting surface 121-1 and a second reflecting surface 121-2 that intersect at an angle of 90 degrees.

同様に、固定再帰反射鏡122は、当該固定再帰反射鏡122に入射してくるプローブ光LB2を再帰反射する。つまり、固定再帰反射鏡122は、当該固定再帰反射鏡122に入射してくるプローブ光LB2を、当該プローブ光LB2の入射方向と平行な方向に向けて反射する。第1実施例では、固定再帰反射鏡122は、90度の角度で交わる第1反射面122−1と第2反射面122−2とを備えている(図1に加えて、図4も参照)。   Similarly, the fixed retroreflector 122 retroreflects the probe light LB2 incident on the fixed retroreflector 122. That is, the fixed retroreflector 122 reflects the probe light LB2 incident on the fixed retroreflector 122 in a direction parallel to the incident direction of the probe light LB2. In the first embodiment, the fixed retroreflector 122 includes a first reflecting surface 122-1 and a second reflecting surface 122-2 that intersect at an angle of 90 degrees (see FIG. 4 in addition to FIG. 1). ).

可動再帰反射鏡121は、送りネジ機構123に嵌合する送り溝を備えている。その結果、可動再帰反射鏡121は、モータ124の駆動による送りネジ機構123の回転に合わせて、プローブ光LB2の光路(具体的には、可動再帰反射鏡121に入射する時点でのプローブ光LB2の光路であって、図1中の上下方向)に沿って移動する。但し、可動再帰反射鏡121は移動しなくともよい(つまり、固定されていてもよい)。   The movable retroreflector 121 includes a feed groove that fits into the feed screw mechanism 123. As a result, the movable retroreflector 121 moves the optical path of the probe light LB2 in accordance with the rotation of the feed screw mechanism 123 driven by the motor 124 (specifically, the probe light LB2 when entering the movable retroreflector 121). The optical path moves along the vertical direction in FIG. However, the movable retroreflecting mirror 121 does not have to move (that is, it may be fixed).

一方で、固定再帰反射鏡122は、移動しない(つまり、固定されている)ことが好ましい。但し、固定再帰反射鏡122は、プローブ光LB2の光路(具体的には、固定再帰反射鏡122に入射する時点でのプローブ光LB2の光路であって、図1中の上下方向)に沿って移動してもよい。   On the other hand, it is preferable that the fixed retroreflector 122 does not move (that is, is fixed). However, the fixed retroreflecting mirror 122 is along the optical path of the probe light LB2 (specifically, the optical path of the probe light LB2 when entering the fixed retroreflecting mirror 122 and in the vertical direction in FIG. 1). You may move.

このような可動再帰反射鏡121の移動により、プローブ光LB2の光路長が調整される。   By such movement of the movable retroreflecting mirror 121, the optical path length of the probe light LB2 is adjusted.

尚、可動再帰反射鏡121の移動は、演算処理部150の制御の下で行われる。つまり、演算処理部150は、モータ124の駆動量を指定する制御信号をモータ124に出力することで、モータ124の動作を制御する。   The movable retroreflector 121 is moved under the control of the arithmetic processing unit 150. That is, the arithmetic processing unit 150 controls the operation of the motor 124 by outputting a control signal that specifies the drive amount of the motor 124 to the motor 124.

ここで、光遅延器120におけるプローブ光LB2の光路の一例について説明する。図1に示す例では、光遅延器120に入射してくるプローブ光LB2は、まず、可動再帰反射鏡121の第1反射面121−1によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡121の第1反射面121−1は、プローブ光LB2を、可動再帰反射鏡121の第2反射面121−2に向けて反射する。その後、プローブ光LB2は、可動再帰反射鏡121の第2反射面121−2によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡121の第2反射面121−2は、プローブ光LB2を、固定再帰反射鏡122の第1反射面122−1に向けて反射する。その後、プローブ光LB2は、固定再帰反射鏡122の第1反射面122−1によって反射される。このとき、固定再帰反射鏡122の第1反射面122−1は、プローブ光LB2を、固定再帰反射鏡122の第2反射面122−2に向けて反射する。その後、プローブ光LB2は、固定再帰反射鏡122の第2反射面122−2によって反射される。このとき、固定再帰反射鏡122の第2反射面122−2は、プローブ光LB2を、可動再帰反射鏡121の第2反射面121−2に向けて反射する。その後、プローブ光LB2は、可動再帰反射鏡121の第2反射面121−2によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡121の第2反射面121−2は、プローブ光LB2を、可動再帰反射鏡121の第1反射面121−1に向けて反射する。その後、プローブ光LB2は、可動再帰反射鏡121の第1反射面121−1によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡121の第1反射面121−1は、プローブ光LB2を、光遅延器120の外部(例えば、反射鏡163)に向けて反射する。   Here, an example of the optical path of the probe light LB2 in the optical delay device 120 will be described. In the example shown in FIG. 1, the probe light LB <b> 2 that enters the optical delay device 120 is first reflected by the first reflecting surface 121-1 of the movable retroreflector 121. At this time, the first reflecting surface 121-1 of the movable retroreflecting mirror 121 reflects the probe light LB2 toward the second reflecting surface 121-2 of the movable retroreflecting mirror 121. Thereafter, the probe light LB2 is reflected by the second reflecting surface 121-2 of the movable retroreflector 121. At this time, the second reflecting surface 121-2 of the movable retroreflecting mirror 121 reflects the probe light LB2 toward the first reflecting surface 122-1 of the fixed retroreflecting mirror 122. Thereafter, the probe light LB2 is reflected by the first reflecting surface 122-1 of the fixed retroreflector 122. At this time, the first reflecting surface 122-1 of the fixed retroreflecting mirror 122 reflects the probe light LB2 toward the second reflecting surface 122-2 of the fixed retroreflecting mirror 122. Thereafter, the probe light LB2 is reflected by the second reflecting surface 122-2 of the fixed retroreflector 122. At this time, the second reflecting surface 122-2 of the fixed retroreflecting mirror 122 reflects the probe light LB2 toward the second reflecting surface 121-2 of the movable retroreflecting mirror 121. Thereafter, the probe light LB2 is reflected by the second reflecting surface 121-2 of the movable retroreflector 121. At this time, the second reflecting surface 121-2 of the movable retroreflecting mirror 121 reflects the probe light LB2 toward the first reflecting surface 121-1 of the movable retroreflecting mirror 121. Thereafter, the probe light LB2 is reflected by the first reflecting surface 121-1 of the movable retroreflector 121. At this time, the first reflecting surface 121-1 of the movable retroreflecting mirror 121 reflects the probe light LB2 toward the outside of the optical delay device 120 (for example, the reflecting mirror 163).

このように、図1に示す例では、光遅延器120内では、プローブ光LB2は、可動再帰反射鏡121と固定再帰反射鏡122との間を往復する光路に沿って伝搬する。可動再帰反射鏡121と固定再帰反射鏡122との間を往復する光路に沿ってプローブ光LB2を伝搬させるために、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122は、可動再帰反射鏡121の第1反射面121−1及び第2反射面121−2と固定再帰反射鏡122の第1反射面122−1及び第2反射面122−2とが対向するように配置されることが好ましい。特に、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122は、可動再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している状態での当該プローブ光LB2の光路と固定再帰反射鏡122がプローブ光LB2を再帰反射している状態での当該プローブ光LB2の光路とが平行になる(或いは、揃う)ように配置されることが好ましい。このような態様で可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122が配置される結果、光遅延器120は、プローブ光LB2を再帰反射することができる。   As described above, in the example illustrated in FIG. 1, the probe light LB <b> 2 propagates along the optical path that reciprocates between the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 in the optical delay device 120. In order to propagate the probe light LB2 along the optical path that reciprocates between the movable retroreflecting mirror 121 and the fixed retroreflecting mirror 122, the movable retroreflecting mirror 121 and the fixed retroreflecting mirror 122 are the first of the movable retroreflecting mirror 121. It is preferable that the first reflecting surface 121-1 and the second reflecting surface 121-2 are arranged so that the first reflecting surface 122-1 and the second reflecting surface 122-2 of the fixed retroreflector 122 face each other. In particular, the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 are configured so that the optical path of the probe light LB2 and the fixed retroreflector 122 receive the probe light LB2 when the movable retroreflector 121 retroreflects the probe light LB2. It is preferable that the probe light LB2 in a retroreflected state is arranged so as to be parallel (or aligned) with the optical path of the probe light LB2. As a result of the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 being arranged in such a manner, the optical delay device 120 can retroreflect the probe light LB2.

ここで、第1実施例では特に、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122は、テラヘルツ波検出素子130によるテラヘルツ波THzの検出精度(言い換えれば、テラヘルツ波計測装置100による測定対象物の特性の分析精度)に対して可動再帰反射鏡121の傾き(言い換えれば、位置ずれ)が与える影響を軽減するという観点から定まる所定条件を満たすように配置される。言い換えれば、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122は、可動再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射することができない程度に傾いてしまった場合であってもプローブ光LB2を再帰反射することができる光遅延器120を実現するという観点から定まる所定条件を満たすように配置される。尚、このような観点から定まる可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122の配置態様については、図3以降を参照しながら後に詳述する。   Here, in the first embodiment, in particular, the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 are used to detect the terahertz wave THz detection accuracy by the terahertz wave detection element 130 (in other words, the characteristics of the measurement object by the terahertz wave measuring apparatus 100). Are arranged so as to satisfy a predetermined condition determined from the viewpoint of reducing the influence of the tilt of the movable retroreflecting mirror 121 (in other words, positional deviation). In other words, the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 retroreflect the probe light LB2 even when the movable retroreflector 121 is tilted to the extent that the probe light LB2 cannot be retroreflected. The optical delay device 120 is arranged so as to satisfy a predetermined condition that is determined from the viewpoint of realizing the optical delay device 120 that can be used. The arrangement of the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 determined from this point of view will be described in detail later with reference to FIG.

光遅延器120から出射したプローブ光LB2は、反射鏡163及び不図示のレンズを介して、テラヘルツ波検出素子130に入射する。   The probe light LB2 emitted from the optical delay device 120 is incident on the terahertz wave detection element 130 via the reflecting mirror 163 and a lens (not shown).

ここで、図2を参照しながら、ポンプ光LB1が照射されるテラヘルツ波発生素子110及びプローブ光LB2が照射されるテラヘルツ波検出素子130について更に詳細に説明する。図2は、テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130の夫々の構成を示す斜視図である。尚、図2に示すテラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130の構成はあくまで一例であり、図2に示す構成とは異なる構成を有する光伝導アンテナ又は光伝導スイッチが、テラヘルツ波発生素子110及びテラヘルツ波検出素子130として用いられてもよい。   Here, the terahertz wave generating element 110 irradiated with the pump light LB1 and the terahertz wave detecting element 130 irradiated with the probe light LB2 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of each of the terahertz wave generation element 110 and the terahertz wave detection element 130. The configurations of the terahertz wave generation element 110 and the terahertz wave detection element 130 illustrated in FIG. 2 are merely examples, and a photoconductive antenna or a photoconductive switch having a configuration different from the configuration illustrated in FIG. The terahertz wave detecting element 130 may be used.

図2(a)に示すように、テラヘルツ波発生素子110は、基板111と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)112と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)113とを備えている。尚、図2(a)中のX1軸、Y1軸及びZ1軸は、夫々が90度の角度で互いに交わる3つの軸に相当する。   As shown in FIG. 2A, the terahertz wave generating element 110 includes a substrate 111, an antenna (in other words, a transmission line) 112, and an antenna (in other words, a transmission line) 113. Note that the X1, Y1, and Z1 axes in FIG. 2A correspond to three axes that intersect each other at an angle of 90 degrees.

基板111は、例えば、GaAs(Gallium Arsenide)基板等の半導体基板である。アンテナ112及びアンテナ113の夫々は、長手方向(具体的には、図2(a)中のZ1軸方向)に延在する形状を有するモノポールアンテナである。アンテナ112及びアンテナ113は、短手方向(具体的には、図2(a)中のY1軸方向)に沿って並列するように基板111上に配置される。アンテナ112とアンテナ113との間には、数マイクロメートル程度のギャップ(つまり、間隙)114が確保される。ギャップ114が長手方向に延在するアンテナ112及びアンテナ113に挟まれているがゆえに、ギャップ114もまた、長手方向(具体的には、図2(a)中のZ1軸方向)に延在している。従って、アンテナ112及びアンテナ113全体として、ダイポールアンテナを構成する。   The substrate 111 is a semiconductor substrate such as a GaAs (Gallium Arsenide) substrate. Each of the antenna 112 and the antenna 113 is a monopole antenna having a shape extending in the longitudinal direction (specifically, the Z1 axis direction in FIG. 2A). The antenna 112 and the antenna 113 are disposed on the substrate 111 so as to be arranged in parallel along the short direction (specifically, the Y1 axis direction in FIG. 2A). A gap (that is, a gap) 114 of about several micrometers is secured between the antenna 112 and the antenna 113. Since the gap 114 is sandwiched between the antenna 112 and the antenna 113 extending in the longitudinal direction, the gap 114 also extends in the longitudinal direction (specifically, the Z1 axis direction in FIG. 2A). ing. Therefore, the antenna 112 and the antenna 113 as a whole constitute a dipole antenna.

ギャップ114には、アンテナ112及びアンテナ113を介して、バイアス電圧生成部141から出力されるバイアス電圧が印加されている。バイアス電圧がギャップ114に印加されている状態でポンプ光LB1がギャップ114に照射されると、テラヘルツ波発生素子110には、ポンプ光LB1による光励起によってキャリアが発生する。その結果、テラヘルツ波発生素子110には、発生したキャリアに応じたサブピコ秒オーダーの又はフェムト秒オーダーのパルス状の電流信号が発生する。その結果、テラヘルツ波発生素子110には、当該パルス状の電流信号に起因したテラヘルツ波THzが発生する。   A bias voltage output from the bias voltage generation unit 141 is applied to the gap 114 via the antenna 112 and the antenna 113. When the pump light LB1 is irradiated to the gap 114 while the bias voltage is applied to the gap 114, carriers are generated in the terahertz wave generation element 110 by light excitation by the pump light LB1. As a result, the terahertz wave generating element 110 generates a pulse-shaped current signal in the order of subpicoseconds or in the order of femtoseconds corresponding to the generated carrier. As a result, the terahertz wave generation element 110 generates a terahertz wave THz resulting from the pulsed current signal.

図2(b)に示すように、テラヘルツ波検出素子130もまた、テラヘルツ波発生素子110と同様の構成を有している。つまり、テラヘルツ波検出素子130は、基板131と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)132と、アンテナ(言い換えれば、伝送線路)133とを備えている。基板131、アンテナ132及びアンテナ133は、夫々、基板111、アンテナ112及びアンテナ113と同様の構成を有している。尚、図2(b)中のX1軸、Y1軸及びZ1軸もまた、夫々が90度の角度で互いに交わる3つの軸に相当する。   As shown in FIG. 2B, the terahertz wave detecting element 130 also has the same configuration as the terahertz wave generating element 110. That is, the terahertz wave detecting element 130 includes a substrate 131, an antenna (in other words, a transmission line) 132, and an antenna (in other words, a transmission line) 133. The substrate 131, the antenna 132, and the antenna 133 have the same configuration as the substrate 111, the antenna 112, and the antenna 113, respectively. Note that the X1, Y1, and Z1 axes in FIG. 2B also correspond to three axes that intersect each other at an angle of 90 degrees.

プローブ光LB2がギャップ134に照射されると、テラヘルツ波検出素子130には、プローブ光LB2による光励起によってキャリアが発生する。プローブ光LB2がギャップ134に照射されている状態でテラヘルツ波検出素子130にテラヘルツ波THzが照射されると、ギャップ134には、テラヘルツ波THzの光強度に応じた信号強度を有する電流信号が発生する。当該電流信号は、アンテナ132及びアンテナ133を介して、I−V変換部144に出力される。   When the probe light LB2 is irradiated to the gap 134, carriers are generated in the terahertz wave detection element 130 by light excitation by the probe light LB2. When the terahertz wave detecting element 130 is irradiated with the terahertz wave detection element 130 while the probe beam LB2 is irradiated on the gap 134, a current signal having a signal intensity corresponding to the light intensity of the terahertz wave THz is generated in the gap 134. To do. The current signal is output to the IV conversion unit 144 via the antenna 132 and the antenna 133.

再び図1において、テラヘルツ波発生素子110から出射したテラヘルツ波THzは、不図示の光学系(例えば、レンズ等)を介して、測定対象物に照射される。測定対象物に照射されたテラヘルツ波THzは、測定対象物からの反射光又は透過光として、不図示の光学系(例えば、レンズ等)を介して、テラヘルツ波検出素子130に入射する。その結果、テラヘルツ波検出素子130からは、テラヘルツ波THzの光強度に応じた信号強度を有する電流信号が出力される。   In FIG. 1 again, the terahertz wave THz emitted from the terahertz wave generating element 110 is irradiated onto the measurement object via an optical system (not shown) (for example, a lens). The terahertz wave THz applied to the measurement object is incident on the terahertz wave detection element 130 through a not-shown optical system (for example, a lens) as reflected light or transmitted light from the measurement object. As a result, the terahertz wave detection element 130 outputs a current signal having a signal intensity corresponding to the light intensity of the terahertz wave THz.

テラヘルツ波検出素子130から出力される電流信号は、I―V変換部144によって、電圧信号に変換される。その後、ロックイン検出部145は、電圧信号に対して、バイアス電圧生成部141が生成するバイアス電圧を参照信号とする同期検波を行う。その結果、ロックイン検出部145は、テラヘルツ波THzのサンプル値を検出する。その後、ポンプ光LB1の光路長とプローブ光LB2の光路長との間の光路長差を適宜調整しながら同様の動作が繰り返されることで、ロックイン検出部145は、テラヘルツ波形の時間波形を検出することができる。ただし、ノイズに対して十分な信号強度が得られる場合はバイアス電圧生成部141より直流電圧をバイアス電圧として出力し、ロックイン検出を用いなくてもよい。その後、演算処理部150は、検出されたテラヘルツ波形の時間波形をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波の周波数スペクトル(つまり、周波数毎の振幅及び位相)を取得してもよい。更に、演算処理部150は、テラヘルツ波の周波数スペクトルを解析することで、測定対象物の特性を分析してもよい。   The current signal output from the terahertz wave detection element 130 is converted into a voltage signal by the IV conversion unit 144. Thereafter, the lock-in detection unit 145 performs synchronous detection on the voltage signal using the bias voltage generated by the bias voltage generation unit 141 as a reference signal. As a result, the lock-in detection unit 145 detects the sample value of the terahertz wave THz. Thereafter, the lock-in detector 145 detects the time waveform of the terahertz waveform by repeating the same operation while appropriately adjusting the optical path length difference between the optical path length of the pump light LB1 and the optical path length of the probe light LB2. can do. However, when a sufficient signal strength against noise is obtained, a DC voltage is output as a bias voltage from the bias voltage generation unit 141, and lock-in detection may not be used. Thereafter, the arithmetic processing unit 150 may acquire a frequency spectrum (that is, an amplitude and a phase for each frequency) of the terahertz wave by performing a Fourier transform on the detected time waveform of the terahertz waveform. Furthermore, the arithmetic processing unit 150 may analyze the characteristics of the measurement object by analyzing the frequency spectrum of the terahertz wave.

(1−2)可動再帰反射鏡及び固定再帰反射鏡の配置態様
続いて、図3から図5を参照して、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122の配置態様について説明する。図3は、可動再帰反射鏡121の傾き(位置ずれ)に対するプローブ光LB2の光路(入射光路及び反射光路)を示す平面図である。図4は、第1実施例における可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122の配置態様を示す斜視図である。図5は、第1実施例の光遅延器120において可動再帰反射鏡121が傾いた場合のプローブ光LB2の光路の例を示す平面図である。
(1-2) Arrangement Modes of Movable Retroreflector and Fixed Retroreflector Subsequently , arrangement modes of the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a plan view showing the optical path (incident optical path and reflected optical path) of the probe light LB2 with respect to the inclination (positional deviation) of the movable retroreflector 121. FIG. FIG. 4 is a perspective view showing an arrangement mode of the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 in the first embodiment. FIG. 5 is a plan view showing an example of the optical path of the probe light LB2 when the movable retroreflector 121 is tilted in the optical delay device 120 of the first embodiment.

可動再帰反射鏡121は、プローブ光LB2を適切に再帰反射することができるか否かが、当該可動再帰反射鏡121の傾きの方向に依存して定まるという方向依存性を有している。   The movable retroreflector 121 has a direction dependency in which whether or not the probe light LB2 can be appropriately retroreflected depends on the inclination direction of the movable retroreflector 121.

具体的には、図3(a)及び図3(b)に示すように、第1反射面121−1及び第2反射面121−2の夫々が、直交する2つの軸であるX2軸及びY2軸によって規定される平面に直交し且つX2軸及びY2軸の夫々に45度の角度で交わる可動再帰反射鏡121を例に挙げて説明する。   Specifically, as shown in FIGS. 3A and 3B, each of the first reflecting surface 121-1 and the second reflecting surface 121-2 has two orthogonal axes X2 and A movable retroreflector 121 that is orthogonal to the plane defined by the Y2 axis and intersects each of the X2 axis and the Y2 axis at an angle of 45 degrees will be described as an example.

ここで、図3(a)に示すように、可動再帰反射鏡121が、(i)当該可動再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している状態で、当該可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2の入射光路及び当該可動再帰反射鏡121から出射していくプローブ光LB2の反射光路を含む平面(図3(a)中のX2−Y2平面)に沿った方向であって且つ(ii)プローブ光LB2の入射光路及び反射光路の夫々に直交する方向(具体的には、図3(a)のY2軸方向)に沿って傾いた場合を想定する。言い換えれば、可動再帰反射鏡121が、当該可動再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している状態でのプローブ光LB2の入射光路及び反射光路を含む平面に直交する方向(具体的には、図3(a)中のZ2軸方向)を回転中心として傾いた場合を想定する。更に言い換えれば、可動再帰反射鏡121が、第1反射面121−1と第2反射面121−2とが対向する方向(具体的には、図3(a)中のY2軸方向)に沿って傾いた場合を想定する。更に言い換えれば、可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2の入射光路を基準とするヨー方向(但し、Z2軸に沿った方向を上下方向とし、X2軸に沿った方向を前後方向とし、Y2軸に沿った方向を左右方向とした場合(以下同じ)であって、具体的には、図3(a)のY2軸方向)に沿って、当該可動再帰反射鏡121が傾いた場合を想定する。   Here, as shown in FIG. 3A, the movable retroreflector 121 is incident on the movable retroreflector 121 in a state where (i) the movable retroreflector 121 retroreflects the probe light LB2. The direction along the plane (X2-Y2 plane in FIG. 3A) including the incident optical path of the incoming probe light LB2 and the reflected optical path of the probe light LB2 emitted from the movable retroreflector 121 (Ii) A case is assumed in which the probe light LB2 is inclined along a direction orthogonal to the incident optical path and the reflected optical path (specifically, the Y2 axis direction in FIG. 3A). In other words, the movable retroreflector 121 has a direction orthogonal to the plane including the incident optical path and the reflected optical path of the probe light LB2 in a state where the movable retroreflector 121 retroreflects the probe light LB2 (specifically, Suppose a case in which it is tilted with the Z2 axis direction in FIG. In other words, the movable retroreflector 121 is along the direction in which the first reflecting surface 121-1 and the second reflecting surface 121-2 face each other (specifically, the Y2 axis direction in FIG. 3A). Assuming the case of tilting. In other words, the yaw direction based on the incident optical path of the probe light LB2 incident on the movable retroreflecting mirror 121 (however, the direction along the Z2 axis is the vertical direction, and the direction along the X2 axis is the front-back direction) , When the direction along the Y2 axis is the left-right direction (hereinafter the same), specifically, when the movable retroreflector 121 is tilted along the Y2 axis direction in FIG. Is assumed.

この場合には、図3(a)の下側の図面に示すように、可動再帰反射鏡121は、プローブ光LB2を再帰反射することができる。従って、固定再帰反射鏡122に代えてただ1つの反射面を有する反射鏡を備えている比較例の光遅延器を想定すると、比較例の光遅延器は、プローブ光LB2を再帰反射することができる。その結果、テラヘルツ波検出素子130上におけるプローブ光LB2の照射位置が、可動再帰反射鏡121の傾きの方向(Y2軸方向であり、ヨー方向)に沿って位置ずれすることは殆どない。つまり、可動再帰反射鏡121は、可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2の入射光路を基準とするヨー方向については、相対的に高い偏角精度を有している。   In this case, as shown in the lower drawing of FIG. 3A, the movable retroreflector 121 can retroreflect the probe light LB2. Accordingly, assuming a comparative optical delay device having a reflecting mirror having only one reflecting surface instead of the fixed retroreflecting mirror 122, the comparative optical delay device may retroreflect the probe light LB2. it can. As a result, the irradiation position of the probe light LB2 on the terahertz wave detection element 130 is hardly displaced along the tilt direction of the movable retroreflector 121 (Y2 axis direction, yaw direction). That is, the movable retroreflector 121 has a relatively high deviation angle accuracy in the yaw direction with respect to the incident optical path of the probe light LB2 incident on the movable retroreflector 121.

他方で、図3(b)に示すように、可動再帰反射鏡121が、(i)当該可動再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している状態でのプローブ光LB2の入射光路及び反射光路を含む平面(図3(b)中のX2−Y2平面)に直交する方向(具体的には、図3(b)のZ2軸方向)に沿って傾いた場合を想定する。言い換えれば、可動再帰反射鏡121が、(i)当該可動再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している状態でのプローブ光LB2の入射光路及び反射光路を含む平面に沿った方向であって且つ(ii)プローブ光LB2の入射光路及び反射光路の夫々に直交する方向(具体的には、図3(b)中のY2軸方向)を回転中心として傾いた場合を想定する。更に言い換えれば、可動再帰反射鏡121が、第1反射面121−1と第2反射面121−2とが対向する方向に直交する方向(具体的には、図3(b)中のZ2軸方向)に沿って傾いた場合を想定する。更に言い換えれば、可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2の入射光路を基準とするピッチ方向(具体的には、図3(b)のZ2軸方向)に沿って、可動再帰反射鏡121が傾いた場合を想定する。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, the movable retroreflecting mirror 121 has (i) the incident optical path and reflection of the probe light LB2 in a state where the movable retroreflecting mirror 121 retroreflects the probe light LB2. A case is assumed in which it is inclined along a direction (specifically, the Z2 axis direction in FIG. 3B) perpendicular to the plane including the optical path (X2-Y2 plane in FIG. 3B). In other words, the movable retroreflector 121 has a direction along a plane including (i) the incident optical path and the reflected optical path of the probe light LB2 in a state where the movable retroreflector 121 retroreflects the probe light LB2. (Ii) Assume a case where the probe light LB2 is tilted about the rotation center in the direction orthogonal to the incident optical path and the reflected optical path (specifically, the Y2 axis direction in FIG. 3B). In other words, the movable retroreflector 121 has a direction orthogonal to the direction in which the first reflecting surface 121-1 and the second reflecting surface 121-2 face each other (specifically, the Z2 axis in FIG. 3B). Suppose that it is tilted along (direction). In other words, along the pitch direction (specifically, the Z2 axis direction in FIG. 3B) with respect to the incident optical path of the probe light LB2 incident on the movable retroreflecting mirror 121, the movable retroreflecting mirror is used. Assume that 121 is tilted.

この場合には、図3(b)の下側の図面に示すように、可動再帰反射鏡121は、プローブ光LB2を再帰反射することができない。具体的には、可動再帰反射鏡121から出射していくプローブ光LB2の反射光路は、可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2の入射光路に対して、可動再帰反射鏡121の傾きの方向(Z2軸方向であり、ピッチ方向)に沿って徐々にずれることになる。従って、固定再帰反射鏡122に代えてただ1つの反射面を有する反射鏡を備えている比較例の光遅延器を想定すると、当該比較例の光遅延器から出射していくプローブ光LB2の反射光路もまた、比較例の光遅延器に入射してくるプローブ光LB2の入射光路に対して、可動再帰反射鏡121の傾きの方向(Z2軸方向であり、ピッチ方向)に沿って徐々にずれることになる。その結果、テラヘルツ波検出素子130上におけるプローブ光LB2の照射位置もまた、可動再帰反射鏡121の傾きの方向(Z2軸方向であり、ピッチ方向)に沿って位置ずれすることになる。つまり、可動再帰反射鏡121は、可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2の入射光路を基準とするピッチ方向については、相対的に低い偏角精度を有している。   In this case, as shown in the lower drawing of FIG. 3B, the movable retroreflector 121 cannot retroreflect the probe light LB2. Specifically, the reflected light path of the probe light LB2 emitted from the movable retroreflecting mirror 121 is inclined with respect to the incident optical path of the probe light LB2 incident on the movable retroreflecting mirror 121. (The Z2 axis direction, which is the pitch direction). Therefore, assuming a comparative optical delay device having a reflecting mirror having only one reflecting surface instead of the fixed retroreflecting mirror 122, the reflection of the probe light LB2 emitted from the optical delay device of the comparative example is assumed. The optical path is also gradually shifted along the direction of inclination of the movable retroreflector 121 (Z2 axis direction, pitch direction) with respect to the incident optical path of the probe light LB2 incident on the optical delay device of the comparative example. It will be. As a result, the irradiation position of the probe light LB2 on the terahertz wave detection element 130 is also displaced along the tilt direction of the movable retroreflector 121 (Z2 axis direction, pitch direction). That is, the movable retroreflective mirror 121 has a relatively low declination accuracy in the pitch direction with reference to the incident optical path of the probe light LB2 incident on the movable retroreflective mirror 121.

このように、可動再帰反射鏡121は、プローブ光LB2の入射光路を基準とするピッチ方向に沿った可動再帰反射鏡121の傾きによってプローブ光LB2を再帰反射することができなくなる一方で、プローブ光LB2の入射光路を基準とするヨー方向に沿った可動再帰反射鏡121の傾きが生じてもプローブ光LB2を再帰反射し続けることができるという方向依存性を有している。   In this manner, the movable retroreflector 121 cannot retroreflect the probe light LB2 due to the inclination of the movable retroreflector 121 along the pitch direction with respect to the incident optical path of the probe light LB2, while the probe light LB2 cannot be retroreflected. The probe beam LB2 has a direction dependency that the probe light LB2 can be continuously retroreflected even if the movable retroreflector 121 is tilted along the yaw direction with respect to the incident light path of the LB2.

尚、固定再帰反射鏡122も、可動再帰反射鏡121と同様に、プローブ光LB2を適切に再帰反射することができるか否かが、当該固定再帰反射鏡122の傾きの方向に依存して定まるという方向依存性を有している。つまり、固定再帰反射鏡122は、図3に示す可動再帰反射鏡121と同一の態様で配置されていると仮定すると、プローブ光LB2の入射光路を基準とするピッチ方向に沿った固定再帰反射鏡122の傾きによってプローブ光LB2を再帰反射することができなくなる一方で、プローブ光LB2の入射光路を基準とするヨー方向に沿った固定再帰反射鏡122の傾きが生じてもプローブ光LB2を再帰反射し続けることができるという方向依存性を有している。但し、固定再帰反射鏡122は、実際には、図4に示す態様で配置される。つまり、固定再帰反射鏡122は、可動再帰反射鏡121とは異なる態様で配置される。従って、図4に示す態様で配置されていると仮定すると、固定再帰反射鏡122は、実質的には、プローブ光LB2の入射光路を基準とするヨー方向に沿った固定再帰反射鏡122の傾きによってプローブ光LB2を再帰反射することができなくなる一方で、プローブ光LB2の入射光路を基準とするピッチ方向に沿った固定再帰反射鏡122の傾きが生じてもプローブ光LB2を再帰反射し続けることができるという方向依存性を有しているとも言える。   Note that, similarly to the movable retroreflector 121, the fixed retroreflector 122 also determines whether or not the probe light LB2 can be appropriately retroreflected depending on the inclination direction of the fixed retroreflector 122. It has direction dependency. That is, assuming that the fixed retroreflector 122 is arranged in the same manner as the movable retroreflector 121 shown in FIG. 3, the fixed retroreflector along the pitch direction with the incident light path of the probe light LB2 as a reference is assumed. While the probe beam LB2 cannot be retroreflected due to the tilt of 122, the probe beam LB2 is retroreflected even when the tilt of the fixed retroreflector 122 along the yaw direction with respect to the incident optical path of the probe beam LB2 occurs. It has a direction dependency that can continue. However, the fixed retroreflector 122 is actually arranged in the manner shown in FIG. That is, the fixed retroreflector 122 is arranged in a different manner from the movable retroreflector 121. Therefore, assuming that the fixed retroreflector 122 is arranged in the manner shown in FIG. 4, the fixed retroreflector 122 substantially tilts the fixed retroreflector 122 along the yaw direction with respect to the incident optical path of the probe light LB2. As a result, the probe light LB2 cannot be retroreflected, but the probe light LB2 continues to be retroreflected even if the fixed retroreflector 122 is tilted along the pitch direction with respect to the incident optical path of the probe light LB2. It can also be said that it has direction dependency that it can.

ここで、プローブ光LB2の照射位置の位置ずれに起因して、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130のギャップ134に照射されなくなるおそれがある。その結果、テラヘルツ波計測装置100による測定対象物の特性の分析精度が劣化するおそれがある。このため、第1実施例では、分析精度の劣化を抑制するために、固定再帰反射鏡122に代えてただ1つの反射面を有する反射鏡を備えている比較例の光遅延器に代えて、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122を備えている光遅延器120が用いられる。特に、第1実施例では、分析精度の劣化を抑制するために、このような可動再帰反射鏡121の方向依存性及び固定再帰反射鏡122の方向依存性を考慮して、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122が好適な態様で配置される。より具体的には、図4に示すように、プローブ光LB2を再帰反射することができる可動再帰反射鏡121の傾きの方向と、プローブ光LB2を再帰反射することができる固定再帰反射鏡122の傾きの方向とが交わる(図4に示す例では、直交する)ように、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122が配置されている。図4は、プローブ光LB2を再帰反射することができる可動再帰反射鏡121の傾きの方向がZ2軸方向に一致している一方で、プローブ光LB2を再帰反射することができる固定再帰反射鏡122の傾きの方向が、Z2軸方向に直交するY2軸方向に一致している例を示している。   Here, the probe light LB2 may not be irradiated to the gap 134 of the terahertz wave detection element 130 due to the displacement of the irradiation position of the probe light LB2. As a result, the analysis accuracy of the characteristics of the measurement object by the terahertz wave measuring apparatus 100 may be deteriorated. For this reason, in the first embodiment, in order to suppress the degradation of the analysis accuracy, instead of the fixed retroreflector 122, instead of the optical delay device of the comparative example having a reflector having only one reflecting surface, An optical delay device 120 including a movable retroreflector 121 and a fixed retroreflector 122 is used. In particular, in the first embodiment, the movable retroreflector 121 is considered in consideration of the direction dependency of the movable retroreflector 121 and the direction dependency of the fixed retroreflector 122 in order to suppress degradation of analysis accuracy. And a fixed retroreflector 122 is arranged in a suitable manner. More specifically, as shown in FIG. 4, the direction of the tilt of the movable retroreflector 121 that can retroreflect the probe light LB2 and the fixed retroreflector 122 that can retroreflect the probe light LB2. The movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 are arranged so that the direction of the inclination intersects (in the example shown in FIG. 4, it is orthogonal). FIG. 4 shows a fixed retroreflector 122 capable of retroreflecting the probe light LB2 while the direction of inclination of the movable retroreflector 121 capable of retroreflecting the probe light LB2 coincides with the Z2 axis direction. In this example, the direction of the inclination is coincident with the Y2 axis direction orthogonal to the Z2 axis direction.

このような態様で可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122が配置されるテラヘルツ波計測装置100において、図5に示すように、可動再帰反射鏡121がZ2軸方向(ピッチ方向)に沿って傾いた場合を想定する。つまり、可動再帰反射鏡121が、プローブ光LB2を再帰反射することができなくなる方向に沿って傾いた場合を想定する。   In the terahertz wave measuring apparatus 100 in which the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 are arranged in such a manner, as shown in FIG. 5, the movable retroreflector 121 extends along the Z2 axis direction (pitch direction). Assume a tilted case. That is, it is assumed that the movable retroreflecting mirror 121 is tilted along a direction in which the probe light LB2 cannot be retroreflected.

この場合、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122の配置態様に何らの工夫がなければ(具体的には、図4に示す如き位置関係を有して配置されていなければ)、Z2軸方向(ピッチ方向)に沿った可動再帰反射鏡121の傾きに起因して、光遅延器120から出射していくプローブ光LB2の反射光路は、可動再帰反射鏡121の傾きの方向(Z2軸方向であり、ピッチ方向)に沿って徐々にずれることになる。その結果、テラヘルツ波検出素子130上におけるプローブ光LB2の照射位置は、可動再帰反射鏡121の傾きの方向(つまり、Z2軸方向(ピッチ方向))に沿って位置ずれすることになる。従って、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122の配置態様に何らの工夫がなければ(具体的には、図4に示す如き位置関係を有して配置されていなければ)、プローブ光LB2がギャップ134に照射されなくなってしまうおそれがある。   In this case, if there is no contrivance in the arrangement mode of the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 (specifically, unless it has a positional relationship as shown in FIG. 4), the Z2 axis Due to the inclination of the movable retroreflector 121 along the direction (pitch direction), the reflected light path of the probe light LB2 emitted from the optical delay device 120 is the direction of the inclination of the movable retroreflector 121 (Z2 axis direction) And gradually deviate along the pitch direction). As a result, the irradiation position of the probe light LB2 on the terahertz wave detection element 130 is displaced along the tilt direction of the movable retroreflector 121 (that is, the Z2 axis direction (pitch direction)). Therefore, if there is no contrivance in the arrangement mode of the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 (specifically, unless it has a positional relationship as shown in FIG. 4), the probe light LB2 May not be irradiated to the gap 134.

しかるに、第1実施例では、図5に示すように、光遅延器120に入射したプローブ光LB2は、可動再帰反射鏡121によって反射されることで、光路Aに沿って固定再帰反射鏡122に向かう。この光路Aは、可動再帰反射鏡121が傾いていない状態でプローブ光LB2を再帰反射している場合の光路から乱れていると言える。その後、当該プローブ光LB2は、固定再帰反射鏡122によって反射されることで、光路Bに沿って可動再帰反射鏡121に向かう。ここで、固定再帰反射鏡122がプローブ光LB2を再帰反射することを考慮すれば、光路Bは光路Aと平行になる。その結果、Z2軸方向(ピッチ方向)に沿った可動再帰反射鏡121の傾きに起因したプローブ光LB2の光路の乱れは、可動再帰反射鏡121での再度の反射によって相殺される(言い換えれば、補償される)。   However, in the first embodiment, as shown in FIG. 5, the probe light LB2 that has entered the optical delay device 120 is reflected by the movable retroreflector 121, so that the fixed retroreflector 122 along the optical path A is reflected. Head. It can be said that this optical path A is disturbed from the optical path when the probe light LB2 is retroreflected in a state where the movable retroreflector 121 is not tilted. Thereafter, the probe light LB <b> 2 is reflected by the fixed retroreflector 122 and travels along the optical path B toward the movable retroreflector 121. Here, considering that the fixed retroreflecting mirror 122 retroreflects the probe light LB2, the optical path B becomes parallel to the optical path A. As a result, the disturbance of the optical path of the probe light LB2 due to the inclination of the movable retroreflector 121 along the Z2 axis direction (pitch direction) is canceled by the re-reflection at the movable retroreflector 121 (in other words, Compensated).

言い換えれば、可動再帰反射鏡121では、固定再帰反射鏡122に向けてプローブ光LB2を反射する時点、及び、固定再帰反射鏡122によって再帰反射されたプローブ光LBを再び反射する時点の合計2回、プローブ光LB2の入反射が行われる。そうすると、固定再帰反射鏡122に向けてプローブ光LB2を反射する時点で可動再帰反射鏡121の傾きに起因したプローブ光LB2の光路の乱れ(つまり、光路Aの乱れ)が生ずるものの、固定再帰反射鏡122によって再帰反射されたプローブ光LB2を再び反射する時点で、当該光路の乱れが相殺又は補償される。つまり、プローブ光LB2の入反射(つまり、一連の入射及び反射)を2回(或いは、偶数回)行う可動再帰反射鏡121が傾いている場合には、当該可動再帰反射鏡121の傾きに起因したプローブ光LB2の光路の乱れは、好適に相殺又は補償される。   In other words, in the movable retroreflector 121, a total of two times, that is, when the probe light LB2 is reflected toward the fixed retroreflector 122 and when the probe light LB retroreflected by the fixed retroreflector 122 is reflected again. The incident light of the probe light LB2 is reflected. Then, when the probe light LB2 is reflected toward the fixed retroreflecting mirror 122, the optical path of the probe light LB2 is disturbed due to the inclination of the movable retroreflecting mirror 121 (that is, the optical path A is disturbed), but the fixed retroreflecting is performed. When the probe light LB2 retroreflected by the mirror 122 is reflected again, the disturbance of the optical path is canceled or compensated. That is, when the movable retroreflector 121 that performs the incident reflection (that is, a series of incident and reflected) of the probe light LB2 twice (or even times) is tilted, it is caused by the tilt of the movable retroreflector 121. The disturbance in the optical path of the probe light LB2 is preferably canceled or compensated.

このため、可動再帰反射鏡121単体で見れば再帰反射が不可能になってしまう場合であっても、光遅延器120全体で見れば再帰反射が可能になる。その結果、テラヘルツ波検出素子130によるテラヘルツ波THzの検出精度に対して、Z2軸方向(ピッチ方向)に沿った可動再帰反射鏡121の傾きが与える影響が軽減される。言い換えれば、Z2軸方向(ピッチ方向)に沿った可動再帰反射鏡121の傾きに起因したテラヘルツ波検出素子130によるテラヘルツ波THzの検出精度の劣化が最小限に抑えられる。このため、テラヘルツ波計測装置100による測定対象物の特性の分析精度に対して、Z2軸方向(ピッチ方向)に沿った可動再帰反射鏡121の傾きが与える影響が軽減される。言い換えれば、Z2軸方向(ピッチ方向)に沿った可動再帰反射鏡121の傾きに起因したテラヘルツ波計測装置100による測定対象物の特性の分析精度の劣化が最小限に抑えられる。   For this reason, even if it is a case where retroreflection becomes impossible if it sees with the movable retroreflection mirror 121 single-piece | unit, if it sees with the optical delay device 120 whole, retroreflection becomes possible. As a result, the influence of the tilt of the movable retroreflector 121 along the Z2 axis direction (pitch direction) on the detection accuracy of the terahertz wave THz by the terahertz wave detection element 130 is reduced. In other words, deterioration of the detection accuracy of the terahertz wave THz by the terahertz wave detecting element 130 due to the inclination of the movable retroreflector 121 along the Z2 axis direction (pitch direction) can be minimized. Therefore, the influence of the tilt of the movable retroreflector 121 along the Z2 axis direction (pitch direction) on the analysis accuracy of the characteristics of the measurement object by the terahertz wave measuring apparatus 100 is reduced. In other words, degradation of the analysis accuracy of the characteristics of the measurement object by the terahertz wave measuring apparatus 100 due to the inclination of the movable retroreflector 121 along the Z2 axis direction (pitch direction) can be minimized.

尚、上述した光遅延器120はあくまで一例であって、図1に例示した光遅延器120とは異なる光遅延器が用いられてもよい。例えば、図6に示すように、不図示のモータ124の動作により回転可能な回転基板122aと、複数の(図6では、4つの)可動再帰反射鏡121を備えている光遅延器120aが用いられてもよい。このような光遅延器120aでは、複数の可動再帰反射鏡121は、回転基板122aの回転軸を中心とする円C上に、好ましくは等間隔に配置されている。従って、複数の可動再帰反射鏡121の夫々は、回転基板122aの回転に伴って、円C上を周回する。   The optical delay device 120 described above is merely an example, and an optical delay device different from the optical delay device 120 illustrated in FIG. 1 may be used. For example, as shown in FIG. 6, an optical delay device 120a having a rotating substrate 122a that can be rotated by the operation of a motor 124 (not shown) and a plurality of (four in FIG. 6) movable retroreflectors 121 is used. May be. In such an optical delay device 120a, the plurality of movable retroreflecting mirrors 121 are preferably arranged at equal intervals on a circle C centered on the rotation axis of the rotating substrate 122a. Therefore, each of the plurality of movable retroreflecting mirrors 121 circulates on the circle C as the rotating substrate 122a rotates.

このような光遅延器120aであっても、各可動再帰反射鏡121は、プローブ光LB2を適切に再帰反射することができるか否かが、当該可動再帰反射鏡121の傾きの方向に依存して定まるという方向依存性を有している。   Even in such an optical delay device 120a, whether or not each movable retroreflector 121 can appropriately retroreflect the probe light LB2 depends on the inclination direction of the movable retroreflector 121. It has a direction dependency that is determined.

具体的には、図7(a)に示すように、ある一つの可動再帰反射鏡121に着目して説明を進める。可動再帰反射鏡121が、当該可動再帰反射鏡121がプローブ光LB2を再帰反射している状態でのプローブ光LB2の入射光路及び反射光路を含む平面(図7(a)中のX2−Y2平面)に直交する沿った方向(具体的には、図7(a)のZ2軸方向)に沿って傾いた場合を想定する。具体的には、図7(a)の上側の図面に示すように、初期状態として、可動再帰反射鏡121が、Z2軸方向に対してα度の角度を有するように傾いているとする。更に、図7(a)の下側の図面に示すように、初期状態として、回転基板122aの中心と可動再帰反射鏡121とを結ぶ線は、Y2軸方向と一致するものとする。   Specifically, as shown in FIG. 7A, the description will be focused on one movable retroreflector 121. The plane including the incident optical path and the reflected optical path of the probe light LB2 in a state where the movable retroreflector 121 retroreflects the probe light LB2 (X2-Y2 plane in FIG. 7A). ) Is assumed to be tilted along a direction perpendicular to (specifically, the Z2 axis direction in FIG. 7A). Specifically, as shown in the upper drawing of FIG. 7A, as an initial state, it is assumed that the movable retroreflector 121 is inclined so as to have an angle of α degrees with respect to the Z2 axis direction. Furthermore, as shown in the lower drawing of FIG. 7A, as an initial state, a line connecting the center of the rotating substrate 122a and the movable retroreflector 121 is assumed to coincide with the Y2 axis direction.

この場合、図7(a)の上側の図面に示すように、可動再帰反射鏡121は、プローブ光LB2を再帰反射することができない。具体的には、可動再帰反射鏡121から出射していくプローブ光LB2の反射光路は、可動再帰反射鏡121に入射してくるプローブ光LB2の入射光路に対して、2α度の角度を有することになる。   In this case, as shown in the upper drawing of FIG. 7A, the movable retroreflector 121 cannot retroreflect the probe light LB2. Specifically, the reflected light path of the probe light LB2 emitted from the movable retroreflector 121 has an angle of 2α degrees with respect to the incident light path of the probe light LB2 incident on the movable retroreflector 121. become.

このような初期状態を基準として、図7(b)に示すように、回転基板122aがθ度だけ回転した状態を想定する。つまり、回転基板122aの中心と可動再帰反射鏡121とを結ぶ線が、Y2軸方向に対してθ度の角度で交わる状態を想定する。   Based on such an initial state, a state is assumed in which the rotating substrate 122a is rotated by θ degrees as shown in FIG. 7B. That is, it is assumed that a line connecting the center of the rotating substrate 122a and the movable retroreflecting mirror 121 intersects at an angle of θ degrees with respect to the Y2 axis direction.

この場合、図7(b)の上側の図面に示すように、回転基板122aの回転に伴って、可動再帰反射鏡121が、Z2軸方向に対してβ度の角度を有するように傾くことになる。この角度βは、β=arctan(tanα×cosθ)という数式で表現される。つまり、角度βは、回転基板122aの回転角度θに依存して変動することが分かる。従って、テラヘルツ波検出素子130上におけるプローブ光LB2の照射位置もまた、可動再帰反射鏡121の傾きの方向(Z2軸方向であり、ピッチ方向)に沿って且つ回転基板122aの回転角度に依存したずれ量だけ位置ずれすることになる。   In this case, as shown in the upper drawing of FIG. 7B, the movable retroreflective mirror 121 is inclined so as to have an angle of β degrees with respect to the Z2 axis direction as the rotating substrate 122a rotates. Become. This angle β is expressed by a mathematical formula: β = arctan (tan α × cos θ). That is, it can be seen that the angle β varies depending on the rotation angle θ of the rotating substrate 122a. Therefore, the irradiation position of the probe light LB2 on the terahertz wave detection element 130 also depends on the tilt direction of the movable retroreflector 121 (Z2 axis direction, pitch direction) and on the rotation angle of the rotating substrate 122a. The position is displaced by the amount of displacement.

このような光遅延器120aが用いられる場合であっても、プローブ光LB2を再帰反射することができる可動再帰反射鏡121の傾きの方向と、プローブ光LB2を再帰反射することができる固定再帰反射鏡122の傾きの方向とが交わるように、可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122が配置されている。その結果、上述した各種効果が好適に享受される。   Even when such an optical delay device 120a is used, the direction of the tilt of the movable retroreflector 121 that can retroreflect the probe light LB2 and the fixed retroreflection that can retroreflect the probe light LB2. The movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 are arranged so that the direction of inclination of the mirror 122 intersects. As a result, the various effects described above are favorably enjoyed.

尚、上述の説明では、光遅延器120をテラヘルツ波計測装置100に適用した例を用いている。しかしながら、光遅延器120は、テラヘルツ波計測装置100以外の各種装置(例えば、光干渉計や、光コヒーレントストモグラフィや、その他の光学装置等)に適用されてもよい。   In the above description, an example in which the optical delay device 120 is applied to the terahertz wave measuring apparatus 100 is used. However, the optical delay device 120 may be applied to various devices other than the terahertz wave measuring device 100 (for example, an optical interferometer, optical coherent tomography, and other optical devices).

(2)第2実施例
続いて、図8を参照しながら、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200について説明する。図8は、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200の構成を示すブロック図である。尚、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100と同一の構成及び動作については、同一の参照符号を付することで、それらの詳細な説明を省略する。
(2) Second Example Next, a terahertz wave measuring apparatus 200 according to a second example will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of the terahertz wave measuring apparatus 200 according to the second embodiment. In addition, about the same structure and operation | movement as the terahertz wave measuring apparatus 100 of 1st Example, the same referential mark is attached | subjected and those detailed description is abbreviate | omitted.

図8に示すように、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200は、ビームスプリッタ161とテラヘルツ波発生素子110との間に導光路としての光ファイバ201が配置され且つ反射鏡163とテラヘルツ波検出素子130との間に導光路としての光ファイバ202が配置されるという点において、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100と異なる。つまり、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200は、ポンプ光LB1が光ファイバ201を介してテラヘルツ波発生素子110に照射され且つプローブ光LB2が光ファイバ202を介してテラヘルツ波検出素子130に照射されるという点において、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100と異なる。第2実施例のテラヘルツ波計測装置200のその他の構成は、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100のその他の構成と同一であってもよい。   As shown in FIG. 8, in the terahertz wave measuring apparatus 200 of the second embodiment, an optical fiber 201 as a light guide is disposed between a beam splitter 161 and a terahertz wave generating element 110, and a reflecting mirror 163 and terahertz wave detection are performed. It differs from the terahertz wave measuring apparatus 100 of the first embodiment in that an optical fiber 202 as a light guide is disposed between the element 130. That is, in the terahertz wave measuring apparatus 200 of the second embodiment, the pump light LB1 is irradiated to the terahertz wave generating element 110 via the optical fiber 201, and the probe light LB2 is irradiated to the terahertz wave detecting element 130 via the optical fiber 202. This is different from the terahertz wave measuring apparatus 100 of the first embodiment. Other configurations of the terahertz wave measuring apparatus 200 of the second embodiment may be the same as other configurations of the terahertz wave measuring apparatus 100 of the first embodiment.

このような光ファイバ201及び光ファイバ202を配置することで、テラヘルツ波計測装置200を構成する各種構成要素の配置の自由度を高めることができるという実践上大変有用な利点がある。   By arranging such an optical fiber 201 and optical fiber 202, there is a very useful advantage in practice that the degree of freedom of arrangement of various components constituting the terahertz wave measuring apparatus 200 can be increased.

その一方で、光ファイバ201及び光ファイバ202を配置すると、ポンプ光LB1と光ファイバ201のカップリング及びプローブ光LB2と光ファイバ202のカップリングが必要になる。つまり、ポンプ光LB1が光ファイバ201のコアに好適に照射され且つプローブ光LB2が光ファイバ202のコアに好適に照射される必要がある。ところで、テラヘルツ波検出素子130のギャップ134の大きさ(例えば、図2のZ1軸方向の長さ)が数十ミクロン程度であるのに対して、シングルモードの光ファイバ202のコアの径が10ミクロン以下である。従って、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200では、光ファイバ202を配置することなくプローブ光LB2をテラヘルツ波検出素子130に対して照射する第1実施例のテラヘルツ波計測装置100と比較して、上述した可動再帰反射鏡121の傾きに起因したプローブ光LB2の光路の乱れによる測定対象物の特性の分析精度の劣化の影響が大きくなりかねない。しかしながら、第2実施例では、上述したように、上述した可動再帰反射鏡121の傾きに起因したプローブ光LB2の光路の乱れが生ずることは殆どなくなる(言い換えれば、補償される又は相殺される)がゆえに、プローブ光LB2と光ファイバ202のカップリングが好適に行われる。その結果、可動再帰反射鏡121の傾きに起因したテラヘルツ波計測装置200による測定対象物の特性の分析精度の劣化が最小限に抑えられる。   On the other hand, when the optical fiber 201 and the optical fiber 202 are disposed, coupling between the pump light LB1 and the optical fiber 201 and coupling between the probe light LB2 and the optical fiber 202 are necessary. That is, it is necessary that the pump light LB1 is suitably applied to the core of the optical fiber 201 and the probe light LB2 is suitably applied to the core of the optical fiber 202. By the way, the size of the gap 134 of the terahertz wave detecting element 130 (for example, the length in the Z1 axis direction in FIG. 2) is about several tens of microns, whereas the diameter of the core of the single mode optical fiber 202 is 10. Less than a micron. Therefore, the terahertz wave measuring apparatus 200 of the second embodiment is compared with the terahertz wave measuring apparatus 100 of the first embodiment that irradiates the terahertz wave detecting element 130 with the probe light LB2 without arranging the optical fiber 202. The influence of the deterioration in the analysis accuracy of the characteristics of the measurement object due to the disturbance of the optical path of the probe light LB2 due to the inclination of the movable retroreflector 121 described above may increase. However, in the second embodiment, as described above, the optical path of the probe light LB2 is hardly disturbed due to the tilt of the movable retroreflector 121 described above (in other words, compensated or offset). Therefore, the coupling between the probe light LB2 and the optical fiber 202 is preferably performed. As a result, degradation of the analysis accuracy of the characteristics of the measurement object by the terahertz wave measuring apparatus 200 due to the tilt of the movable retroreflector 121 can be minimized.

(3)第3実施例
続いて、図9を参照しながら、第3実施例のテラヘルツ波計測装置300について説明する。図9は、第3実施例における可動再帰反射鏡121及び固定再帰反射鏡122の配置態様を示す斜視図である。
(3) Third Example Next, a terahertz wave measuring apparatus 300 of a third example will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing an arrangement mode of the movable retroreflector 121 and the fixed retroreflector 122 in the third embodiment.

図9に示すように、第3実施例のテラヘルツ波計測装置300は、光遅延器320の構成が第1実施例の光遅延器120の構成と異なるという点において、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100と異なる。第3実施例のテラヘルツ波計測装置300のその他の構成は、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100のその他の構成と同一であってもよい。   As shown in FIG. 9, the terahertz wave measuring apparatus 300 according to the third embodiment has the terahertz wave according to the first embodiment in that the configuration of the optical delay device 320 is different from the configuration of the optical delay device 120 according to the first embodiment. Different from the measuring device 100. Other configurations of the terahertz wave measuring apparatus 300 of the third embodiment may be the same as other configurations of the terahertz wave measuring apparatus 100 of the first embodiment.

具体的には、図9に示すように、光遅延器320は、2つの可動再帰反射鏡121(つまり、可動再帰反射鏡121a及び121b)と、2つの固定再帰反射鏡122(つまり、固定再帰反射鏡122a及び122b)とを備えている。その結果、光遅延器320に入射したプローブ光LB2は、可動再帰反射鏡121a、固定再帰反射鏡122a、可動再帰反射鏡121b、固定再帰反射鏡122b、可動再帰反射鏡121b、固定再帰反射鏡122a及び可動再帰反射鏡121aによってこの順に再帰反射されることで、光遅延器320の外部に向かう。つまり、光遅延器320内では、プローブ光LB2は、可動再帰反射鏡121及び121bと固定再帰反射鏡122a及び122bとの間を複数回往復する光路に沿って伝搬する。   Specifically, as shown in FIG. 9, the optical delay unit 320 includes two movable retroreflectors 121 (that is, movable retroreflectors 121a and 121b) and two fixed retroreflectors 122 (that is, fixed recursors). Reflecting mirrors 122a and 122b). As a result, the probe light LB2 incident on the optical delayer 320 is converted into a movable retroreflector 121a, a fixed retroreflector 122a, a movable retroreflector 121b, a fixed retroreflector 122b, a movable retroreflector 121b, and a fixed retroreflector 122a. And, by being retroreflected in this order by the movable retroreflector 121a, it goes to the outside of the optical delay device 320. That is, in the optical delay device 320, the probe light LB2 propagates along an optical path that reciprocates a plurality of times between the movable retroreflectors 121 and 121b and the fixed retroreflectors 122a and 122b.

尚、光遅延器320は、3つ以上の可動再帰反射鏡121を備えていてもよい。同様に、光遅延器320は、3つ以上の固定再帰反射鏡122を備えていてもよい。   Note that the optical delay device 320 may include three or more movable retroreflecting mirrors 121. Similarly, the optical delay device 320 may include three or more fixed retroreflectors 122.

このような第3実施例のテラヘルツ波計測装置300では、プローブ光LB2の光路長に付与する光学的な遅延の量を相対的に大きくすることができる。言い換えれば、プローブ光LB2の光路長をより大きく調整することができる。   In the terahertz wave measuring apparatus 300 of the third embodiment, the amount of optical delay given to the optical path length of the probe light LB2 can be relatively increased. In other words, the optical path length of the probe light LB2 can be adjusted larger.

このような第3実施例では特に、2つの固定再帰反射鏡122のうちの少なくとも一つの固定再帰反射鏡122における、プローブ光LB2を再帰反射することができる傾きの方向と、2つの可動再帰反射鏡121のうちの少なくとも一つの可動再帰反射鏡121における、プローブ光LB2を再帰反射することができる傾きの方向とが交わるように、2つの可動再帰反射鏡121並びに2つの固定再帰反射鏡122が配置されている。例えば、図9に示す例では、プローブ光LB2の光路のうちの往路における最終段又は復路における初段に位置する固定再帰反射鏡122bにおける、プローブ光LB2を再帰反射することができる傾きの方向(図9におけるZ2軸方向)と、当該固定再帰反射鏡122bに対してプローブ光LB2の光路に沿って対向する可動再帰反射鏡121bにおける、プローブ光LB2を再帰反射することができる傾きの方向(図9におけるY2軸方向)とが交わるように、2つの可動再帰反射鏡121並びに2つの固定再帰反射鏡122が配置されている。   In the third embodiment, particularly, at least one fixed retroreflective mirror 122 out of the two fixed retroreflective mirrors 122 has an inclination direction capable of retroreflecting the probe light LB2, and two movable retroreflective reflections. The two movable retroreflectors 121 and the two fixed retroreflectors 122 are arranged so that the direction of the inclination in which the probe light LB2 can be retroreflected in at least one movable retroreflector 121 of the mirrors 121 intersects. Is arranged. For example, in the example shown in FIG. 9, the direction of the inclination in which the probe light LB2 can be retroreflected in the fixed retroreflector 122b located at the last stage in the forward path or the first stage in the return path among the optical paths of the probe light LB2 (FIG. 9 in the Z2 axis direction) and an inclination direction (FIG. 9) in which the probe light LB2 can be retroreflected in the movable retroreflector 121b facing the fixed retroreflector 122b along the optical path of the probe light LB2. Two movable retroreflecting mirrors 121 and two fixed retroreflecting mirrors 122 are arranged so as to intersect with each other.

このように2つの可動再帰反射鏡121並びに2つの固定再帰反射鏡122が配置されることで、第3実施例のテラヘルツ波計測装置300においても、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100が享受し得る各種効果が好適に享受される。つまり、例えば、可動再帰反射鏡121a及び121bのいずれか一方あるいは両方の傾きに起因して可動再帰反射鏡121単体で見れば再帰反射が不可能になってしまう場合であっても、光遅延器320全体で見れば再帰反射が可能になる。   By arranging the two movable retroreflecting mirrors 121 and the two fixed retroreflecting mirrors 122 in this way, the terahertz wave measuring apparatus 100 of the first embodiment can also enjoy the terahertz wave measuring apparatus 300 of the third embodiment. The various effects which can be enjoyed suitably. In other words, for example, even if the retroreflection is impossible when viewed by the movable retroreflector 121 alone due to the inclination of one or both of the movable retroreflectors 121a and 121b, the optical delay device When viewed as a whole, retroreflection is possible.

また、本発明は、請求の範囲及び明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨又は思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う再帰反射装置テラヘルツ波計測装置もまた本発明の技術思想に含まれる。   Further, the present invention can be appropriately changed without departing from the gist or the idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a retroreflective device terahertz wave measuring device with such a change is also included in the present invention. It is included in the technical idea.

100、200 テラヘルツ波計測装置
101 パルスレーザ装置
110 テラヘルツ波発生素子
111 基板
112、113 アンテナ
114 ギャップ
120、320 光遅延器
121 可動再帰反射鏡
122 固定再帰反射鏡
123 送りネジ機構
124 モータ
130 テラヘルツ波検出素子
131 基板
132、133 アンテナ
134 ギャップ
141 バイアス電圧生成部
144 I−V変換部
145 ロックイン検出部
150 演算処理部
161 ビームスプリッタ
162、163 反射鏡
LB パルスレーザ光
LB1 ポンプ光
LB2 プローブ光
THz テラヘルツ波
100, 200 Terahertz wave measuring device 101 Pulse laser device 110 Terahertz wave generating element 111 Substrate 112, 113 Antenna 114 Gap 120, 320 Optical delay device 121 Movable retroreflector 122 Fixed retroreflector 123 Feed screw mechanism 124 Motor 130 Terahertz wave detection Element 131 Substrate 132, 133 Antenna 134 Gap 141 Bias voltage generator 144 I-V converter 145 Lock-in detector 150 Arithmetic processor 161 Beam splitter 162, 163 Reflector LB Pulse laser light LB1 Pump light LB2 Probe light THz Terahertz wave

Claims (6)

入射してくる光を再帰反射する再帰反射装置であって、
前記光を再帰反射する第1再帰反射手段と、
前記第1再帰反射手段によって再帰反射された前記光を、前記第1再帰反射手段に向かって再帰反射する第2再帰反射手段と、
前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方を、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方に入射してくる前記光の光軸方向に移動させる移動手段と
を備えており、
前記第1再帰反射手段は、第1方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第1方向とは異なる第2方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、
前記第2再帰反射手段は、第3方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第3方向とは異なる第4方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、
前記第2方向と前記第4方向とが交わるように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている
ことを特徴とする再帰反射装置。
A retroreflective device that retroreflects incident light,
First retroreflective means for retroreflecting the light;
Second retroreflective means for retroreflecting the light retroreflected by the first retroreflective means toward the first retroreflective means;
At least one of the first retroreflective means and the second retroreflective means is arranged in the optical axis direction of the light incident on at least one of the first retroreflective means and the second retroreflective means. And moving means for moving,
The first retroreflective means cannot perform the retroreflection due to the inclination of the first retroreflective means along the first direction, while the first retroreflective means along the second direction different from the first direction. It has a direction dependency that the retroreflection is possible even when the tilt of the reflecting means occurs,
While the second retroreflective means makes the retroreflective impossible by the inclination of the second retroreflective means along the third direction, the second retroreflective means along a fourth direction different from the third direction. It has a direction dependency that the retroreflection is possible even when the tilt of the reflecting means occurs,
The retroreflective device, wherein the first retroreflective means and the second retroreflective means are arranged so that the second direction and the fourth direction intersect.
前記第2方向と前記第4方向とが直交するように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の再帰反射装置。
The retroreflective device according to claim 1, wherein the first retroreflective means and the second retroreflective means are arranged so that the second direction and the fourth direction are orthogonal to each other.
前記第1方向は、前記第1再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第1再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第1再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向とは異なる方向であり、
前記第2方向は、前記第1再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第1再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第1再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向であり、
前記第3方向は、前記第2再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第2再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第2再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向とは異なる方向であり、
前記第4方向は、前記第2再帰反射手段が前記光を再帰反射している状態で前記第2再帰反射手段に入射する前記光の光路及び前記第2再帰反射手段によって再帰反射される前記光の光路を含む平面に沿った方向である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の再帰反射装置。
In the first direction, the light retroreflected by the first retroreflective means and the optical path of the light incident on the first retroreflective means in a state where the first retroreflective means retroreflects the light. A direction different from the direction along the plane including the optical path of
In the second direction, the light retroreflected by the optical path of the light incident on the first retroreflective means and the first retroreflective means in a state where the first retroreflective means retroreflects the light. Direction along a plane including the optical path of
In the third direction, the light retroreflected by the optical path of the light incident on the second retroreflective means and the second retroreflective means in a state where the second retroreflective means retroreflects the light. A direction different from the direction along the plane including the optical path of
In the fourth direction, the light retroreflected by the optical path of the light incident on the second retroreflective means and the second retroreflective means in a state where the second retroreflective means retroreflects the light. The retroreflective device according to claim 1, wherein the retroreflective device is in a direction along a plane including the optical path.
前記第1再帰反射手段は、第1反射鏡と、当該第1反射鏡の反射面に対して90度の角度で交わる反射面を有する第2反射鏡とを含んでおり、
前記第2再帰反射手段は、第3反射鏡と、当該第3反射鏡の反射面に対して90度の角度で交わる反射面を有する第4反射鏡とを含んでおり、
前記第1方向は、前記第1反射鏡の反射面と前記第2反射鏡の反射面とが対向する方向に交わる方向であり、
前記第2方向は、前記第1反射鏡の反射面と前記第2反射鏡の反射面とが対向する方向に沿った方向であり、
前記第3方向は、前記第3反射鏡の反射面と前記第4反射鏡の反射面とが対向する方向に交わる方向であり、
前記第4方向は、前記第3反射鏡の反射面と前記第4反射鏡の反射面とが対向する方向に沿った方向である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の再帰反射装置。
The first retroreflecting means includes a first reflecting mirror and a second reflecting mirror having a reflecting surface that intersects the reflecting surface of the first reflecting mirror at an angle of 90 degrees.
The second retroreflective means includes a third reflecting mirror and a fourth reflecting mirror having a reflecting surface that intersects at an angle of 90 degrees with respect to the reflecting surface of the third reflecting mirror,
The first direction is a direction in which the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror cross each other.
The second direction is a direction along a direction in which the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror face each other.
The third direction is a direction in which the reflecting surface of the third reflecting mirror and the reflecting surface of the fourth reflecting mirror intersect each other.
4. The fourth direction according to claim 1, wherein the fourth direction is a direction along a direction in which a reflecting surface of the third reflecting mirror and a reflecting surface of the fourth reflecting mirror face each other. 5. The retroreflective device described.
前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段の夫々は、前記第1再帰反射手段による前記光の再帰反射及び前記第2再帰反射手段による前記光の再帰反射が交互に複数回繰り返されるように、複数配置されており、
前記複数の第1再帰反射手段のうちの少なくとも一つの第1再帰反射手段における前記第2方向が、前記複数の第2再帰反射手段のうちの少なくとも一つの第2再帰反射手段における前記第4方向と交わるように、前記複数の第1再帰反射手段及び前記複数の第2再帰反射手段が配置されている
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の再帰反射装置。
Each of the first retroreflective means and the second retroreflective means alternately repeats the light retroreflected by the first retroreflective means and the light retroreflected by the second retroreflective means a plurality of times. Are arranged in a number,
The second direction in at least one of the plurality of first retroreflective means is the fourth direction in at least one second retroreflective means of the plurality of second retroreflective means. The retroreflective device according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of first retroreflective means and the plurality of second retroreflective means are arranged so as to intersect with each other.
第1レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、
第2レーザ光が照射されることで、前記発生手段から計測対象物に対して照射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、
前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を再帰反射することで、当該再帰反射した前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を、前記発生手段及び前記検出手段のうちの少なくとも一方に導く再帰反射装置と
を備えており、
前記再帰反射装置は、
前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を再帰反射する第1再帰反射手段と、
前記第1再帰反射手段によって再帰反射された前記第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方を、前記第1再帰反射手段に向かって再帰反射する第2再帰反射手段と、
前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方を、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段のうちの少なくとも一方に入射してくる前記光の光軸方向に移動させる移動手段と
を備えており、
前記第1再帰反射手段は、第1方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第1方向とは異なる第2方向に沿った前記第1再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、
前記第2再帰反射手段は、第3方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きによって前記再帰反射が不可能になる一方で、第3方向とは異なる第4方向に沿った前記第2再帰反射手段の傾きが生じても前記再帰反射が可能であるという方向依存性を有しており、
前記第2方向と前記第4方向とが交わるように、前記第1再帰反射手段及び前記第2再帰反射手段が配置されている
ことを特徴とするテラヘルツ波計測装置。
Generating means for generating a terahertz wave by being irradiated with the first laser beam;
Detecting means for detecting the terahertz wave irradiated to the measurement object from the generating means by being irradiated with the second laser beam;
By retroreflecting either one of the first laser light and the second laser light, any one of the first laser light and the second laser light retroreflected is converted into the generation unit and the A retroreflective device leading to at least one of the detection means,
The retroreflective device is
First retroreflection means for retroreflecting any one of the first laser light and the second laser light;
Second retroreflective means for retroreflecting either one of the first laser light and the second laser light retroreflected by the first retroreflective means toward the first retroreflective means;
At least one of the first retroreflective means and the second retroreflective means is arranged in the optical axis direction of the light incident on at least one of the first retroreflective means and the second retroreflective means. And moving means for moving,
The first retroreflective means cannot perform the retroreflection due to the inclination of the first retroreflective means along the first direction, while the first retroreflective means along the second direction different from the first direction. It has a direction dependency that the retroreflection is possible even when the tilt of the reflecting means occurs,
While the second retroreflective means makes the retroreflective impossible by the inclination of the second retroreflective means along the third direction, the second retroreflective means along a fourth direction different from the third direction. It has a direction dependency that the retroreflection is possible even when the tilt of the reflecting means occurs,
The terahertz wave measuring apparatus, wherein the first retroreflective means and the second retroreflective means are arranged so that the second direction and the fourth direction intersect.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017163349A1 (en) * 2016-03-23 2017-09-28 パイオニア株式会社 Measurement device

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