JP2014202539A - テラヘルツ波計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テラヘルツ波を発生する又は検出するために用いられるレーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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を軽減する。【手段】テラヘルツ波計測装置（１００）は、第１レーザ光（ＬＢ１）が照射されることで、テラヘルツ波（ＴＨｚ）を発生する発生手段（１１０）と、第２レーザ光（ＬＢ２）が照射されることで、発生手段から計測対象物に対して照射されたテラヘルツ波を検出する検出手段（１２０）とを備え、検出手段は、第２レーザ光の照射位置の第１方向（Ｚ１方向）に沿った位置ずれの許容度が、第２レーザ光の照射位置の第２方向（Ｙ１方向）に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、検出手段上における第２レーザ光のビームスポットは、第２方向（Ｙ１方向）に沿った長さが第１方向（Ｚ１方向）に沿った長さよりも長くなる形状を有している【選択図】図６

Description

本発明は、例えばテラヘルツ波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。

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及び特許文献２参照）。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ダイポール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ダイポール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。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）をフーリエ変換することで、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を解析することで、計測対象物の特性が分析される。

国際公開第２０００／０７９２４８号パンフレット 特開２００１−２１５０３号公報

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。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、再帰反射することができなくなることがある。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。再帰反射鏡が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）のギャップ部に適切に照射されなくなるおそれがある。つまり、プローブ光（或いは、ポンプ光）のビームスポットとギャップ部とが一致しないおそれがある。

尚、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）のギャップ部に適切に照射されなくなる状態は、再帰反射鏡の傾きのみならず、その他の要因（例えば、テラヘルツ波計測装置を構成する各種部品の剛性不足や熱膨張等）によっても引き起こされる。

ここで、プローブ光がテラヘルツ波検出素子のギャップ部に適切に照射されなくなると、テラヘルツ波検出素子におけるテラヘルツ波の検出精度が悪化する。同様に、ポンプ光がテラヘルツ波発生素子のギャップ部に適切に照射されなくなると、テラヘルツ波発生素子が発生するテラヘルツ波の特性（例えば、振幅）が悪化する。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という技術的な問題点が生じ得る。

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、テラヘルツ波を発生する又は検出するために用いられるレーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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を軽減することを可能とならしめるテラヘルツ波計測装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、第１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を備え、前記検出手段は、前記第２レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第２レーザ光の照射位置の前記第１方向とは異なる第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

上記課題を解決するために、第２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を備え、前記発生手段は、前記第１レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第１レーザ光の照射位置の前記第１方向とは異なる第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

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。 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。 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。 プローブ光の焦点位置がテラヘルツ波検出素子のギャップに合わせられている場合のテラヘルツ波検出素子におけるプローブ光のビームスポットの様子を示す平面図及びこの場合のテラヘルツ波検出素子上でのプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれの量とテラヘルツ波検出素子から出力される電流信号との関係を示すグラフである。 プローブ光の焦点位置がテラヘルツ波検出素子のギャップに合わせられていない場合のテラヘルツ波検出素子におけるプローブ光のビームスポットの様子を示す平面図及びこの場合のテラヘルツ波検出素子上でのプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれの量とテラヘルツ波検出素子から出力される電流信号との関係を示すグラフである。 開口制限スリットによって整形されたプローブ光のビームスポットを示す平面図である。 開口制限スリットの一例を示す斜視図である。 開口制限スリットに代えて用いられる光学レンズの一例を示す斜視図である。 開口制限スリットを用いない場合のプローブ光の照射の態様を示す模式図である。 テラヘルツ波検出素子の他の例を示す平面図である。 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。

以下、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。

（第１実施形態のテラヘルツ波計測装置）
＜１＞
第１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を備え、前記検出手段は、前記第２レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第２レーザ光の照射位置の前記第１方向とは異なる第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

第１実施形態のテラヘルツ波計測装置によれば、発生手段及び検出手段の動作により、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。

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。

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。

ここで、検出手段は、当該検出手段に照射される第２レーザ光の照射位置（つまり、検出手段上における照射位置）の位置ずれに対する方向依存性を有している。具体的には、検出手段は、当該検出手段に照射される第２レーザ光の照射位置の位置ずれの方向に依存して、当該検出手段によるテラヘルツ波の検出精度が変動するという方向依存性を有している。より具体的には、検出手段は、第２レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、第２レーザ光の照射位置の第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有している。ここで、「位置ずれの許容度」は、位置ずれの発生を許容し得る度合いを示す。具体的には、「位置ずれの許容度」が大きいほど、位置ずれに起因したテラヘルツ波の検出精度に対する影響（言い換えれば、このような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）が小さくなる。従って、典型的には、第２レーザ光の照射位置が第１方向に沿って位置ずれした場合の検出手段によるテラヘルツ波の検出精度は、第２レーザ光の照射位置が第２方向に沿って位置ずれした場合の検出手段によるテラヘルツ波の検出精度よりも良好になる。このため、典型的には、第２レーザ光の照射位置が第１方向に沿って位置ずれした場合の分析精度は、第２レーザ光の照射位置が第２方向に沿って位置ずれした場合の分析精度よりも良好になる。

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。

第１実施形態では特に、このような検出手段の方向依存性を考慮した上で、検出手段上での第２レーザ光のビームスポット（つまり、第２レーザ光が照射される検出手段の照射面上における第２レーザ光のビームスポット）が適切な形状を有するように、第２レーザ光が検出手段に照射される。言い換えれば、検出手段上での第２レーザ光のビームスポットが、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を軽減することが可能な適切な形状を有するように、第２レーザ光が検出手段に照射される。

具体的には、検出手段上における第２レーザ光のビームスポットは、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った長さが、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。つまり、第２レーザ光のビームスポットは、第２方向に沿った長手と第１方向に沿った短手とを有する形状を有している。

ここで、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った第２レーザ光のビームスポットの長さが、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第１方向に沿った第２レーザ光のビームスポットの長さよりも長くならない比較例について検討する。比較例では、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿って第２レーザ光の照射位置が位置ずれした場合には、後述する間隙（ギャップ部）に第２レーザ光が照射されなくなってしまう可能性が相対的に高くなる。従って、検出手段におけるテラヘルツ波の検出精度が相対的に悪化してしまいかねない。つまり、テラヘルツ波を用いた計測対象物の特性の分析精度が相対的に悪化してしまいかねない。しかるに、第１実施形態では、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿って第２レーザ光の照射位置が位置ずれした場合であっても、第２方向に沿った第２レーザ光のビームスポットの長さが相対的に大きいがゆえに、後述する間隙（ギャップ部）に第２レーザ光が照射され続けている可能性が相対的に高くなる。従って、第１実施形態では、比較例と比較して、検出手段におけるテラヘルツ波の検出精度の悪化が好適に抑制される。つまり、第１実施形態では、比較例と比較して、テラヘルツ波を検出するために用いられる第２レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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好適に軽減される。

＜２＞
第１実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記検出手段は、間に間隙を挟み込むように延在する２つの導電部を備えており、前記第１方向は、前記間隙の延在方向に沿った方向であり、前記第２方向は、前記間隙の延在方向と異なる方向である。

この態様によれば、検出手段は、間隙が延在する方向に沿った第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が、間隙が延在する方向と異なる（好ましくは、交わる、より好ましくは、直交する）方向に沿った第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有する。

ここで、検出手段は、２つの導電部の間に位置する間隙に第２レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を検出する。従って、検出手段によるテラヘルツ波の検出精度を良好に維持するためには、２つの導電部の間に位置する間隙に第２レーザ光が照射されていることが好ましい。このような検出手段の特性を考慮すれば、間隙が延在する方向に沿って第２レーザ光の照射位置がずれた場合には、間隙が延在する方向と異なる（好ましくは、交わる、より好ましくは、直交する）方向に沿って第２レーザ光の照射位置がずれた場合と比較して、第２レーザ光が間隙に照射され続ける可能性は高くなる。従って、間隙が延在する方向に沿った第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度は、間隙が延在する方向とは異なる方向に沿った第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度よりも大きくなると推測される。つまり、間隙が延在する方向に沿った第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が最大になる可能性が高いと推測される。

この態様では、間隙が延在する方向とは異なるがゆえに第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った第２レーザ光のビームスポットの長さが相対的に長くなる。従って、第２方向に沿って第２レーザ光の照射位置が位置ずれした場合であっても、間隙（ギャップ部）に第２レーザ光が照射され続けている可能性が相対的に高くなる。従って、比較例と比較して、テラヘルツ波を検出するために用いられる第２レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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好適に軽減される。

尚、第１方向は、間隙の延在方向に沿った方向及び間隙の延在方向に直交する方向の夫々とは異なる方向であり、第２方向は、第１方向に直交する方向であってもよい。或いは、第１方向は、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が最大になる方向であり、第２方向は、第１方向に交わる（好ましくは、直交する）方向であってもよい。或いは、第１方向は、検出手段によるテラヘルツ波の検出精度の、第２レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した劣化量が最小となる方向であり、第２方向は、第１方向に交わる（好ましくは、直交する）方向であってもよい。

＜３＞
第１実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第２レーザ光が、（ｉ）矩形状の又は楕円形状の開口制限スリット及び（ｉｉ）球面レンズとシリンドリカルレンズとを含む光学レンズのうちの少なくとも一方を介して前記検出手段に照射されることで、前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

この態様によれば、簡易な形状（言い換えれば、構造）を有する開口制限スリットを透過した第２レーザ光が検出手段に照射されることで、第２レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。或いは、球面レンズとシリンドリカレンズとが組み合わせられた光学レンズを透過した第２レーザ光が検出手段に照射されることで、第２レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。

＜４＞
第１実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記検出手段における前記第２レーザ光の照射面の法線に対して交わる方向から前記第２レーザ光が前記検出手段に照射されることで、前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

この態様によれば、検出手段の照射面に対して斜めの方向（つまり、照射面の法線に対して交わる方向）から第２レーザ光が照射されることで、第２レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。その結果、上述した開口制限スリットや光学レンズ等の物理的な素子を追加することなく、第２レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。

＜５＞
第１実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記発生手段は、前記第１レーザ光の照射位置の第３方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第１レーザ光の照射位置の前記第３方向とは異なる第４方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第４方向に沿った長さが前記第３方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

この態様によれば、発生手段は、検出手段と同様に、方向依存性を有している。つまり、発生手段は、当該発生手段に照射される第１レーザ光の照射位置（つまり、発生手段上における照射位置）の位置ずれに対する方向依存性を有している。具体的には、発生手段は、当該発生手段に照射される第１レーザ光の照射位置の位置ずれの方向に依存して、当該発生手段が発生したテラヘルツ波の特性（例えば、振幅等）が変動するという方向依存性を有している。具体的には、発生手段は、第１レーザ光の照射位置の第３方向に沿った位置ずれの許容度が、第１レーザ光の照射位置の第４方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有している。従って、典型的には、第１レーザ光の照射位置が第３方向に沿って位置ずれした場合に発生手段が発生するテラヘルツ波の特性は、第１レーザ光の照射位置が第４方向に沿って位置ずれした場合に発生手段が発生するテラヘルツ波の特性よりも良好になる。このため、典型的には、第１レーザ光の照射位置が第３方向に沿って位置ずれした場合の分析精度は、第１レーザ光の照射位置が第４方向に沿って位置ずれした場合の分析精度よりも良好になる。

尚、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。

この態様では特に、このような発生手段の方向依存性を考慮した上で、発生手段上での第１レーザ光のビームスポット（つまり、第１レーザ光が照射される発生手段の照射面上における第１レーザ光のビームスポット）が適切な形状を有するように、第１レーザ光が発生手段に照射される。言い換えれば、発生手段上での第１レーザ光のビームスポットが、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を軽減することが可能な適切な形状を有するように、第１レーザ光が発生手段に照射される。

具体的には、発生手段上における第１レーザ光のビームスポットは、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿った長さが、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第３方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。つまり、第１レーザ光のビームスポットは、第４方向に沿った長手と第３方向に沿った短手とを有する形状を有している。

ここで、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿った第１レーザ光のビームスポットの長さが、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第３方向に沿った第１レーザ光のビームスポットの長さよりも長くならない比較例について検討する。比較例では、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿って第１レーザ光の照射位置が位置ずれした場合には、後述する間隙（ギャップ部）に第１レーザ光が照射されなくなってしまう可能性が相対的に高くなる。従って、発生手段が発生するテラヘルツ波の特性が相対的に悪化してしまいかねない。つまり、テラヘルツ波を用いた計測対象物の特性の分析精度が相対的に悪化してしまいかねない。しかるに、この態様では、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿って第１レーザ光の照射位置が位置ずれした場合であっても、第４方向に沿った第１レーザ光のビームスポットの長さが相対的に大きいがゆえに、後述する間隙（ギャップ部）に第１レーザ光が照射され続けている可能性が相対的に高くなる。従って、この態様では、比較例と比較して、発生手段が発生するテラヘルツ波の特性の悪化が好適に抑制される。つまり、この態様では、比較例と比較して、テラヘルツ波を発生するために用いられる第１レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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好適に軽減される。

（第２実施形態のテラヘルツ波計測装置）
＜６＞
第２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を備え、前記発生手段は、前記第１レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第１レーザ光の照射位置の前記第１方向とは異なる第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

第２実施形態のテラヘルツ波計測装置によれば、第１実施形態のテラヘルツ波計測装置と同様に、発生手段、検出手段及び再帰反射手段の動作により、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。

ここで、発生手段は、当該発生手段に照射される第１レーザ光の照射位置（つまり、発生手段上における照射位置）の位置ずれに対する方向依存性を有している。具体的には、発生手段は、当該発生手段に照射される第１レーザ光の照射位置の位置ずれの方向に依存して、当該発生手段が発生したテラヘルツ波の特性（例えば、振幅等）が変動するという方向依存性を有している。具体的には、発生手段は、第１レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、第１レーザ光の照射位置の第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有している。従って、典型的には、第１レーザ光の照射位置が第１方向に沿って位置ずれした場合に発生手段が発生するテラヘルツ波の特性は、第１レーザ光の照射位置が第２方向に沿って位置ずれした場合に発生手段が発生するテラヘルツ波の特性よりも良好になる。このため、典型的には、第１レーザ光の照射位置が第１方向に沿って位置ずれした場合の分析精度は、第１レーザ光の照射位置が第２方向に沿って位置ずれした場合の分析精度よりも良好になる。

尚、第１実施形態と同様に、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。

第２実施形態では特に、このような発生手段の方向依存性を考慮した上で、発生手段上での第１レーザ光のビームスポット（つまり、第１レーザ光が照射される発生手段の照射面上における第１レーザ光のビームスポット）が適切な形状を有するように、第１レーザ光が発生手段に照射される。言い換えれば、発生手段上での第１レーザ光のビームスポットが、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を軽減することが可能な適切な形状を有するように、第１レーザ光が発生手段に照射される。

具体的には、発生手段上における第１レーザ光のビームスポットは、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った長さが、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。つまり、第１レーザ光のビームスポットは、第２方向に沿った長手と第１方向に沿った短手とを有する形状を有している。

ここで、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った第１レーザ光のビームスポットの長さが、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第１方向に沿った第１レーザ光のビームスポットの長さよりも長くならない比較例について検討する。比較例では、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿って第１レーザ光の照射位置が位置ずれした場合には、後述する間隙（ギャップ部）に第１レーザ光が照射されなくなってしまう可能性が相対的に高くなる。従って、発生手段が発生するテラヘルツ波の特性が相対的に悪化してしまいかねない。つまり、テラヘルツ波を用いた計測対象物の特性の分析精度が相対的に悪化してしまいかねない。しかるに、この態様では、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿って第１レーザ光の照射位置が位置ずれした場合であっても、第２方向に沿った第１レーザ光のビームスポットの長さが相対的に大きいがゆえに、後述する間隙（ギャップ部）に第１レーザ光が照射され続けている可能性が相対的に高くなる。従って、この態様では、比較例と比較して、発生手段が発生するテラヘルツ波の特性の悪化が好適に抑制される。つまり、この態様では、比較例と比較して、テラヘルツ波を発生するために用いられる第１レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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好適に軽減される。

＜７＞
第２実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記発生手段は、間に間隙を挟み込むように延在する２つの導電部を備えており、前記第１方向は、前記間隙の延在方向に沿った方向であり、前記第２方向は、前記間隙の延在方向と異なる方向である。

この態様によれば、発生手段は、間隙が延在する方向に沿った第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が、間隙が延在する方向と異なる（好ましくは、交わる、より好ましくは、直交する）方向に沿った第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有する。

ここで、発生手段は、２つの導電部の間に位置する間隙に第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。従って、発生手段が発生するテラヘルツ波の特性を良好に維持するためには、２つの導電部の間に位置する間隙に第１レーザ光が照射されていることが好ましい。このような発生手段の特性を考慮すれば、間隙が延在する方向に沿って第１レーザ光の照射位置がずれた場合には、間隙が延在する方向と異なる（好ましくは、交わる、より好ましくは、直交する）方向に沿って第１レーザ光の照射位置がずれた場合と比較して、第１レーザ光が間隙に照射され続ける可能性は高くなる。従って、間隙が延在する方向に沿った第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度は、間隙が延在する方向とは異なる方向に沿った第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度よりも大きくなると推測される。つまり、間隙が延在する方向に沿った第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が最大になる可能性が高いと推測される。

この態様では、間隙が延在する方向とは異なるがゆえに第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った第１レーザ光のビームスポットの長さが相対的に長くなる。従って、第２方向に沿って第１レーザ光の照射位置が位置ずれした場合であっても、間隙（ギャップ部）に第１レーザ光が照射され続けている可能性が相対的に高くなる。従って、比較例と比較して、テラヘルツ波を検出するために用いられる第２レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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好適に軽減される。

尚、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１方向は、間隙の延在方向に沿った方向及び間隙の延在方向に直交する方向の夫々とは異なる方向であり、第２方向は、第１方向に直交する方向であってもよい。或いは、第１方向は、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が最大になる方向であり、第２方向は、第１方向に交わる（好ましくは、直交する）方向であってもよい。或いは、第１方向は、発生手段が発生するテラヘルツ波の特性の、第１レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した劣化量が最小となる方向であり、第２方向は、第１方向に交わる（好ましくは、直交する）方向であってもよい。

＜８＞
第２実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第１レーザ光が、（ｉ）矩形状の又は楕円形状の開口制限スリット及び（ｉｉ）球面レンズとシリンドリカルレンズとを含む光学レンズのうちの少なくとも一方を介して前記発生手段に照射されることで、前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

この態様によれば、簡易な形状（言い換えれば、構造）を有する開口制限スリットを透過した第１レーザ光が発生手段に照射されることで、第１レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。或いは、球面レンズとシリンドリカレンズとが組み合わせられた光学レンズを透過した第１レーザ光が発生手段に照射されることで、第１レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。

＜９＞
第２実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記発生手段における前記第１レーザ光の照射面の法線に対して交わる方向から前記第１レーザ光が前記発生手段に照射されることで、前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

この態様によれば、発生手段の照射面に対して斜めの方向（つまり、照射面の法線に対して交わる方向）から第１レーザ光が照射されることで、第１レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。その結果、上述した開口制限スリットや光学レンズ等の物理的な素子を追加することなく、第１レーザ光のビームスポットの形状を上述した所望の形状にすることができる。

＜１０＞
第２実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記検出手段は、前記第２レーザ光の照射位置の第３方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第２レーザ光の照射位置の前記第３方向とは異なる第４方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第４方向に沿った長さが前記第３方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。

この態様によれば、検出手段は、発生手段と同様に、方向依存性を有している。つまり、検出手段は、当該検出手段に照射される第２レーザ光の照射位置（つまり、検出手段上における照射位置）の位置ずれに対する方向依存性を有している。具体的には、検出手段は、当該検出手段に照射される第２レーザ光の照射位置の位置ずれの方向に依存して、当該検出手段によるテラヘルツ波の検出精度が変動するという方向依存性を有している。より具体的には、検出手段は、第２レーザ光の照射位置の第３方向に沿った位置ずれの許容度が、第２レーザ光の照射位置の第４方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有している。従って、典型的には、第２レーザ光の照射位置が第３方向に沿って位置ずれした場合の検出手段によるテラヘルツ波の検出精度は、第２レーザ光の照射位置が第４方向に沿って位置ずれした場合の検出手段によるテラヘルツ波の検出精度よりも良好になる。このため、典型的には、第２レーザ光の照射位置が第３方向に沿って位置ずれした場合の分析精度は、第２レーザ光の照射位置が第４方向に沿って位置ずれした場合の分析精度よりも良好になる。

尚、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。

この態様では特に、このような検出手段の方向依存性を考慮した上で、検出手段上での第２レーザ光のビームスポット（つまり、第２レーザ光が照射される検出手段の照射面上における第２レーザ光のビームスポット）が適切な形状を有するように、第２レーザ光が検出手段に照射される。言い換えれば、検出手段上での第２レーザ光のビームスポットが、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を軽減することが可能な適切な形状を有するように、第２レーザ光が検出手段に照射される。

具体的には、検出手段上における第２レーザ光のビームスポットは、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿った長さが、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第３方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。つまり、第２レーザ光のビームスポットは、第４方向に沿った長手と第３方向に沿った短手とを有する形状を有している。

ここで、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿った第２レーザ光のビームスポットの長さが、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第３方向に沿った第２レーザ光のビームスポットの長さよりも長くならない比較例について検討する。比較例では、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿って第２レーザ光の照射位置が位置ずれした場合には、後述する間隙（ギャップ部）に第２レーザ光が照射されなくなってしまう可能性が相対的に高くなる。従って、検出手段におけるテラヘルツ波の検出精度が相対的に悪化してしまいかねない。つまり、テラヘルツ波を用いた計測対象物の特性の分析精度が相対的に悪化してしまいかねない。しかるに、この態様では、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第４方向に沿って第２レーザ光の照射位置が位置ずれした場合であっても、第４方向に沿った第２レーザ光のビームスポットの長さが相対的に大きいがゆえに、後述する間隙（ギャップ部）に第２レーザ光が照射され続けている可能性が相対的に高くなる。従って、この態様では、比較例と比較して、検出手段におけるテラヘルツ波の検出精度の悪化が好適に抑制される。つまり、この態様では、比較例と比較して、テラヘルツ波を検出するために用いられる第２レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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好適に軽減される。

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。

以上説明したように、第１実施形態のテラヘルツ波計測装置は、発生手段と、検出手段とを備え、検出手段上における第２レーザ光のビームスポットは、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った長さが、第２レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。第２実施形態のテラヘルツ波計測装置は、発生手段と、検出手段とを備え、発生手段上における第１レーザ光のビームスポットは、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に小さくなる第２方向に沿った長さが、第１レーザ光の照射位置の位置ずれの許容度が相対的に大きくなる第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している。従って、テラヘルツ波を発生する又は検出するために用いられる第１又は第２レーザ光の照射位置の位置ずれに起因した、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を軽減することができる。

以下、図面を参照しながら、実施例について説明する。

（１）第１実施例
初めに、図１から図１０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。

（１−１）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。

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。

テラヘルツ波ＴＨｚは、１テラヘルツ（１ＴＨｚ＝１０^１２Ｈｚ）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。

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。

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、テラヘルツ波ＴＨｚの時間波形を間接的に検出する。

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、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、開口制限スリット１７０とを備えている。

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）を介して、ビームスプリッタ１６１に入射する。

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、不図示の導光路を介して、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、不図示の導光路及び反射鏡１６２を介して、光遅延器１２０に入射する。

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。

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。

プローブ光ＬＢ２の光路長を調整するために、光遅延器１２０は、再帰反射鏡１２１と、送りネジ機構１２２と、モータ１２３とを備えている。

再帰反射鏡１２１は、当該再帰反射鏡１２１に入射してくるプローブ光ＬＢ２を再帰反射する。つまり、再帰反射鏡１２１は、当該再帰反射鏡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、再帰反射鏡１２１は、９０度の角度で交わる第１反射面１２１ａと第２反射面１２１ｂとを備えている。第１反射面１２１ａは、再帰反射鏡１２１に入射してくるプローブ光ＬＢ２を、第２反射面１２１ｂに向けて反射する。第２反射面１２１ｂは、第１反射面１２１ａから第２反射面１２１ｂに入射してくるプローブ光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。

再帰反射鏡１２１は、送りネジ機構１２２に嵌合する送り溝を備えている。その結果、再帰反射鏡１２１は、モータ１２３の駆動による送りネジ機構１２２の回転に合わせて、プローブ光ＬＢ２の光路（具体的には、再帰反射光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。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。

尚、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１２３の駆動量を指定する制御信号をモータ１２３に出力することで、モータ１２３の動作を制御する。

光遅延器１２０から出射したプローブ光ＬＢ２は、不図示の導光路、反射鏡１６３及び開口制限スリット１７０を介して、テラヘルツ波検出素子１３０に入射する。

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。

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、「導電部」の一具体例であるアンテナ（言い換えれば、伝送線路）１１２と、「導電部」の一具体例であるアンテナ（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。

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。

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。有効なバイアス電圧（例えば、０Ｖでないバイアス電圧）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。

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、「導電部」の一具体例であるアンテナ（言い換えれば、伝送線路）１３２と、「導電部」の一具体例であるアンテナ（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。

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。

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。

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。

このようなテラヘルツ波計測装置１００において、第１実施例では、開口制限スリット１７０は、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限する。その結果、開口制限スリット１７０を透過した後にテラヘルツ波検出素子１３０に照射されるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状は、所望の形状に整形される。言い換えれば、開口制限スリット１７０により、テラヘルツ波検出素子１３０に照射されるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状は、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに起因した、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（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）に対する影響を軽減することが可能な所望の形状に整形される。以下、プローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状について詳細に説明する。

（１−２）テラヘルツ波検出素子及び再帰反射鏡の配置態様
続いて、図３から図８を参照して、テラヘルツ波検出素子１３０及び再帰反射鏡１２１の配置態様について説明する。図３は、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、プローブ光ＬＢ２の焦点位置がテラヘルツ波検出素子１３０のギャップ１３４に合わせられている場合のテラヘルツ波検出素子１３０におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの様子を示す平面図及びこの場合のテラヘルツ波検出素子１３０上でのプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれの量とテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号との関係を示すグラフである。図５は、プローブ光ＬＢ２の焦点位置がテラヘルツ波検出素子１３０のギャップ１３４に合わせられていない場合のテラヘルツ波検出素子１３０におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの様子を示す平面図及びこの場合のテラヘルツ波検出素子１３０上でのプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれの量とテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号との関係を示すグラフである。図６は、開口制限スリット１７０によって整形されたプローブ光ＬＢ２のビームスポットを示す平面図である。図７は、開口制限スリット１７０の一例を示す斜視図である。図８は、開口制限スリット１７０に代えて用いられる光学レンズ１７３の一例を示す斜視図である。図９は、開口制限スリット１７０を用いない場合のプローブ光ＬＢ２の照射の態様を示す模式図である。

まず、第１実施例のテラヘルツ波計測装置１００は、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに起因した、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（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）に対する影響を軽減することを目的として、開口制限スリット１７０を有している。

テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれが生じる要因の一例として、例えば、再帰反射鏡１２１の方向依存性があげられる。以下、再帰反射鏡１２１の方向依存性について説明する。

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。ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、２つの反射面１２１ａ及び１２１ｂ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する再帰反射鏡１２１を例に挙げて説明する。

図３（ａ）に示すように、再帰反射鏡１２１が、当該再帰反射鏡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、再帰反射鏡１２１が、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、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（具体的には、図３（ａ）のＹ２軸方向）に沿って、当該再帰反射１２１が傾いた場合を想定する。

この場合には、図３（ａ）の下側の図面に示すように、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、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、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、再帰反射鏡１２１は、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。

他方で、図３（ｂ）に示すように、再帰反射鏡１２１が、当該再帰反射鏡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（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、再帰反射鏡１２１が、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、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、再帰反射鏡１２１が傾いた場合を想定する。

この場合には、図３（ｂ）の下側の図面に示すように、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、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、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、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、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、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、再帰反射鏡１２１は、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。

このように、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。その結果、このような再帰反射鏡１２１の方向依存性に起因して、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれが生ずる。例えば、図３（ｂ）に示す態様で再帰反射鏡１２１が傾いた場合には、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれが生じやすい。

尚、再帰反射鏡１２１の傾き以外の要因によって、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれが生じ得ることは言うまでもない。例えば、テラヘルツ波計測装置１００を構成する各種部品の剛性不足や熱膨張等に起因しても、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれが生じ得る。

このようなテラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれは、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）に対して影響を与えやすい。なぜならば、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれによって、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からである。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と、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悪化してしまうおそれがある。

ここで、テラヘルツ波検出素子１３０は、テラヘルツ波検出素子１３０上でのプローブ光ＬＢ２の照射位置がずれる方向に依存して、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（具体的には、テラヘルツ波検出素子１３０が出力する電流信号の変動量）が変動するという方向依存性を有している。具体的には、上述したように、テラヘルツ波検出素子１３０は、プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射されている状態でギャップ１３４にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されると、電流信号を出力する。ここで、ギャップ１３４は、「第１方向」の一具体例であるＺ１軸方向に沿って延在している。このようなギャップ１３４の延在方向を考慮すれば、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（つまり、図４（ａ）のＺ１軸方向）に沿ってずれたとしても、プローブ光ＬＢ２は、依然としてギャップ１３４に照射されて続けている可能性が相対的に高くなる。一方で、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向に直交する方向及びプローブ光ＬＢの光路の方向（つまり、図４（ａ）のＸ１軸方向）の双方に直交する方向（つまり、図４（ａ）のＹ１軸方向）に沿ってずれたとすると、プローブ光ＬＢ２は、ギャップ１３４に照射されなくなる可能性が相対的に高くなる。言い換えれば、プローブ光ＬＢ２の照射位置がＹ１軸方向に沿ってずれた場合には、プローブ光ＬＢ２は、ギャップ１３４ではなく、Ｙ１軸方向に沿ってギャップ１３４に隣接するアンテナ１３１やアンテナ１３２に照射されてしまう可能性が相対的に高くなる。

そうすると、図４（ｂ）に示すように、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合にテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号の変動量（具体的には、減少量）は、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ってずれた場合にテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号の変動量（具体的には、減少量）よりも小さくなる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合及び当該延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ってずれた場合のいずれにおいても、ずれ量が大きくなるほど、テラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号は減少する（尚、説明の簡略化のために、図４（ｂ）の電流信号は、規格化されている）。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿って所定量ずれた場合にテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号の減少量は、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿って同一量ずれた場合にテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号の減少量よりも小さくなっている。典型的には、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合には、テラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号の減少量が最小になることが多い。つまり、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合には、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ってずれた場合と比較して、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する影響が小さいと言える。典型的には、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合には、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する影響が最小になることが多い。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与える影響を軽減するという観点から見れば、ギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ったプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれは、ギャップ１３４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ったプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれよりも、許容されやすい。

このように、テラヘルツ波検出素子１３０は、ギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ったプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度が、ギャップ１３４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ったプローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度よりも大きくなるという方向依存性を有している。従って、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与える影響を軽減するためには、位置ずれに対する許容度が相対的に小さくなる方向（つまり、ギャップ１３４の延在方向に直交する方向であって、Ｙ１軸方向）に沿ってプローブ光ＬＢ２の照射位置が位置ずれした場合であっても、プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射され続ける可能性を高めることが好ましい。

ここで、図５（ａ）に示すように、プローブ光ＬＢ２がデフォーカスされた状態でギャップ１３４に照射されている場合を想定する。つまり、プローブ光ＬＢ２の焦点位置がテラヘルツ波検出素子１３０のギャップ１３４に合わせられていない（言い換えれば、焦点位置がＸ１軸方向に沿ってずれている）場合を想定する。この場合、プローブ光ＬＢ２のデフォーカスに伴って、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの径が大きくなる。そうすると、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、位置ずれに対する許容度が相対的に小さいＹ１軸方向（つまり、ギャップ１３４の延在方向に直交する方向）に沿って位置ずれしたとしても、プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射され続ける可能性が相対的に高くなる。その結果、図５（ｂ）に示すように、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合にテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号の変動量と、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ってずれた場合にテラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号の変動量との間の差分が、図４（ｂ）に示す場合（つまり、プローブ光ＬＢ２がフォーカスされた状態でギャップ１３４に照射されている場合）の差分と比較して小さくなる。つまり、プローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合とプローブ光ＬＢ２の照射位置がギャップ１３４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ってずれた場合とでは、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）に対する影響の違いが小さくなるとも考えられる。

しかしながら、図５（ｃ）に示すように、プローブ光ＬＢ２がデフォーカスされた状態でギャップ１３４に照射されているがゆえに、プローブ光ＬＢ２の絶対的なパワー（つまり、ギャップ１３４上におけるパワーの絶対量）が小さくなってしまう。従って、プローブ光ＬＢ２がデフォーカスされた状態でギャップ１３４に照射されている場合の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）は、プローブ光ＬＢ２がフォーカスされた状態でギャップ１３４に照射されている場合の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）よりも悪化してしまうおそれがある。

そこで、第１実施例では、フォーカスされた（つまり、焦点位置がテラヘルツ波検出素子１３０に合わせられている）プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射されている状態を維持したまま、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状が整形される。具体的には、図６に示すように、開口制限スリット１７０は、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状が楕円形状となるように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限する。特に、開口制限スリット１７０は、プローブ光ＬＢ２のビームスポットの長軸が、プローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に小さい方向（つまり、ギャップ１３４が延在する方向に直交する方向であって、Ｙ１軸方向）に沿うように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限する。言い換えれば、開口制限スリット１７０は、プローブ光ＬＢ２のビームスポットの短軸が、プローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に大きい方向（つまり、ギャップ１３４が延在する方向であって、Ｚ１軸方向）に沿うように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限する。

このとき、開口制限スリット１７０は、プローブ光ＬＢ２のビームスポットの長軸が、開口制限スリット１７０を介することなくテラヘルツ波検出素子１３０に照射されており且つ焦点位置がテラヘルツ波検出素子１３０に合わせられているプローブ光ＬＢ２のビームスポットの径よりも長くなるように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限することが好ましい。つまり、開口制限スリット１７０は、実質的には、プローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に小さい方向に沿ったプローブ光ＬＢ２のビームスポットのサイズが拡大するように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限することが好ましい。

この場合、図７（ａ）に示すように、開口制限スリット１７０は、矩形形状（特に、長方形の形状）のスリットを有していてもよい。或いは、図７（ｂ）に示すように、開口制限スリット１７０は、楕円形状のスリットを有していてもよい。このとき、スリットは、プローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に大きい方向（つまり、Ｚ１軸方向）に沿って延在していることが好ましい。

その結果、位置ずれに対する許容度が相対的に小さくなる方向（つまり、ギャップ１３４の延在方向に直交する方向であって、Ｙ１軸方向）に沿ってプローブ光ＬＢ２の照射位置が位置ずれした場合であっても、プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射され続ける可能性が相対的に高くなる。このため、プローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに起因した、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への影響が好適に軽減される。更には、フォーカスされた（言い換えれば、デフォーカスされていない）プローブ光ＬＢ２が照射されるがゆえに、プローブ光ＬＢ２のパワーの絶対量の減少に起因した、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への影響もまた好適に軽減される。

尚、上述の例では、開口制限スリット１７０は、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状が楕円形状となるように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限している。しかしながら、開口制限スリット１７０は、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状が楕円形状とは異なる任意の形状となるように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限していてもよい。但し、プローブ光ＬＢ２のビームスポットの形状がどのような形状になる場合であっても、開口制限スリット１７０は、プローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に小さい方向（つまり、ギャップ１３４が延在する方向に直交する方向であって、Ｙ１軸方向）に沿ったビームスポットの長さが、プローブ光ＬＢ２の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に大きい方向（つまり、ギャップ１３４が延在する方向であって、Ｚ１軸方向）に沿ったビームスポットの長さよりも長くなるように、プローブ光ＬＢ２の開口幅を制限することが好ましい。

また、上述の例では、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットは、開口制限スリット１７０によって整形されている。しかしながら、図８に示すように、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットは、球面レンズ１７１とシリンドリカルレンズ１７２を含む光学レンズ１７３によって整形されてもよい。或いは、図９に示すように、テラヘルツ波検出素子１３０上におけるプローブ光ＬＢ２のビームスポットは、テラヘルツ波検出素子１３０の照射面（つまり、アンテナ１３２及び１３３が形成されている基板１３１の表面）の法線に対して交わる方向（つまり、Ｘ１軸方向に交わる方向）からプローブ光ＬＢ２が照射されることで整形されてもよい。

また、上述したテラヘルツ波検出素子１３０はあくまで一例であって、図２（ｂ）に例示したテラヘルツ波検出素子１３０とは異なるテラヘルツ波検出素子１３０が用いられてもよい。例えば、図１０（ａ）に示すように、ストライプ型のアンテナ１３２ａ及びアンテナ１３３ａを備えるテラヘルツ波検出素子１３０ａが用いられてもよい。或いは、例えば、図１０（ｂ）に示すように、ボウタイ型のアンテナ１３２ｂ及びアンテナ１３３ｂを備えるテラヘルツ波検出素子１３０ｂが用いられてもよい。或いは、例えば、図１０（ｃ）に示すように、スパイラル型のアンテナ１３２ｃ及びアンテナ１３３ｃを備えるテラヘルツ波検出素子１３０ｃが用いられてもよい。いずれのテラヘルツ波検出素子１３０であっても、テラヘルツ波検出素子１３０上でのプローブ光ＬＢ２の照射位置がずれる方向に依存して、テラヘルツ波検出素子１３０によるテラヘルツ波ＴＨｚの検出精度が変動するという方向依存性を有している。更には、図１０（ａ）から図１０（ｃ）に例示したテラヘルツ波検出素子１３０に限らず、テラヘルツ波検出素子１３０上でのプローブ光ＬＢ２の照射位置がずれる方向に依存して、テラヘルツ波検出素子１３０によるテラヘルツ波ＴＨｚの検出精度が変動するという方向依存性を有している限りは、どのようなテラヘルツ波検出素子１３０が用いられてもよい。

また、テラヘルツ波発生素子１１０もまた、テラヘルツ波検出素子１３０と同様に、図２（ａ）に例示したテラヘルツ波発生素子１１０とは異なるテラヘルツ波発生素子１１０（例えば、図１０（ａ）から図１０（ｃ）参照）が用いられてもよい。

（２）第２実施例
続いて、図１１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１１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、同一の参照符号及びステップ番号を付することで、それらの詳細な説明を省略する。

図１１に示すように、第２実施例のテラヘルツ波計測装置２００は、開口制限スリット１７０の配置位置が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。つまり、第２実施例のテラヘルツ波計測装置２００は、開口制限スリット１７０がポンプ光ＬＢ１の光路に配置されるという点で、開口制限スリット１７０がプローブ光ＬＢ２の光路に配置される第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。

ここで、テラヘルツ波発生素子１１０もまた、テラヘルツ波検出素子１３０と同様に、テラヘルツ波発生素子１１０上でのポンプ光ＬＢ１の照射位置がずれる方向に依存して、テラヘルツ波発生素子１１０が発生するテラヘルツ波ＴＨｚの特性（例えば、振幅）が変動するという方向依存性を有している。具体的には、上述したように、テラヘルツ波発生素子１１０は、ポンプ光ＬＢ１がギャップ１１４に照射されている状態でギャップ１１４にバイアス電圧が印加されると、テラヘルツ波ＴＨｚを発生する。ここで、ギャップ１１４は、Ｚ１軸方向に沿って延在している（図２（ａ）参照）。このようなギャップ１１４の延在方向を考慮すれば、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向（つまり、図２（ａ）のＺ１軸方向）に沿ってずれたとしても、ポンプ光ＬＢ１は、依然としてギャップ１１４に照射されて続けている可能性が相対的に高くなる。一方で、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向に直交する方向（つまり、図２（ａ）のＹ１軸方向）に沿ってずれたとすると、ポンプ光ＬＢ１は、ギャップ１１４に照射されなくなる可能性が相対的に高くなる。

そうすると、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合にテラヘルツ波発生素子１１０が発生するテラヘルツ波ＴＨｚの振幅の変動量（具体的には、減少量）は、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向に直交する（Ｙ１軸方向）に沿ってずれた場合にテラヘルツ波発生素子１１０が発生するテラヘルツ波ＴＨｚの振幅の変動量（具体的には、減少量）よりも小さくなる。典型的には、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合には、テラヘルツ波発生素子１１０が発生するテラヘルツ波ＴＨｚの振幅の減少量が最小になることが多い。つまり、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合には、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ってずれた場合と比較して、テラヘルツ波発生素子１１０が発生するテラヘルツ波ＴＨｚの特性（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）に対する影響が小さいと言える。典型的には、ポンプ光ＬＢ１の照射位置がギャップ１１４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ってずれた場合には、テラヘルツ波発生素子１１０が発生するテラヘルツ波ＴＨｚの特性（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）に対する影響が最小になることが多い。言い換えれば、テラヘルツ波発生素子１１０が発生するテラヘルツ波ＴＨｚの特性（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）に与える影響を軽減するという観点から見れば、ギャップ１１４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ったポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれは、ギャップ１１４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ったポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれよりも、許容されやすい。

このように、テラヘルツ波発生素子１１０は、ギャップ１１４の延在方向（Ｚ１軸方向）に沿ったポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれに対する許容度が、ギャップ１１４の延在方向に直交する方向（Ｙ１軸方向）に沿ったポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれに対する許容度よりも大きくなるという方向依存性を有している。従って、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に与える影響を軽減するためには、位置ずれに対する許容度が相対的に小さくなる方向（つまり、ギャップ１１４の延在方向に直交する方向であって、Ｙ１軸方向）に沿ってポンプ光ＬＢ１の照射位置が位置ずれした場合であっても、ポンプ光ＬＢ１がギャップ１１４に照射され続ける可能性を高めることが好ましい。

そこで、第２実施例においても、第１実施例と同様に、開口制限スリット１７０は、テラヘルツ波発生素子１１０上におけるポンプ光ＬＢ１のビームスポットの形状が楕円形状となるように、ポンプ光ＬＢ１の開口幅を制限する。特に、開口制限スリット１７０は、ポンプ光ＬＢ１のビームスポットの長軸が、ポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に小さい方向（つまり、ギャップ１１４が延在する方向に直交する方向であって、Ｙ１軸方向）に沿うように、ポンプ光ＬＢ１の開口幅を制限する。言い換えれば、開口制限スリット１７０は、ポンプ光ＬＢ１のビームスポットの短軸が、ポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に大きい方向（つまり、ギャップ１１４が延在する方向であって、Ｚ１軸方向）に沿うように、ポンプ光ＬＢ１の開口幅を制限する。

このとき、開口制限スリット１７０は、ポンプ光ＬＢ１のビームスポットの長軸が、開口制限スリット１７０を介することなくテラヘルツ波発生素子１１０に照射されており且つ焦点位置がテラヘルツ波発生素子１１０に合わせられているポンプ光ＬＢ１のビームスポットの径よりも長くなるように、ポンプ光ＬＢ１の開口幅を制限することが好ましい。つまり、開口制限スリット１７０は、実質的には、ポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれに対する許容度が相対的に小さい方向に沿ったポンプ光ＬＢ１のビームスポットのサイズが拡大するように、ポンプ光ＬＢ１の開口幅を制限することが好ましい。

その結果、位置ずれに対する許容度が相対的に小さくなる方向（つまり、ギャップ１１４の延在方向に直交する方向であって、Ｙ１軸方向）に沿ってポンプ光ＬＢ１の照射位置が位置ずれした場合であっても、ポンプ光ＬＢ１がギャップ１１４に照射され続ける可能性が相対的に高くなる。このため、ポンプ光ＬＢ１の照射位置の位置ずれに起因した、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への影響が好適に軽減される。更には、フォーカスされた（言い換えれば、デフォーカスされていない）ポンプ光ＬＢ１が照射されるがゆえに、ポンプ光ＬＢ１のパワーの絶対量の減少に起因した、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への影響もまた好適に軽減される。

尚、第２実施例においても、第１実施例で説明した各種構成が適宜適用されてもよいことは言うまでもない。例えば、開口制限スリット１７０がポンプ光ＬＢ１の光路に加えて、プローブ光ＬＢ２の光路に配置されていてもよい。

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。

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 光遅延器
１２１ 再帰反射鏡
１２２ 送りネジ機構
１２３ 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
１７０ 開口制限スリット
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

Claims (10)

1. 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
   を備え、
   前記検出手段は、前記第２レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第２レーザ光の照射位置の前記第１方向とは異なる第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、
   前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
   ことを特徴とするテラヘルツ波計測装置。
2. 前記検出手段は、間に間隙を挟み込むように延在する２つの導電部を備えており、
   前記第１方向は、前記間隙の延在方向に沿った方向であり、
   前記第２方向は、前記間隙の延在方向と異なる方向である
   ことを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波計測装置。
3. 前記第２レーザ光が、（ｉ）矩形状の又は楕円形状の開口制限スリット及び（ｉｉ）球面レンズとシリンドリカルレンズとを含む光学レンズのうちの少なくとも一方を介して前記検出手段に照射されることで、前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のテラヘルツ波計測装置。
4. 前記検出手段における前記第２レーザ光の照射面の法線に対して交わる方向から前記第２レーザ光が前記検出手段に照射されることで、前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
   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テラヘルツ波計測装置。
5. 前記発生手段は、前記第１レーザ光の照射位置の第３方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第１レーザ光の照射位置の前記第３方向とは異なる第４方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、
   前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第４方向に沿った長さが前記第３方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
   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テラヘルツ波計測装置。
6. 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
   を備え、
   前記発生手段は、前記第１レーザ光の照射位置の第１方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第１レーザ光の照射位置の前記第１方向とは異なる第２方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、
   前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
   ことを特徴とするテラヘルツ波計測装置。
7. 前記発生手段は、間に間隙を挟み込むように延在する２つの導電部を備えており、
   前記第１方向は、前記間隙の延在方向に沿った方向であり、
   前記第２方向は、前記間隙の延在方向と異なる方向である
   ことを特徴とする請求項６に記載のテラヘルツ波計測装置。
8. 前記第１レーザ光が、（ｉ）矩形状の又は楕円形状の開口制限スリット及び（ｉｉ）球面レンズとシリンドリカルレンズとを含む光学レンズのうちの少なくとも一方を介して前記発生手段に照射されることで、前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載のテラヘルツ波計測装置。
9. 前記発生手段における前記第１レーザ光の照射面の法線に対して交わる方向から前記第１レーザ光が前記発生手段に照射されることで、前記発生手段上における前記第１レーザ光のビームスポットは、前記第２方向に沿った長さが前記第１方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
   ことを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
10. 前記検出手段は、前記第２レーザ光の照射位置の第３方向に沿った位置ずれの許容度が、前記第２レーザ光の照射位置の前記第３方向とは異なる第４方向に沿った位置ずれの許容度よりも大きくなるという方向依存性を有しており、
    前記検出手段上における前記第２レーザ光のビームスポットは、前記第４方向に沿った長さが前記第３方向に沿った長さよりも長くなる形状を有している
    ことを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。

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