JP2014228346A - Terahertz wave measurement instrument and optical path length adjustment device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a technical field of a terahertz wave measuring apparatus that analyzes characteristics of a measurement object using, for example, a terahertz wave.
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。
As a terahertz wave measuring apparatus, an apparatus using terahertz time-domain spectroscopy (see, for example,
特許文献1及び2に開示されたテラヘルツ波計測装置は、ポンプ光及びプローブ光のうちの一方の光(典型的には、プローブ光)に対してのみ光学的な遅延を付与するミラー(反射器)を有する遅延系を採用している。
The terahertz wave measuring devices disclosed in
本発明は、ポンプ光及びプローブ光に相当する2つのレーザ光の双方の光路長を調整することで、レーザ光に対して同一の遅延量を付与するために必要なミラー等の部材の移動量を小さくすることを可能とならしめるテラヘルツ波計測装置及び光路長調整装置を提供することを課題とする。 The present invention adjusts the optical path lengths of two laser beams corresponding to the pump light and the probe light, thereby moving the amount of movement of a member such as a mirror necessary to give the same delay amount to the laser light. It is an object of the present invention to provide a terahertz wave measuring device and an optical path length adjusting device that make it possible to reduce the frequency.
上記課題を解決するために、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レーザ光及び前記第2レーザ光のうちの一方のレーザ光の光路長が増加すると共に前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光のうちの他方のレーザ光の光路長が減少するように、前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光の双方の光路長を調整する調整手段とを備える。 In order to solve the above-described problem, the terahertz wave measuring apparatus measures from the generating means by irradiating the first laser beam and generating the terahertz wave by irradiating the first laser beam and the second laser beam. Detecting means for detecting the terahertz wave applied to the object; and an optical path length of one of the first laser beam and the second laser beam is increased, and the first laser beam and the second laser beam are increased. Adjusting means for adjusting the optical path lengths of both the first laser light and the second laser light so that the optical path length of the other laser light of the second laser light is reduced.
上記課題を解決するために、光路長調整装置は、第1光線の光路長と、前記第1光線とは異なる第2光線の光路長との間の光路長差を調整する光路長調整装置であって、前記第1光線及び前記第2光線のうちの一方の光線の光路長が増加すると共に前記第1光線及び前記第2光線のうちの他方の光線の光路長が減少するように、前記第1光線の光路長及び前記第2光線の光路長の双方を調整する。 In order to solve the above problems, an optical path length adjusting device is an optical path length adjusting device that adjusts an optical path length difference between an optical path length of a first light beam and an optical path length of a second light beam different from the first light beam. The optical path length of one of the first light beam and the second light beam is increased and the optical path length of the other light beam of the first light beam and the second light beam is decreased. Both the optical path length of the first light beam and the optical path length of the second light beam are adjusted.
以下、テラヘルツ波計測装置及び光路長調整装置の実施形態について順に説明する。 Hereinafter, embodiments of the terahertz wave measuring device and the optical path length adjusting device will be described in order.
(テラヘルツ波計測装置の実施形態)
<1>
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レーザ光及び前記第2レーザ光のうちの一方のレーザ光の光路長が増加すると共に前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光のうちの他方のレーザ光の光路長が減少するように、前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光の双方の光路長を調整する調整手段とを備える。
(Embodiment of terahertz wave measuring apparatus)
<1>
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 with the first laser light and the first laser light and the second laser light as an optical path length of one of the first laser light and the second laser light is increased. Adjusting means for adjusting the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam so that the optical path length of the other laser beam decreases.
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。 According to the terahertz wave measuring apparatus of the first embodiment, the operation of the generating unit and the detecting unit detects the terahertz wave irradiated to the measurement object using the terahertz time-domain spectroscopy (Terahertz Time-Domain Spectroscopy). The 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).
このとき、調整手段は、第1レーザ光の光路長と第2レーザ光の光路長との間の差分である光路長差(言い換えれば、遅延量)を調整する。言い換えれば、調整手段は、第1レーザ光の光路長と第2レーザ光の光路長との間の光路長差を、所望値に設定する。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。 At this time, the adjusting means adjusts the optical path length difference (in other words, the delay amount) that is the difference between the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light. In other words, the adjusting means sets the optical path length difference between the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light 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.
光路長差を調整するために、調整手段は、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整する。このとき、調整手段は、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を同時に調整することが好ましい。つまり、調整手段は、第1レーザ光の光路長の調整と第2レーザ光の光路長の調整とを並行して行うことが好ましい。但し、調整手段は、第1レーザ光の光路長の調整と第2レーザ光の光路長の調整とを相前後して行ってもよい。 In order to adjust the optical path length difference, the adjusting means adjusts the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam. At this time, it is preferable that the adjusting means simultaneously adjusts the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam. That is, it is preferable that the adjusting unit performs the adjustment of the optical path length of the first laser beam and the adjustment of the optical path length of the second laser beam in parallel. However, the adjusting means may perform the adjustment of the optical path length of the first laser beam and the adjustment of the optical path length of the second laser beam in succession.
本実施形態では特に、調整手段は、第1レーザ光及び第2レーザ光のうちの一方のレーザ光の光路長が増加すると共に第1レーザ光及び第2レーザ光のうちの他方のレーザ光の光路長が減少するように、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整する。言い換えれば、調整手段は、一方のレーザ光の光路長が増加する場合には他方のレーザ光の光路長が減少するように、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整する。 Particularly in the present embodiment, the adjusting means increases the optical path length of one of the first laser light and the second laser light, and increases the length of the other laser light of the first laser light and the second laser light. The optical path lengths of both the first laser light and the second laser light are adjusted so that the optical path length is reduced. In other words, the adjusting means adjusts the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam so that when the optical path length of one laser beam increases, the optical path length of the other laser beam decreases. .
このとき、調整手段は、一方のレーザ光の光路長が増加すると同時に他方のレーザ光の光路長が減少するように、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整することが好ましい。但し、調整手段は、一方のレーザ光の光路長が増加した後に他方のレーザ光の光路長が減少する又は他方のレーザ光の光路長が減少した後に一方のレーザ光の光路長が増加するように、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整してもよい。 At this time, the adjusting means can adjust the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam so that the optical path length of one laser beam increases and the optical path length of the other laser beam decreases at the same time. preferable. However, the adjusting means may decrease the optical path length of the other laser beam after the optical path length of the one laser beam is increased, or increase the optical path length of the one laser beam after the optical path length of the other laser beam is decreased. In addition, the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam may be adjusted.
具体的な例として、例えば、調整手段は、第1レーザ光の光路長が増加すると共に第2レーザ光の光路長が減少するように、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整してもよい。この場合、第1レーザ光の光路長がX1だけ増加し且つ第2レーザ光の光路長がX2だけ減少するとすれば、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差の調整量は、|X1+X2|となる。 As a specific example, for example, the adjusting unit may increase the optical path length of the first laser light and decrease the optical path length of the second laser light while increasing the optical path length of the first laser light. May be adjusted. In this case, if the optical path length of the first laser light is increased by X1 and the optical path length of the second laser light is decreased by X2, the adjustment amount of the optical path length difference between the first laser light and the second laser light. Becomes | X1 + X2 |.
同様に、例えば、調整手段は、第2レーザ光の光路長が増加すると共に第1レーザ光の光路長が減少するように、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整してもよい。この場合、第1レーザ光の光路長がY1だけ減少し且つ第2レーザ光の光路長がY2だけ減少するとすれば、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差の調整量は、|Y1+Y2|となる。 Similarly, for example, the adjusting unit adjusts the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam so that the optical path length of the second laser beam increases and the optical path length of the first laser beam decreases. May be. In this case, if the optical path length of the first laser light is reduced by Y1 and the optical path length of the second laser light is reduced by Y2, the adjustment amount of the optical path length difference between the first laser light and the second laser light. Becomes | Y1 + Y2 |.
ここで、第2レーザ光の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第1比較例の調整手段を参照しながら、本実施形態の調整手段の技術的効果について説明する。第1比較例の調整手段によれば、第2レーザ光の光路長がX2だけ減少するとすれば、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差の調整量は|X2|となる。従って、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差の調整量が|X1+X2|となるためには、第1比較例の調整手段は、本実施形態の調整手段と比較して、第2レーザ光の光路長をより一層調整する必要がある。同様に、第1比較例の調整手段では、第2レーザ光の光路長がY2だけ増加するとすれば、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差の調整量は、|Y2|となる。従って、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差の調整量が|Y1+Y2|となるためには、第1比較例の調整手段は、本実施形態の調整手段と比較して、第2レーザ光の光路長をより一層調整する必要がある。この場合、第1比較例の調整手段は、本実施形態の調整手段と比較して、典型的には、第2レーザ光を反射するミラー等の部材をより一層移動させる必要がある。つまり、第1比較例の調整手段では、本実施形態の調整手段と比較して、光路長差を同一量だけ調整するために必要なミラー等の部材の移動量が大きくなってしまう。言い換えれば、本実施形態の調整手段は、第1比較例の調整手段と比較して、光路長差を同一量だけ調整するために必要なミラー等の部材の移動量を小さくすることができる。 Here, the technical effect of the adjusting means of this embodiment will be described with reference to the adjusting means of the first comparative example that adjusts the optical path length difference by adjusting only the optical path length of the second laser light. According to the adjusting means of the first comparative example, if the optical path length of the second laser beam is reduced by X2, the adjustment amount of the optical path length difference between the first laser beam and the second laser beam is | X2 | Become. Therefore, in order for the adjustment amount of the optical path length difference between the first laser beam and the second laser beam to be | X1 + X2 |, the adjustment unit of the first comparative example is compared with the adjustment unit of the present embodiment. It is necessary to further adjust the optical path length of the second laser light. Similarly, in the adjusting means of the first comparative example, if the optical path length of the second laser beam is increased by Y2, the adjustment amount of the optical path length difference between the first laser beam and the second laser beam is | Y2 | Therefore, in order for the adjustment amount of the optical path length difference between the first laser beam and the second laser beam to be | Y1 + Y2 |, the adjustment unit of the first comparative example is compared with the adjustment unit of the present embodiment. It is necessary to further adjust the optical path length of the second laser light. In this case, the adjustment unit of the first comparative example typically needs to move a member such as a mirror that reflects the second laser light more than the adjustment unit of the present embodiment. That is, in the adjustment unit of the first comparative example, the amount of movement of a member such as a mirror necessary for adjusting the optical path length difference by the same amount is larger than that of the adjustment unit of the present embodiment. In other words, the adjustment unit of the present embodiment can reduce the amount of movement of a member such as a mirror necessary for adjusting the optical path length difference by the same amount as compared with the adjustment unit of the first comparative example.
尚、上述の説明では、第2レーザ光の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第1比較例の調整手段について説明しているが、第1レーザ光の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第1比較例の調整手段についても同様のことが言える。 In the above description, the adjustment means of the first comparative example for adjusting the optical path length difference by adjusting only the optical path length of the second laser light has been described. However, only the optical path length of the first laser light is adjusted. The same applies to the adjusting means of the first comparative example that adjusts the optical path length difference.
このように、本実施形態の調整手段は、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を調整することで光路長差を調整することができる。従って、本実施形態の調整手段は、第1レーザ光及び第2レーザ光のうちのいずれか一方のレーザ光の光路長のみを調整することで光路長差を調整する比較例の調整手段と比較して、光路長差(つまり、遅延量)を同一量だけ調整するために必要なミラー等の部材の移動量を小さくすることができる。 As described above, the adjusting unit of the present embodiment can adjust the optical path length difference by adjusting the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam. Therefore, the adjustment means of this embodiment is compared with the adjustment means of the comparative example that adjusts the optical path length difference by adjusting only the optical path length of one of the first laser light and the second laser light. Thus, the amount of movement of a member such as a mirror necessary for adjusting the optical path length difference (that is, the delay amount) by the same amount can be reduced.
このように、本実施形態のテラヘルツ波計測装置によれば、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差を同一量だけ調整する(つまり、同一の遅延量を付与する)ために必要なミラー等の部材の移動量を小さくすることができる。 As described above, according to the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the optical path length difference between the first laser beam and the second laser beam is adjusted by the same amount (that is, the same delay amount is given). The amount of movement of a member such as a mirror necessary for the operation can be reduced.
尚、本実施形態の調整手段は、場合によっては、対向するミラー等の部材の間を複数回往復する光路に沿って第2レーザ光を伝搬させる第2比較例の調整手段と比較して、光路長差を同一量だけ調整する(つまり、同一の遅延量を付与する)ために必要な第2レーザ光の反射回数を少なくすることができる。このため、本実施形態の調整手段では、第2比較例の調整手段と比較して、ミラー等の部材の取り付け角度の誤差が第2レーザ光の好適な伝搬に対して影響を与える可能性が小さくなり得る。尚、対向する複数のミラー等の部材の間を複数回往復する光路に沿って第1レーザ光を伝搬させる第2比較例の調整手段についても同様のことが言える。 In addition, in some cases, the adjustment unit of the present embodiment is compared with the adjustment unit of the second comparative example that propagates the second laser light along an optical path that reciprocates a plurality of times between members such as opposing mirrors. It is possible to reduce the number of times the second laser beam is reflected in order to adjust the optical path length difference by the same amount (that is, to give the same delay amount). For this reason, in the adjustment means of this embodiment, compared with the adjustment means of the second comparative example, there is a possibility that an error in the attachment angle of a member such as a mirror may affect the preferred propagation of the second laser light. Can be smaller. The same applies to the adjusting means of the second comparative example that propagates the first laser light along an optical path that reciprocates a plurality of times between members such as a plurality of opposing mirrors.
<2>
本実施形態のテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記調整手段は、前記第1レーザ光を反射する第1反射鏡と、前記第2レーザ光を反射する第2反射鏡とを含んでおり、前記調整手段は、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡の双方を移動させることで、前記第1レーザ光の光路長及び前記第2レーザ光の光路長の双方を調整する。
<2>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the adjustment unit includes a first reflecting mirror that reflects the first laser light and a second reflecting mirror that reflects the second laser light. The adjusting means adjusts both the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light by moving both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror.
この態様によれば、調整手段は、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を移動させることで、第1レーザ光の光路長及び第2レーザ光の光路長の双方を比較的容易に調整することができる。言い換えれば、調整手段は、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を移動させることで、一方のレーザ光の光路長を増加させると共に他方のレーザ光の光路長を減少させることができる。 According to this aspect, the adjusting means relatively easily adjusts both the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light by moving both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror. can do. In other words, the adjusting means can increase the optical path length of one laser beam and decrease the optical path length of the other laser beam by moving both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror.
尚、調整手段は、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を同時に移動させることが好ましい。つまり、調整手段は、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を並行して移動させることが好ましい。但し、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を相前後して移動させてもよい。 In addition, it is preferable that an adjustment means moves both a 1st reflective mirror and a 2nd reflective mirror simultaneously. That is, it is preferable that the adjusting means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror in parallel. However, both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror may be moved one after the other.
<3>
上述の如く調整手段が第1反射鏡と第2反射鏡とを含むテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1反射鏡の反射面と前記第2反射鏡の反射面とは、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡の移動方向に沿って互いに逆側を向いており、前記調整手段は、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡の双方を同一の方向に向かって移動させることで、前記第1レーザ光の光路長及び前記第2レーザ光の光路長の双方を調整する。
<3>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus in which the adjusting means includes the first reflecting mirror and the second reflecting mirror as described above, the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror are the first reflecting mirror. The first reflecting mirror and the second reflecting mirror face each other along the moving direction, and the adjusting means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror in the same direction. Thus, both the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light are adjusted.
この態様によれば、第1反射鏡の反射面と第2反射鏡の反射面とは、第1反射鏡及び第2反射鏡の移動方向に沿って互いに逆側を向いている。その結果、調整手段は、第1反射鏡及び第2反射鏡の移動方向に沿って反射面が互いに逆側を向いている第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を同一の方向に向かって移動させることで、第1レーザ光の光路長及び第2レーザ光の光路長の双方を比較的容易に調整することができる。言い換えれば、調整手段は、第1反射鏡及び第2反射鏡の移動方向に沿って反射面が互いに逆側を向いている第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を同一の方向に向かって移動させることで、一方のレーザ光の光路長を増加させると共に他方のレーザ光の光路長を減少させることができる。 According to this aspect, the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror face opposite sides along the moving direction of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror. As a result, the adjusting means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror whose reflecting surfaces are opposite to each other along the moving direction of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror toward the same direction. By moving, both the optical path length of the first laser beam and the optical path length of the second laser beam can be adjusted relatively easily. In other words, the adjusting means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror whose reflecting surfaces are opposite to each other along the moving direction of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror toward the same direction. By moving, the optical path length of one laser beam can be increased and the optical path length of the other laser beam can be decreased.
<4>
上述の如く第1反射鏡の反射面と第2反射鏡の反射面とが第1反射鏡及び第2反射鏡の移動方向に沿って互いに逆側を向いているテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記調整手段は、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡が直線上で往復移動するように、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡の双方を移動させる。
<4>
As described above, another aspect of the terahertz wave measuring apparatus in which the reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror are facing opposite to each other along the moving direction of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror. Then, the adjusting means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror so that the first reflecting mirror and the second reflecting mirror reciprocate on a straight line.
この態様によれば、調整手段は、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を直線上で往復移動させることで、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を同一の方向(例えば、直線方向)に沿って移動させることができる。その結果、調整手段、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を比較的容易に調整することができる。 According to this aspect, the adjusting means reciprocally moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror on a straight line, thereby causing both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror to move in the same direction (for example, a straight line). Direction). As a result, the optical path lengths of both the adjusting means, the first laser beam, and the second laser beam can be adjusted relatively easily.
<5>
上述の如く調整手段が第1反射鏡と第2反射鏡とを含むテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記調整手段は、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡が設置された回転台を回転させることで、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡の双方を移動させる。
<5>
As described above, in another aspect of the terahertz wave measuring apparatus in which the adjusting means includes the first reflecting mirror and the second reflecting mirror, the adjusting means is a turntable on which the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are installed. Is rotated to move both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror.
この態様によれば、調整手段は、回転台を回転させることで、第1反射鏡及び第2反射鏡の双方を同一の方向(例えば、回転台の回転方向)に沿って移動させることができる。その結果、調整手段は、第1レーザ光の光路長及び第2レーザ光の光路長の双方を比較的容易に調整することができる。 According to this aspect, the adjusting means can move both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror along the same direction (for example, the rotating direction of the rotating table) by rotating the rotating table. . As a result, the adjusting means can relatively easily adjust both the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light.
<6>
上述の如く調整手段が第1反射鏡と第2反射鏡とを含むテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1反射鏡は、前記第1レーザ光を再帰反射する再帰反射鏡を含んでおり、前記第2反射鏡は、前記第2レーザ光を再帰反射する再帰反射鏡を含んでいる。
<6>
As described above, in another aspect of the terahertz wave measuring apparatus in which the adjusting unit includes the first reflecting mirror and the second reflecting mirror, the first reflecting mirror includes a retroreflecting mirror that retroreflects the first laser light. The second reflecting mirror includes a retroreflecting mirror that retroreflects the second laser light.
この態様によれば、調整手段は、夫々が再帰反射鏡である第1反射鏡及び第2反射鏡を移動させることで、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を比較的容易に調整することができる。 According to this aspect, the adjusting means moves the first reflecting mirror and the second reflecting mirror, each of which is a retroreflecting mirror, so that the optical path lengths of both the first laser light and the second laser light are relatively easy. Can be adjusted.
<7>
上述の如く第1反射鏡及び第2反射鏡が設置された回転台を回転させるテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記第1反射鏡は、反射面が平行であって且つ前記回転台に設置される少なくとも2つの第1回転反射鏡を含み、前記第2反射鏡は、反射面が平行であって且つ前記回転台に設置される少なくとも2つの第2回転反射鏡を含み、前記調整手段は、前記少なくとも2つの第1回転反射鏡のうちの少なくとも一方から伝搬してくる前記一方のレーザ光を前記少なくとも2つの第1回転反射鏡のうちの少なくとも一方に向けて反射し且つ前記回転台の外部に設置される第1外部反射鏡と、前記少なくとも2つの第2回転反射鏡のうちの少なくとも一方から伝搬してくる前記一方のレーザ光を前記少なくとも2つの第2回転反射鏡のうちの少なくとも一方に向けて反射し且つ前記回転台の外部に設置される第2外部反射鏡とを含んでいる。
<7>
As described above, in another aspect of the terahertz wave measuring apparatus that rotates the rotating table on which the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are installed, the first reflecting mirror has a reflecting surface parallel to the rotating table. Including at least two first rotating reflecting mirrors installed, wherein the second reflecting mirror includes at least two second rotating reflecting mirrors having reflecting surfaces parallel to each other and installed on the rotating table, and the adjusting means. Reflects the one laser beam propagating from at least one of the at least two first rotating reflecting mirrors toward at least one of the at least two first rotating reflecting mirrors, and the turntable A first external reflecting mirror installed outside the at least two second rotating reflecting mirrors and the one laser beam propagating from at least one of the at least two second rotating reflecting mirrors of the at least two second rotating reflecting mirrors And a second external reflecting mirror installed in the reflected and the turntable outside toward one even without.
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、調整手段は、少なくとも2つの第1回転反射鏡を含む第1反射鏡及び少なくとも2つの第2回転反射鏡を含む第2反射鏡が設置された回転台を回転させることで、第1レーザ光及び第2レーザ光の双方の光路長を比較的容易に調整することができる。 According to this aspect, as will be described in detail later with reference to the drawings, the adjusting means includes the first reflecting mirror including at least two first rotating reflecting mirrors and the second reflecting including at least two second rotating reflecting mirrors. By rotating the turntable on which the mirror is installed, the optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam can be adjusted relatively easily.
<8>
本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反射鏡は、第1期間中に前記第1レーザ光が前記発生手段に照射されるように前記第1レーザ光を反射する一方で、前記第1期間とは異なる第2期間中に前記第1レーザ光が前記発生手段に照射されないように前記第1レーザ光を反射し、前記第2期間中に前記第1反射鏡が反射する前記第1レーザ光を受光する第1受光手段を更に備える。
<8>
In another aspect of the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment, the first reflecting mirror reflects the first laser light so that the generation means is irradiated with the first laser light during a first period. Thus, the first laser beam is reflected so that the first laser beam is not irradiated onto the generating means during a second period different from the first period, and the first reflecting mirror is reflected during the second period. And a first light receiving means for receiving the first laser light.
この態様によれば、第1受光手段は、発生手段に対する第1レーザ光の照射に起因したテラヘルツ波の発生動作に影響を与えることなく、第1レーザ光を受光することができる。尚、第1受光手段による第1レーザ光の受光結果は、例えば、第1レーザ光の特性(例えば、パワー等)の設定等に用いられてもよい。 According to this aspect, the first light receiving means can receive the first laser light without affecting the generation operation of the terahertz wave caused by the irradiation of the first laser light to the generating means. The light reception result of the first laser light by the first light receiving means may be used, for example, for setting the characteristics (for example, power) of the first laser light.
<10>
本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反射鏡は、第3期間中に前記第2レーザ光が前記検出手段に照射されるように前記第2レーザ光を反射する一方で、前記第3期間とは異なる第4期間中に前記第2レーザ光が前記検出手段に照射されないように前記第2レーザ光を反射し、前記第4期間中に前記第2反射鏡が反射する前記第2レーザ光を受光する第2受光手段と、前記第2受光手段の受光結果に基づいて、前記第2レーザ光の特性を設定する第2設定手段とを更に備える。
<10>
In another aspect of the terahertz wave measurement device of the present embodiment, the second reflecting mirror reflects the second laser light so that the detection means is irradiated with the second laser light during a third period. The second laser beam is reflected so that the second laser beam is not irradiated on the detection means during a fourth period different from the third period, and the second reflecting mirror reflects during the fourth period. A second light receiving means for receiving the second laser light, and a second setting means for setting the characteristics of the second laser light based on a light reception result of the second light receiving means.
この態様によれば、第2受光手段は、検出手段に対する第2レーザ光の照射に起因したテラヘルツ波の検出動作に影響を与えることなく、第2レーザ光を受光することができる。尚、第2受光手段による第2レーザ光の受光結果は、例えば、第2レーザ光の特性(例えば、パワー等)の設定等に用いられてもよい。 According to this aspect, the second light receiving means can receive the second laser light without affecting the detection operation of the terahertz wave caused by the irradiation of the second laser light to the detection means. The light reception result of the second laser light by the second light receiving means may be used for setting the characteristics (for example, power) of the second laser light, for example.
(光路長差調整装置の実施形態)
<11>
本実施形態の光路長差調整装置は、第1光線の光路長と、前記第1光線とは異なる第2光線の光路長との間の光路長差を調整する光路長調整装置であって、前記第1光線及び前記第2光線のうちの一方の光線の光路長が増加すると共に前記第1光線及び前記第2光線のうちの他方の光線の光路長が減少するように、前記第1光線の光路長及び前記第2光線の光路長の双方を調整する。
(Embodiment of optical path length difference adjusting device)
<11>
The optical path length adjustment device of the present embodiment is an optical path length adjustment device that adjusts an optical path length difference between an optical path length of a first light beam and an optical path length of a second light beam different from the first light beam, The first ray so that the optical path length of one of the first ray and the second ray increases and the optical path length of the other ray of the first ray and the second ray decreases. And the optical path length of the second light beam are adjusted.
本実施形態の光路長差調整装置によれば、上述した本実施形態のテラヘルツ波計測装置が備える調整手段と同様の動作を行うことができる。従って、本実施形態の光路長差調整装置によれば、上述した本実施形態のテラヘルツ波計測装置が備える調整手段が享受する各種効果を好適に享受することができる。 According to the optical path length difference adjusting device of the present embodiment, the same operation as that of the adjusting means provided in the terahertz wave measuring device of the present embodiment described above can be performed. Therefore, according to the optical path length difference adjusting device of the present embodiment, it is possible to suitably enjoy various effects that the adjusting means provided in the terahertz wave measuring device of the present embodiment described above.
尚、本実施形態の光路長差調整装置は、上述した本実施形態のテラヘルツ波計測装置が備える調整手段と実質的に同一であってもよい。また、上述した本実施形態のテラヘルツ波計測装置が備える調整手段が採用し得る各種態様に対応して、本実施形態の光路長差調整装置もまた各種態様を採用してもよい。 In addition, the optical path length difference adjustment apparatus of this embodiment may be substantially the same as the adjustment means with which the terahertz wave measuring apparatus of this embodiment mentioned above is provided. Moreover, the optical path length difference adjusting device of the present embodiment may also adopt various aspects in response to various aspects that can be adopted by the adjusting means included in the terahertz wave measuring apparatus of the present embodiment described above.
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、本実施形態のテラヘルツ波計測装置は、発生手段と、検出手段と、調整手段とを備え、調整手段は、第1レーザ光及び第2レーザ光のうちの一方のレーザ光の光路長が増加すると共に第1レーザ光及び第2レーザ光のうちの他方のレーザ光の光路長が減少するように、第1レーザ光の光路長及び第2レーザ光の光路長の双方を調整する。従って、ミラー等の部材の取り付け角度の誤差が第1レーザ光及び第2レーザ光のうちの少なくとも一方の好適な伝搬に対して影響を与える可能性を相対的に小さくしつつ、第1レーザ光と第2レーザ光との間の光路長差を同一量だけ調整する(つまり、同一の遅延量を付与する)ために必要なミラー等の部材の移動量を小さくすることができる。 As described above, the terahertz wave measuring apparatus according to the present embodiment includes the generating unit, the detecting unit, and the adjusting unit, and the adjusting unit is one of the first laser beam and the second laser beam. The optical path length of the first laser beam and the optical path length of the second laser beam are both reduced so that the optical path length of the other laser beam of the first laser beam and the second laser beam decreases. adjust. Therefore, the first laser beam is relatively reduced while the possibility that an error in the mounting angle of a member such as a mirror will affect the preferred propagation of at least one of the first laser beam and the second laser beam is relatively reduced. The amount of movement of a member such as a mirror necessary for adjusting the optical path length difference between the first laser beam and the second laser beam by the same amount (that is, providing the same delay amount) can be reduced.
同様に、本実施形態の光路長差調整装置は、第1光線及び第2光線のうちの一方の光線の光路長が増加すると共に第1光線及び第2光線のうちの他方の光線の光路長が減少するように、第1光線の光路長及び第2光線の光路長の双方を調整する。従って、ミラー等の部材の取り付け角度の誤差が第1光線及び第2光線のうちの少なくとも一方の好適な伝搬に対して影響を与える可能性を相対的に小さくしつつ、第1光線と第2光線との間の光路長差を同一量だけ調整する(つまり、同一の遅延量を付与する)ために必要なミラー等の部材の移動量を小さくすることができる。 Similarly, the optical path length difference adjusting device of the present embodiment increases the optical path length of one of the first light beam and the second light beam, and increases the optical path length of the other light beam of the first light beam and the second light beam. To reduce both the optical path length of the first light beam and the optical path length of the second light beam. Therefore, the error of the mounting angle of the member such as the mirror has a relatively small possibility of affecting the suitable propagation of at least one of the first light beam and the second light beam, and the first light beam and the second light beam. It is possible to reduce the amount of movement of a member such as a mirror required to adjust the optical path length difference with the light beam by the same amount (that is, to give the same delay amount).
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8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
(1−1)第1実施例の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 of First Example First, the configuration of the terahertz
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
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
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
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。
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
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160と、反射鏡1611と、反射鏡1612と、反射鏡1613と、反射鏡1621と、反射鏡1622と、反射鏡1623と、反射鏡1624と、「調整手段」及び「光路長差調整装置」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
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160に入射する。
The
ビームスプリッタ160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、不図示の導光路及び反射鏡1611を介して、光遅延器120に入射する。一方で、プローブ光LB2もまた、不図示の導光路並びに反射鏡1621及び反射鏡1622を介して、光遅延器120に入射する。
The
光遅延器120は、ポンプ光LB1の光路長(例えば、ビームスプリッタ160とテラヘルツ波発生素子110との間の光路長)とプローブ光LB2の光路長(例えば、ビームスプリッタ160とテラヘルツ波検出素子130との間の光路長)との間の差分(以下、“光路長差”と称する)を調整する。具体的には、光遅延器120は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2の双方の光路長を調整することで、光路長差を調整する。
The
尚、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によって光路長差が0.3ミリメートル(但し、空気中での光路長)だけ変動すると、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ピコ秒だけずれる(つまり、早く又は遅くなる)。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ピコ秒だけずれる(つまり、早く又は遅くなる)。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。
By adjusting the optical path length difference, the timing at which the pump light LB1 enters the terahertz wave generation element 110 (or the timing at which the terahertz wave THz emitted from the terahertz
ポンプ光LB1及びプローブ光LB2の双方の光路長を調整するために、光遅延器120は、「第1反射鏡」の一具体例である第1再帰反射鏡1211と、「第2反射鏡」の一具体例である第2再帰反射鏡1212と、送りネジ機構122と、モータ123とを備えている。
In order to adjust the optical path lengths of both the pump light LB1 and the probe light LB2, the
第1再帰反射鏡1211は、当該第1再帰反射鏡1211に入射してくるポンプ光LB1を再帰反射する。つまり、第1再帰反射鏡1211は、当該第1再帰反射鏡1211に入射してくるポンプ光LB1を、当該ポンプ光LB1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、第1再帰反射鏡1211は、90度の角度で交わる第1反射面1211aと第2反射面1211bとを備えている。第1反射面1211aは、第1再帰反射鏡1211に入射してくるポンプ光LB1を、第2反射面1211bに向けて反射する。第2反射面1211bは、第1反射面1211aから第2反射面1211bに入射してくるポンプ光LB1を、光遅延器120の外部(例えば、反射鏡1612)に向けて反射する。
The
第1再帰反射鏡1211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、第1再帰反射鏡1211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、所定方向に沿って移動する。例えば、第1再帰反射鏡1211は、第1再帰反射鏡1211に入射する時点でのポンプ光LB1の光路に沿った方向(つまり、図1中では、矢印で示す左右方向)に沿って移動してもよい。但し、第1再帰反射鏡1211は、第1再帰反射鏡1211に入射する時点でのポンプ光LB1の光路に交わる方向に沿って移動してもよい。第1再帰反射鏡1211の移動により、ポンプ光LB1の光路長が調整される。
The
第2再帰反射鏡1212は、当該第2再帰反射鏡1212に入射してくるプローブ光LB2を再帰反射する。つまり、第2再帰反射鏡1212は、当該第2再帰反射鏡1212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、第2再帰反射鏡1212は、90度の角度で交わる第1反射面1212aと第2反射面1212bとを備えている。第1反射面1212aは、第2再帰反射鏡1212に入射してくるプローブ光LB2を、第2反射面1212bに向けて反射する。第2反射面1212bは、第1反射面1212aから第2反射面1212b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1623)に向けて反射する。
The
第2再帰反射鏡1212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、第2再帰反射鏡1212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、所定方向に沿って移動する。例えば、第2再帰反射鏡1212は、第2再帰反射鏡1212に入射する時点でのプローブ光LB2の光路に沿った方向(つまり、図1中では、矢印で示す左右方向)に沿って移動することが好ましい。但し、第2再帰反射鏡1212は、第2再帰反射鏡1212に入射する時点でのプローブ光LB2の光路に交わる方向に沿って移動してもよい。第2再帰反射鏡1212の移動により、プローブ光LB2の光路長が調整される。
The
第1実施例では、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少するように移動する。具体的には、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、ポンプ光LB1の光路長が増加すると同時にプローブ光LB2の光路長が減少するように移動する。同様に、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、ポンプ光LB1の光路長が減少すると同時にプローブ光LB2の光路長が増加するように移動する。
In the first embodiment, the
ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少するように移動するために、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、以下のように配置される。具体的には、第1再帰反射鏡1211の反射面(つまり、第1反射面1211a及び第2反射面1211b)が向く方向と第2再帰反射鏡1212の反射面(つまり、第1反射面1212a及び第2反射面1212b)が向く方向とが逆向きになる。より具体的には、第1再帰反射鏡1211の反射面と第2再帰反射鏡1212の反射面とが、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の移動方向に沿って互いに逆側を向く。例えば、第1再帰反射鏡1211の反射面が第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の移動方向に沿った一方側を向いている一方で、第2再帰反射鏡1212の反射面が第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の移動方向に沿った他方側(つまり、一方側の逆側)を向く。図1に示す例では、第1再帰反射鏡1211の反射面が紙面の左側を向いている一方で第2再帰反射鏡1212の反射面が紙面の右側を向いている例を示している。
In order to move so that the optical path length of one of the pump light LB1 and the probe light LB2 increases and at the same time the other optical path length of the pump light LB1 and the probe light LB2 decreases, The two
尚、図1は、第1再帰反射鏡1211の反射面が向く方向と第2再帰反射鏡1212の反射面が向く方向とが概ね180°の角度をなしている例を示している。しかしながら、第1再帰反射鏡1211の反射面が向く方向と第2再帰反射鏡1212の反射面が向く方向とが鈍角(つまり、90°より大きく且つ180°よりも小さい角度)をなしていてもよい。つまり、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の移動方向に沿った一方側(例えば、紙面の左側)から入射してくるポンプ光LB1を当該一方側に向けて再帰反射することができ且つ第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の移動方向に沿った他方側(例えば、紙面の右側)から入射してくるプローブ光LB2を当該他方側に向けて再帰反射することができる態様で配置されてもよい。このような態様で配置されている限りは、第1再帰反射鏡1211の反射面と第2再帰反射鏡1212の反射面とが第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の移動方向に沿って互いに逆側を向く態様で配置されていると言える。
FIG. 1 shows an example in which the direction in which the reflecting surface of the
加えて、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少するように移動するために、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、以下のように移動する。具体的には、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、同一の方向に向かって移動する。言い換えれば、第1再帰反射鏡1211は、第2再帰反射鏡1212が移動する方向と同一の方向に向かって移動する。言い換えれば、第2再帰反射鏡1212は、第1再帰反射鏡1211が移動する方向と同一の方向に向かって移動する。
In addition, since the optical path length of one of the pump light LB1 and the probe light LB2 increases, and the other optical path length of the pump light LB1 and the probe light LB2 moves, the
例えば、ポンプ光LB1が入射してくる側(図1中の左側)に向かって第1再帰反射鏡1211が移動する場合には、第2再帰反射鏡1211もまた、ポンプ光LB1が入射してくる側(図1中の左側)に向かって移動する。この場合、ポンプ光LB1の光路長が減少すると共に、プローブ光LB2の光路長が増加する。同様に、例えば、プローブ光LB2が入射してくる側(図1中の右側)に向かって第1再帰反射鏡1211が移動する場合には、第2再帰反射鏡1211もまた、プローブ光LB2が入射してくる側(図1中の右側)に向かって移動する。この場合、ポンプ光LB1の光路長が増加すると共に、プローブ光LB2の光路長が減少する。
For example, when the
加えて、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、同時に移動することが好ましい。つまり、第1再帰反射鏡1211が移動すると同時に第2再帰反射鏡1212もまた移動することが好ましい。但し、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、相前後して移動してもよい。つまり、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212のうちのいずれか一方が移動した後に、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212のうちのいずれか他方が移動してもよい。
In addition, it is preferable that the
尚、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212が同時に移動することを考慮すれば、第1再帰反射鏡1211と第2再帰反射鏡1212とが一体化されていてもよい。この場合、光遅延器120は、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212を移動させるための共通の送りネジ機構122及び共通のモータ123を備えていればよい。但し、第1再帰反射鏡1211と第2再帰反射鏡1212とが一体化されていなくともよい。第1再帰反射鏡1211と第2再帰反射鏡1212とが一体化されていない場合には、光遅延器120は、第1再帰反射鏡1211を移動させるための送りネジ機構122及びモータ123と、第1再帰反射鏡1211を移動させるための送りネジ機構122及びモータ123とを別個独立に備えていてもよい。但し、第1再帰反射鏡1211と第2再帰反射鏡1212とが一体化されていない場合であっても、光遅延器120は、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212を移動させるための共通の送りネジ機構122及び共通のモータ123を備えていてもよい。
In consideration of the simultaneous movement of the
加えて、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212は、同一の移動量だけ移動することが好ましい。つまり、第1再帰反射鏡1211が所定の移動量だけ移動すると同時に第2再帰反射鏡1212もまた当該所定の移動量だけ移動することが好ましい。但し、第1再帰反射鏡1211の移動量と第2再帰反射鏡1212の移動量とが異なっていてもよい。
In addition, it is preferable that the
このように、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100では、光遅延器120は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長を増加させると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長を減少させることができる。このような動作を行う光遅延器120の技術的効果については、図3以降に詳細に説明する。
As described above, in the terahertz
尚、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212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。
The
光遅延器120から出射したポンプ光LB1は、不図示の導光路並びに反射鏡1612及び反射鏡1613を介して、テラヘルツ波発生素子110に入射する。同様に、光遅延器120から出射したプローブ光LB2は、不図示の導光路並びに反射鏡1623及び反射鏡1624を介して、テラヘルツ波検出素子130に入射する。
The pump light LB1 emitted from the
尚、反射鏡1611、反射鏡1612及び反射鏡1613は、ポンプ光LB1をビームスプリッタ160から光遅延器120を介してテラヘルツ波発生素子110へと伝搬させるための構成物である。従って、ポンプ光LB1がビームスプリッタ160から光遅延器120を介してテラヘルツ波発生素子110へと伝搬することができる限りは、反射鏡1611、反射鏡1612及び反射鏡1613の数や配置態様等は任意である。同様に、反射鏡1621、反射鏡1622、反射鏡1623及び反射鏡1624は、プローブ光LB2をビームスプリッタ160から光遅延器120を介してテラヘルツ波検出素子130へと伝搬させるための構成物である。従って、プローブ光LB2がビームスプリッタ160から光遅延器120を介してテラヘルツ波検出素子130へと伝搬することができる限りは、反射鏡1621、反射鏡1622、反射鏡1623及び反射鏡1624の数や配置態様等は任意である。
The reflecting
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
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。
As shown in FIG. 2A, the terahertz
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
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。
A bias voltage output from the bias
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。
As shown in FIG. 2B, the terahertz
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
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
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。
The current signal output from the terahertz
(1−2)光遅延器の技術的効果
続いて、図3から図8を参照して、光遅延器120の技術的効果について、プローブ光LB2の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第1比較例の光遅延器120a及び対向する反射鏡の間を複数回往復する光路に沿ってプローブ光LB2を伝搬させる第2比較例の光遅延器120bの動作と対比しながら説明する。図3及び図4は、夫々、第1実施例の光遅延器120における光路長差の調整の態様を示す平面図である。図5及び図6は、夫々、第1比較例の光遅延器120aにおける光路長差の調整の態様を示す平面図である。図7及び図8は、夫々、第2比較例の光遅延器120bにおける光路長差の調整の態様を示す平面図である。
(1-2) Technical Effect of Optical Delay Device Next, with reference to FIGS. 3 to 8, the optical effect of the
尚、図3から図8を用いた説明においては、ポンプ光LB1の光路長がK1であり且つプローブ光LB2の光路長がK2である状態を、便宜的に初期状態として定義する。 3 to 8, the state where the optical path length of the pump light LB1 is K1 and the optical path length of the probe light LB2 is K2 is defined as an initial state for convenience.
図3(a)に示すように、初期状態にある第1実施例の光遅延器120において、ポンプ光LB1が入射してくる側(図3(a)中の左側)に向かって第1再帰反射鏡1211が所定の移動量α(但し、αは正の実数)だけ移動する場合には、第2再帰反射鏡1212もまた、ポンプ光LB1が入射してくる側(図3(a)中の左側)に向かって所定の移動量αだけ移動する。尚、以下の説明では、ポンプ光LB1が入射してくる側に向かって第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212が移動する場合の移動量を「正」とし、プローブ光LB2が入射してくる側(図3(a)中の右側)に向かって第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212が移動する場合の移動量を「負」とする。従って、第1再帰反射鏡1211が所定の移動量+αだけ移動する場合には、第2再帰反射鏡1212もまた所定の移動量+αだけ移動する。この場合、ポンプ光LB1の光路長が2αだけ減少すると共に、プローブ光LB2の光路長が2αだけ増加する。従って、図3(b)に示すように、ポンプ光LB1の光路長はK1−2αとなり、プローブ光LB2の光路長はK2+2αとなる。このため、図3(b)に示すように、光路長差(但し、以下の説明では、光路長差=プローブ光LB2の光路長−ポンプ光LB1の光路長とする)は、K2−K1+4αとなる。従って、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212が所定の移動量+αだけ移動する場合には、第1実施例の光遅延器120は、初期状態における光路長差(=K1−K2)と比較して、光路長差を4αだけ長くすることができる。
As shown in FIG. 3A, in the
同様に、図4(a)に示すように、初期状態にある第1実施例の光遅延器120において、プローブ光LB2が入射してくる側(図4(a)中の右側)に向かって第1再帰反射鏡1211が所定の移動量β(但し、βは正の実数)だけ移動する場合には、第2再帰反射鏡1212もまた、ポンプ光LB1が入射してくる側(図4(a)中の右側)に向かって所定の移動量βだけ移動する。つまり、第1再帰反射鏡1211が所定の移動量−βだけ移動する場合には、第2再帰反射鏡1212もまた所定の移動量−βだけ移動する。この場合、ポンプ光LB1の光路長が2βだけ増加すると共に、プローブ光LB2の光路長が2βだけ減少する。従って、図4(b)に示すように、ポンプ光LB1の光路長はK1+2βとなり、プローブ光LB2の光路長はK2−2βとなる。このため、図4(b)に示すように、光路長差は、K2−K1−4βとなる。従って、第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212が所定の移動量−βだけ移動する場合には、第1実施例の光遅延器120は、初期状態における光路長差と比較して、光路長差を4βだけ短くすることができる。
Similarly, as shown in FIG. 4A, in the
一方で、図5(a)に示すように、第1比較例の光遅延器120aは、プローブ光LB2の光路長のみを調整することで光路長差を調整するがゆえに、ポンプ光LB1を再帰反射する第1再帰反射鏡1211を備えていなくともよい。ここで、図5(a)に示すように、図3及び図4に示した第1実施例の光遅延器120における移動態様と同様に、初期状態にある第1比較例の光遅延器120aにおいて、第2再帰反射鏡1212が、ポンプ光LB1が入射してくる側(図5(a)中の左側)に向かって所定の移動量αだけ移動するものとする。つまり、第2再帰反射鏡1212が所定の移動量+αだけ移動するものとする。この場合、プローブ光LB2の光路長が2αだけ増加する。従って、図5(b)に示すように、プローブ光LB2の光路長はK2+2αとなる。このため、図5(b)に示すように、光路長差は、K2−K1+2αとなる。従って、第2再帰反射鏡1212が所定の移動量+αだけ移動する場合には、第1比較例の光遅延器120aは、初期状態における光路長差と比較して、光路長差を2αだけしか長くすることができない。言い換えれば、第1比較例の光遅延器120aでは、初期状態における光路長差と比較して光路長差を4αだけ長くするためには、第2再帰反射鏡1212が所定の移動量+2α(つまり、第1実施例の光遅延器120における第2再帰反射鏡1212の移動量の2倍の移動量)も移動しなければならない。
On the other hand, as shown in FIG. 5A, the
同様に、図6(a)に示すように、図3及び図4に示した第1実施例の光遅延器120における移動態様と同様に、初期状態にある第1比較例の光遅延器120aにおいて、第2再帰反射鏡1212が、プローブ光LB2が入射してくる側(図6(a)中の右側)に向かって所定の移動量βだけ移動するものとする。つまり、第2再帰反射鏡1212が所定の移動量−βだけ移動するものとする。この場合、プローブ光LB2の光路長が2βだけ減少する。従って、図6(b)に示すように、プローブ光LB2の光路長はK2−2βとなる。このため、図6(b)に示すように、光路長差は、K2−K1−2βとなる。従って、第2再帰反射鏡1212が所定の移動量+βだけ移動する場合には、第1比較例の光遅延器120aは、初期状態における光路長差と比較して、光路長差を2βだけしか短くすることができない。言い換えれば、第1比較例の光遅延器120aでは、初期状態における光路長差と比較して光路長差を4βだけ短くするためには、第2再帰反射鏡1212が所定の移動量−2β(つまり、第1実施例の光遅延器120における第2再帰反射鏡1212の移動量の2倍の移動量)も移動しなければならない。
Similarly, as shown in FIG. 6A, the
しかるに、第1実施例の光遅延器120は、第1比較例の光遅延器120aとは異なり、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長を増加させると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長を減少させることができる。従って、第1実施例の光遅延器120は、第1比較例の光遅延器120aと比較して、光路長差を同一量だけ調整する(つまり、同一の遅延量を付与する)ために必要な第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の夫々の移動量を小さくすることができる。その結果、光遅延器120の小型化が実現される。
However, unlike the
尚、上述の説明では、プローブ光LB2の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第1比較例の光遅延器120aについて説明している。しかしながら、ポンプ光LB1の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第1比較例の光遅延器120aについても同様のことが言える。
In the above description, the
他方で、図7(a)に示すように、第2比較例の光遅延器120bは、プローブ光LB2の光路長のみを調整することで光路長差を調整するがゆえに、ポンプ光LB1を再帰反射する第1再帰反射鏡1211を備えていなくともよい。更に、第2比較例の光遅延器120bは、対向する反射鏡の間を複数回(図7(a)に示す例では、2回)往復する光路に沿ってプローブ光LB2を伝搬させることで光路長差を調整するがゆえに、2つの第2再帰反射鏡1212(つまり、第2再帰反射鏡1212b−1及び第2再帰反射鏡1212b−2)並びに反射鏡1625b及び反射鏡1626bを更に備えている。第2再帰反射鏡1212b−1は、当該第2再帰反射鏡1212b−1に入射してくるプローブ光LB2を反射鏡1625bに向けて再帰反射する。反射鏡1625bは、当該反射鏡1625bに入射してくるプローブ光LB2を反射鏡1626bに向けて反射する。反射鏡1626bは、当該反射鏡1626bに入射してくるプローブ光LB2を第2再帰反射鏡1212b−2に向けて反射する。第2再帰反射鏡1212b−2は、当該第2再帰反射鏡1212b−2に入射してくるプローブ光LB2を反射鏡1623に向けて再帰反射する。
On the other hand, as shown in FIG. 7A, the
ここで、図7(a)に示すように、図3及び図4に示した第1実施例の光遅延器120における移動態様と同様に、初期状態にある第2比較例の光遅延器120bにおいて、第2再帰反射鏡1212b−1及び第2再帰反射鏡1212b−2が、ポンプ光LB1が入射してくる側(図7(a)中の左側)に向かって所定の移動量αだけ移動するものとする。つまり、第2再帰反射鏡1212b−1及び第2再帰反射鏡1212b−2が所定の移動量+αだけ移動するものとする。この場合、プローブ光LB2の光路長が4αだけ増加する。従って、図7(b)に示すように、プローブ光LB2の光路長はK2+4αとなる。このため、図7(b)に示すように、光路長差は、K2−K1+4αとなる。従って、第2再帰反射鏡1212b−1及び第2再帰反射鏡1212b−2が所定の移動量+αだけ移動する場合には、第2比較例の光遅延器120bは、初期状態における光路長差と比較して、光路長差を4αだけ長くすることができる。しかしながら、第2比較例の光遅延器120bでは、第1実施例の光遅延器120と比較して、プローブ光LB2の反射回数(特に、光遅延器120bを介したプローブ光LB2の反射回数)が相対的に多くなってしまう。
Here, as shown in FIG. 7A, the
同様に、図8(a)に示すように、図3及び図4に示した第1実施例の光遅延器120における移動態様と同様に、初期状態にある第2比較例の光遅延器120bにおいて、第2再帰反射鏡1212b−1及び第2再帰反射鏡1212b−2が、プローブ光LB2が入射してくる側(図8(a)中の右側)に向かって所定の移動量βだけ移動するものとする。つまり、第2再帰反射鏡1212b−1及び第2再帰反射鏡1212b−2が所定の移動量−βだけ移動するものとする。この場合、プローブ光LB2の光路長が4βだけ減少する。従って、図8(b)に示すように、プローブ光LB2の光路長はK2−4βとなる。このため、図8(b)に示すように、光路長差は、K2−K1−4βとなる。従って、第2再帰反射鏡1212b−1及び第2再帰反射鏡1212b−2が所定の移動量−βだけ移動する場合には、第2比較例の光遅延器120bは、初期状態における光路長差と比較して、光路長差を4βだけ短くすることができる。しかしながら、第2比較例の光遅延器120bでは、第1実施例の光遅延器120と比較して、プローブ光LB2の反射回数(特に、光遅延器120bを介したプローブ光LB2の反射回数)が相対的に多くなってしまう。
Similarly, as shown in FIG. 8A, the
このように、第1実施例の光遅延器120は、第2比較例の光遅延器120bと同様に、光路長差を同一量だけ調整する(つまり、同一の遅延量を付与する)ために必要な第1再帰反射鏡1211及び第2再帰反射鏡1212の夫々の移動量を小さくすることができる。それでいて、第1実施例の光遅延器120は、第2比較例の光遅延器120bと比較して、プローブ光LB2の反射回数を少なくすることができる。従って、第1実施例の光遅延器120は、第2比較例の光遅延器120bと比較して、第2再帰反射鏡1212の取り付け角度の誤差がプローブ光LB2の好適な伝搬に対して影響を与える可能性を小さくすることができる。例えば、第1実施例の光遅延器120は、第2比較例の光遅延器120bと比較して、第2再帰反射鏡1212の取り付け角度の誤差に起因したプローブ光LB2の照射位置のずれ量を相対的に小さくすることができる。
As described above, the
尚、上述の説明では、プローブ光LB2の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第2比較例の光遅延器120bについて説明している。しかしながら、ポンプ光LB1の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第2比較例の光遅延器120bについても同様のことが言える。この場合、第1実施例の光遅延器120は、第2比較例の光遅延器120bと比較して、第1再帰反射鏡1211の取り付け角度の誤差がポンプ光LB1の好適な伝搬に対して影響を与える可能性を小さくすることができる。例えば、第1実施例の光遅延器120は、第2比較例の光遅延器120bと比較して、第1再帰反射鏡1211の取り付け角度の誤差に起因したポンプ光LB1の照射位置のずれ量を相対的に小さくすることができる。
In the above description, the
また、第2比較例の光遅延器120bは、第1実施例の光遅延器120がプローブ光LB2の反射回数を少なくすることができることを説明する趣旨で用いられている。従って、第2比較例の光遅延器120bは、第1実施例の光遅延器120が第2比較例の光遅延器120bと同様の構成(つまり、対向する反射鏡の間を複数回往復する光路に沿ってプローブ光LB2を伝搬させる構成)を採用することを妨げるものではない。つまり、第1実施例の光遅延器120は、対向する反射鏡の間を複数回往復する光路に沿ってポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの少なくとも一方を伝搬させる構成を採用してもよい。
The
尚、上述した説明では、光遅延器120がテラヘルツ波計測装置100に用いられる例を説明している。しかしながら、光遅延器120は、テラヘルツ波計測装置100以外の任意の装置(例えば、2つのレーザ光又は2つの光線の間の光路長差を調整することで何らかの処理又は動作を行う装置)に用いられてもよい。このような装置の一例として、例えば、光コヒーレンストモグラフィを利用した装置や、ポンプ・プローブ分光法を利用した装置等が一例としてあげられる。
In the above description, an example in which the
(2)第2実施例
続いて、図9から図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。尚、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を照射する。
(2) Second Example Next, a terahertz
(2−1)第2実施例のテラヘルツ波計測装置の構成
初めに、図9を参照しながら、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200の構成について説明する。図9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。
(2-1) Configuration of Terahertz Wave Measuring Device of Second Example First, the configuration of the terahertz
図9に示すように、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200は、第1実施例のテラヘルツ波計測装置100と同様に、パルスレーザ装置101と、テラヘルツ波発生素子110と、ビームスプリッタ160と、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. 9, the terahertz
第2実施例のテラヘルツ波計測装置200は更に、偏光ビームスプリッタ2601と、偏光ビームスプリッタ2602と、反射鏡2611と、反射鏡2621と、反射鏡2622と、反射鏡2623と、1/2波長板231と、1/2波長板232と、1/2波長板233と、1/4波長板241と、1/4波長板242と、光遅延器220とを備えている。
The terahertz
第2実施例では、パルスレーザ装置101が生成したパルスレーザ光LBは、1/2波長板231を透過した後に、ビームスプリッタ160に入射する。尚、1/2波長板231は、ポンプ光LB1とプローブ光LB2との間の比率(実質的には、分岐比率)を調整する。ビームスプリッタ160は、第1実施例と同様に、パルスレーザ光LBをポンプ光LB1とプローブ光LB2に分岐する。
In the second embodiment, the pulse laser beam LB generated by the
ビームスプリッタ160において分岐したポンプ光LB1は、1/2波長板232、偏光ビームスプリッタ2601及び1/4波長板241を透過した後に、光遅延器220に入射する。一方で、ビームスプリッタ160において分岐したプローブ光LB2は、反射鏡2621によって反射された後に、1/2波長板233を透過する。1/2波長板233を透過したプローブ光LB2は、偏光ビームスプリッタ2602によって反射された後に、1/4波長板242を透過する。1/4波長板242を透過したプローブ光LB2は、光遅延器220に入射する。
The pump light LB1 branched in the
尚、1/2波長板232は、当該1/2波長板232を透過したポンプ光LB1(つまり、パルスレーザ装置101から偏光ビームスプリッタ2601に向かって伝搬するポンプ光LB1)が偏光ビームスプリッタ2601を透過するように、ポンプ光LB1の偏光方向を調整する。同様に、1/2波長板233は、当該1/2波長板233を透過したプローブ光LB2(つまり、パルスレーザ装置101から偏光ビームスプリッタ2602に向かって伝搬するプローブ光LB2)が偏光ビームスプリッタ2602によって反射されるように、プローブ光LB2の偏光方向を調整する。また、1/4波長板241は、光遅延器220から偏光ビームスプリッタ2601に戻ってくるポンプ光LB1が偏光ビームスプリッタ2601によって反射されるように、ポンプ光LB1の偏光状態を調整する。同様に、1/4波長板242は、光遅延器220から偏光ビームスプリッタ2602に戻ってくるプローブ光LB2が偏光ビームスプリッタ2602を透過するように、プローブ光LB2の偏光状態を調整する。
Note that the half-
光遅延器220は、第1実施例の光遅延器120と同様に、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である光路長差を調整する。光遅延器220もまた、第1実施例の光遅延器120と同様に、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2の双方の光路長を調整することで、光路長差を調整する。
Similar to the
光遅延器220は、「第1回転反射鏡」の一具体例である第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212と、「第1外部反射鏡」の一具体例である第1反射鏡2213と、「第2回転反射鏡」の一具体例である第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222と、「第2外部反射鏡」の一具体例である第1反射鏡2223と、回転台223とを備えている。
The
第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212並びに第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222は、所定方向(例えば、図9中の時計周りの方向)に向かって回転可能な回転台223上に設置されている。特に、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212並びに第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222は、回転台223の回転中心から所定半径の位置にある円周上に設置されていることが好ましい。回転台223が回転することで、ポンプ光LB1に対する第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212の位置並びにプローブ光LB2に対する第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222の位置が変わる。その結果、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2の双方の光路長が調整される。
The first reflecting
回転台223の回転角度に応じて、光遅延器220に入射したポンプ光LB1は、第1反射鏡2211に入射することができる。この場合、第1反射鏡2211は、光遅延器220の外部から第1反射鏡2211に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2212へと反射する。第1反射鏡2212は、第1反射鏡2211から第1反射鏡2212に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2213へと反射する。第1反射鏡2213は、第1反射鏡2212から第1反射鏡2213に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2212へと反射する。第1反射鏡2212は、第1反射鏡2213から第1反射鏡2212に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2211へと反射する。第1反射鏡2211は、第1反射鏡2212から第1反射鏡2211に入射したポンプ光LB1を、光遅延器220の外部(具体的には、1/4波長板241を介して偏光ビームスプリッタ2601)へと反射する。
Depending on the rotation angle of the
或いは、回転台223の回転角度に応じて、光遅延器220に入射したポンプ光LB1は、第1反射鏡2212に入射することができる。この場合、第1反射鏡2212は、光遅延器220の外部から第1反射鏡2212に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2211へと反射する。第1反射鏡2211は、第1反射鏡2212から第1反射鏡2211に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2213へと反射する。第1反射鏡2213は、第1反射鏡2211から第1反射鏡2213に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2211へと反射する。第1反射鏡2211は、第1反射鏡2213から第1反射鏡2211に入射したポンプ光LB1を、第1反射鏡2212へと反射する。第1反射鏡2212は、第1反射鏡2211から第1反射鏡2212に入射したポンプ光LB1を、光遅延器220の外部(具体的には、1/4波長板241を介して偏光ビームスプリッタ2601)へと反射する。
Alternatively, the pump light LB1 incident on the
一方で、回転台223の回転角度に応じて、光遅延器220に入射したプローブ光LB2は、第2反射鏡2221に入射することができる。この場合、第2反射鏡2221は、光遅延器220の外部から第2反射鏡2221に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2222へと反射する。第2反射鏡2222は、第2反射鏡2221から第2反射鏡2222に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2223へと反射する。第2反射鏡2223は、第2反射鏡2222から第2反射鏡2223に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2222へと反射する。第2反射鏡2222は、第2反射鏡2223から第2反射鏡2222に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2221へと反射する。第2反射鏡2221は、第2反射鏡2222から第2反射鏡2221に入射した光を、光遅延器220の外部(具体的には、1/4波長板242を介して偏光ビームスプリッタ2602)へと反射する。
On the other hand, the probe light LB <b> 2 incident on the
或いは、回転台223の回転角度に応じて、光遅延器220に入射したプローブ光LB2は、第2反射鏡2222に入射することができる。この場合、第2反射鏡2222は、光遅延器220の外部から第2反射鏡2222に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2221へと反射する。第2反射鏡2221は、第2反射鏡2222から第2反射鏡2221に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2223へと反射する。第2反射鏡2223は、第2反射鏡2221から第2反射鏡2223に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2221へと反射する。第2反射鏡2221は、第2反射鏡2223から第2反射鏡2221に入射したプローブ光LB2を、第2反射鏡2222へと反射する。第2反射鏡2222は、第2反射鏡2221から第2反射鏡2222に入射した光を、光遅延器220の外部(具体的には、1/4波長板242を介して偏光ビームスプリッタ2602)へと反射する。
Alternatively, the probe light LB2 incident on the
尚、回転台223の回転は、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、回転台223を回転させるための不図示のモータの駆動量を指定する制御信号をモータに出力することで、モータの動作を制御する。
The rotation of the
第2実施例では、第1実施例の光遅延器120と同様に、光遅延器220は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少するように、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2の双方の光路長を調整する。例えば、第2実施例の光遅延器220では、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212並びに第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少するように設置されている。具体的には、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212の夫々の反射面が向く方向と第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222の夫々の反射面が向く方向とが逆向きになる。より具体的には、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212の夫々の反射面と第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222の夫々の反射面とが、回転台223の回転方向(つまり、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212並びに第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222の移動方向)に沿って互いに逆側を向く。例えば、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212の夫々の反射面が回転台223の回転方向に沿った一方側を向いている一方で、第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222の夫々の反射面が回転台223の回転方向に沿った他方側(つまり、一方側の逆側)を向く。図9に示す例では、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212の夫々の反射面が回転台223の回転方向に対して後方側を向いている一方で、第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222の夫々の反射面が回転台223の回転方向に対して前方側を向いている例を示している。
In the second embodiment, similarly to the
尚、図9に示す例では、第1反射鏡2211の反射面と第1反射鏡2212の反射面とは平行である。また、第2反射鏡2221の反射面と第2反射鏡2222の反射面とは平行である。また、図9に示す例では、第1反射鏡2211の反射面は、回転台223の中心と第1反射鏡2211の設置位置とを結ぶ線分に対して45°の角度で交わっている。同様に、第1反射鏡2212の反射面は、回転台223の中心と第1反射鏡2212の設置位置とを結ぶ線分に対して45°の角度で交わっている。同様に、第2反射鏡2221の反射面は、回転台223の中心と第2反射鏡2221の設置位置とを結ぶ線分に対して45°の角度で交わっている。同様に、第2反射鏡2222の反射面は、回転台223の中心と第2反射鏡2222の設置位置とを結ぶ線分に対して45°の角度で交わっている。加えて、図9に示す例では、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212は、回転台223の回転中心を通る線分上に設置されている。同様に、第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222は、回転台223の回転中心を通る線分上に設置されている。
In the example shown in FIG. 9, the reflecting surface of the first reflecting
尚、上述した第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212並びに第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222の設置態様はあくまで一例である。従って、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212並びに第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少する限りは、どのような態様で設置されていてもよい。
In addition, the installation aspect of the 1st
光遅延器220から出射したポンプ光LB1は、1/4波長板241を透過した後に、偏光ビームスプリッタ2601によって反射される。偏光ビームスプリッタ2601によって反射されたポンプ光LB1は、反射鏡2611を透過した後に、テラヘルツ波発生素子110に入射する。同様に、光遅延器220から出射したプローブ光LB2は、1/4波長板242及び偏光ビームスプリッタ2602を透過した後に、反射鏡2622及び反射鏡2623によって反射される。反射鏡2623によって反射されたプローブ光LB2は、テラヘルツ波検出素子130に入射する。
The pump light LB1 emitted from the
尚、反射鏡2611、反射鏡2621、反射鏡2622及び反射鏡2623の配置態様(更には、偏光ビームスプリッタ2601及び偏光ビームスプリッタ2602の配置態様や、1/2波長板231、1/2波長板232及び1/2波長板233の配置態様や、1/4波長板241及び1/4波長板242の配置態様)が任意であることは、第1実施例と同様である。
Incidentally, the arrangement mode of the
(2−2)光遅延器の技術的効果
続いて、図10から図11を参照して、光遅延器220の技術的効果について説明する。図10及び図11は、夫々、第2実施例の光遅延器220における光路長差の調整の態様を示す平面図である。
(2-2) Technical Effect of Optical Delay Device Next, the technical effect of the
尚、図10から図11を用いた説明においては、ポンプ光LB1の光路長がK1であり且つプローブ光LB2の光路長がK2である状態を、便宜的に初期状態として定義する。尚、初期状態では、ポンプ光LB1が第1反射鏡2611及び第1反射鏡2612の反射面に対して45°の入射角度で入射し、且つ、プローブ光LB2が第2反射鏡2621及び第2反射鏡2622の反射面に対して45°の入射角度で入射するものとする(図9における光遅延器220の状態を参照)。また、初期状態にある回転台223の回転角度を、便宜的に0°として定義する。
In the description using FIGS. 10 to 11, the state where the optical path length of the pump light LB1 is K1 and the optical path length of the probe light LB2 is K2 is defined as an initial state for convenience. In the initial state, the pump light LB1 is incident on the reflecting surfaces of the first reflecting
図10(a)に示すように、回転台223の回転角度が+δ1°(但し、δ1は正の実数)である場合を想定する。尚、以下の説明では、0°の回転角度を基準として時計周りの方向に向かう回転角度を「正」とし、0°の回転角度を基準として時計周りの方向に向かう回転角度を「負」とする。この場合、ポンプ光LB1の光路長がγだけ増加すると共に、プローブ光LB2の光路長がγだけ減少する。従って、図10(b)に示すように、ポンプ光LB1の光路長はK1+γとなり、プローブ光LB2の光路長はK2−γとなる。このため、図10(b)に示すように、光路長差は、K2−K1−2γとなる。従って、回転台223の回転角度が+δ1°である場合には、第2実施例の光遅延器220は、初期状態における光路長差(=K1−K2)と比較して、光路長差を2γだけ短くすることができる。
As shown in FIG. 10A, it is assumed that the rotation angle of the
同様に、図11(a)に示すように、回転台223の回転角度が−δ2°(但し、δ2は正の実数)であるものとする。この場合、ポンプ光LB1の光路長がεだけ減少すると共に、プローブ光LB2の光路長がεだけ増加する。従って、図11(b)に示すように、ポンプ光LB1の光路長はK1−εとなり、プローブ光LB2の光路長はK2+εとなる。このため、図11(b)に示すように、光路長差は、K2−K1+2εとなる。従って、回転台223の回転角度が−δ2°である場合には、第2実施例の光遅延器220は、初期状態における光路長差と比較して、光路長差を2εだけ長くすることができる。
Similarly, as shown in FIG. 11A, it is assumed that the rotation angle of the
一方で、図示はしないものの、プローブ光LB2の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第3比較例の光遅延器(例えば、図9に示す第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212を備えていない光遅延器)について検討する。第3比較例の光遅延器において、回転台223の回転角度が+δ1°である場合には、プローブ光LB2の光路長がγだけ減少する。従って、回転台223の回転角度が+δ1°である場合には、第3比較例の光遅延器は、初期状態における光路長差と比較して、光路長差をγだけしか短くすることができない。
On the other hand, although not shown, an optical delay device of a third comparative example that adjusts the optical path length difference by adjusting only the optical path length of the probe light LB2 (for example, the first reflecting
このように、第2実施例の光遅延器220は、第1実施例の光遅延器120と同様に、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長を増加させると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長を減少させることができる。従って、第2実施例の光遅延器220は、第1実施例の光遅延器120が享受することができる各種効果を好適に又は相応に享受することができる。例えば、第2実施例の光遅延器220は、プローブ光LB2の光路長のみを調整することで光路長差を調整する第3比較例の光遅延器と比較して、光路長差を同一量だけ調整する(つまり、同一の遅延量を付与する)ために必要な回転台223の回転量を小さくすることができる。
As described above, the
(3)第3実施例
続いて、図12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12は、第3実施例のテラヘルツ波計測装置300の構成を示すブロック図である。尚、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を照射する。
(3) Third Example Next, a terahertz
図12に示すように、第3実施例のテラヘルツ波計測装置300は、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200と比較して、光遅延器320の構成が異なっているという点において異なっている。第3実施例のテラヘルツ波計測装置300のその他の構成要素は、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200のその他の構成要素と同一であってもよい。
As shown in FIG. 12, the terahertz
第3実施例の光遅延器320は、第2実施例の光遅延器220と比較して、第1反射鏡2211及び第1反射鏡2212が夫々、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212に置き換えられているという点で異なっている。同様に、第3実施例の光遅延器320は、第2実施例の光遅延器220と比較して、第2反射鏡2221及び第2反射鏡2222が夫々、第2再帰反射鏡3221及び第2再帰反射鏡3222に置き換えられているという点で異なっている。加えて、第3実施例の光遅延器320は、第2実施例の光遅延器220と比較して、第1反射鏡2213及び第2反射鏡2223を備えていないという点で異なっている。
In the
第3実施例においても、第2実施例と同様に、光遅延器220は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少するように、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2の双方の光路長を調整する。例えば、第3実施例の光遅延器320では、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212並びに第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少するように設置されている。具体的には、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212の夫々の反射面が向く方向と第2再帰反射鏡3221及び第2再帰反射鏡3222の夫々の反射面が向く方向とが逆向きになる。より具体的には、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212の夫々の反射面と第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222の夫々の反射面とが、回転台223の回転方向(つまり、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212並びに第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222の移動方向)に沿って互いに逆側を向く。例えば、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212の夫々の反射面が回転台223の回転方向に沿った一方側を向いている一方で、第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222の夫々の反射面が回転台223の回転方向に沿った他方側(つまり、一方側の逆側)を向く。図12に示す例では、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212の夫々の反射面が回転台223の回転方向に対して後方側を向いている一方で、第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222の夫々の反射面が回転台223の回転方向に対して前方側を向いている例を示している。
Also in the third embodiment, as in the second embodiment, the
尚、図12に示す例では、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212は、回転台223の回転中心を通る線分上に設置されている。同様に、第2再帰反射鏡3221及び第2再帰反射鏡3222は、回転台223の回転中心を通る線分上に設置されている。
In the example shown in FIG. 12, the
尚、上述した第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212並びに第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222の設置態様はあくまで一例である。従って、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212並びに第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222は、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの一方の光路長が増加すると同時にポンプ光LB1及びプローブ光LB2のうちの他方の光路長が減少する限りは、どのような態様で設置されていてもよい。
In addition, the installation aspect of the
加えて、図12は、光遅延器320が、第1再帰反射鏡3211及び第1再帰反射鏡3212並びに第2再帰反射鏡3221及び第2反再帰射鏡3222を備えている例を示している。しかしながら、光遅延器320は、第1再帰反射鏡3211及び第2再帰反射鏡3221を備えている一方で、第1再帰反射鏡3212及び第2反再帰射鏡3222を備えていなくともよい。
In addition, FIG. 12 shows an example in which the
このような第3実施例のテラヘルツ波計測装置300は、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200が享受することができる各種効果を、好適に又は相応に享受することができる。
Such a terahertz
(4)第4実施例
続いて、図13及び図14を参照しながら、第4実施例のテラヘルツ波計測装置400について説明する。図13は、第4実施例のテラヘルツ波計測装置400の構成を示すブロック図である。図14は、回転台223の回転角度とポンプ光LB1及びプローブ光LB2の光路との間の関係を示す平面図である。尚、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付することでその詳細な説明を照射する。
(4) Fourth Example Next, a terahertz wave measuring apparatus 400 according to a fourth example will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of a terahertz wave measuring apparatus 400 according to the fourth embodiment. FIG. 14 is a plan view showing the relationship between the rotation angle of the
図13に示すように、第4実施例のテラヘルツ波計測装置400は、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200と比較して、第1受光素子421及び第2受光素子422を更に備えているという点において異なっている。第4実施例のテラヘルツ波計測装置400のその他の構成要素は、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200のその他の構成要素と同一であってもよい。
As illustrated in FIG. 13, the terahertz wave measuring apparatus 400 according to the fourth embodiment further includes a first
第1受光素子421は、光遅延器220がポンプ光LB1を偏光ビームスプリッタ2601に向けて反射していない期間中に、ポンプ光LB1を受光するフォトディテクタである。言い換えれば、第1受光素子421は、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に到達するように光遅延器220がポンプ光LB1を適切に反射していない期間中に、ポンプ光LB1を受光する。
The first
同様に、第2受光素子422は、光遅延器220がプローブ光LB2を偏光ビームスプリッタ2602に向けて反射していない期間中に、プローブ光LB2を受光するフォトディテクタである。言い換えれば、第2受光素子422は、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に到達するように光遅延器220がプローブ光LB2を適切に反射していない期間中に、プローブ光LB2を受光する。
Similarly, the second
具体的には、図14(a)に示すように、回転台223の回転角度が所定の第1範囲にある場合には、光遅延器220は、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に到達し且つプローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に到達するように、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2を適切に反射することができる。この場合、ポンプ光LB1が第1受光素子421に到達することはない。同様に、プローブ光LB2が第2受光素子422に到達することはない。
Specifically, as shown in FIG. 14A, when the rotation angle of the
一方で、図14(b)に示すように、回転台223の回転角度が所定の第2範囲にある場合には、光遅延器220は、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に到達し且つプローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に到達するように、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2を適切に反射することができない。この場合、ポンプ光LB1が第1受光素子421に到達する。言い換えれば、このタイミングでポンプ光LB1が到達する位置に、第1受光素子421が配置される。同様に、プローブ光LB2が第2受光素子422に到達する。言い換えれば、このタイミングでプローブ光LB2が到達する位置に、第2受光素子422が配置される。
On the other hand, as shown in FIG. 14B, when the rotation angle of the
第1受光素子421は、ポンプ光LB1を受光することで、ポンプ光LB1の光強度(言い換えれば、パワー)を測定してもよい。同様に、第2受光素子422は、プローブ光LB2を受光することで、プローブ光LB2の光強度(言い換えれば、パワー)を測定してもよい。この場合、演算処理部150は、ポンプ光LB1の光強度及びプローブ光LB2の光強度のうちの少なくとも一方に基づいて、パルスレーザ装置101が生成するパルスレーザ光LBの特性(例えば、光強度等)を設定してもよい。
The first
尚、上述の説明では、テラヘルツ波発生装置400は、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に到達するように光遅延器220がポンプ光LB1を適切に反射していない期間中にポンプ光LB1を受光する第1受光素子421及びプローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に到達するように光遅延器220がプローブ光LB2を適切に反射していない期間中にプローブ光LB2を受光する第2受光素子422の双方を備えている。しかしながら、テラヘルツ波計測装置400は、ポンプ光LB1がテラヘルツ波発生素子110に到達するように光遅延器220がポンプ光LB1を適切に反射していない期間中にポンプ光LB1を受光すると共に、プローブ光LB2がテラヘルツ波検出素子130に到達するように光遅延器220がプローブ光LB2を適切に反射していない期間中にプローブ光LB2を受光する単一の受光素子を備えていてもよい。
In the above description, the terahertz wave generation device 400 outputs the pump light LB1 during a period in which the
このような第4実施例のテラヘルツ波計測装置400は、第2実施例のテラヘルツ波計測装置200が享受することができる各種効果を、好適に又は相応に享受することができる。加えて、第4実施例のテラヘルツ波計測装置400は、テラヘルツ波THzを用いた測定対象物の特性の分析動作に影響を与えることなく、ポンプ光LB1及びプローブ光LB2の夫々の光強度を好適に測定することができる。
The terahertz wave measuring apparatus 400 according to the fourth embodiment can enjoy various effects that can be enjoyed by the terahertz
尚、第1実施例から第4実施例において説明した各種構成要素が適宜組み合わせられてもよい。 Various components described in the first to fourth embodiments may be appropriately combined.
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及び光路長差調整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 concept of the present invention which can be read from the claims and the entire specification, and a terahertz wave measuring apparatus and an optical path length difference adjusting apparatus accompanying such a change are also included. It is also included in the technical idea of the present invention.
100 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
120 光遅延器
1211 第1再帰反射鏡
1212 第2再帰反射鏡
130 テラヘルツ波検出素子
150 演算処理部
200 テラヘルツ波計測装置
220 光遅延器
2211、2212、2213 第1反射鏡
2221、2222、2223 第2反射鏡
300 テラヘルツ波計測装置
320 光遅延器
3211、3212 第1再帰反射鏡
3221、3222 第2再帰反射鏡
400 テラヘルツ波計測装置
421 第1受光素子
422 第2受光素子
LB1 ポンプ光
LB2 プローブ光
THz テラヘルツ波
DESCRIPTION OF
Claims (10)
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レーザ光及び前記第2レーザ光のうちの一方のレーザ光の光路長が増加すると共に前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光のうちの他方のレーザ光の光路長が減少するように、前記第1レーザ光及び前記第2レーザ光の双方の光路長を調整する調整手段と
を備え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;
The optical path length of one of the first laser light and the second laser light is increased, and the optical path length of the other laser light of the first laser light and the second laser light is decreased. The terahertz wave measuring device further comprising: adjusting means for adjusting optical path lengths of both the first laser beam and the second laser beam.
前記調整手段は、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡の双方を移動させることで、前記第1レーザ光の光路長及び前記第2レーザ光の光路長の双方を調整する
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。 The adjusting means includes a first reflecting mirror that reflects the first laser light and a second reflecting mirror that reflects the second laser light,
The adjusting means adjusts both the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light by moving both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror. The terahertz wave measuring device according to claim 1.
前記調整手段は、前記第1反射鏡及び前記第2反射鏡の双方を同一の方向に向かって移動させることで、前記第1レーザ光の光路長及び前記第2レーザ光の光路長の双方を調整する
ことを特徴とする請求項2に記載のテラヘルツ波計測装置。 The reflecting surface of the first reflecting mirror and the reflecting surface of the second reflecting mirror are facing opposite to each other along the moving direction of the first reflecting mirror and the second reflecting mirror,
The adjusting means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror in the same direction, thereby reducing both the optical path length of the first laser light and the optical path length of the second laser light. The terahertz wave measuring device according to claim 2, wherein the terahertz wave measuring device is adjusted.
ことを特徴とする請求項2又は3に記載のテラヘルツ波計測装置。 The adjustment means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror so that the first reflecting mirror and the second reflecting mirror reciprocate on a straight line. Or the terahertz wave measuring device of 3.
ことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。 The adjusting means moves both the first reflecting mirror and the second reflecting mirror by rotating a turntable on which the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are installed. Item 5. The terahertz wave measuring device according to any one of Items 2 to 4.
前記第2反射鏡は、前記第2レーザ光を再帰反射する再帰反射鏡を含んでいる
ことを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。 The first reflecting mirror includes a retroreflecting mirror that retroreflects the first laser beam,
The terahertz wave measuring apparatus according to any one of claims 2 to 5, wherein the second reflecting mirror includes a retroreflecting mirror that retroreflects the second laser light.
前記第2反射鏡は、反射面が平行であって且つ前記回転台に設置される少なくとも2つの第2回転反射鏡を含み、
前記調整手段は、前記少なくとも2つの第1回転反射鏡のうちの少なくとも一方から伝搬してくる前記一方のレーザ光を前記少なくとも2つの第1回転反射鏡のうちの少なくとも一方に向けて反射し且つ前記回転台の外部に設置される第1外部反射鏡と、前記少なくとも2つの第2回転反射鏡のうちの少なくとも一方から伝搬してくる前記一方のレーザ光を前記少なくとも2つの第2回転反射鏡のうちの少なくとも一方に向けて反射し且つ前記回転台の外部に設置される第2外部反射鏡とを含んでいる
ことを特徴とする請求項5に記載のテラヘルツ波計測装置。 The first reflecting mirror includes at least two first rotating reflecting mirrors having reflecting surfaces parallel to each other and installed on the turntable,
The second reflecting mirror includes at least two second rotating reflecting mirrors having reflecting surfaces parallel to each other and installed on the turntable,
The adjusting means reflects the one laser beam propagating from at least one of the at least two first rotating reflecting mirrors toward at least one of the at least two first rotating reflecting mirrors; A first external reflecting mirror installed outside the rotating table and the one laser beam propagating from at least one of the at least two second rotating reflecting mirrors, the at least two second rotating reflecting mirrors. The terahertz wave measuring device according to claim 5, further comprising: a second external reflecting mirror that reflects toward at least one of the rotating table and is installed outside the rotating table.
前記第2期間中に前記第1反射鏡が反射する前記第1レーザ光を受光する第1受光手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。 The first reflecting mirror reflects the first laser beam so that the first laser beam is applied to the generating unit during the first period, while the second reflecting mirror is in a second period different from the first period. Reflecting the first laser beam so that the first laser beam is not irradiated onto the generating means;
The terahertz wave measurement according to any one of claims 1 to 7, further comprising first light receiving means for receiving the first laser light reflected by the first reflecting mirror during the second period. apparatus.
前記第4期間中に前記第2反射鏡が反射する前記第2レーザ光を受光する第2受光手段を更に備える
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。 The second reflecting mirror reflects the second laser beam so that the second laser beam is applied to the detection means during a third period, while the fourth reflector is in a fourth period different from the third period. Reflecting the second laser beam so that the second laser beam is not irradiated on the detection means;
The terahertz wave measurement according to any one of claims 1 to 8, further comprising second light receiving means for receiving the second laser light reflected by the second reflecting mirror during the fourth period. apparatus.
前記第1光線及び前記第2光線のうちの一方の光線の光路長が増加すると共に前記第1光線及び前記第2光線のうちの他方の光線の光路長が減少するように、前記第1光線の光路長及び前記第2光線の光路長の双方を調整する
ことを特徴とする光路長調整装置。 An optical path length adjusting device for adjusting an optical path length difference between an optical path length of a first light beam and an optical path length of a second light beam different from the first light beam,
The first ray so that the optical path length of one of the first ray and the second ray increases and the optical path length of the other ray of the first ray and the second ray decreases. The optical path length adjusting device is configured to adjust both the optical path length of the second light beam and the optical path length of the second light beam.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013107219A JP2014228346A (en) | 2013-05-21 | 2013-05-21 | Terahertz wave measurement instrument and optical path length adjustment device |
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105534481A (en) * | 2016-01-21 | 2016-05-04 | 华中科技大学 | Frequency domain optical coherence tomograghy device and method |
CN111337430A (en) * | 2020-03-13 | 2020-06-26 | 华太极光光电技术有限公司 | Transmission type terahertz probe adjusting device and positioning method |
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2013
- 2013-05-21 JP JP2013107219A patent/JP2014228346A/en active Pending
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