JP2016009778A - 光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】テラヘルツ波の放射強度を増加させることができる光伝導アンテナを提供する。【解決手段】光伝導アンテナ１００は、光パルスＰが照射されてキャリアを形成するキャリア発生層１０と、キャリア発生層１０の上方に位置し、キャリア発生層１０に電圧を印加する第１電極２０および第２電極３０と、を含み、第１電極２０および第２電極３０は、平面視においてキャリア発生層１０に光パルスＰが照射される領域１２を挟んで第１の方向に対向して設けられ、平面視において第１電極２０と第２電極３０とに挟まれる領域１２の中心Ｏ１２における前記第１の方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離Ｇ１が、平面視において第１電極２０と第２電極３０とに挟まれる領域１２の端部Ｅ１２における前記第１の方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離Ｇ２よりも大きい。【選択図】図２

Description

本発明は、光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置に関する。

近年、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波であるテラヘルツ波が注目されている。テラヘルツ波は、例えば、イメージング、分光計測等の各種計測、非破壊検査等に用いることができる。

このテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置は、例えば、サブピコ秒（数百フェムト秒）程度のパルス幅をもつ光パルスを発生させる光パルス発生装置と、光パルス発生装置で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナ（Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ａｎｔｅｎｎａ：ＰＣＡ）と、を有している。

光伝導アンテナとして、例えば、特許文献１には、光パルスが照射されてキャリアを形成するｉ型半導体層と、ｉ型半導体層に電圧を印加する第１電極および第２電極と、を備えた光伝導アンテナが開示されている。第１電極は、配線として機能する帯状部と、帯状部から第２電極側に突出する突出部と、で構成されている。同様に、第２電極は、配線として機能する帯状部と、帯状部から第１電極側に突出する突出部と、で構成されている。特許文献１の光伝導アンテナでは、平面視において第１電極の突出部と第２電極の突出部との間のギャップに光パルスが照射され、テラヘルツ波を発生させる。第１電極の突出部の平面形状および第２電極の突出部の平面形状は、矩形である。

特開２０１３−１４９７１４号公報

光伝導アンテナに照射される光パルスは、円形や楕円形の断面形状を有し、かつ、光強度はガウス分布である。この場合、特許文献１の光伝導アンテナにおいて、ギャップに照射される光パルスはその強度がギャップの端部にいくほど小さくなる。また、第１電極の突出部の平面形状および第２電極の突出部の平面形状は矩形であるため、第１電極および第２電極によってギャップに印加される電圧はギャップのどの位置でも一定である。

そのため、特許文献１の光伝導アンテナでは、ギャップの端部ほど発生するテラヘルツ波の強度が小さくなり、光伝導アンテナから放射されるテラヘルツ波のトータルの強度を低下させていた。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、テラヘルツ波の放射強度を増加させることができる光伝導アンテナを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記の光伝導アンテナを含むカメラ、イメージング装置、および計測装置を提供することにある。

本発明に係る光伝導アンテナは、
光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
前記光パルスが照射されてキャリアを形成するキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の上方に位置し、前記キャリア発生層に電圧を印加する第１電極および第２電極と、
を含み、
前記第１電極および前記第２電極は、平面視において前記キャリア発生層に光パルスが照射される領域を挟んで第１の方向に対向して設けられ、
平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域の中心における前記第１の方向に沿った前記第１電極と前記第２電極との間の距離が、平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域の端部における前記第１の方向に沿った前記第１電極と前記第２電極との間の距離よりも大きい。

このような光伝導アンテナでは、平面視において第１電極と第２電極とに挟まれる領域の端部における電界強度を、平面視において第１電極と第２電極とに挟まれる領域の中心における電界強度よりも大きくすることができる。光パルスの光強度分布はガウス分布であるため、平面視において第１電極と第２電極とに挟まれる領域の端部では、平面視において第１電極と第２電極とに挟まれる領域の中心と比べて、光パルスの光強度が小さい。したがって、このような光伝導アンテナでは、光パルスの光強度が小さい領域の電界強度を大きくして、光伝導アンテナから放射されるトータルのテラヘルツ波の強度を増加させることができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

本発明に係る光伝導アンテナにおいて
前記第１の方向に沿った前記第１電極と前記第２電極との間の距離は、平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域の中心から端部に向かって漸減してもよい。

このような光伝導アンテナでは、光パルスの光強度が小さい領域の電界強度を大きくして、光伝導アンテナから放射されるトータルのテラヘルツ波の強度を増加させることができる。

本発明に係る光伝導アンテナにおいて
平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域に面する前記第１電極の端部の形状および前記第２電極の端部の形状は、凹状であってもよい。

このような光伝導アンテナでは、光パルスの光強度が小さい領域の電界強度を大きくして、光伝導アンテナから放射されるトータルのテラヘルツ波の強度を増加させることができる。

本発明に係る光伝導アンテナにおいて
平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域に面する前記第１電極の端部の形状および前記第２電極の端部の形状は、楕円の一部であってもよい。

このような光伝導アンテナでは、光パルスの光強度が小さい領域の電界強度を大きくして、光伝導アンテナから放射されるトータルのテラヘルツ波の強度を増加させることができる。

本発明に係る光伝導アンテナにおいて
平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域に面する前記第１電極の端部の形状および前記第２電極の端部の形状は、円の一部であってもよい。

このような光伝導アンテナでは、光パルスの光強度が小さい領域の電界強度を大きくして、光伝導アンテナから放射されるトータルのテラヘルツ波の強度を増加させることができる。

本発明に係るテラヘルツ波発生装置は、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する本発明に係る光伝導アンテナと、
を含む。

このような光伝導アンテナでは、本発明に係る光伝導アンテナを含むため、高い検出感度を有することができる。

本発明に係るカメラは、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する本発明に係る光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を含む。

このようなカメラでは、本発明に係る光伝導アンテナを含むため、高い検出感度を有することができる。

本発明に係るイメージング装置は、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する本発明に係る光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を含む。

このようなイメージング装置では、本発明に係る光伝導アンテナを含むため、高い検出感度を有することができる。

本発明に係る計測装置は、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する本発明に係る光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を含む。

このような計測装置では、本発明に係る光伝導アンテナを含むため、高い検出感度を有することができる。

第１実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。 第１実施形態の第１変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。 第１実施形態の第２変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。 第１実施形態の第３変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。 第１実施形態の第４変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。 第２実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。 第３実施形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を示す図。 第４実施形態に係るイメージング装置を示すブロック図。 第４実施形態に係るイメージング装置のテラヘルツ波検出部を模式的に示す平面図。 テラヘルツ波検出装置を模式的に示す平面図。 テラヘルツ波検出装置のテラヘルツ波検出素子を模式的に示す断面図。 テラヘルツ波検出装置のテラヘルツ波検出素子を模式的に示す平面図。 対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフ。 対象物の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の図。 第５実施形態に係る計測装置を示すブロック図。 第６実施形態に係るカメラを示すブロック図。 第６実施形態に係るカメラを模式的に示す斜視図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 光伝導アンテナ
まず、第１実施形態に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図１および図２は、第１実施形態に係る光伝導アンテナ１００を模式的に示す平面図である。図３は、第１実施形態に係る光伝導アンテナ１００を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１に示す領域ＩＩの拡大図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。また、図１〜図３では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。

光伝導アンテナ１００は、図１〜図３に示すように、半絶縁性基板（キャリア発生層）１０と、第１電極２０と、第２電極３０と、を含む。光伝導アンテナ１００は、光パルスＰが照射されてテラヘルツ波Ｔを発生する。

なお、光パルスＰとは、短時間に急峻に強度が変化する光をいう。光パルスＰのパルス幅（半値全幅ＦＷＨＭ）は、特に限定されないが、例えば、１ｆｓ（フェムト秒）以上８００ｆｓ以下である。光パルスＰは、例えば、円形や楕円形の断面形状を有し、かつ、光強度がガウス分布である。図２に示す例では、光パルスＰの断面形状は、楕円形である。また、テラヘルツ波Ｔとは、周波数が、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の電磁波、特に、３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ以下の電磁波をいう。

半絶縁性基板１０は、光伝導アンテナ１００においてキャリア発生層として機能する。ここで、半絶縁性基板１０とは、化合物半導体によって構成される基板であって、高抵抗（例えば、比抵抗が１０^７Ω・ｃｍ以上）な基板のことをいう。具体的には、半絶縁性基板１０は、例えば、不純物を含まない（ドーピングされていない）ＧａＡｓ基板である。半絶縁性基板１０を構成するＧａＡｓは、ストイキオメトリーな状態であってもよい。すなわち、半絶縁性基板１０を構成するＧａとＡｓとは、１：１の割合で存在していてもよい。なお、半絶縁性基板１０は、ＩｎＰ基板や、ＩｎＡｓ基板、ＩｎＳｂ基板であってもよい。

半絶縁性基板１０は、光パルスＰが照射されてキャリアを形成する。光パルスＰは、半絶縁性基板１０の、平面視において（半絶縁性基板１０と電極２０，３０の積層方向から見て）第１電極２０と第２電極３０との間の領域１２に照射される。領域１２は、半絶縁性基板１０の表面（上面）１４の一部である。より具体的には、領域１２は、半絶縁性基板１０の表面１４の、平面視において第１電極２０の第１電圧印加部２２と第２電極３０の第２電圧印加部３２とに挟まれる領域である。

光パルスＰは、例えば、光パルスＰの中心（光パルスＰの断面形状が楕円である場合、その楕円の中心）が領域１２の中心Ｏ_１２と重なるように照射される。領域１２における光パルスＰの断面形状（照射領域の形状）は、例えば、縦横比が１：１．５〜１：５の楕円である。また、光パルスＰは、領域１２にのみ照射され、電極２０，３０上に照射されないことが望ましい。電極２０，３０上に照射された光パルスＰは、キャリアの発生に寄与しないためである。

半絶縁性基板１０が半絶縁性ＧａＡｓ基板からなる場合、半絶縁性基板１０のキャリア移動度（電子移動度）は、例えば、３０００ｃｍ^２／Ｖｓ以上８５００ｃｍ^２／Ｖｓ以下である。なお、キャリア移動度とは、キャリア（電子および正孔）が固体の物質中を移動するとき、単位電界強度の下で単位時間当たりに移動する距離のことであり、固体の物質中でのキャリアの移動のしやすさをいう。

半絶縁性基板１０において発生したキャリアは、半絶縁性基板１０中を走行することができる。半絶縁性基板１０は、ＬＴ−ＧａＡｓ層に比べて高いキャリア移動度（電子移動度）を有することができる。そのため、光伝導アンテナ１００では、キャリア発生層がＬＴ−ＧａＡｓ層からなる場合に比べて、キャリア移動度を高め、強度の大きなテラヘルツ波Ｔを放射することができる。

第１電極２０および第２電極３０は、半絶縁性基板１０上に位置している。第１電極２０および第２電極３０は、キャリア発生層（半絶縁性基板１０）に電圧を印加する電極である。電極２０，３０は、半絶縁性基板１０に直流（ＤＣ）電圧を印加してもよいし、交流（ＡＣ）電圧を印加してもよい。電極２０，３０は、半絶縁性基板１０とオーミックコンタクトしていてもよい。

第１電極２０および第２電極３０は、例えば、Ａｕ層、Ｐｔ層、Ａｇ層、Ｔｉ層、Ａｌ層、Ｃｕ層、Ｃｒ層、またはこれらの積層体である。電極２０，３０としてＡｕ層とＣｒ層との積層体を用いた場合、Ｃｒ層は、半絶縁性基板１０とＡｕ層との密着性を向上させることができる。電極２０，３０の厚さは、例えば、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。

第１電極２０および第２電極３０は、平面視において半絶縁性基板１０に光パルスＰが照射される領域１２を挟んでＸ軸方向（第１の方向）に対向して設けられている。第１電極２０の平面形状（半絶縁性基板１０と電極２０，３０の積層方向から見た形状）と第２電極３０の平面形状は、例えば、線対称である。

第１電極２０は、第１電圧印加部２２と、第１パッド部２４と、第１ライン部２６と、を有している。第２電極３０は、第２電圧印加部３２と、第２パッド部３４と、第２ライン部３６と、を有している。

第１電圧印加部２２および第２電圧印加部３２は、半絶縁性基板１０に電圧を印加する部分である。平面視において、第１電圧印加部２２と第２電圧印加部３２とによって、半絶縁性基板１０の領域１２に電圧が印加される。

平面視において領域１２に面する第１電圧印加部２２の端部２３の形状は、凹状である。平面視において第１電圧印加部２２の端部２３は、中心が窪んだ形状である。図示の例では、平面視において第１電圧印加部２２の端部２３の形状は、楕円の一部である。より具体的には、平面視において第１電圧印加部２２の端部２３の形状は、領域１２の中心Ｏ_１２を中心とし、Ｙ軸方向に沿った長軸（Ｘ軸方向に沿った短軸）を有する楕円の一部である。なお、領域１２の中心Ｏ_１２は、平面視において、第１電圧印加部２２の端部２３の中心と第２電圧印加部３２の端部３３の中心とを結ぶ仮想直線の中点と重なる点である。

第１電圧印加部２２の端部２３は、例えば、平面視において光パルスＰの断面の外縁に沿うように設けられている。図２に示す例では、光パルスＰの断面形状は楕円であり、第１電圧印加部２２の端部２３は、平面視において断面形状が楕円である光パルスＰの断面の外縁に沿うように設けられている。

平面視において第２電圧印加部３２の領域１２に面する端部３３の形状は、凹状である。平面視において第１電圧印加部２２の端部２３は、中心が窪んだ形状である。図示の例では、平面視において第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、楕円の一部である。より具体的には、平面視において第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、領域１２の中心Ｏ_１２を中心とし、Ｙ軸方向に沿った長軸（Ｘ軸方向に沿った短軸）を有する楕円の一部である。平面視において第１電圧印加部２２の端部２３と第２電圧印加部の端部２３とは、領域１２の中心Ｏ_１２を通りＹ軸方向に沿った仮想直線に関して線対称である。

第２電圧印加部３２の端部３３は、例えば、平面視において光パルスＰの断面の外縁に沿うように設けられている。図２に示す例では、光パルスＰの断面形状は楕円であり、第２電圧印加部３２の端部３３は、平面視において断面形状が楕円である光パルスＰの断面の外縁に沿うように設けられている。

第１電圧印加部２２は、第１ライン部２６から、第１ライン部２６の長手方向と直交する方向に突出している。第１電圧印加部２２は、第１ライン部２６から、第２電極３０側に突出している。第２電圧印加部３２は、第２ライン部３６から、第２ライン部３６の長手方向と直交する方向に突出している。第２電圧印加部３２は、第２ライン部３６から、第１電極２０側に突出している。図示の例では、第１電圧印加部２２は第１ライン部２６から＋Ｘ軸方向に突出し、第２電圧印加部３２は第２ライン部３６から−Ｘ軸方向に突出している。

第１電圧印加部２２は、図示の例では、第１ライン部２６から第２電極３０側に向かって一定の幅で突出している。同様に、第２電圧印加部３２は、第２ライン部３６から第１電極２０側に向かって一定の幅で突出している。電圧印加部２２，３２の幅（Ｙ軸方向の大きさ）は、例えば、２μｍ以上１０μｍ以下である。

なお、第１電圧印加部２２は、第１ライン部２６から第２電極３０側に向かって幅が狭くなるように突出してもよい。同様に、第２電圧印加部３２は、第２ライン部３６から第１電極２０側に向かって幅が狭くなるように突出してもよい。

平面視において第１電極２０と第２電極３０とに挟まれる領域１２の中心Ｏ_１２におけるＸ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離Ｇ１は、平面視において第１電極２０と第２電極３０とに挟まれる領域１２の端部Ｅ_１２におけるＸ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離Ｇ２よりも大きい。なお、領域１２の端部Ｅ_１２は、領域１２のＹ軸方向の端である。すなわち、領域１２の端部Ｅ_１２は、領域１２のうち中心Ｏ_１２からＹ軸方向に最も離れた位置である。

距離Ｇ１は、第１電極２０と第２電極３０とを結び、かつ、領域１２の中心Ｏ_１２を通りＸ軸に平行な仮想直線の長さといえる。また、距離Ｇ１は、領域１２の中心Ｏ_１２における電極２０，３０間のギャップの大きさともいえる。また、距離Ｇ１は、領域１２の中心Ｏ_１２におけるＸ軸方向に沿った第１電圧印加部２２と第２電圧印加部３２との間の距離である。

距離Ｇ２は、第１電極２０と第２電極３０とを結び、かつ、領域１２の端部Ｅ_１２を通りＸ軸に平行な仮想直線の長さである。また、距離Ｇ２は、領域１２の端部Ｅ_１２における電極２０，３０間のギャップの大きさともいえる。また、距離Ｇ２は、領域１２の端部Ｅ_１２におけるＸ軸方向に沿った第１電圧印加部２２と第２電圧印加部３２との間の距離である。

Ｘ軸方向に沿った第１電極２０（第１電圧印加部２２）と第２電極３０（第２電圧印加部３２）との間の距離は、図２に示すように、領域１２の中心Ｏ_１２から端部Ｅ_１２に向かって漸減している。言い換えると、電極２０，３０間のギャップの大きさは、領域１２の中心Ｏ_１２から端部Ｅ_１２に向かって漸減している。第１電極２０と第２電極３０との間の距離は、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下の範囲である。

第１パッド部２４および第２パッド部３４は、外部配線（図示せず）と接続される部分である。第１パッド部２４は、例えば、２つ設けられている。第２パッド部３４は、例えば、２つ設けられている。

第１ライン部２６は、第１電圧印加部２２と第１パッド部２４とを接続している。第２ライン部３６は、第２電圧印加部３２と第２パッド部３４とを接続している。ライン部２６，３６は、平面視において、帯状の形状を有しており、第１ライン部２６と第２ライン部３６とは、例えば、平行である。ライン部２６，３６の長さ（Ｙ軸方向の大きさ）は、例えば、１ｍｍ以上９ｍｍ以下である。また、ライン部２６，３６の幅（Ｘ軸方向の大きさ）は、例えば、２μｍ以上３０μｍ以下である。また、第１ライン部２６と第２ライン部３６との間の距離は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

次に、光伝導アンテナ１００の動作について説明する。電極２０，３０により半絶縁性基板１０に電圧を印加した状態で、電極２０，３０間に（電圧印加部２２，３２間に）光パルスＰを照射する。光パルスＰは、半導体レーザー等の光源から射出され、半絶縁性基板１０の領域１２を照射する。

光パルスＰの照射によって、半絶縁性基板１０中にキャリア（例えば電子）が瞬時に生成する。キャリアは、電極２０，３０により印加された電圧によって加速されて半絶縁性基板１０中を移動し（走行し）、半絶縁性基板１０中に瞬間的に電流（光電流）が流れる。そして、光電流の時間変化に比例した強度を有するテラヘルツ波Ｔが発生する。光電流の時間変化は、半絶縁性基板１０のキャリア移動度に比例する。したがって、光伝導アンテナ１００には、半絶縁性基板１０のキャリア移動度に比例した強度を有するテラヘルツ波Ｔが発生し、光伝導アンテナ１００からテラヘルツ波Ｔが放射される。

なお、キャリアは、第１電極２０側から第２電極３０側に向けて移動してもよいし、第２電極３０側から第１電極２０側に向けて移動していてもよい。

光伝導アンテナ１００は、例えば、以下の特徴を有する。

光伝導アンテナ１００では、領域１２の中心Ｏ_１２におけるＸ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離Ｇ１が、領域１２の端部Ｅ_１２におけるＸ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離Ｇ２よりも大きい。そのため、光伝導アンテナ１００では、光パルスＰの光強度が小さい領域１２の端部Ｅ_１２における電界強度を大きくして、光伝導アンテナ１００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。以下、その理由について説明する。

光伝導アンテナにおいて、テラヘルツ波Ｔの放射電力Ｐ_ＴＨｚは、下記式（１）で表される。

なお、Ｉ_ｏｐｔは光パルスＰの光強度であり、Ｅ_ｂｉａｓはバイアス電界強度である。

光伝導アンテナ１００においてＸ軸方向に沿った電極２０，２０間の距離（電極２０，３０間のギャップ）をＧとし、電極２０，３０間に印加される電圧（バイアス電圧）をＶ_ｂｉａｓとすると、バイアス電界強度Ｅ_ｂｉａｓは下記式（２）で表される。

ここで、光伝導アンテナ１００に照射される光パルスＰの光強度の分布はガウス分布である。そのため、領域１２の中心Ｏ_１２では光パルスＰの光強度Ｉ_ｏｐｔが大きく、領域１２の端部Ｅ_１２では光パルスＰの光強度Ｉ_ｏｐｔが小さくなる。そのため、仮に、距離Ｇ１と距離Ｇ２とが等しい場合、領域１２の端部Ｅ_１２と領域１２の中心Ｏ_１２とでは、バイアス電界強度Ｅ_ｂｉａｓが等しくなるため、領域１２の端部Ｅ_１２の放射電力Ｐ_ＴＨｚは領域１２の中心Ｏ_１２の放射電力Ｐ_ＴＨｚに比べて小さくなる。

これに対して、光伝導アンテナ１００では、距離Ｇ１が距離Ｇ２よりも大きいため、領域１２の端部Ｅ_１２では、領域１２の中心Ｏ_１２と比べて、バイアス電界強度Ｅ_ｂｉａｓが大きくなる。そのため、光伝導アンテナ１００では、距離Ｇ１と距離Ｇ２とが等しい場合と比べて、領域１２の端部Ｅ_１２の放射電力Ｐ_ＴＨｚを大きくすることができ、光伝導アンテナ１００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度（放射電力Ｐ_ＴＨｚ）を増加させることができる。

光伝導アンテナ１００では、Ｘ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離は、領域１２の中心Ｏ_１２から端部Ｅ_１２に向かって漸減する。上述したように、光パルスＰの光強度はガウス分布である。すなわち、領域１２に照射される光パルスＰの光強度は、領域１２の中心Ｏ_１２から端部Ｅ_１２に向かって漸減する。したがって、光伝導アンテナ１００では、光パルスＰの光強度が小さい領域における電界強度を大きくして、光伝導アンテナ１００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。

光伝導アンテナ１００では、第１電極２０の端部２３の形状および第２電極３０の端部３３の形状は、平面視において、凹状である。そのため、光伝導アンテナ１００では、光パルスＰの光強度が小さい領域における電界強度を大きくして、光伝導アンテナ１００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。

光伝導アンテナ１００では、第１電極２０の端部２３の形状および第２電極３０の端部３３の形状は、平面視において、楕円の一部である。上述したように、光パルスＰの断面形状は、楕円である。そのため、光伝導アンテナ１００では、第１電極２０の端部２３および第２電極３０の端部３３を、光パルスＰの断面の外縁に沿わせることができる。したがって、光伝導アンテナ１００では、例えば第１電極２０の端部２３の形状および第２電極３０の端部３３の形状がＹ軸に平行な直線状である場合と比べて、距離Ｇ２を小さくすることができる。したがって、光伝導アンテナ１００では、光パルスＰの光強度が小さい領域１２の端部Ｅ_１２における電界強度を大きくして、光伝導アンテナ１００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。

１．２． 光伝導アンテナの製造方法
次に、第１実施形態に係る光伝導アンテナ１００の製造方法について、図１〜３を参照しながら説明する。

図３に示すように、半絶縁性基板１０上に、第１電極２０および第２電極３０を形成する。電極２０，３０は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組合せなどにより形成される。このとき、電圧印加部２２，３２は、図２に示すように、距離Ｇ１が距離Ｇ２よりも大きくなるように形成される。

以上の工程により、光伝導アンテナ１００を製造することができる。

１．３． 光伝導アンテナの変形例
次に、第１実施形態に係る光伝導アンテナの変形例について説明する。以下に説明する各変形例に係る光伝導アンテナ２００，３００，４００，５００において、上述した光伝導アンテナ１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

１．３．１． 第１変形例
まず、第１変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図４は、第１変形例に係る光伝導アンテナ２００を模式的に示す平面図であって図２に対応している。

上述した光伝導アンテナ１００では、図２に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３の形状および第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、平面視において楕円の一部であった。

これに対して、光伝導アンテナ２００では、図４に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３の形状および第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、平面視において円の一部である。

第１電圧印加部２２の端部２３の形状は、平面視において領域１２の中心Ｏ_１２を中心とする円の一部である。図４に示す例では、光パルスＰの断面形状は円であり、第１電圧印加部２２の端部２３は、平面視において、断面形状が円である光パルスＰの断面の外縁に沿うように設けられている。

同様に、第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、平面視において領域１２の中心Ｏ_１２を中心とする円の一部である。図４に示す例では、光パルスＰの断面形状は円であり、第２電圧印加部３２の端部３３は、平面視において、断面形状が円である光パルスＰの断面の外縁に沿うように設けられている。第１電圧印加部２２の端部２３と第２電圧印加部３２の端部３３とは、平面視において領域１２の中心Ｏ_１２を通りＹ軸に沿った仮想直線に関して線対称である。

光伝導アンテナ２００では、第１電極２０の端部２３の形状および第２電極３０の端部３３の形状は、平面視において、円の一部である。上述したように、光伝導アンテナ２００に照射される光パルスＰの断面形状は、円である。そのため、光伝導アンテナ２００では、第１電極２０の端部２３および第２電極３０の端部３３を、光パルスＰの断面の外縁に沿わせることができる。したがって、光伝導アンテナ２００では、例えば第１電極２０の端部２３の形状および第２電極３０の端部３３の形状がＹ軸に平行な直線状である場合と比べて、距離Ｇ２を小さくすることができる。したがって、光伝導アンテナ１００では、光パルスＰの光強度が小さい領域１２の端部Ｅ_１２における電界強度を大きくして、光伝導アンテナ２００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。

１．３．２． 第２変形例
次に、第２変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図５は、第２変形例に係る光伝導アンテナ３００を模式的に示す平面図であって図２に対応している。

上述した光伝導アンテナ１００では、図２に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３の形状および第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、平面視において楕円の一部であった。

これに対して、光伝導アンテナ３００では、図５に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３は、平面視において、第１の辺２３ａと第２の辺２３ｂとを有し、第１の辺２３ａと第２の辺２３ｂとが端部２３の中心で接続された形状を有している。また、第２電圧印加部３２の端部３３は、平面視において、第１の辺３３ａと第２の辺３３ｂとを有し、第１の辺３３ａと第２の辺３３ｂとが端部３３の中心で接続された形状を有している。

光伝導アンテナ３００では、Ｘ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離は、領域１２の中心Ｏ_１２から端部Ｅ_１２に向かって直線的に漸減する。したがって、光伝導アンテナ３００では、光パルスＰの光強度が小さい領域１２の端部Ｅ_１２における電界を大きくして、光伝導アンテナ３００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。

１．３．３． 第３変形例
次に、第３変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図６は、第３変形例に係る光伝導アンテナ４００を模式的に示す平面図であって図２に対応している。

上述した光伝導アンテナ１００では、図２に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３の形状および第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、平面視において楕円の一部であった。

これに対して、光伝導アンテナ４００では、図６に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３は、平面視において、第１の辺２３ａと第２の辺２３ｂと第３の辺２３ｃと、を有し、第１の辺２３ａと第２の辺２３ｂとが、端部２３の中心に位置している第３の辺２３ｃで接続された形状を有している。また、第２電圧印加部３２の端部３３は、平面視において、第１の辺３３ａと第２の辺３３ｂと第３の辺３３ｃと、を有し、第１の辺３３ａと第２の辺３３ｂとが、端部３３の中心に位置している第３の辺３３ｃで接続された形状を有している。

光伝導アンテナ４００では、Ｘ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離は、領域１２の中心Ｏ_１２および中心Ｏ_１２近傍において一定であり、当該中心Ｏ_１２近傍から端部Ｅ_１２に向かって直線的に漸減する。したがって、光伝導アンテナ４００では、光パルスＰの光強度が小さい領域１２の端部Ｅ_１２における電界強度を大きくして、光伝導アンテナ４００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。

１．３．４． 第４変形例
次に、第４変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図７は、第４変形例に係る光伝導アンテナ５００を模式的に示す平面図であって図２に対応している。

上述した光伝導アンテナ１００では、図２に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３の形状および第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、平面視において楕円の一部であった。

これに対して、光伝導アンテナ５００では、図７に示すように、第１電圧印加部２２の端部２３の形状および第２電圧印加部３２の端部３３の形状は、平面視においてＸ軸方向に沿った第１電極２０と第２電極３０との間の距離が、領域１２の中心Ｏ_１２から端部Ｅ_１２に向かって段階的に減少するような形状である。したがって、光伝導アンテナ５００では、光パルスＰの光強度が小さい領域１２の端部Ｅ_１２における電界強度を大きくして、光伝導アンテナ５００から放射されるトータルのテラヘルツ波Ｔの強度を増加させることができる。

２． 第２実施形態
２．１． 光伝導アンテナ
次に、第２実施形態に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係る光伝導アンテナ６００を模式的に示す平面図であり、図２に対応している。図９は、光伝導アンテナ６００を模式的に示す断面図であって図８に示すＩＸ−ＩＸ線断面図である。以下、光伝導アンテナ６００において、上述した光伝導アンテナ１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した光伝導アンテナ１００では、図３に示すように、半絶縁性基板１０がキャリア発生層として機能していた。

これに対して、光伝導アンテナ６００では、図９に示すように、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０がキャリア発生層として機能する。

ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０は、半絶縁性基板１０上に配置されている。ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０上には、電極２０，３０が配置されている。ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０は、低温ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法によって形成されたＧａＡｓ層である。

ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０は、光パルスＰが照射されてキャリアを形成する。光パルスＰは、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０の、平面視において（半絶縁性基板１０とＬＴ−ＧａＡｓ層６１０の積層方向から見て）第１電極２０と第２電極３０との間の領域６１２に照射される。領域６１２は、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０の表面（上面）６１４の一部である。より具体的には、領域６１２は、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０の表面６１４の、平面視において第１電圧印加部２２と第２電圧印加部３２とに挟まれる領域である。光パルスＰは、例えば、光パルスＰの中心（光パルスＰの断面形状が楕円である場合、その楕円の中心）が領域６１２の中心Ｏ_６１２と重なるように照射される。

次に、光伝導アンテナ６００の動作について説明する。電極２０，３０によりＬＴ−ＧａＡｓ層６１０に電圧を印加した状態で、電極２０，３０間に（電圧印加部２２，３２間に）光パルスＰを照射する。光パルスＰは、半導体レーザー等の光源から射出され、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０の領域６１２を照射する。

光パルスＰの照射によって、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０中にキャリア（例えば電子）が瞬時に生成する。キャリアは、電極２０，３０により印加された電圧によって加速されてＬＴ−ＧａＡｓ層６１０中を移動し、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０中に瞬間的に電流（光電流）が流れる。そして、光電流の時間変化に比例した強度を有するテラヘルツ波Ｔが発生し、光伝導アンテナ６００からテラヘルツ波Ｔが放射される。

光伝導アンテナ６００では、上述した光伝導アンテナ１００と同様の作用効果を奏することができる。

２．２． 光伝導アンテナの製造方法
次に、第２実施形態に係る光伝導アンテナの製造方法について、図８および図９を参照しながら説明する。

図９に示すように、半絶縁性基板１０上にＬＴ−ＧａＡｓ層６１０を形成する。ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０は、低温ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法によって形成される。次に、図８および図９に示すように、ＬＴ−ＧａＡｓ層６１０上に、第１電極２０および第２電極３０を形成する。電極２０，３０は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組合せなどにより形成される。

以上の工程により、光伝導アンテナ６００を製造することができる。

２．３． 光伝導アンテナの変形例
次に、第２実施形態に係る光伝導アンテナ６００の変形例について説明する。第２実施形態に係る光伝導アンテナ６００においても、上述した光伝導アンテナ１００の変形例（図４〜図７参照）を適用することができ、同様の作用効果を奏することができる。

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係るテラヘルツ波発生装置１０００について、図面を参照しながら説明する。図１０は、第３実施形態に係るテラヘルツ波発生装置１０００の構成を示す図である。

テラヘルツ波発生装置１０００は、図１０に示すように、光パルス発生装置１０１０と、本発明に係る光伝導アンテナと、を含む。以下では、本発明に係る光伝導アンテナとして、光伝導アンテナ１００を用いた例について説明する。

光パルス発生装置１０１０は、励起光である光パルス（例えば図２および図３に示す光パルスＰ）を発生する。光パルス発生装置１０１０は、発生した光パルスを光伝導アンテナ１００に照射する。光パルス発生装置１０１０が発生させる光パルスの幅は、例えば、１ｆｓ以上８００ｆｓ以下である。光パルス発生装置１０１０としては、例えば、フェムト秒ファイバーレーザー、チタンサファイヤレーザー、半導体レーザー等を用いる。

光伝導アンテナ１００は、上記のとおり、光パルスが照射されて、テラヘルツ波を発生することができる。

テラヘルツ波発生装置１０００は、光伝導アンテナ１００を含むため、テラヘルツ波の放射強度を増加させることができる。

４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係るイメージング装置１１００について、図面を参照しながら説明する。図１１は、第４実施形態に係るイメージング装置１１００を示すブロック図である。図１２は、第４実施形態に係るイメージング装置１１００のテラヘルツ波検出部１１２０を模式的に示す平面図である。

イメージング装置１１００は、図１１に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部１１１０と、テラヘルツ波発生部１１１０から出射され、対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１２０と、テラヘルツ波検出部１１２０の検出結果に基づいて、対象物Ｏの画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部１１３０と、を含む。

テラヘルツ波発生部１１１０としては、本発明に係るテラヘルツ波発生装置を用いることができる。ここでは、本発明に係るテラヘルツ波発生装置として、テラヘルツ波発生装置１０００を用いた場合について説明する。

テラヘルツ波検出部１１２０は、図１２に示すように、複数の画素１１２２を含む。図示の例では、画素１１２２の形状は、正方形である。画素１１２２は、マトリックス状に配置されている。画素１１２２の数は、特に限定されない。画素１１２２は、複数のテラヘルツ波検出装置９００（テラヘルツ波検出装置９００ａ，９００ｂ，９００ｃ，９００ｄ）により構成されている。

図１３は、テラヘルツ波検出部１１２０の画素１１２２を構成するテラヘルツ波検出装置９００を模式的に示す平面図である。図１４は、テラヘルツ波検出装置９００のテラヘルツ波検出素子９０２を模式的に示す断面図である。図１５は、テラヘルツ波検出装置９００のテラヘルツ波検出素子９０２を模式的に示す平面図である。なお、図１４は、図１５のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。また、便宜上、図１３では、テラヘルツ波検出素子９０２を簡略化して図示している。

テラヘルツ波検出装置９００は、図１３〜図１５に示すように、基板９１０と、テラヘルツ波検出素子９０２と、を含む。テラヘルツ波検出素子９０２は、変換部９３０と、吸収部９６０と、を含む。さらに、テラヘルツ波検出素子９０２は、柱部９１６，９１８と、メンブレン９２０と、配線層９４０，９４２と、コンタクト部９４４，９４６と、絶縁層９５０と、を含むことができる。

基板９１０は、支持基板９０３と、層間絶縁層９０４と、第１保護層９０６と、を有している。

テラヘルツ波検出素子９０２は、基板９１０上に設けられている。テラヘルツ波検出素子９０２は、複数設けられることができるが、その数は特に限定されない。テラヘルツ波検出素子９０２は、例えば、マトリックス状に配列される。

柱部９１６，９１８は、メンブレン９２０を支持している。なお、基板９１０上であって、複数のテラヘルツ波検出素子９０２の周囲には、枠部９１９が設けられていてもよい。

メンブレン９２０は、柱部９１６，９１８によって、基板９１０の上方に支持されている。図示の例では、メンブレン９２０の下には、第２保護層９０８が設けられている。メンブレン９２０は、支持部９２２と、腕部９２４ａ，９２４ｂと、固定部９２６ａ，９２６ｂと、を有している。支持部９２２は、変換部９３０および吸収部９６０を支持することができる。第１腕部９２４ａは、支持部９２２と第１固定部９２６ａとを連結している。第２腕部９２４ｂは、支持部９２２と第２固定部９２６ｂとを連結している。腕部９２４ａ，９２４ｂおよび支持部９２２は、基板９１０と離間して設けられている。固定部９２６ａ，９２６ｂは、柱部９１６，９１８上に設けられている。

変換部９３０は、吸収部９６０にて発生した熱を電気信号に変換することができる。変換部９３０は、金属層９３２と、焦電体層９３４と、金属層９３６と、を有している。焦電体層９３４の材質は、焦電効果を発揮することができる誘電体（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ））である。

変換部９３０では、焦電体層９３４の焦電効果に応じて、金属層９３２，９３６に電流が流れる。すなわち、焦電体層９３４の温度変化に応じて、焦電体層９３４の電気分極量の変化分が、焦電流として金属層９３２，９３６に流れる。つまり、変換部９３０は、焦電センサーである。このように、変換部９３０は、温度変化を、電気信号に変換することができる。

第１配線層９４０は、金属層９３２および第１コンタクト部９４４に接続されている。第１コンタクト部９４４は、第１コンタクトホール９１２に設けられている。第２配線層９４２は、金属層９３６および第２コンタクト部９４６に接続されている。第２コンタクト部９４６は、第２コンタクトホール９１４に設けられている。

コンタクト部９４４，９４６は、例えば支持基板９０３上に設けられた図示しない回路部と電気的に接続されている。そのため、焦電体層９３４の焦電効果に応じて金属層９３２，９３６に流れる電流（電気信号）は、回路部に至ることできる。回路部では、該電気信号からテラヘルツ波を検出することができる。絶縁層９５０によって、金属層９３２と第２配線層９４２とを電気的に分離することができる。

吸収部９６０は、変換部９３０上に設けられている。吸収部９６０は、金属層９３６と、誘電体層９６２と、金属構造体９６４と、を有している。金属構造体９６４および金属層９３６は、誘電体層９６２を挟んでいる。金属構造体９６４は、メタマテリアルである。ここで、「メタマテリアル」とは、電磁波（テラヘルツ波）の波長に比べて十分に小さい単位構造（具体的には金属構造体９６４）が周期的に配列されていて、電磁波に対して均質な媒質として振舞うように構成された人工物質のことである。メタマテリアルは、単位構造の構造・配置によって、自由にその物性値（誘電率・透磁率）を調整することができる。

吸収部９６０では、テラヘルツ波を吸収して熱を発生させることができる。具体的には、吸収部９６０にテラヘルツ波が照射されると、例えば電界の振動方向が所定の方向（図１５に示すＸ方向）であるテラヘルツ波の偏波は、金属構造体９６４と金属層９３６との間の誘電体層９６２に侵入し、金属構造体９６４と金属層９３６との間で多重反射する。これにより、誘電体層９６２に誘電損失が生じ、熱が発生する。吸収部９６０において発生した熱は、変換部９３０に伝わり、変換部９３０にて電気信号に変換される。このようにして、テラヘルツ波検出装置９００では、テラヘルツ波を電気信号として検出することができる。

図１２に示すテラヘルツ波検出装置９００ａ，９００ｂ，９００ｃ，９００ｄは、互いに異なる波長のテラヘルツ波を選択的に検出することができる。具体的には、テラヘルツ波検出装置９００ａ，９００ｂ，９００ｃ，９００ｄにおいて、図１４および図１５に示す金属構造体９６４の形状および大きさの少なくとも一方は、異なっており、これにより、テラヘルツ波検出装置９００ａ，９００ｂ，９００ｃ，９００ｄは、互いに異なる波長のテラヘルツ波を吸収することができる。すなわち、各画素１１２２において、４つの波長のテラヘルツ波を検出することができる。

なお、ここでは、テラヘルツ波検出部１１２０の画素１１２２を構成するテラヘルツ波検出装置として、テラヘルツ波検出装置９００を用いた例について説明したが、テラヘルツ波検出装置の構成は、これに限定されない。例えば、テラヘルツ波検出装置として、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルターと、当該フィルターを通過した目的の波長のテラヘルツ波を検出する検出部と、を備えたものを用いてもよい。

次に、イメージング装置１１００の使用例について説明する。図１６は、対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。図１７は、対象物の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の図である。

まず、分光イメージングの対象となる対象物Ｏが、３つの物質Ａ、Ｂ、およびＣで構成されているとする。イメージング装置１１００は、この対象物Ｏの分光イメージングを行う。また、ここでは、一例として、テラヘルツ波検出部１１２０は、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出することとする。

また、テラヘルツ波検出部１１２０の各画素１１２２においては、テラヘルツ波検出装置９００ａおよびテラヘルツ波検出装置９００ｂを使用する。テラヘルツ波検出装置９００ａにおいて検出される波長（吸収される波長）をλ１、テラヘルツ波検出装置９００ｂにおいて検出される波長（吸収される波長）をλ２とし、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度をα１、波長λ２の成分の強度をα２としたとき、その強度α２と強度α１の差分（α２−α１）が、物質Ａと物質Ｂと物質Ｃとで、互いに顕著に区別できるように、テラヘルツ波検出装置９００ａにおいて検出される波長λ１、およびテラヘルツ波検出装置９００ｂで検出される波長λ２が設定されている。

図１６に示すように、物質Ａにおいては、対象物Ｏで反射したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と波長λ１の成分の強度α１との差分（α２−α１）は、正値となる。また、物質Ｂにおいては、強度α２と強度α１との差分（α２−α１）は、零となる。また、物質Ｃにおいては、強度α２と強度α１との差分（α２−α１）は、負値となる。

イメージング装置１１００により、対象物Ｏの分光イメージングを行う際は、まず、テラヘルツ波発生部１１１０により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１２０で、α１およびα２として検出する。この検出結果は、画像形成部１１３０に送出される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏで反射したテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。

画像形成部１１３０においては、前記検出結果に基づいて、テラヘルツ波検出装置９００ｂにおいて検出されたテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と、テラヘルツ波検出装置９００ａにおいて検出されたテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度α１と、の差分（α２−α１）を求める。そして、対象物Ｏのうち、前記差分が正値となる部位を物質Ａ、前記差分が零となる部位を物質Ｂ、前記差分が負値となる部位を物質Ｃと判断し、特定する。

また、画像形成部１１３０では、図１７に示すように、対象物Ｏの物質Ａ、Ｂ、およびＣの分布を示す画像の画像データを作成する。この画像データは、画像形成部１１３０から図示しないモニターに送出され、そのモニターにおいて、対象物Ｏの物質Ａ、Ｂ、およびＣの分布を示す画像が表示される。この場合、例えば、対象物Ｏの物質Ａの分布する領域は黒色、物質Ｂの分布する領域は灰色、物質Ｃの分布する領域は白色に色分けして表示される。このイメージング装置１１００では、以上のように、対象物Ｏを構成する各物質の同定と、その各部質の分布測定とを同時に行うことができる。

なお、イメージング装置１１００の用途は、上記のものに限らず、例えば、人物に対してテラヘルツ波を照射し、その人物を透過または反射したテラヘルツ波を検出し、画像形成部１１３０において処理を行うことにより、その人物が、拳銃、ナイフ、違法な薬物等を所持しているか否かを判別することもできる。

イメージング装置１１００では、テラヘルツ波の放射強度を増加させることができる光伝導アンテナ１００を含む。そのため、イメージング装置１１００は、高い検出感度を有することができる。

５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係る計測装置１２００について、図面を参照しながら説明する。図１８は、第５実施形態に係る計測装置１２００を示すブロック図である。

以下、第５実施形態に係る計測装置１２００において、第４実施形態に係るイメージング装置１１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す第６実施形態に係るカメラ１３００においても同様である。

計測装置１２００は、図１８に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部１１１０と、テラヘルツ波発生部１１１０から出射され、対象物Ｏを透過するテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１２０と、テラヘルツ波検出部１１２０の検出結果に基づいて、対象物Ｏを計測する計測部１２１０と、を含む。

次に、計測装置１２００の使用例について説明する。計測装置１２００により、対象物Ｏの分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生部１１１０により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１２０で検出する。この検出結果は、計測部１２１０に送出される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。

計測部１２１０においては、前記検出結果から、各画素１１２２を構成するテラヘルツ波検出装置９００ａ，９００ｂ，９００ｃ，９００ｄにおいて検出されたテラヘルツ波のそれぞれの強度を把握し、対象物Ｏの成分およびその分布の分析等を行う。

計測装置１２００では、テラヘルツ波の放射強度を増加させることができる光伝導アンテナ１００を含む。そのため、計測装置１２００は、高い検出感度を有することができる。

６． 第６実施形態
次に、第６実施形態に係るカメラ１３００について、図面を参照しながら説明する。図１９は、第６実施形態に係るカメラ１３００を示すブロック図である。図２０は、第６実施形態に係るカメラ１３００を模式的に示す斜視図である。

カメラ１３００は、図１９および図２０に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部１１１０と、テラヘルツ波発生部１１１０から出射され、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波または対象物Ｏを透過したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１２０と、テラヘルツ波検出部１１２０の検出結果を記憶する記憶部１３０１と、を含む。そして、これらの各部１１１０，１１２０，１３０１は、カメラ１３００の筐体１３１０に収められている。また、カメラ１３００は、対象物Ｏで反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１２０に収束（結像）させるレンズ（光学系）１３２０と、テラヘルツ波発生部１１１０で発生したテラヘルツ波を筐体１３１０の外部へ出射させるための窓部１３３０と、を備える。レンズ１３２０や窓部１３３０は、テラヘルツ波を透過・屈折させるシリコン、石英、ポリエチレンなどの部材によって構成されている。なお、窓部１３３０は、スリットのように単に開口が設けられている構成としてもよい。

次に、カメラ１３００の使用例について説明する。カメラ１３００により、対象物Ｏを撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生部１１１０により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をレンズ１３２０によってテラヘルツ波検出部１１２０に収束（結像させて）検出する。この検出結果は、記憶部１３０１に送出され、記憶される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。また、前記検出結果は、例えば、パーソナルコンピューター等の外部装置に送信することもできる。パーソナルコンピューターでは、前記検出結果に基づいて、各処理を行うことができる。

カメラ１３００は、テラヘルツ波の放射強度を増加させることができる光伝導アンテナ１００を含む。そのため、カメラ１３００は、高い検出感度を有することができる。

上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０…半絶縁性基板、１２…領域、１４…表面、２０…第１電極、２２…第１電圧印加部、２３…端部、２３ａ…第１の辺、２３ｂ…第２の辺、２３ｃ…第３の辺、２４…第１パッド部、２６…第１ライン部、３０…第２電極、３２…第２電圧印加部、３３…端部、３３ａ…第１の辺、３３ｂ…第２の辺、３３ｃ…第３の辺、３４…第２パッド部、３６…第２ライン部、１００，２００，３００，４００，５００，６００…光伝導アンテナ、６１０…ＬＴ−ＧａＡｓ層、６１２…領域、６１４…表面、９００，９００ａ，９００ｂ，９００ｃ，９００ｄ…テラヘルツ波検出装置、９０２…テラヘルツ波検出素子、９０３…支持基板、９０４…層間絶縁層、９０６…第１保護層、９０８…第２保護層、９１０…基板、９１２…第１コンタクトホール、９１４…第２コンタクトホール、９１６，９１８…柱部、９１９…枠部、９２０…メンブレン、９２２…支持部、９２４ａ…第１腕部、９２４ｂ…第２腕部、９２６ａ…第１固定部、９２６ｂ…第２固定部、９３０…変換部、９３２…金属層、９３４…焦電体層、９３６…金属層、９４０…第１配線層、９４２…第２配線層、９４４…第１コンタクト部、９４６…第２コンタクト部、９５０…絶縁層、９６０…吸収部、９６２…誘電体層、９６４…金属構造体、１０００…テラヘルツ波発生装置、１０１０…光パルス発生装置、１１００…イメージング装置、１１１０…テラヘルツ波発生部、１１２０…テラヘルツ波検出部、１１２２…画素、１１３０…画像形成部、１２００…計測装置、１２１０…計測部、１３００…カメラ、１３０１…記憶部、１３１０…筐体、１３２０…レンズ、１３３０…窓部

Claims (9)

1. 光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
   前記光パルスが照射されてキャリアを形成するキャリア発生層と、
   前記キャリア発生層の上方に位置し、前記キャリア発生層に電圧を印加する第１電極および第２電極と、
   を含み、
   前記第１電極および前記第２電極は、平面視において前記キャリア発生層に前記光パルスが照射される領域を挟んで第１の方向に対向して設けられ、
   平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域の中心における前記第１の方向に沿った前記第１電極と前記第２電極との間の距離が、平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域の端部における前記第１の方向に沿った前記第１電極と前記第２電極との間の距離よりも大きい、ことを特徴とする光伝導アンテナ。
2. 前記第１の方向に沿った前記第１電極と前記第２電極との間の距離は、平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域の中心から端部に向かって漸減する、ことを特徴とする請求項１に記載の光伝導アンテナ。
3. 平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域に面する前記第１電極の端部の形状および前記第２電極の端部の形状は、凹状である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光伝導アンテナ。
4. 平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域に面する前記第１電極の端部の形状および前記第２電極の端部の形状は、楕円の一部である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光伝導アンテナ。
5. 平面視において前記第１電極と前記第２電極とに挟まれる領域に面する前記第１電極の端部の形状および前記第２電極の端部の形状は、円の一部である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光伝導アンテナ。
6. 前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
   前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
   を含む、ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
7. 前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
   前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
   前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
   前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
   を含む、ことを特徴とするカメラ。
8. 前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
   前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
   前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
   前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
   を含む、ことを特徴とするイメージング装置。
9. 前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
   前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
   前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
   前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
   を含む、ことを特徴とする計測装置。

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