JP2016038488A - テラヘルツ波発生装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
以下、テラヘルツ波発生装置1の駆動条件の一例を説明する。テラヘルツ波発生装置1から出力されるテラヘルツ波Tの周波数帯域は、0.5THz〜3.0THzである。また、ポンプ光PLの波長は一定値(1064.2nm)である。そうすると、テラヘルツ波Tの可変波長域(0.5THz〜3.0THz)を達成するために、シード光SLの波長を、1075.65nm〜1066.10nmの範囲で変化させる。例えば、シード光SLの波長を1068.37nmとした場合には、テラヘルツ波Tの周波数は1.10THzである。また、シード光SLの波長を1068.41nmとした場合には、テラヘルツ波Tの周波数は1.11THzである。従って、テラヘルツ波Tの周波数を0.01THz刻みで制御するとすれば、シード光SLの波長をおよそ0.04nm以下の刻みで制御する必要がある。
次に、図3に示されるように、第2実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1Aについて説明する。テラヘルツ波発生装置1Aは、差周波発生部4Aが光透過性光学部品21を有している点で、第1実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1と相違する。また、テラヘルツ波発生装置1Aは、差周波発生部4Aが有する非線形光学結晶22が切り取り加工されていない点で第1実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1と相違する。その他の構成は、第1実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1と同様である。以下、差周波発生部4Aについて詳細に説明する。
次に、図4に示されるように、第3実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1Bについて説明する。テラヘルツ波発生装置1Bは、シード光出力部2Aにおけるシード光SLの出射方向が第1実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1と相違する。また、テラヘルツ波発生装置1Bは、差周波発生部4Bが有する非線形光学結晶22が切り取り加工されていない点で第1実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1と相違する。その他の構成は、第1実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1と同様である。以下、シード光出力部2A及び差周波発生部4Bについて詳細に説明する。
図6に示されるように、テラヘルツ波発生装置1Cのシード光出力部2Bは、外部共振型面発光レーザ(垂直共振器型面発光レーザとも言われ、Vertical External Cavity Surface Emitting Laser:VECSELと称す)を有していてもよい。図8(a)に示されるように、外部共振型面発光レーザは、一般に言われている面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)の出力ミラーに相当するブラッグ反射鏡を形成せず、別の部品として外部ミラーを設けるものである。ブラッグ反射鏡がない面発光レーザ素子(以下半導体チップとする)26単独では発振することはできないが、ヒートシンク上に、半導体チップ26と、半導体チップ26とは別体の出射ミラー27とを所定の間隔でヒートシンク上に配置し、外部ミラーにブラッグ反射鏡を代用させることで、共振器長が一般的な面発光レーザに比べれば非常に長くなり、ビームはかなり狭い広がり角で出射することができる。更に、シード光出力部2Bは、半導体チップ26を支持するヒートシンク11と、ヒートシンク11を支持するステム8と、半導体チップ26と出射ミラー27とを収容するキャップ28と、を有している。半導体チップ26は、ヒートシンク11を介してステム8の搭載面8aに固定されている。キャップ28の上端面28aには、レーザ光が出射される光出射窓28bが形成されている。光出射窓28bは、ARコーティングが施された透明光学部材28cによって塞がれている。出射ミラー27は、キャップ28の内部における上端面7b側に配置されている。また、半導体チップ26と出射ミラー27との間には、レーザ光を偏光するブリュースター材29が配置されている。
図7に示されるように、テラヘルツ波発生装置1Dのシード光出力部2Cは、変形例1とは別の外部共振型面発光レーザを有していてもよい。シード光出力部2Cでは、出射側の出射ミラー34が非線形光学結晶5のシード光入射面5b上に形成されている。図8(b)に示されるように、外部共振型面発光レーザは、ヒートシンク30と、ヒートシンク30上に配置された半導体チップ31及びスペーサ32と、リード33とを有している。半導体チップ31において発生した光は、半導体チップ31が含む反射ミラー(不図示)と、シード光入射面5bに形成された出射ミラー34との間で共振し、非線形光学結晶5内に入力される。このようなシード光出力部2Cによれば、ビームプロファイルが円形であるシード光を好適に得ることができる。
Claims (8)
- 第1の光軸に沿ってシード光を出力するシード光出力部と、
第2の光軸に沿ってポンプ光を出力するポンプ光出力部と、
前記シード光及び前記ポンプ光が入力され、前記シード光と前記ポンプ光との差周波数に相当する周波数を有するテラヘルツ波を発生させる差周波発生部と、を備え、
前記差周波発生部は、前記シード光が入射されるシード光入射面と、前記ポンプ光が入射されるポンプ光入射面と、を有し、
前記シード光出力部は、前記シード光を発生するフォトニック結晶型面発光レーザと、前記シード光が出射されると共に前記シード光入射面に当接する光当接面と、を有する、テラヘルツ波発生装置。 - 前記差周波発生部は、非線形光学結晶を有し、
前記非線形光学結晶は、前記シード光入射面と、前記ポンプ光入射面と、前記シード光と前記ポンプ光とが所定の交差角度をもって交差する光混合部と、を含む、請求項1記載のテラヘルツ波発生装置。 - 前記シード光出力部は、前記第1の光軸が前記光当接面に対して直交するように前記シード光を出力し、
前記シード光入射面と前記ポンプ光入射面とのなす角度は、前記交差角度に基づいて設定されている、請求項2記載のテラヘルツ波発生装置。 - 前記シード光入射面と前記ポンプ光入射面とは、同一平面内に含まれ、
前記第1の光軸と前記光当接面とのなす角度は、前記交差角度に基づいて設定されている、請求項2記載のテラヘルツ波発生装置。 - 前記差周波発生部は、非線形光学結晶と、前記第1の光軸上に配置された光透過性光学部品と、を有し、
前記非線形光学結晶は、前記ポンプ光入射面と、前記シード光と前記ポンプ光とが所定の交差角度をもって交差する光混合部と、を含み、
光透過性光学部品は、前記シード光入射面を含む、請求項1記載のテラヘルツ波発生装置。 - 前記シード光出力部は、前記第1の光軸が前記光当接面に対して直交するように前記シード光を出力し、
前記シード光入射面と前記ポンプ光入射面とのなす角度は、前記交差角度に基づいて設定されている、請求項5記載のテラヘルツ波発生装置。 - 前記交差角度は、前記シード光と前記ポンプ光とが位相整合条件を満たす位相整合角度である、請求項2〜6の何れか一項記載のテラヘルツ波発生装置。
- 第1の光軸に沿ってシード光を出力するシード光出力部と、
第2の光軸に沿ってポンプ光を出力するポンプ光出力部と、
前記シード光及び前記ポンプ光が入力され、前記シード光と前記ポンプ光との差周波数に相当する周波数を有するテラヘルツ波を発生させる差周波発生部と、を備え、
前記差周波発生部は、前記シード光が入射されるシード光入射面と、前記ポンプ光が入射されるポンプ光入射面と、を有し、
前記シード光出力部は、前記シード光を発生する外部共振型面発光レーザと、前記シード光が出射されると共に前記シード光入射面に当接する光当接面と、を有する、テラヘルツ波発生装置。
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