JP4209766B2 - テラヘルツ電磁波反射測定装置 - Google Patents
テラヘルツ電磁波反射測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4209766B2 JP4209766B2 JP2003437003A JP2003437003A JP4209766B2 JP 4209766 B2 JP4209766 B2 JP 4209766B2 JP 2003437003 A JP2003437003 A JP 2003437003A JP 2003437003 A JP2003437003 A JP 2003437003A JP 4209766 B2 JP4209766 B2 JP 4209766B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnetic wave
- terahertz electromagnetic
- terahertz
- specimen
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 22
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 17
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 229910005543 GaSe Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N digallium;selenium(2-) Chemical compound [Ga+3].[Ga+3].[Se-2].[Se-2].[Se-2] ZZEMEJKDTZOXOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 210000003323 beak Anatomy 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
本発明はレーザ光源を使ったテラヘルツ帯コヒーレント電磁波発生照射方法及び装置に関する。
波長可変レーザを用いて誘電体ＬｉＮｂＯ３や半導体ＧａＰ結晶などのテラヘルツ電磁波発生用結晶から周波数可変で単一周波数のコヒーレントテラヘルツを発生させることが可能となり、これらをテラヘルツ光源として、生体分子の同定、食品の検査、ガン細胞の検出、ＩＣ部品検査などに役立てることができる。すなわち、生体やがん細胞のテラヘルツ共振周波数にあわせて、検体のテラヘルツ帯画像を得る。このため、テラヘルツ電磁波ビームを局所的に照射し、検体を乗せたステージを移動させることにより画像を得ている。
しかし、店舗内の食品検査や、人体の皮膚、眼球の検査、口内検査などはステージ上の検体を用いての検査ではなく、テラヘルツ波を発生し，受光する携帯可能なプローブを棚の上に置かれている食品に近づけて、あるいは患者の皮膚の患部などに近づけて測定する必要があるがまだこのような携帯可能なテラヘルツ電磁波プローブは知られていない。
従来の画像を得る方法ではポンプ光源として用いるＹＡＧレーザ、信号光源として用いるオプティカルパラメトリックオシレータ（ＯＰＯ）などは防振台上に置かれたレンズとミラを用いてテラヘルツ電磁波発生用結晶に照射され、二つのレーザの差周波数を有するテラヘルツ電磁波を得ていた。
また、テラヘルツ電磁波発生用結晶としてＧａＰを使った場合、二つの入射光の間の微小な角度整合部、出力テラヘルツ波の集光用法物面鏡、テラヘルツ電磁波検出用シリコンボロメータなどで構成され数十ｃｍ以上の大きさと微妙な光学系からできていたために定盤上に置かなければならず、携帯は困難であった。
本発明はこれらの欠点を除き、携帯可能な、小型かつ堅牢で、人の手によって移動させて計測することをを可能にするテラヘルツ電磁波発生照射方法及び装置を提供する。
ポンプ光レーザ、信号光レーザはいずれもファイバ結合型にする。波長可変Ｙｂドープファイバレーザ（波長可変範囲１．０３μｍから１．１１μｍ）はレーザ自体がガラスファイバで構成されており、最適なレーザ光源の一つである。ポンプ光源、信号光源がファイバ結合で無い場合はレンズを使ってファイバに導入する。ポンプ光と信号光は通常偏光方向が互いに垂直である。ファイバ入出力型の偏光ビームコンバイナーを使って２つのファイバ出力を１つのファイバ出力へと変換し、テラヘルツ電磁波発生装置・反射測定装置、すなわちテラヘルツプローブに導入する。ここでビームコンバイナーとは合波器ともいわれる。
すなわち、ポンプ光、信号光はファイバ先端から放出し直径５ｍｍ以下の小型レンズで平行ビームに変換される。直径１ｍｍ程度の空間平行ビームに変換されたポンプ光と信号光はビーム径に見合う小型のテラヘルツ電磁波発生用結晶に導かれほぼ前方方向にテラヘルツ電磁波を発生する。発生したテラヘルツ電磁波は放物面鏡を使わずに直ちにテーパ型金属導波管に導きプローブ先端からテラヘルツ電磁波を放出する。
金属導波管の代わりに、ポリエチレンやシリコンでできたレンズを使ってもよい。上記の光学コンポネントである、平行ビーム形成用のレンズ、テラヘルツ電磁波発生用結晶、金属導波管はテラヘルツプローブの軸線から２０度以内に配置されているためプローブは携帯に適当な細長い形状を有している。これらのコンポネントは通常のマウントを用いず、一個の金属あるいはプラスティック架台に固着してあり、堅牢であり、携帯移動によって位置ずれを生じない。
テラヘルツ電磁波を対象とする検体にテラヘルツ電磁波を照射するにはこのプローブを検体に近づけ、検体からの反射テラヘルツ波をおなじ金属導波管へと導き、ビームスプリッタを介して室温で動作するテラヘルツ波検知器に導き反射波強度を計測する。テラヘルツプローブはファイバ結合でポンプ光源、信号光源に接続されているのでポンプ光源、信号光源に対して自由に動かすことが可能である。
本発明によればテラヘルツ波を発生照射検知する部分、すなわちテラヘルツプローブは自由に動かすことができるので、これを携帯して店舗などで食品類に近づけ、あるいは病院において人の皮膚や眼球、口内患部に近づけて、テラヘルツ波を照射し、その反射波強度をおなじプローブで室温で検出できる。これによって、食品の腐敗や、不純物の添加状態、人体皮膚その他の異常を検出することができる。
図１において、二つのファイバ１，２内をそれぞれ伝送されてきたポンプ光と信号光の互いに直交する偏波方向を持つビームを、ファイバ入出力型偏光ビームコンバイナ３を使って１本のファイバ内ビーム４に結合し、細長いテラヘルツプローブ筐体５の末端にある入力端から導入し、直径５ｍｍ以下の小型レンズ６によって直径１ｍｍ程度の平行ビー厶に変換される。立体状の偏光子７によって互いに垂直な偏光に分離させ、直角プリズム７、偏光子８によって再び二つのビームを結合する。そのビームをテラヘルツ波発生用ＧａＰ結晶１０に導入する。ＧａＰ結晶においてはポンプ光が１．０μｍより長波長の場合微小な角度整合が必要である。二つのビームのなす角はテラヘルツ波周波数に比例的に増大するがいずれにしろ微小であり、３ＴＨｚで３５ｍｉｎ．程度である。この微小角度を発生させるために偏光子８を所定の微小角度回転させる。偏光子８を極めて小型の回転ステージに乗せれば任意のテラヘルツ周波数で測定できるが、測定周波数があらかじめ分かつている場合はステージを使わないで固定角度を与えることでもよい。他の光学素子及び結晶は全てプローブ筐体に接着あるいはネジ締めにより固定されており、ミラホルダのような大型とならざるを得ないホルダ類は使用していない。
一方、位相整合されたテラヘルツ波の発生方向は結晶内で１０−２０度程度であり、周波数に大きく依存しない。この角度は結晶外に出ると屈折率比だけ大きくなるから、４０−６０度にも達する。その結果、テラヘルツ波用方物面鏡が複数個必要となり、小型化の障害となる、そこで、これを避けるため、結晶の入力面を図１に示したように出力面にたいして１０−２０度あらかじめ傾け、その方向から結晶に入射すると、テラヘルツ波ビームは出力面に垂直に近い方向に平行に近いビーム状に出射する。これを図１のように金属導波管１１で伝送し、先端の細くしたプローブ先端部分１２を検体部分１７に近づけてテラヘルツ波を照射する。検体から反射した、テラヘルツ波は再びプローブ先端からビームスプリッタ１３を介して室温検知素子ＤＴＧＳに入射する。発生した電気信号は信号線を通って外部に取り出されるがこの部分は図１では省略してある。筐体は長さ１０−２０ｃｍ，幅５ｃｍ、高さ１ｃｍ程度であり、携帯することが可能である。
テラヘルツ波発生用結晶として複屈折性結晶ＧａＳｅを使うと図２のようにポンプ光と信号光、及び発生するテラヘウルツ波は互いに平行となる、この場合、位相整合はＧａＳｅ結晶１２の複屈折性を利用しておこなわれ、図２ように結晶を垂直入射から傾けることによって行われる。この角度はテラヘルツ周波数によってきまり、最大４０度程度である。測定する周波数があらかじめ決まっているときは所定の角度に固定するが周波数をチューニングする必要があるときは小型の回転ステージ上に乗せなければならない。結晶から出たポンプ光と信号光は金属導波管の途中または入り口に設けられたＧｅやブラックポリエチレンでできた近赤外線フィルタで除去される。出力側の構成は、その他については実施例１と同じである。
実施例２は実施例１よりコンポネントの数が少ないのでより小型であるが、ＧａＰを使った実施例１に比べてＧａＳｅを使うと出力が充分高くない、また、周波数範囲がＧａＰの場合最大０．３ＴＨｚ−７ＴＨｚに対して、ＧａＳｅの場合０．３ＴＨｚ−５ＴＨｚと、より狭い範囲になるという欠点があるので目的によって両者を使い分ける。
１…ポンプ光を伝送するファイバ
２…信号光を伝送するファイバ
３…ビームコンバイナ
４…ポンプ光と信号光を伝送するファイバ
５…テラヘルツプローブ筐体
６…小型レンズ
７、８…キュービック偏光子
９…直角プリズム
１０…ＧａＰ結晶
１１…金属導波管
１２…金属導波管テーパ部
１３…ビームスプリッタ
１４…反射テラヘルツ波ビーム
１５…金属導波管
１６…検知器
１７…検体
１８…ＧａＳｅ結晶
１９…近赤外線カットフィルタ
２…信号光を伝送するファイバ
３…ビームコンバイナ
４…ポンプ光と信号光を伝送するファイバ
５…テラヘルツプローブ筐体
６…小型レンズ
７、８…キュービック偏光子
９…直角プリズム
１０…ＧａＰ結晶
１１…金属導波管
１２…金属導波管テーパ部
１３…ビームスプリッタ
１４…反射テラヘルツ波ビーム
１５…金属導波管
１６…検知器
１７…検体
１８…ＧａＳｅ結晶
１９…近赤外線カットフィルタ
Claims (2)
- 互いに偏光方向が垂直の、ファイバ出力形の２つのレーザの出力を合波するファイバ結合形ビームコンバイナーと、前記ビームコンバイナーの出力を一本の空間平行ビームに形成するレンズと、前記平行ビームを偏波方向が互いに垂直な２本の平行ビームに分波する第１の偏光子と、前記２本の平行ビームを所定の角度整合で合波する第２の偏光子と、前記所定の角度整合で合波された平行ビームを入射させるテラヘルツ電磁波発生用ＧａＰ結晶と、前記ＧａＰ結晶からの出力テラヘルツ電磁波を検体の表面に集光する手段を有し、検体表面にテラヘルツ電磁波が垂直に入射したときに反射テラヘルツ電磁波が入射するように配置された室温テラヘルツ電磁波検知器を備え、携帯して検体の反射強度を測定するテラヘルツ電磁波反射測定装置。
- 前記ＧａＰ結晶のテラヘルツ電磁波出射面に垂直にテラヘルツ電磁波が放出されるように、前記ＧａＰ結晶のテラヘルツ電磁波入射面がテラヘルツ電磁波出射面に対して所定の角度を有していることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ電磁波反射測定装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003437003A JP4209766B2 (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | テラヘルツ電磁波反射測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003437003A JP4209766B2 (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | テラヘルツ電磁波反射測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005195382A JP2005195382A (ja) | 2005-07-21 |
| JP4209766B2 true JP4209766B2 (ja) | 2009-01-14 |
Family
ID=34815956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003437003A Expired - Fee Related JP4209766B2 (ja) | 2003-12-26 | 2003-12-26 | テラヘルツ電磁波反射測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4209766B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007178414A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Semiconductor Res Found | 糖度検査方法および検査システム |
| JP2007198854A (ja) * | 2006-01-25 | 2007-08-09 | Si Seiko Co Ltd | 青果物検査方法とその装置 |
| KR100848317B1 (ko) | 2006-12-07 | 2008-07-24 | 한국전자통신연구원 | 광파-전파 헤테로다인 방식에 의한 테라헤르츠파 생성 장치및 그 방법 |
| GB0706301D0 (en) * | 2007-03-30 | 2007-05-09 | E2V Tech Uk Ltd | Reflective means |
| CN110057776B (zh) * | 2019-05-10 | 2021-10-15 | 南开大学 | 一种基于波导结构的集成式太赫兹共焦成像装置及成像方法 |
| CN110743104B (zh) * | 2019-10-28 | 2023-03-17 | 鲍玉珍 | 太赫兹波理疗终端、用于宫颈癌的太赫兹波理疗系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08292458A (ja) * | 1995-04-24 | 1996-11-05 | Anritsu Corp | 四光波混合光発生装置及びそれに用いる半導体非偏光光源 |
| GB2352512B (en) * | 1999-07-23 | 2002-03-13 | Toshiba Res Europ Ltd | A radiation probe and detecting tooth decay |
| GB2360842B (en) * | 2000-03-31 | 2002-06-26 | Toshiba Res Europ Ltd | An apparatus and method for investigating a sample |
| GB2385415B (en) * | 2002-02-15 | 2005-09-14 | Teraview Ltd | An analysis apparatus and method |
| JP3747319B2 (ja) * | 2002-04-09 | 2006-02-22 | 独立行政法人理化学研究所 | テラヘルツ波発生装置とその同調方法 |
| JP2004219967A (ja) * | 2003-01-13 | 2004-08-05 | Tetsuo Yanai | テラヘルツ波発生装置及び計測装置 |
-
2003
- 2003-12-26 JP JP2003437003A patent/JP4209766B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005195382A (ja) | 2005-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10094766B2 (en) | Device and method for remote polarimetric characterization | |
| JP6220128B2 (ja) | テラヘルツ波発生装置及びテラヘルツ波測定方法 | |
| US6839496B1 (en) | Optical fibre probe for photoacoustic material analysis | |
| US9377362B2 (en) | Systems and methods for high-contrast, near-real-time acquisition of terahertz images | |
| CN107132029B (zh) | 一种同时测量高反射/高透射光学元件的反射率、透过率、散射损耗和吸收损耗的方法 | |
| US5589936A (en) | Optical measuring apparatus for measuring physichemical properties | |
| JP2009511175A (ja) | 反ストークスラマン散乱内視鏡検査のシステムおよび方法 | |
| TW202025579A (zh) | 雷射裝置，以及雷射加工裝置 | |
| JP6605603B2 (ja) | 遠赤外分光装置 | |
| JP2003015050A (ja) | レーザー顕微鏡 | |
| US8759779B2 (en) | Terahertz wave generation element, terahertz wave detection element, and terahertz time domain spectral device | |
| US9006660B2 (en) | Scanning terahertz probe | |
| US10914676B2 (en) | Observation apparatus and observation method | |
| JP4209766B2 (ja) | テラヘルツ電磁波反射測定装置 | |
| JP6108774B2 (ja) | レーザ装置およびそれを用いた光音響装置 | |
| JP7012098B2 (ja) | 遠赤外光源、遠赤外分光装置 | |
| US20150208957A1 (en) | Transmission-Reflectance Swappable Raman Probe for Physiological Detections | |
| JP4091193B2 (ja) | 媒質の非線形光学応答測定装置 | |
| JP7012045B2 (ja) | 遠赤外分光装置 | |
| JP6720383B2 (ja) | 遠赤外分光装置 | |
| JP4209765B2 (ja) | テラヘルツ波画像装置 | |
| WO2021131014A1 (ja) | 遠赤外分光装置、遠赤外分光方法 | |
| JP2015137980A (ja) | 観察装置 | |
| JP3567234B2 (ja) | 分光測定方法及び分光測定装置 | |
| KR101972203B1 (ko) | 복굴절 필터 유닛 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060523 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080118 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20080331 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080408 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080317 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080701 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080829 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080924 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081023 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131031 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |