JP4452045B2 - Terahertz wave generator - Google Patents
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Description
本発明は、周波数1THz(テラヘルツ)周辺の電磁波であるテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置に関するものである。 The present invention relates to a terahertz wave generating apparatus that generates a terahertz wave that is an electromagnetic wave around a frequency of 1 THz (terahertz).
周波数1THz(テラヘルツ)周辺の電磁波領域(テラヘルツ波領域、例えば、およそ0.01THz〜100THz、あるいはさらにその周辺領域を含んだ広い周波数領域を指す)は、光波と電波の境界に位置する周波数領域であり、様々な分野への応用が検討されている。 An electromagnetic wave region around a frequency of 1 THz (terahertz) (a terahertz wave region, for example, approximately 0.01 THz to 100 THz or a wide frequency region including the surrounding region) is a frequency region located at a boundary between a light wave and a radio wave. Yes, application to various fields is being studied.
短パルス光を励起光としたテラヘルツ波の発生では、従来、非線形光学結晶での光整流効果を利用する方法が広く用いられている。レーザ光源からのパルス励起光を非線形光学結晶へと入射させると、結晶内において光整流効果が生じる。このとき、所定のスペクトルを有するパルス励起光の各周波数成分により、差の周波数成分に対応するテラヘルツ波が発生する。 In the generation of terahertz waves using short pulse light as excitation light, a method that utilizes the optical rectification effect in a nonlinear optical crystal has been widely used. When pulse excitation light from a laser light source is incident on a nonlinear optical crystal, an optical rectification effect occurs in the crystal. At this time, a terahertz wave corresponding to the difference frequency component is generated by each frequency component of the pulse excitation light having a predetermined spectrum.
この光整流効果は、2次の受動非線形光学効果である差周波混合で、入射する光の周波数差を限りなく近づけた場合に相当する。このような効果を利用して、上記のように励起光を結晶に入射してテラヘルツ波を発生させることで、テラヘルツ波発生装置を実現することができる。また、このような光整流効果を生じさせる非線形光学結晶としては、ZnTe、GaP、DASTなどが知られている。また、近年、高強度のテラヘルツ波を発生可能な有機非線形光学結晶として、N−ベンジル−MNA結晶(BNA結晶)が注目されている(非特許文献1参照)。
光整流効果によって発生するテラヘルツ波の電界強度は、結晶に入射する励起光の光強度に比例する。このため、入射光強度を上げれば高効率でテラヘルツ波を得ることができるが、励起光を集光するなどの方法で入射光強度を高くすると、テラヘルツ波の発生に用いる結晶がダメージを受ける場合がある。 The electric field intensity of the terahertz wave generated by the optical rectification effect is proportional to the light intensity of the excitation light incident on the crystal. Therefore, if the incident light intensity is increased, a terahertz wave can be obtained with high efficiency. However, if the incident light intensity is increased by a method such as condensing excitation light, the crystal used for generating the terahertz wave is damaged. There is.
結晶がダメージを受けることなく高強度のテラヘルツ波を得るためには、入射面の面積が大きい結晶を用いて励起光を集光せずに入射させる方法が考えられる。一方、結晶の厚さについては、位相整合長が存在するため、結晶の厚さを一定以上の厚さにしても得られるテラヘルツ波の強度を効率的に高くすることはできない。したがって、結晶内での光整流効果を利用して高強度のテラヘルツ波を得るためには、大面積で薄い非線形光学結晶を用いる必要がある。 In order to obtain a high-intensity terahertz wave without damaging the crystal, it is conceivable to use a crystal having a large area of the incident surface and make the excitation light incident without condensing it. On the other hand, since there is a phase matching length with respect to the thickness of the crystal, the intensity of the terahertz wave obtained cannot be increased efficiently even if the thickness of the crystal is a certain level or more. Therefore, in order to obtain a high-intensity terahertz wave by utilizing the optical rectification effect in the crystal, it is necessary to use a thin nonlinear optical crystal having a large area.
ここで、励起光の入射面を大面積とするために大型の結晶を作製すると、光の進行方向に対する結晶の厚さが厚くなってしまい、薄い結晶とすることは困難である。このため、大面積で薄い結晶を得るためには、研磨、研削等の方法による結晶の加工が必要不可欠である。しかしながら、一般に有機結晶は非常にやわらかいため、研磨、研削等の方法で加工することは難しく、薄い結晶とすることができないという問題がある。また、そのような加工を行う場合には、結晶の成長面と結晶軸の関係を求めて、適当な角度で切り出す必要がある。 Here, when a large crystal is manufactured in order to make the incident surface of the excitation light large in area, the thickness of the crystal with respect to the traveling direction of the light increases, and it is difficult to form a thin crystal. For this reason, in order to obtain a thin crystal with a large area, it is indispensable to process the crystal by a method such as polishing and grinding. However, since organic crystals are generally very soft, it is difficult to process them by methods such as polishing and grinding, and there is a problem that thin crystals cannot be formed. Further, when performing such processing, it is necessary to obtain the relationship between the crystal growth surface and the crystal axis and to cut out at an appropriate angle.
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、大面積で薄い結晶を用いて高強度のテラヘルツ波を効率良く得ることが可能なテラヘルツ波発生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a terahertz wave generator capable of efficiently obtaining a high-intensity terahertz wave using a thin crystal with a large area. And
このような目的を達成するために、本発明によるテラヘルツ波発生装置は、(1)テラヘルツ波の発生に用いられる励起光を供給する励起光供給手段と、(2)N−ベンジル−MNA結晶(BNA結晶、N−ベンジル−2−メチル−4−ニトロアニリン結晶)を有し、N−ベンジル−MNA結晶のへき開面を入射面として励起光を入射してテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, a terahertz wave generator according to the present invention includes (1) excitation light supply means for supplying excitation light used for generating terahertz waves, and (2) N-benzyl-MNA crystal ( Terahertz wave generating means for generating terahertz waves by making excitation light incident on the cleavage plane of the N-benzyl-MNA crystal as an incident surface , and a BNA crystal , N-benzyl-2-methyl-4-nitroaniline crystal ) It is characterized by providing.
有機非線形光学結晶であるBNA結晶としては、上記した加工の困難さのため、これまでas-grown(成長直後の状態)の結晶が用いられていた。これに対し、本願発明者は、BNA結晶の特性について検討した結果、六角柱状の結晶であるBNA結晶が結晶断面の特定の面方位に対してへき開可能であることを見出し、本発明に到達した。 As a BNA crystal that is an organic nonlinear optical crystal, an as-grown crystal (the state immediately after growth) has been used so far because of the above-described difficulty in processing. On the other hand, as a result of examining the characteristics of the BNA crystal, the present inventor has found that the BNA crystal, which is a hexagonal columnar crystal, can be cleaved with respect to a specific plane orientation of the crystal cross section, and has reached the present invention. .
すなわち、上記したテラヘルツ波発生装置においては、BNA結晶のへき開面を励起光の入射面としてテラヘルツ波を発生させている。このように、BNA結晶をへき開させて用いることにより、励起光の入射面が大面積で、かつ光の進行方向に対する厚さが薄い結晶とすることができ、高強度のテラヘルツ波を効率良く得ることが可能となる。また、このようなBNA結晶は、励起光からテラヘルツ波への変換効率の点でも優れた特性を有している。 That is, in the above-described terahertz wave generator, terahertz waves are generated with the cleavage plane of the BNA crystal as the incident surface of the excitation light. Thus, by cleaving and using the BNA crystal, it is possible to obtain a crystal having a large incident light incident surface and a thin thickness in the light traveling direction, and efficiently obtaining a high-intensity terahertz wave. It becomes possible. Further, such a BNA crystal has excellent characteristics in terms of conversion efficiency from excitation light to terahertz waves.
ここで、励起光供給手段は、励起光としてフェムト秒パルスレーザ光を供給するパルスレーザ光源であることが好ましい。このように、励起光をパルス光、特にフェムト秒パルス光とすることによって、充分なピーク強度を有するパルス状のテラヘルツ波を発生させることが可能となる。 Here, the excitation light supply means is preferably a pulse laser light source that supplies femtosecond pulse laser light as excitation light. As described above, by using the excitation light as pulse light, particularly femtosecond pulse light, it is possible to generate a pulsed terahertz wave having sufficient peak intensity.
また、励起光供給手段は、励起光として2波長以上のレーザ光を供給することとしても良い。このような励起光を供給することにより、光整流効果を利用してテラヘルツ波を好適に発生させることができる。 Further, the excitation light supply means may supply laser light having two or more wavelengths as excitation light. By supplying such excitation light, a terahertz wave can be suitably generated using the optical rectification effect.
テラヘルツ波発生装置は、励起光供給手段と、テラヘルツ波発生手段との間に、励起光を入射して、その偏光が所定の偏光となるように制御する偏光制御手段を備えることを特徴としても良い。これにより、得られるテラヘルツ波の強度やスペクトルを、励起光の偏光状態を介して容易に制御することが可能となる。特に、励起光の偏光を結晶の前段に設置された偏光制御手段で制御することにより、テラヘルツ波の制御に伴う光学系の調整等が不要になる。 The terahertz wave generation device may include a polarization control unit that makes excitation light incident between the excitation light supply unit and the terahertz wave generation unit and controls the polarization to be a predetermined polarization. good. Thereby, the intensity and spectrum of the obtained terahertz wave can be easily controlled via the polarization state of the excitation light. In particular, by controlling the polarization of the excitation light with the polarization control means installed in the previous stage of the crystal, adjustment of the optical system accompanying the control of the terahertz wave becomes unnecessary.
この場合、偏光制御手段は、1/2波長板、ソレイユ−バビネ位相補償板、ポッケルスセルの少なくとも1つを有することが好ましい。このような偏光制御素子を用いることにより、励起光の偏光状態を好適に制御することができる。 In this case, the polarization control means preferably includes at least one of a half-wave plate, a Soleil-Babinet phase compensation plate, and a Pockels cell. By using such a polarization control element, it is possible to suitably control the polarization state of the excitation light.
また、発生装置は、テラヘルツ波発生手段で発生されたテラヘルツ波の一部を検出するテラヘルツ波検出手段を備え、テラヘルツ波検出手段による検出結果に基づいて、テラヘルツ波の発生条件を設定または変更する構成としても良い。このようなフィードバック制御を行う構成とすることにより、テラヘルツ波の発生条件を必要に応じて確実に制御することができる。 Further, the generator includes a terahertz wave detecting unit that detects a part of the terahertz wave generated by the terahertz wave generating unit, and sets or changes the generation condition of the terahertz wave based on the detection result by the terahertz wave detecting unit. It is good also as a structure. By adopting such a feedback control configuration, the terahertz wave generation conditions can be reliably controlled as necessary.
あるいは、発生装置は、テラヘルツ波発生手段で発生されたテラヘルツ波が照射される試料に対して設置された反応計測手段による試料での反応の計測結果に基づいて、テラヘルツ波の発生条件を設定または変更する構成とすることも可能である。このような構成によっても、テラヘルツ波の発生条件を必要に応じて確実に制御することができる。 Alternatively, the generator sets the generation condition of the terahertz wave based on the measurement result of the reaction in the sample by the reaction measurement unit installed on the sample irradiated with the terahertz wave generated by the terahertz wave generation unit or It is also possible to adopt a configuration that changes. Even with such a configuration, the generation condition of the terahertz wave can be reliably controlled as necessary.
本発明によるテラヘルツ波発生装置によれば、N−ベンジル−MNA結晶のへき開面を励起光の入射面とすることにより、大面積で薄い結晶を用いて高強度のテラヘルツ波を効率良く得ることが可能となる。 According to the terahertz wave generator according to the present invention, a cleaved surface of an N-benzyl-MNA crystal is used as an incident surface for excitation light, whereby a high-intensity terahertz wave can be efficiently obtained using a thin crystal with a large area. It becomes possible.
以下、図面とともに本発明によるテラヘルツ波発生装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。 Hereinafter, preferred embodiments of a terahertz wave generator according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
図1は、本発明によるテラヘルツ波発生装置の第1実施形態の構成を模式的に示すブロック図である。本テラヘルツ波発生装置は、非線形光学結晶内での光整流効果を利用してテラヘルツ波を発生させるものであり、レーザ光源1と、導光部2と、テラヘルツ波発生部3とを備えて構成されている。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a first embodiment of a terahertz wave generator according to the present invention. This terahertz wave generating device generates a terahertz wave by utilizing the optical rectification effect in a nonlinear optical crystal, and includes a
レーザ光源1は、テラヘルツ波の発生に用いられる励起光を供給する励起光供給手段である。レーザ光源1としては、好ましくは、フェムト秒(fs)パルスレーザ光を出力するフェムト秒パルスレーザ光源が用いられる。また、このパルス励起光は、ある程度広がったスペクトルを有している。
The
このレーザ光源1から供給されるパルス励起光に対し、テラヘルツ波発生部3は、非線形光学結晶として、N−ベンジル−MNA結晶(以下、BNA結晶という)30を有して構成されている。レーザ光源1からのパルス励起光がBNA結晶30に入射すると、結晶30内で光整流効果によってテラヘルツ波が発生する。BNA結晶30は、所定の面がへき開面となっており、そのへき開面が励起光の入射面となるように設置されている。これにより、結晶30において、高強度のテラヘルツ波が効率良く生成される。なお、BNA結晶30のへき開面などの結晶の特性については、具体的には後述する。また、結晶30から出射されるテラヘルツ波は、例えば、波長30mm〜3μm(周波数0.01THz〜100THz)といった中〜遠赤外領域の電磁波である。
The terahertz
また、図1に示す実施形態においては、レーザ光源1からテラヘルツ波発生部3のBNA結晶30へと励起光を導く導光部2に、偏光制御部20が設置されている。偏光制御部20は、レーザ光源1から供給された励起光を入射し、その偏光が所定の偏光となるように制御してテラヘルツ波発生部3へと出射する。一方、BNA結晶30で発生するテラヘルツ波の強度やスペクトルは、入射する励起光の偏光状態に依存する。したがって、偏光制御部20によって励起光の偏光状態を制御することにより、テラヘルツ波発生部3で発生するテラヘルツ波が所望の強度及びスペクトルに制御される。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
本実施形態によるテラヘルツ波発生装置の効果について説明する。 The effect of the terahertz wave generator according to the present embodiment will be described.
図1に示したテラヘルツ波発生装置においては、テラヘルツ波を発生させるための非線形光学結晶としてBNA結晶30を用いるとともに、BNA結晶30のへき開面をレーザ光源1からのパルス励起光の入射面としている。BNA結晶は、高強度のテラヘルツ波を発生可能な有機非線形光学結晶である。さらに、BNA結晶をへき開させて用いることにより、励起光の入射面が大面積で、かつ光の進行方向に対する厚さが薄い結晶とすることができる。したがって、高強度のテラヘルツ波を効率良く得ることが可能となる。また、このようなBNA結晶は、励起光からテラヘルツ波への変換効率の点でも優れた特性を有している。
In the terahertz wave generator shown in FIG. 1, a
図2は、図1に示したテラヘルツ波発生装置に用いられるBNA結晶30の結晶構造について示す(a)バルク単結晶の斜視図、及び(b)断面図である。BNA結晶(N−ベンジル−MNA結晶)は、as-grownの状態では図2(a)に示すようなABCDEF−A’B’C’D’E’F’の六角柱状の結晶形状を有する。また、図2(b)は、この六角柱状のBNA結晶の断面図であり、それぞれの角度は(∠C=∠F)>(∠A=∠D)>(∠B=∠E)となっている。
2A is a perspective view of a bulk single crystal and FIG. 2B is a cross-sectional view showing the crystal structure of the
本願発明者は、このような形状のBNA結晶が特定の面方位に対してへき開可能であることを初めて見出した。BNAのバルク結晶に対してへき開を用いて加工を行うことにより、大面積で薄いBNA結晶を作製することが可能となる。そして、このようなBNA結晶を、へき開面を励起光の入射面としてテラヘルツ波を発生させる非線形光学結晶に適用することにより、高強度のテラヘルツ波を発生可能なテラヘルツ波発生装置が実現される。BNA結晶におけるへき開面は、具体的には、図2(a)及び(b)に示した六角柱状の結晶構造でのA−B−B’−A’(またはE−D−D’−E’)に平行な面である。また、へき開によって切り出される結晶のA−B−B’−A’で決まる面は長方形である。 The inventor of the present application has found for the first time that a BNA crystal having such a shape can be cleaved with respect to a specific plane orientation. By processing the BNA bulk crystal using cleavage, a thin BNA crystal having a large area can be produced. Then, by applying such a BNA crystal to a nonlinear optical crystal that generates a terahertz wave with a cleavage plane as an incident surface of excitation light, a terahertz wave generator capable of generating a high-intensity terahertz wave is realized. Specifically, the cleavage plane in the BNA crystal is expressed by ABBB′-A ′ (or EDDD′-E) in the hexagonal columnar crystal structure shown in FIGS. It is parallel to '). The plane determined by AB-B'-A 'of the crystal cut out by cleavage is a rectangle.
ここで、テラヘルツ波発生部3のBNA結晶30にパルス励起光を供給するレーザ光源1としては、上記したようにパルスレーザ光源、好ましくはフェムト秒パルスレーザ光源を適用することによって、充分なピーク強度を有するパルス状のテラヘルツ波を発生させることができる。これにより、テラヘルツ波発生装置から出射されるテラヘルツ波を生体測定などに応用した場合、良好なS/N比で測定を行うことが可能となる。
Here, as the
また、レーザ光源1などの励起光供給手段から供給される励起光は、上記したように、ある程度の周波数範囲に広がったスペクトルを有していることが好ましい。あるいは、励起光として2波長以上のレーザ光を供給することとしても良い。このような励起光によれば、光整流効果を利用してテラヘルツ波を好適に発生させることができる。
Moreover, it is preferable that the excitation light supplied from the excitation light supply means such as the
さらに、本実施形態のテラヘルツ波発生装置では、導光部2に偏光制御部20を設け、この偏光制御部20によって偏光状態が制御された励起光をBNA結晶30へと入射している。これにより、BNA結晶30で得られるテラヘルツ波の強度やスペクトルを、励起光の偏光状態と結晶30の結晶軸との関係などを利用して制御することが可能となる。
Further, in the terahertz wave generation device of the present embodiment, the
特に、上記構成では、励起光の偏光を結晶30の前段に設置された偏光制御部20で制御することにより、テラヘルツ波の制御に伴う光学系の調整等が不要になる。すなわち、このような構成では、結晶30への励起光の入射位置やテラヘルツ波の出射位置などが変化することがない。また、テラヘルツ波の強度やスペクトルを変える際に結晶30の結晶軸の方向が変化しないので、得られるテラヘルツ波の偏光方向の変化が防止される。
In particular, in the above configuration, the polarization of the excitation light is controlled by the
なお、偏光制御部20としては、具体的には、1/2波長板、ソレイユ−バビネ位相補償板、ポッケルスセルの少なくとも1つを有する構成とすることが好ましい。このような偏光制御素子を用いることにより、励起光の偏光状態を好適に制御することができる。また、これ以外の光学素子を用いても良く、あるいは、複数の光学素子を組み合わせて用いても良い。また、この偏光制御部20については、テラヘルツ波のスペクトルの制御が不要な場合や、励起光の偏光状態の制御以外の方法でスペクトル制御を行う場合等では、偏光制御部20を設置しない構成として良い。
Specifically, the
図1に示したテラヘルツ波発生装置の具体的な構成例について説明する。図3は、テラヘルツ波発生装置の一実施例の構成を示す図である。本構成例では、励起光を供給するレーザ光源1として、中心波長815nm、波長スペクトルの半値全幅35nm、パルス時間幅40fsのパルス光を出力するパルスレーザ光源を用いる。このパルス励起光に対して、偏光制御部20は、1/2波長板21を用いて構成されている。また、テラヘルツ波発生部3の非線形光学結晶としては、上記したように、A−B−B’−A’のへき開面を励起光の入射面30aとするBNA結晶30を用いている。用いたBNA結晶30は、結晶サイズ5mm×4mm、厚さ780μmである。
A specific configuration example of the terahertz wave generation device illustrated in FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an example of the terahertz wave generation device. In this configuration example, a pulsed laser light source that outputs pulsed light having a center wavelength of 815 nm, a full width at half maximum of the wavelength spectrum of 35 nm, and a pulse time width of 40 fs is used as the
このような構成において、レーザ光源1からのパルス励起光を1/2波長板21に入射することによりその偏光を回転させ、BNA結晶30において発生するテラヘルツ波の強度及びスペクトルを制御する。具体的には、レーザ光源1からのパルス励起光をBNA結晶30のへき開面30aに対して垂直に入射する。そして、結晶30の前段にある1/2波長板21により、励起光の偏光をA−B−B’−A’面内で回転させ、BNA結晶30で得られるテラヘルツ波の強度スペクトル、及び励起光の偏光状態によるスペクトルの変化を測定した。
In such a configuration, the pulse excitation light from the
図4は、BNA結晶30で発生するテラヘルツ波の周波数スペクトルの変化について示すグラフである。このグラフは、時間波形を高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)することによって得られるテラヘルツ波の電界強度スペクトルを示すものであり、横軸は周波数(THz)を、縦軸はテラヘルツ波の電界強度(arb. units)を示している。
FIG. 4 is a graph showing changes in the frequency spectrum of the terahertz wave generated in the
このグラフにおいては、BNA結晶30へと入射するパルス励起光の偏光角度θ(図3参照)を10度間隔で−100度〜100度の範囲で変化させ、それぞれについて得られるテラヘルツ波の周波数スペクトルを示している。ただし、スペクトルの違いを見やすくするため、それぞれの偏光角度に対応するグラフでFFT強度のゼロ点を順次ずらして表示している。また、偏光角度θについては、θ=0度がA−B方向の偏光、θ=90度がA−A’方向の偏光を示している(図2(a)及び図3参照)。
In this graph, the polarization angle θ (see FIG. 3) of the pulse excitation light incident on the
図4のグラフを参照すると、へき開面を励起光の入射面30aとしたBNA結晶30を用いることにより、テラヘルツ波が効率良く発生していることがわかる。また、励起光の偏光角度θの変化に対応してテラヘルツ波の発生条件が変化し、得られるテラヘルツ波の強度やスペクトルが制御されている。具体的には、A−B方向の偏光を有する励起光を入射した場合に、発生されるテラヘルツ波の放射強度が大きくなっている。また、励起光の偏光に対する依存性により、偏光がA−B方向から±30度程度の範囲で高強度のテラヘルツ波を放射可能であることがわかる。
Referring to the graph of FIG. 4, it can be seen that the terahertz wave is efficiently generated by using the
図5は、テラヘルツ波発生装置の第2実施形態の構成を示すブロック図である。本テラヘルツ波発生装置は、レーザ光源1と、偏光制御部20が設けられた導光部2と、BNA結晶30を有するテラヘルツ波発生部3と、テラヘルツ波検出部4とを備えて構成されている。これらのうち、レーザ光源1、及びテラヘルツ波発生部3の構成については、図1に示した実施形態と同様である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the second embodiment of the terahertz wave generation device. This terahertz wave generator includes a
本実施形態においては、テラヘルツ波発生部3に対し、さらにテラヘルツ波検出部4が設置されている。テラヘルツ波検出部4は、テラヘルツ波発生部3のBNA結晶30で発生されたテラヘルツ波の一部を検出する。このテラヘルツ波の検出は、例えば、テラヘルツ波発生部3において結晶30から出射される中〜遠赤外領域のテラヘルツ波に対して光分岐手段を設置し、分岐されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部4で検出する構成によって行うことができる。このようなテラヘルツ波検出部4としては、例えば、電気光学結晶や光スイッチなどを用いることができる。
In the present embodiment, a terahertz
テラヘルツ波検出部4によるテラヘルツ波の検出結果は、レーザ光源1へとフィードバックされる。これにより、レーザ光源1において、入力されたテラヘルツ波検出部4での検出結果に基づいて、BNA結晶30に対して供給されるパルス励起光の強度等が設定または変更される。
The detection result of the terahertz wave by the terahertz
また、本実施形態においては、テラヘルツ波検出部4による検出結果は、導光部2に設置された偏光制御部20へもフィードバックされている。これに対して、偏光制御部20は、1/2波長板などからなる偏光制御素子22と、偏光制御素子22を駆動制御する素子駆動部23とを有して構成されている。素子駆動部23は、入力されたテラヘルツ波検出部4での検出結果に基づいて偏光制御素子22を駆動制御し、これにより、偏光制御部20における励起光の偏光の制御条件が設定または変更される。
In the present embodiment, the detection result by the terahertz
本実施形態の構成では、テラヘルツ波検出部4を設置し、検出部4での検出結果に基づいてレーザ光源1及び偏光制御部20をフィードバック制御することにより、テラヘルツ波の発生条件を設定または変更している。これにより、テラヘルツ波の発生条件、及びBNA結晶30で発生するテラヘルツ波の強度やスペクトル等を必要に応じて確実に制御することができる。
In the configuration of the present embodiment, the terahertz
図6は、テラヘルツ波発生装置の第3実施形態の構成を示すブロック図である。本テラヘルツ波発生装置は、レーザ光源1と、偏光制御部20が設けられた導光部2と、BNA結晶30を有するテラヘルツ波発生部3とを備えて構成されている。これらのうち、レーザ光源1、及びテラヘルツ波発生部3の構成については、図1に示した実施形態と同様である。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the third embodiment of the terahertz wave generation device. The terahertz wave generator includes a
本実施形態においては、テラヘルツ波発生部3で発生されて本発生装置から出射されたテラヘルツ波が照射される試料Sに対して、反応計測部5が設置されている。反応計測部5は、テラヘルツ波発生装置から出射されたテラヘルツ波を照射することによって生じる試料Sでの反応を計測する計測手段である。反応計測部5による試料Sでの反応の計測方法としては、例えば、試料Sの温度、試料Sにおけるテラヘルツ波の透過率、反射率、試料Sでの生成物の量などを計測する方法がある。
In the present embodiment, the
反応計測部5による反応の計測結果は、レーザ光源1へとフィードバックされる。これにより、レーザ光源1において、入力された反応計測部5での計測結果に基づいて、BNA結晶30に対して供給されるパルス励起光の強度等が設定または変更される。
The reaction measurement result by the
また、本実施形態においては、反応計測部5による計測結果は、導光部2に設置された偏光制御部20へもフィードバックされている。これに対して、偏光制御部20は、偏光制御素子22と、素子駆動部23とを有して構成されている。素子駆動部23は、入力された反応計測部5での計測結果に基づいて偏光制御素子22を駆動制御し、これにより、偏光制御部20における励起光の偏光の制御条件が設定または変更される。
In the present embodiment, the measurement result obtained by the
本実施形態の構成では、反応計測部5での計測結果に基づいてレーザ光源1及び偏光制御部20をフィードバック制御することにより、テラヘルツ波の発生条件を設定または変更している。これにより、テラヘルツ波の発生条件、及びBNA結晶30で発生するテラヘルツ波の強度やスペクトル等を必要に応じて確実に制御することができる。
In the configuration of the present embodiment, the terahertz wave generation condition is set or changed by performing feedback control of the
本発明によるテラヘルツ波発生装置は、上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した構成例では、レーザ光源1からの励起光をBNA結晶30のへき開面に対して垂直に入射しているが、この励起光の入射角度についても、偏光の回転角度と同程度の許容性がある。例えば、図4のグラフを参照すると、垂直から±30度程度の範囲の入射角度で励起光を入射することにより、高強度のテラヘルツ波を放射可能であることがわかる。
The terahertz wave generator according to the present invention is not limited to the above-described embodiments and configuration examples, and various modifications can be made. For example, in the configuration example described above, the excitation light from the
本発明による装置は、大面積で薄い結晶を用いて高強度のテラヘルツ波を効率良く得ることが可能なテラヘルツ波発生装置として利用可能である。 The apparatus according to the present invention can be used as a terahertz wave generator capable of efficiently obtaining a high-intensity terahertz wave using a thin crystal with a large area.
1…レーザ光源、2…導光部、20…偏光制御部、21…1/2波長板、22…偏光制御素子、23…素子駆動部、3…テラヘルツ波発生部、30…BNA結晶(N−ベンジル−MNA結晶)、30a…入射面、4…テラヘルツ波検出部、5…反応計測部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
N−ベンジル−MNA結晶(N−ベンジル−2−メチル−4−ニトロアニリン結晶)を有し、前記N−ベンジル−MNA結晶のへき開面を入射面として前記励起光を入射してテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生手段と
を備えることを特徴とするテラヘルツ波発生装置。 Excitation light supply means for supplying excitation light used for generation of terahertz waves;
It has an N-benzyl-MNA crystal (N-benzyl-2-methyl-4-nitroaniline crystal) and generates terahertz waves by making the excitation light incident on the cleavage plane of the N-benzyl-MNA crystal as an incident surface. And a terahertz wave generating means.
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