JP4894610B2 - テラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器 - Google Patents

Description

テラヘルツ波は周波数が０．１〜１０ＴＨｚ（波長が３０μｍ〜３０００μｍ）の電磁波であり、波長が赤外〜遠赤外領域とほぼ一致する。テラヘルツ波帯はこれまで未開拓電磁波であったが、この周波数帯の電磁波の特徴を生かした時間領域分光、イメージング及びトモグラフィーによる材料のキャラクタリゼーション、環境計測、生物や医学への応用などが検討され、近年重要になってきている。本発明は、テラヘルツ波の応用に必要不可欠なテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器に関する。

テラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器には、光伝導アンテナ、InSb薄膜、InAs薄膜、ZnTeなどの非線形結晶、等が利用されている。これら光伝導アンテナ、InSb薄膜、InAs薄膜、非線形結晶のZnTeなどは、テラヘルツ波の発生及び検出の両方に用いることができるため、これらを用いたテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器は、基本的に同じ構成を有している。

テラヘルツ波素子部（テラヘルツ波発生素子部又はテラヘルツ波検出素子部）としては、例えば、GaAs基板に低温成長GaAs膜（光伝導膜）を形成し、その上に所定形状の導電膜を形成してダイポールアンテナやボウタイアンテナなどとしたものがある。ダイポールアンテナやボウタイアンテナの場合、二つの導電膜の間の一部分が微小な間隔（例えば、数μｍ程度の間隔）にしてあり、この部分がアンテナ部となる。また、各導電膜の一部は、面積が拡大されておりこの部分が電極になる。

このテラヘルツ波素子部をテラヘルツ波発生素子部として用いる場合、前記電極間にバイアス電圧を印加した状態で、前記アンテナ部にフェムト秒パルスレーザ光等のパルスレーザ光を照射する。パルスレーザ光を照射すると、光伝導膜中に自由キャリアが生じ、それがバイアス電圧で加速され、電流が流れる。このパルス状の電流によってテラヘルツ波が発生する。

一方、前記テラヘルツ波素子部をテラヘルツ波検出素子部として用いる場合、フェムト秒パルスレーザ光等パルスレーザ光をアンテナ部に照射すると、光伝導膜中に自由キャリアが生成される。そこにテラヘルツ波が入射すると、入射したテラヘルツ波の電場の大きさにほぼ比例した電流が二つの導電膜間に流れ、この電流を検出することで、テラヘルツ波を検出することができる。

前記テラヘルツ波素子部を用いたテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器では、一般的に、テラヘルツ波素子部の導電膜が形成されている面と反対側の面にシリコンレンズ等の平凸レンズが配置される。レンズを配置する理由は、テラヘルツ波発生器の場合は、発生したテラヘルツ波を空間に効率よく取り出しテラヘルツ波の利用効率を高めるためであり、テラヘルツ波検出器の場合は、検出すべきテラヘルツ波をアンテナ部に集光してテラヘルツ波の検出感度を高めるためである。

このようなテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器では、従来は、次のような構造が採用されていた（特許文献１参照。）。すなわち、図１３に示すように、本体ブロック８０には、レンズ８１が挿通する孔８３を挟んで、孔８３の中心と一致する凹所８４、８５が形成されている。孔８３にレンズ８１を挿入して、凹所８４に嵌め込まれるレンズ保持板８６の外周が凹所８４の周壁で規制されてレンズ保持板８６の中心位置が凹所８４の中心位置と一致するようになっている。また、図１４に示すように、基板保持部材９０の中央部には、基板８７の中心が基板保持部材９０の中心と一致する基板８７を納める孔９１が形成されおり、基板８７の中心が基板保持部材９０の中心と一致する。その結果、基板８７の中心がレンズ８１が挿通する孔８３の中心と一致する。凹所８５が、基板保持部材９０の基板８７面方向への位置決め構造を構成しており、基板保持部材９０の外周が凹所８５の周壁で規制されて、基板保持部材９０の中心位置が凹所８５の中心位置と一致するようになっている。

基板の電極への電圧印加（電極からの電流取り出し）は、一端部にリード線が半田付けされた導電部材を押し付けることで行われている。
特開２０００−３１７６６０号公報

上記のように、従来のテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器は、孔８３にレンズ８１を挿入して、凹所８４に嵌め込まれるレンズ保持板８６の外周が凹所８４の周壁で規制されてレンズ保持板８６の中心位置が凹所８４の中心位置と一致するようになっており、寸法精度の高いレンズ保持板８６と凹所８４とを必要とする。

また、孔８３がレンズ８１を挿通する孔であるため、レンズ８１の中心が孔８３の中心と高精度に一致せず、テラヘルツ波を効率よく取り出すことができない。

さらに、基板８７の中心を孔８３の中心に一致させるために、基板８７の中心が一致する孔９１（基板８７を納めるための）を持つ基板保持部材９０を、孔８３の中心と一致する凹所８５に嵌め込む構造になっており、寸法精度の高い基板保持部材９０と凹所８５とを必要とする。その結果、部品点数が多く、組み付けに時間を要し、高価になってしまう。

さらに、基板の電極への電圧印加、或いは電極からの電流取り出しが、一端部にリード線が半田付けされた導電部材を押し付けることで行われているため、僅かな力で破損しやすい基板が破損してしまう場合があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、基板とレンズの軸が自動的に一致し、効率よくテラヘルツ波を取り出すことができるテラヘルツ波発生器及び効率よくテラヘルツ波を検出することができるテラヘルツ波検出器を提供することを目的とする。

また、本発明は、寸法精度の高い部品の点数が少なく、組み付け時間の短い、安価なテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、基板の破損を低減することができるテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によるテラヘルツ波発生器は、課題を解決するため、貫通穴を有するホルダと、前記貫通穴内に配置されたパルスレーザ光の照射によりテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生素子基板と、光軸に直交する平面からなる平面部を有し、前記素子基板と同軸的に前記平面部が前記テラヘルツ波発生素子基板に対面するように前記貫通穴に配置され前記テラヘルツ波を出射させるレンズと、前記ホルダに保持され前記レンズを前記貫通穴の一端側に押し付けるレンズ保持部材と、前記ホルダに保持され前記テラヘルツ波発生素子基板を前記貫通穴の他端側に押し付け前記テラヘルツ波発生素子基板と前記レンズを当接させる基板保持部材と、を備えたものである。

ホルダの貫通穴が該穴内に基板とレンズを同軸的に配置するので、テラヘルツ波を効率よく取り出すことができる。

本発明の第２の態様によるテラヘルツ波発生器は、前記第１の態様において、前記基板保持部材は、前記テラヘルツ波発生素子基板を前記レンズの平面部に押し付ける弾性を有している。

レンズに基板が弾性で押し付けられるので、テラヘルツ波発生素子基板の破損を低減することができる。

本発明の第３の態様によるテラヘルツ波発生器は、前記第１又は第２の態様において、前記テラヘルツ波発生素子基板は、アンテナを有し、前記基板保持部材は、前記アンテナの二つの電極部にそれぞれ変形可能に当接して電気的にコンタクトする二つの接点部を有している。

基板保持部材がアンテナの電極部に変形可能に当接する接点部を有するので、テラヘルツ波発生素子基板の損傷を低減することができる。

本発明の第４の態様によるテラヘルツ波発生器は、前記第３の態様において、前記基板保持部材は、前記二つの接点部の間に前記二つの接点部を電気的に分離する凸部を有している。

二つの接点部が変形してアンテナの電極部に当接しても、二つの接点部の間にある凸部が接点部を電気的に分離する。その結果、テラヘルツ波を確実に発生することができる。

本発明の第５の態様によるテラヘルツ波検出器は、貫通穴を有するホルダと、前記貫通穴内に配置されたパルスレーザ光の照射によりテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出素子基板と、光軸に直交する平面からなる平面部を有し、前記テラヘルツ波検出素子基板と同軸的に前記平面部が前記テラヘルツ波検出素子基板に対面するように前記貫通穴に配置され前記テラヘルツ波を入射させるレンズと、前記ホルダに保持され前記レンズを前記貫通穴の一端側に押し付けるレンズ保持部材と、前記ホルダに保持され前記テラヘルツ波検出素子基板を前記貫通穴の他端側に押し付け前記テラヘルツ検出素子基板と前記レンズを当接させる基板保持部材と、を備えたものである。

ホルダの貫通穴が該穴内に基板とレンズを同軸的に配置するので、テラヘルツ波を効率よく検出することができる。

本発明の第６の態様によるテラヘルツ波検出器は、前記第５の態様において、前記基板保持部材は、前記テラヘルツ波検出素子基板を前記レンズの平面部に押し付ける弾性を有している。

レンズに基板が弾性で押し付けられるので、テラヘルツ波検出素子基板の破損を低減することができる。

本発明の第７の態様によるテラヘルツ波検出器は、前記第５又は第６の態様において、前記テラヘルツ波検出素子基板は、アンテナを有し、前記基板保持部材は、前記アンテナの二つの電極部にそれぞれ変形可能に当接して電気的にコンタクトする二つの接点部を有している。

基板保持部材がアンテナの電極部に変形可能に当接する接点部を有するので、テラヘルツ波検出素子基板の損傷を低減することができる。

本発明の第８の態様によるテラヘルツ波検出器は、前記第７の態様において、前記基板保持部材は、前記二つの接点部の間に前記二つの接点部を電気的に分離する凸部を有している。

二つの接点部が変形してアンテナの電極に当接しても、二つの接点部の間にある凸部が接点部を電気的に分離する。その結果、テラヘルツ波を確実に検出することができる。

ホルダの貫通穴が該穴内に基板とレンズを同軸的に配置するので、テラヘルツ波を効率よく取り出す又は検出することができる。

上記のように、テラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器は、基本的に同じ構成を有しているので、以下、本発明のテラヘルツ波発生器及びテラヘルツ波検出器のうち、テラヘルツ波発生器について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態によるテラヘルツ波発生器を示す側面図である。図２は、図１中のＡ矢視図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面の端面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線断面の端面図である。図５は、図２のＣ−Ｃ線断面の端面図である。

本実施の形態によるテラヘルツ波発生器は、図１乃至図５に示すように、貫通穴１３を有するホルダ１と、貫通穴１３内に配置されたテラヘルツ波発生素子基板２と、素子基板２と同軸的に貫通穴１３に配置されテラヘルツ波を出射させるレンズ３と、ホルダ１に保持されレンズ３を貫通穴１３の一端側に押し付けるレンズ保持部材６と、ホルダ１に保持され素子基板２を貫通穴１３の他端側に押し付け素子基板２とレンズ３を当接させる基板保持部材４と、を備えている。

図６は、テラヘルツ波発生素子基板２を示す図であり、図６（ａ）は、図２と同じ向きで見た正面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）中の点線円内の拡大図である。

テラヘルツ波発生素子基板２は、図６に示すように、表面に低温成長ＧａＡｓ等の光伝導膜が形成されたＧａＡｓ基板２１と、光伝導膜の上に形成された二つの金属導電膜２２、２３とから構成されている。導電膜２２、２３は、互いに分離されており、平行伝送線路を形成する伝送線路部２２ａ、２３ａと、それらの両端に形成された電極部２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃと、を有している。伝送線路部２２ａ、２３ａは、中央部分に内側に突き出す突出部２２１ａ、２３１ａを持ち、その間に基板２１の面に沿った方向に微小な間隔（例えば、数μｍ程度の間隔）ｄがあけられている。この間隔ｄの付近の領域２４によりダイポールアンテナが構成されている。基板２１は、長方形状で、例えば、６ｍｍ（短辺）×１０ｍｍ（長辺）の寸法を有し、その中心Ｏ₁を通るＸ₁軸と、Ｙ₁軸とに対して、対称に伝送線路部２２ａ、２３ａ、突出部２２１ａ、１３１ａ、電極部２２ｂ、２２ｃ、２３ｂ、２３ｃがフォトリソ技術でミクロンオーダーの精度でパターンニングされている。テラヘルツ波発生素子基板２は、ＧａＡｓウエハにＩＣ技術で多数作製されてダイシングされるので、Ｙ₁軸からの基板２１の長辺２１ａへの距離と、２１ｂへの距離とはミクロンオーダーで等しく。同様に、Ｘ₁軸からの基板２１の短辺２２ａへの距離と、２２ｂへの距離もミクロンオーダーで等しい。

本実施の形態では、テラヘルツ波発生素子基板２は、ダイポールアンテナを用いているが、金属導電膜２２、２３によってボータイアンテナなどの他のアンテナを構成するようにしてもよい。また、アンテナに代えて、ＺｎＴｅなどの非線形結晶を基板２１と同じ形状に形成したものでもよい。

図７は、レンズ３を示す図であり、図７（ａ）は、図２と同じ向きで見た正面図、図７（ｂ）は、側面図である。

レンズ３は、図７に示すように、半球レンズであり、シリコン製である。レンズ３は、例えば、外周３１が直径１２ｍｍ（半径６ｍｍ）の寸法を有し、その中心Ｏ₂を通るＸ₂軸と、Ｙ₂軸と、Ｚ₂軸（レンズ３の光軸）と、に対して、ミクロンオーダで対称に作製されている。また、レンズ３は、Ｚ₂（レンズ３の光軸）に直交し、テラヘルツ波発生素子基板２に対面する平面部３２を持っている。

本実施形態では、集光レンズ３として、シリコン製の半球レンズを用いているが、材質や形状はこれに限定されるものではなく、例えば、材質としては、ゲルマニウムなどテラヘルツ波を透過する物質であれば何でもよい。形状も例えば、平凸レンズ、円板状のフレネルレンズ、球の中心Ｏ₂がレンズの平面部３２より内側に存在する超半球レンズ、などでもよい。

図８は、ホルダ１を示す図であり、図８（ａ）は、図２と同じ向きに見た正面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線断面の端面図、図８（ｃ）は、図（ａ）のＢ−Ｂ線断面の端面図、図８（ｄ）は、図８（ａ）の側面図、図８（ｅ）は、図８（ａ）の背面図、である。

ホルダ１は、図８に示すように、脚部１１と、脚部１１から立ち上がる肉厚の起立板部１２とを有している。起立板部１２の中央部には、前述のテラヘルツ波発生素子基板２と、レンズ３とが嵌め込まれる貫通穴１３が形成されている。貫通穴１３は、テラヘルツ波発生素子基板２が嵌め込まれる長方形穴１３１と、レンズ３の外周３１が嵌め込まれる円形穴１３２と、が中心Ｏ₃を通り紙面（Ｘ₃−Ｙ₃平面）と直交するＺ₃軸を共通し、且つ連通するように形成されている。従って、レンズ３の外周３１が円形穴１３２の周壁で規制されてレンズの中心軸（光軸）Ｚ₂と円形穴１３２の軸Ｚ₃とが一致する。また、基板２の外辺２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが長方形穴１３１の周壁で規制されて基板２の軸Ｚ₁と長方形穴１３１の軸Ｚ₃とが一致する。長方形穴１３１は、４隅にテラヘルツ波発生素子基板２を摘むピンセット等に対する逃げとなる領域１３１ａを持つ。

また、図８に示すように、起立板部１２には、後述するテラヘルツ波発生素子基板２を保持する基板保持部材４を固定するためのねじ穴１４と、基板保持補助部材５を固定するためのねじ穴１５と、レンズ保持部材６を固定するためのねじ穴１６と、後述のリード線を固定する端子のねじ穴１７と、が形成されている。

図１、図３、図４に示すように、球面側からレンズ３を保持するレンズ保持部材６が、ねじ７１で図７中のねじ穴１６に螺合されてホルダ１に固定されることで、レンズ３の平面部３２が、レンズ３が嵌め込まれる円形穴１３２の周縁底部１３２ａに押し付けられてレンズ３が固定されている。

図９は、レンズ保持部材を示す図である。レンズ保持部材６は、例えばテフロン等のプラスチック材からなり、中心にレンズ３より小径の円形穴６１が形成されている。６２は、ねじ７１が通る穴である。図３、図４に示すように、レンズ３の球面側の一部が穴６１に収められ、穴６１の周囲がレンズ３の球面部に当接することにより、レンズ３の球面側がレンズ保持部材６により保持されている。レンズ３の外周３１が貫通穴１３の円形穴１３２の周壁で規制されて円形穴１３２の軸Ｚ₃とレンズ３の軸Ｚ₂が一致している。

また、図２乃至図５に示すように、テラヘルツ波発生素子基板２の表面側（アンテナが形成されている側）から基板２の一方の端部を保持する基板保持部材４が、ねじ７２で図７中ねじ穴１４に螺合されてホルダ１に固定されることで、基板２の裏面側が、レンズ３の平面部３２に押し付けられる。図１０は、基板保持部材４を示す図であり、図１０（ａ）は、図１と同じ方向から見た側面図、図１０（ｂ）は、平面図、図１０（ｃ）は、下面図である。基板保持部材４は、弾性変形し易い例えばテフロン等のプラスチック材からなり、略板状の基部４１と、基部４１の下端、中央部からオーバーハングする略立方体状の当接部４２と、を有している。当接部４２の先端部中央には、凸部４２ａと、凸部４２ａを挟んで配置された孔４３ａ、４３ｂと、４４ａ、４４ｂとを通るリード線４５ａ、４５ｂと、を有している。リード線４５ａと４５ｂの間隔ｄは、基板２の電極部２２ｂの中心間隔に略一致させてある。さらに、リード線４５ａには、孔４３ａと孔４３ｂとの間で接点部４６ａが融着され、リード線４５ｂには、孔４４ａと孔４４ｂとの間で接点部４６ｂが融着されている。接点部４６ａ、４６ｂは、図１０（ａ）に示すように、凸部４２ａよりδだけ高く設定されている。また、接点部４６ａ、４６ｂの材料としては、後述するように応力で塑性変形し易い例えばインジウムが望ましい。リード線４５ａ、４５ｂは、錫メッキ導線が望ましい。インジウムを融着することができる。

リード線４５ａの一端部は、ねじ４７ａで基部４１に固定され、他端部はホルダ１に組み付け後、図示しない電圧電源に接続される。同様に、リード線４５ｂの一端部は、ねじ４７ｂで基部４１に固定され、他端部は電圧電源に接続される。

基部４１は、基板保持部材４をホルダ１のねじ穴１４に螺合するねじ７２で固定するためのねじ７２の挿通孔４８を有し、上端には、γだけ突出する突出部４１ａを有している。突出部４１ａの先端と凸部４５ａの先端との距離Ｌは、長方形穴１３１の深さＬ（図８参照。）と等しくしてある。

図３、図４に示すように、テラヘルツ波発生素子基板２が、長方形穴１３１に嵌め込まれてその面方向に対して保持されると共に、裏面側がレンズ３の平面部３２に密着している。その密着性を高めるために、基板保持部材４の挿通穴４８とホルダのねじ穴１４を位置合わせして、ねじ７２で螺合することで、基板２の上端部の電極部２２ｂ、２３ｂ付近に当接部４２が当接される。上述のように、突出部４１ａの先端と凸部４５ａの先端との距離Ｌは、長方形穴１３１の深さＬと等しくしてあるので、基部４１とホルダ１との間に隙間γが生じる。ねじ７２の締め付けを強くすると、基部４１が撓んで、当接部４２が基板２を軸方向に押し付ける。そのとき、上述のように、接点部４６ａ、４６ｂが凸部４５ａよりδだけ突出しており、且つ変形し易いインジウム製であるため、図５に示すように、変形して電極部２３ｂに密着される。ねじ７２の締め付けが過度になっても、基板保持部材４が弾性変形し易いテフロン製で、且つ基部４１とホルダ１との間に隙間を有しているので、そのバネ構造によりねじ締めによる基板２への応力が吸収され、基板２に損傷を与えることを低減できる。さらに、接点部４６ａ、４６ｂに電極部２３ｂとの接触を緩衝するインジウム（緩衝材）を使用しているので、電極部の損傷を低減でき、電気的コンタクトを確実にすることができる。なお、電気的コンタクトとしては、オーミックコンタクトやショットキーコンタクトなどがある。

本実施形態で、接点部４６ａ、４６ｂに例えばインジウムを用いたが、緩衝効果のある導電材料であれば、どのようなものでもよい。例えば、金属バネや電気伝導グリースなども使用することができる。

また、図２乃至図５に示すように、基板２とレンズ３の密着性を高めるため、テラヘルツ波発生素子基板２の表面側（アンテナが形成されている側）から基板２の三方の端部を保持する基板保持補助部材５が、ねじ７３で図７中ねじ穴１５に螺合されてホルダ１に固定されることで、基板２の裏面側が、レンズ３の平面部に当接される。図１１は、基板保持補助部材５を示す図であり、図１１（ａ）は、正面図、図１１（ｂ）は、上面図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ線断面の端面図である。基板保持補助部材５は、弾性変形し易い例えばテフロン等のプラスチック材からなり、略板状の基部５１と、基部５１の上部中央に基板２の三方端部に当接するコの字状の基板当接部５２と、を有している。基部５１は、基板保持補助部材５をホルダ１のねじ穴１６に螺合するねじ７３で固定するためのねじ７３の挿通孔５３を有し、周縁部にγだけ突出するコの字状の突出部５４とを有している。基板当接部５２の先端とコの字状の突出部５４との距離Ｌは、長方形穴１３１の深さＬ（図８参照。）と等しくしてある。

図３、図４に示すように、テラヘルツ波発生素子基板２が、長方形穴１３１に嵌め込まれてその面方向に対して保持されると共に、裏面側がレンズ３の平面部に密着している。その密着性を高めるために、基板保持補助部材５の挿通穴５３とホルダのねじ穴１６を位置合わせして、ねじ７３で螺合することで、基板２の両側端部と下端部付近に基板当接部５２が当接される。すなわち、基板当接部５２ｂが基板２の両側端部に当接され、基板当接部５２ａが基板２の下端部に当接される。上述のように、突出部５４の先端と基板当接部５２の先端との距離Ｌは、長方形穴１３１の深さＬと等しくしてあるので、基部５１とホルダ１との間に隙間γが生じる。ねじ７３の締め付けを強くすると、基部５１が撓んで、当接部５２が基板２を軸方向に押し付ける。ねじ７３の締め付けが過度になっても、基板保持補助部材５が弾性変形し易いテフロン製で、且つ基部５１とホルダ１との間に隙間を有しているので、そのバネ構造によりねじ締めによる基板２への応力が吸収され、基板２に損傷を与えることを低減できる。

図１２は、図３の点線円内を拡大して模式的に示した図である。テラヘルツ波発生器及び検出器では、発生効率及び検出効率の点でレンズ３とテラヘルツ波発生素子基板２との密着性が重要である。レンズ３の平面部３２は鏡面仕上げ（例えば、ニュートンリングＮ３仕上げ）されているが、基板２の裏面（アンテナが形成れている面の反対側で、レンズ３の平面部３２に当接される面）は、通常梨地仕上げされている。従って、図１２に示すように、基板２で発生したテラヘルツ波の内、基板２とレンズ３が物理的に接触する部分を通過する波（イ）は、直進するが、物理的に接触しない部分を通過する波（ロ）は界面で多重反射し、波（イ）と干渉してしまう。上述のように、基板保持部材４と基板保持補助部材５とで基板２をレンズ３の平面部３２に押し付けるだけでなく、基板２とレンズ３の平面部３２の間に真空グリースやシリコンコンパウンドを塗布するとよい。インデックスマッチングがよくなり、界面反射が減る。その結果干渉が減り、テラヘルツ波を効率よく発生することができる。

しかし、本実施形態のように、基板２がＧａＡｓで、レンズ３がＳｉであると、それらの屈折率は約３程度であり、真空グリースの屈折率約１．５の倍近いため、インデックスマッチングがあまりよくなく、干渉を押さえることができても、無視できる程度に小さくすることができない。

テラヘルツ波発生効率を高めるために、基板２の裏面も鏡面仕上げにするか、粗面仕上げにするとよい。鏡面仕上げ、或いは粗面仕上げにすることで、図１２に示すような多重反射する波（ロ）を低減することができる。

図３、図４に示すように、テラヘルツ波発生素子基板２が基板保持部材４で上端部の電極付近に当接され、基板保持補助部材５で両側端部と下端部に当接されるので、基板２の中央部分を覆うものがなく、ここを通してパルスレーザ光を照射することができる。

ここで、ホルダ１に前述の部材等を組み立てる方法について、説明する。

まず、レンズ３をホルダ１の円形穴１３２に嵌め込み、レンズ保持部材６をレンズ３の球面側からホルダ１に位置決めし、ねじ７１をねじ込んでレンズ保持部材６で球面側からレンズ３をホルダ１に押し付ける。レンズ３の外周が円形穴１３２の周壁で規制されて円形穴１３２の軸とレンズ３の軸が自動的に一致する。

次いで、テラヘルツ波発生素子基板２の裏面に真空グリースを薄く塗布して裏面側がレンズ３の平面部３２に当接するように、ホルダ１の長方形穴１３１に嵌め込む。基板２の外辺が長方形穴１３１の周壁で規制されて基板２の軸と長方形穴１３１の軸とが自動的に一致する。円形穴１３２の軸と長方形穴１３１の軸が一致しているので、レンズ３の軸と基板２の軸が自動的に一致する。

次いで、基板保持補助部材５をホルダ１に対して位置決めし、ねじ７３をねじ込んで基板保持補助部材５で基板２の両側端部と下端部を押し付ける。

次いで、基板保持部材４をホルダ１に対して位置決めし、ねじ７２をねじ込んで基板保持部材４で基板２の上端部を押し付ける。接点部４６ａ、４６ｂが電極１３ｂに押し付けられ、リード線４５ａ、４５ｂが電極２３ｂに接続された状態になる。これによりホルダ１に対する部材の組立が完了する。

テラヘルツ波発生素子基板２が光損傷などで使用できなくなった場合、交換する必要があるが、本願発明のテラヘルツ波発生器では、レンズ３を外す必要がない。基板２にはリード線がボンディングされていないので、基板保持部材４と基板保持補助部材５とをホルダ１から外し、基板２を外せばよい。基板２を嵌め込む長方形穴１３１には、図８に示すように逃げ１３１ａがあるので、この部分からピンセットなどで持ち上げるようにすることで、基板２を簡単に取り出すことができる。さらに、新しい基板は、上述の手順で取り付けることができる。ワイヤボンディングなどの工程が不要のため、簡単に交換作業を終了することができる。

テラヘルツ波を発生するための励起光として用いるパルスレーザ光、或いはテラヘルツ波を検出するためのゲート光として用いるパルスレーザ光の光軸は、図３或いは図４の軸に一致していることが望ましいが、レーザ光が基板保持部材４と基板保持補助部材５で蹴られない程度であれば、角度がついた状態で入射してもよい。レーザ光がアンテナ構造の中心（図６のＯ₁）に集光されることで、より効率的にテラヘルツ波を発生或いは検出することができる。

本発明の実施形態によるテラヘルツ波発生器を示す側面図である。 図１のＡ矢視図である。 図２のＡ−Ａ線断面の端面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面の部分端面図である。 図２のＣ−Ｃ線断面の端面図である。 図１乃至図５に示すテラヘルツ波発生器で用いられているテラヘルツ波発生素子基板を示す図である。 図１乃至図５に示すテラヘルツ波発生器で用いられているレンズを示す図である。 図１乃至図５に示すテラヘルツ波発生器で用いられているホルダを示す図である。 図１乃至図５に示すテラヘルツ波発生器で用いられているレンズ保持部材を示す図である。 図１乃至図５に示すテラヘルツ波発生器で用いられている基板保持部材を示す図である。 図１乃至図５に示すテラヘルツ波発生器で用いられている基板保持補助部材を示す図である。 図３の点線円内の拡大模式図である。 従来のテラヘルツ波検出器の要部断面図である。 図１３における基板保持部材を示す図である。

符号の説明

１・・・・・・・・・・ホルダ
２・・・・・・・・・・テラヘルツ波発生素子基板
３・・・・・・・・・・レンズ
４・・・・・・・・・・基板保持部材
６・・・・・・・・・・レンズ保持部材
１３・・・・・・・・・貫通穴
２２ｂ、２３ｂ・・・・電極部
２４・・・・・・・・・アンテナ
３２・・・・・・・・・平面部
４２ａ・・・・・・・・凸部
４６ａ、４６ｂ・・・・接点部

Claims (8)

1. 貫通穴を有するホルダと、
   前記貫通穴内に配置されたパルスレーザ光の照射によりテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生素子基板と、
   光軸に直交する平面からなる平面部を有し、前記テラヘルツ波発生素子基板と同軸的に前記平面部が前記テラヘルツ波発生素子基板に対面するように前記貫通穴に配置され前記テラヘルツ波を出射させるレンズと、
   前記ホルダに保持され前記レンズを前記貫通穴の一端側に押し付けるレンズ保持部材と、
   前記ホルダに保持され前記テラヘルツ波発生素子基板を前記貫通穴の他端側に押し付け前記テラヘルツ波発生素子基板と前記レンズを当接させる基板保持部材と、
   を備えることを特徴とするテラヘルツ波発生器。
2. 前記基板保持部材は、前記テラヘルツ波発生素子基板を前記レンズの平面部に押し付ける弾性を有する請求項１に記載のテラヘルツ波発生器。
3. 前記テラヘルツ波発生素子基板は、アンテナを有し、前記基板保持部材は、前記アンテナの二つの電極部にそれぞれ変形可能に当接して電気的にコンタクトする二つの接点部を有する請求項１又は２に記載のテラヘルツ波発生器。
4. 前記基板保持部材は、前記二つの接点部の間に前記二つの接点部を電気的に分離する凸部を有する請求項３に記載のテラヘルツ波発生器。
5. 貫通穴を有するホルダと、
   前記貫通穴内に配置されたパルスレーザ光の照射によりテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出素子基板と、
   光軸に直交する平面からなる平面部を有し、前記テラヘルツ波検出素子基板と同軸的に前記平面部が前記テラヘルツ波検出素子基板に対面するように前記貫通穴に配置され前記テラヘルツ波を入射させるレンズと、
   前記ホルダに保持され前記レンズを前記貫通穴の一端側に押し付けるレンズ保持部材と、
   前記ホルダに保持され前記テラヘルツ波検出素子基板を前記貫通穴の他端側に押し付け前記テラヘルツ波検出素子基板と前記レンズを当接させる基板保持部材と、
   を備えることを特徴とするテラヘルツ波検出器。
6. 前記基板保持部材は、前記テラヘルツ波検出素子基板を前記レンズの平面部に押し付ける弾性を有する請求項５に記載のテラヘルツ波検出器。
7. 前記テラヘルツ波検出素子基板は、アンテナを有し、前記基板保持部材は、前記アンテナの二つの電極部にそれぞれ変形可能に当接して電気的にコンタクトする二つの接点部を有する請求項５又は６に記載のテラヘルツ波検出器。
8. 前記基板保持部材は、前記二つの接点部の間に前記二つの接点部を電気的に分離する凸部を有する請求項７に記載のテラヘルツ波検出器。

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