JP5371293B2 - テラヘルツ波に関する情報を取得するための装置及び方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る装置について、図17を用いて説明する。ここで、図17は、サンプルを透過したテラヘルツ波に関する情報を取得するための装置である。なお、本発明は、反射に限定されるものではなく、実施例1や図1のように、透過したテラヘルツ波に関する情報を取得する装置であってもよい。
前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形から、サンプルに関する情報を取得することができる。サンプルに関する情報とは、例えば、サンプルの大きさ(厚さ)、屈折率、透過率、反射率、吸収率などである。これらから、サンプルの物性、結晶構造、組成などの、例えば水分の含有量を導出することができる。
サンプルを測定した回数を計数し、前記測定した前記検出部が検出したテラヘルツ波を積算し、前記積算した値と前記回数とを用いて前記テラヘルツ波の平均的な強度を求めることが好ましい。これらの詳細については、後述する実施例6で説明する。
パルスレーザを発生するためのファイバレーザを有することが好ましい。レーザの発振媒質に光ファイバを用いることができる。
別の本実施形態に係るサンプルを透過或いは反射したテラヘルツ波に関する情報を取得するための方法について説明する。
本実施例は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一形態を示したものである。図1は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一構成例を示したものである。図1のように、本実施例のテラヘルツ波検出装置は、レーザ部101、発生部102、検出部103、遅延光学部104、遅延時間調整部105、情報記憶部106、処理部107で構成する。また、図1では、サンプル109は、搬送部108によって搬送されている態様を示している。ただし、サンプル109は、搬送されている必要は必ずしもない。
反射パルス(1)・・・t1=5psec
反射パルス(2)・・・t2=7psec
反射パルス(3)・・・t3=27psec
反射パルス(4)・・・t4=29psec
そして、各反射パルスの時間軸上の位置は、遅延時間調整部105の遅延時間を決定する測定基準として用いる。また、後述するように、本装置を、サンプル109のスクリーニングに用いる場合、これらの標準情報を比較のための情報として用いることもある。
本実施例は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一形態を示したものである。より具体的には、実施例1のテラヘルツ波検出装置に関する変形例である。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
透過パルス(1)・・・t1=5psec
透過パルス(2)・・・t2=7psec
透過パルス(3)・・・t3=27psec
透過パルス(4)・・・t4=29psec
各透過パルスの時間軸上の位置は、遅延時間調整部105の遅延時間を決定する測定基準として用いる。これらの遅延時間に対する遅延光学部104の調整量は、次のようになる。
透過パルス(1)から(2)・・・0.6mm
透過パルス(2)から(3)・・・6.0mm
透過パルス(3)から(4)・・・0.6mm
このような光学配置をとることによって、テラヘルツ波は、サンプル109内部を透過する形態となる。そのため、サンプル109を伝播するテラヘルツ波は、サンプル109の深さ方向の大まかな特性が反映された応答となる。例えば、サンプル109として、図2に示した薬剤を仮定すると、最初の透過パルス(1)の吸光度より、サンプル109全体の密度、テラヘルツ波の吸収量、組成などを見積もることができる。また、位相シフト量(もしくは時間遅延量)をモニタすることで、サンプル109全体の厚みを見積もることができる。
図4は、本発明の検査システムに関する形態を示したものである。図4のように、本実施例の検査システムは、実施例1に係るテラヘルツ波検出装置の構成に、比較部410及び機器制御部411を加えた構成となる。尚、実施例1と共通する部分の説明は省略する。
本実施例は、上述したテラヘルツ波検出装置に関する一変形例を示したものである。具体的には、テラヘルツ波を取得するための光学系に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
本実施例は、上述したテラヘルツ波検出装置に関する一変形例を示す。具体的には、検出部103の配置に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
本実施例は、上述したテラヘルツ波検出装置に関する一変形例を示す。具体的には、テラヘルツ波の取得方法に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
本実施例は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一形態を示したものである。具体的には、レーザ部101の変形例に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
フェムト秒ファイバレーザ1101
1/2波長板1102及び1106
増幅部1103
アイソレータ1104
分散補償部1105
偏光ビームスプリッタ1107
高効率波長変換素子であるPPLN(Periodically Poled Lit
hium Niobate)1108
グリーンカットフィルタ1109
ダイクロイックミラー1110
フェムト秒ファイバレーザ1101は、レーザの発振媒質に光ファイバーを使用したものである。中心波長1558nm、平均強度5mW、パルス幅300fsec、繰り返し周波数48MHzである。このようなファイバ型のフェムト秒ファイバレーザ1101は、固体レーザに比べ、小型で安定である。1/2波長板1102及び1106は、偏光を調節するために用いる。増幅部1103は、フェムト秒ファイバレーザ1101の光パルスの強度を増幅する部分である。増幅部1103において強度が増幅された光パルスは、分散補償部1105において短パルス化される。PPLN1108は、短パルス化された光パルスに関し、2次高調波成分である780nmの成分を発生させる部分である。その後、グリーンカットフィルタ1109及びダイクロイックミラー1110を用いて、基準波成分1550nmとともに、高調波成分780nmを所望の分岐比において出力する。この高調波成分は、LT−GaAsの吸収波長に相当し、本実施例では、光伝導素子の励起光として使用する。尚、光伝導素子に用いる半導体薄膜としてInGaAsを用いる場合、キャリヤを励起する励起光として基準波成分を用いることもできる。この場合、高調波を生成、取り出す光学系は省略することも可能である。
3つのレーザダイオード(図中LDと記載)
シングルモードファイバ1201
WDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重方式)カプラ1202及び1205
偏波コントローラ1203
Er(エルビウム)添加ファイバ1204
偏光ビームコンバイナ1206
シングルモードファイバ1201は、波長1.56μmに対し、2次群速度分散−21.4ps2/km、モードフィールド径9.3μm、非線形係数1.89W−1km−1であり、ファイバの長さは4.5mである。Er添加ファイバ1204は、波長1.56μmに対し、2次群速度分散6.44ps2/km、モードフィールド径8.0μm、非線形係数2.55W−1km−1であり、ファイバの長さは6.0mである。3つのLDは、波長1480nm、強度400mWとする。図12のように、LDの一つを前方励起用、二つを後方励起用に用いる。
102 発生部
103 903a 903b 1003a 1003b 検出部
104 504a 504b 遅延光学部
105 遅延時間調整部
106 情報記憶部
107 処理部
108 搬送部
109 サンプル
201 粉体
202 コーティング膜
410 比較部
411 機器制御部
612 712 カウンタ部
813 照射領域
1101 フェムト秒ファイバレーザ
1102 1106 1/2波長板
1103 増幅部
1104 アイソレータ
1105 分散補償部
1107 偏光ビームスプリッタ
1108 PPLN
1109 グリーンカットフィルタ
1110 ダイクロイックミラー
1201 シングルモードファイバ
1202 1205 WDMカップラ
1203 偏光コントローラ
1204 Er添加ファイバ
1206 偏光ビームコンバイナ
1301 分散補償用ファイバ
1401 シングルモードファイバ
1402 高非線形ファイバ
1403 チャープミラー
Claims (6)
- サンプルを透過あるいは反射した第1のパルスと第2のパルスとを含むテラヘルツ波に関する情報を取得するための装置であって、
テラヘルツ波を発生させるための発生部と、
前記発生部が発生させたテラヘルツ波がサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出するための検出部と、
前記検出部が検出するタイミングを変化させるための遅延部と、
サンプルに関する内部情報を標準情報として記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶しているサンプルに関する前記標準情報に基づいて前記第1のパルスと前記第2のパルスとの時間間隔を参照し、前記遅延部の調整量を取得する遅延時間調整部と、
前記遅延部を用いて得る、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得するための波形取得部と、を有し、
前記遅延時間調整部は、前記検出部が前記第1のパルスを検出した後、前記調整量で前記遅延部を調整し、
前記波形取得部は、前記検出部が前記第2のパルスを検出した後、前記第1のパルスと前記第2のパルスとの時間間隔を前記調整量を参照して調整することでテラヘルツ波の時間応答を再構築し、該テラヘルツ波の時間応答を用いて前記サンプルの内部情報を取得することを特徴とする装置。 - 前記記憶部が予め記憶しているサンプルに関する情報は、予め前記波形取得部が取得したサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形であることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記波形取得部は、前記検出部が検出したテラヘルツ波を、前記遅延部が変化させる前記タイミングに基づいてサンプリングすることにより、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得することを特徴とする請求項1または2に記載の装置。
- 前記遅延部は、前記テラヘルツ波を発生させるタイミングあるいは検出するタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。
- 前記領域における前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形と、前記記憶部が予め記憶している情報とを比較し、サンプルの状態を導出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。
- サンプルを測定した回数を計数し、前記測定した前記検出部が検出したテラヘルツ波を積算し、前記積算した値と前記回数とを用いて前記テラヘルツ波の平均的な強度を求めることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の装置。
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