JP5684398B2 - 電磁波検出装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波(周波数が0.01[THz]以上100[THz]以下)(例えば、テラヘルツ波(例えば、周波数が0.03[THz]以上10[THz]以下))の検出に関する。
テラヘルツ波パルスの時間波形の検出法としては、電気光学結晶を用いたEO(electro−optic)サンプリング法がある(非特許文献1および非特許文献2を参照)。
非特許文献1に記載のEOサンプリング法によれば、プローブパルス光と被測定テラヘルツ波をコリニア(同軸)で電気光学結晶に入射する。入射したプローブパルス光は、テラヘルツ波の電界による電気光学効果でa軸とb軸に位相差が生じ、この位相差を検出することでテラヘルツ波の検出を行う。
非特許文献2に記載のEOサンプリング法によれば、プローブパルス光に対してテラヘルツ波を角度θ(0<θ<90°)傾けて電気光学結晶に入射する。電気光学結晶においてチェレンコフ位相整合が生じるため、入射したプローブパルス光においてテラヘルツ波の電界による電気光学効果でa軸とb軸に位相差が生じる。この位相差を検出することでテラヘルツ波の検出を行う。
上記のような従来技術にかかるEOサンプリング法によれば、電気光学結晶の大きな複屈折性の影響が無視できない。そこで、電気光学結晶から取り出されたプローブパルス光を、四分の一波長板を透過させ、ミラーで反射させ、再度四分の一波長板を透過させて、電気光学結晶に戻すことにより、電気光学結晶の大きな複屈折性の影響を打ち消すようにしている。
P.Y.Han et.al.,Opt.Lett.25,675(2000) "Efficient electro−optic sampling detection of THz wave with Cherenkov−type phase matching,"Kazuki Horita,Tetsuya Kinoshita,Christopher T.Que,Michael Bakunov,Kohji Yamamoto,and Masahiko Tani,International Symposium on Frontier of Terahertz Spectroscopy IV:,Innovations in THz Spectroscopy and THz−Wave Wireless Communications Japan,Poster paper P−3(Oct 20th−23rd,2010,Matsumoto Campus,Shinshu University,Matsumoto,Japan)
非特許文献1に記載のEOサンプリング法によれば、プローブパルス光と被測定テラヘルツ波をコリニア(同軸)で電気光学結晶に入射する。入射したプローブパルス光は、テラヘルツ波の電界による電気光学効果でa軸とb軸に位相差が生じ、この位相差を検出することでテラヘルツ波の検出を行う。
非特許文献2に記載のEOサンプリング法によれば、プローブパルス光に対してテラヘルツ波を角度θ(0<θ<90°)傾けて電気光学結晶に入射する。電気光学結晶においてチェレンコフ位相整合が生じるため、入射したプローブパルス光においてテラヘルツ波の電界による電気光学効果でa軸とb軸に位相差が生じる。この位相差を検出することでテラヘルツ波の検出を行う。
上記のような従来技術にかかるEOサンプリング法によれば、電気光学結晶の大きな複屈折性の影響が無視できない。そこで、電気光学結晶から取り出されたプローブパルス光を、四分の一波長板を透過させ、ミラーで反射させ、再度四分の一波長板を透過させて、電気光学結晶に戻すことにより、電気光学結晶の大きな複屈折性の影響を打ち消すようにしている。
P.Y.Han et.al.,Opt.Lett.25,675(2000) "Efficient electro−optic sampling detection of THz wave with Cherenkov−type phase matching,"Kazuki Horita,Tetsuya Kinoshita,Christopher T.Que,Michael Bakunov,Kohji Yamamoto,and Masahiko Tani,International Symposium on Frontier of Terahertz Spectroscopy IV:,Innovations in THz Spectroscopy and THz−Wave Wireless Communications Japan,Poster paper P−3(Oct 20th−23rd,2010,Matsumoto Campus,Shinshu University,Matsumoto,Japan)
しかしながら、電気光学結晶の大きな複屈折性の影響を打ち消すために、四分の一波長板およびミラーを配置しなければならないため、テラヘルツ波パルスの検出装置の構成が複雑になってしまう。
そこで、本発明は、電気光学結晶を用いたEO(electro−optic)サンプリング法によるテラヘルツ波の検出装置の構成を簡素化することを課題とする。
本発明にかかる電磁波検出装置は、プローブ光パルスを受け二つの分岐光に分岐する分岐部と、該分岐部から前記分岐光を受けて透過させる二つの分岐光透過部とを有し、非線形結晶である光導波路と、二つの前記分岐光透過部の一方に、前記分岐光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する電磁波入力部と、二つの前記分岐光透過部を透過した二つの前記分岐光の位相差を測定する位相差測定部とを備えるように構成される。
上記のように構成された電磁波検出装置によれば、光導波路が、プローブ光パルスを受け二つの分岐光に分岐する分岐部と、該分岐部から前記分岐光を受けて透過させる二つの分岐光透過部とを有し、非線形結晶である。電磁波入力部が、二つの前記分岐光透過部の一方に、前記分岐光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する。位相差測定部が、二つの前記分岐光透過部を透過した二つの前記分岐光の位相差を測定する。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記光導波路が、二つの前記分岐光透過部から前記分岐光を受けて合流させる合流部を有し、前記位相差測定部が、前記合流部の出力の光強度を測定するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記光導波路が、二つの前記分岐光透過部から前記分岐光を受けて結合させてから、さらに二つの出力光に分岐させて出力する結合器を有し、前記位相差測定部が、前記二つの出力光の光強度を測定するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記結合器が、方向性結合器またはMMIカプラであるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記分岐部が、二入力二出力型の方向性結合器であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波入力部が、前記電磁波を受ける電磁波入力面と、該電磁波入力面から入った前記電磁波が透過する電磁波透過面とを有し、前記電磁波入力面が前記電磁波透過面に対して傾いているようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波透過面が、一方の前記分岐光透過部を覆い、他方の前記分岐光透過部を覆わないようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波透過面が、二つの前記分岐光透過部を覆い、前記電磁波透過面と他方の前記分岐光透過部との間に、前記電磁波を透過しない電磁波遮蔽層を有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波透過面が、二つの前記分岐光透過部を覆い、前記電磁波入力面のうち、他方の前記分岐光透過部を覆う部分に、前記電磁波を透過しない電磁波遮蔽層を有するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、二つの前記分岐光透過部のうちのいずれかに、直流電圧が印加されるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記プローブ光パルスおよび前記電磁波がTE偏光であるようにしてもよい。
本発明にかかる電磁波検出装置は、一端でプローブ光パルスを受け、非線形結晶である第一光導波路と、一端で光を受けない、非線形結晶である第二光導波路と、前記第一光導波路と前記第二光導波路とが互いに近接する近接部分に、前記近接部分を通過する光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する電磁波入力部と、前記第一光導波路の他端から出力される光の光強度と、前記第二光導波路の他端から出力される光の光強度との比を測定する分岐比測定部と、を備え、前記近接部分において、前記第一光導波路を通過する光と前記第二光導波路を通過する光とがモード結合するように構成される。
上記のように構成された電磁波検出装置によれば、第一光導波路が、一端でプローブ光パルスを受け、非線形結晶である。第二光導波路が、一端で光を受けない、非線形結晶である。電磁波入力部が、前記第一光導波路と前記第二光導波路とが互いに近接する近接部分に、前記近接部分を通過する光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する。分岐比測定部が、前記第一光導波路の他端から出力される光の光強度と、前記第二光導波路の他端から出力される光の光強度との比を測定する。前記近接部分において、前記第一光導波路を通過する光と前記第二光導波路を通過する光とがモード結合する。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波入力部が、前記電磁波を受ける電磁波入力面と、該電磁波入力面から入った前記電磁波が透過する電磁波透過面とを有し、前記電磁波入力面が前記電磁波透過面に対して傾いているようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波透過面が、前記第一光導波路および前記第二光導波路の双方を覆うようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記プローブ光パルスおよび前記電磁波がTE偏光であるようにしてもよい。
そこで、本発明は、電気光学結晶を用いたEO(electro−optic)サンプリング法によるテラヘルツ波の検出装置の構成を簡素化することを課題とする。
本発明にかかる電磁波検出装置は、プローブ光パルスを受け二つの分岐光に分岐する分岐部と、該分岐部から前記分岐光を受けて透過させる二つの分岐光透過部とを有し、非線形結晶である光導波路と、二つの前記分岐光透過部の一方に、前記分岐光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する電磁波入力部と、二つの前記分岐光透過部を透過した二つの前記分岐光の位相差を測定する位相差測定部とを備えるように構成される。
上記のように構成された電磁波検出装置によれば、光導波路が、プローブ光パルスを受け二つの分岐光に分岐する分岐部と、該分岐部から前記分岐光を受けて透過させる二つの分岐光透過部とを有し、非線形結晶である。電磁波入力部が、二つの前記分岐光透過部の一方に、前記分岐光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する。位相差測定部が、二つの前記分岐光透過部を透過した二つの前記分岐光の位相差を測定する。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記光導波路が、二つの前記分岐光透過部から前記分岐光を受けて合流させる合流部を有し、前記位相差測定部が、前記合流部の出力の光強度を測定するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記光導波路が、二つの前記分岐光透過部から前記分岐光を受けて結合させてから、さらに二つの出力光に分岐させて出力する結合器を有し、前記位相差測定部が、前記二つの出力光の光強度を測定するようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記結合器が、方向性結合器またはMMIカプラであるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記分岐部が、二入力二出力型の方向性結合器であるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波入力部が、前記電磁波を受ける電磁波入力面と、該電磁波入力面から入った前記電磁波が透過する電磁波透過面とを有し、前記電磁波入力面が前記電磁波透過面に対して傾いているようにしてもよい。
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なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波透過面が、二つの前記分岐光透過部を覆い、前記電磁波透過面と他方の前記分岐光透過部との間に、前記電磁波を透過しない電磁波遮蔽層を有するようにしてもよい。
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なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、二つの前記分岐光透過部のうちのいずれかに、直流電圧が印加されるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記プローブ光パルスおよび前記電磁波がTE偏光であるようにしてもよい。
本発明にかかる電磁波検出装置は、一端でプローブ光パルスを受け、非線形結晶である第一光導波路と、一端で光を受けない、非線形結晶である第二光導波路と、前記第一光導波路と前記第二光導波路とが互いに近接する近接部分に、前記近接部分を通過する光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する電磁波入力部と、前記第一光導波路の他端から出力される光の光強度と、前記第二光導波路の他端から出力される光の光強度との比を測定する分岐比測定部と、を備え、前記近接部分において、前記第一光導波路を通過する光と前記第二光導波路を通過する光とがモード結合するように構成される。
上記のように構成された電磁波検出装置によれば、第一光導波路が、一端でプローブ光パルスを受け、非線形結晶である。第二光導波路が、一端で光を受けない、非線形結晶である。電磁波入力部が、前記第一光導波路と前記第二光導波路とが互いに近接する近接部分に、前記近接部分を通過する光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する。分岐比測定部が、前記第一光導波路の他端から出力される光の光強度と、前記第二光導波路の他端から出力される光の光強度との比を測定する。前記近接部分において、前記第一光導波路を通過する光と前記第二光導波路を通過する光とがモード結合する。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波入力部が、前記電磁波を受ける電磁波入力面と、該電磁波入力面から入った前記電磁波が透過する電磁波透過面とを有し、前記電磁波入力面が前記電磁波透過面に対して傾いているようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記電磁波透過面が、前記第一光導波路および前記第二光導波路の双方を覆うようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波検出装置は、前記プローブ光パルスおよび前記電磁波がTE偏光であるようにしてもよい。
第1図は、本発明の第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第1図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10aで断面をとった断面図(b−b断面)(第1図(b))である。
第2図は、本発明の第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第2図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第2図(b))である。
第3図は、本発明の第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第3図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第3図(b))である。
第4図は、本発明の第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、アーム10aに直流電圧が印加される場合(第4図(a))、アーム10bに直流電圧が印加される場合(第4図(b))を図示している。
第5図は、本発明の第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、方向性結合器10eを使用した例(第5図(a))、MMIカプラ10fを使用した例(第5図(b))を示す。
第6図は、本発明の第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図である。
第7図は、本発明の第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第7図(a))、プリズム16、近接部分30aおよび基板14のb−b断面図(第7図(b))である。
第2図は、本発明の第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第2図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第2図(b))である。
第3図は、本発明の第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第3図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第3図(b))である。
第4図は、本発明の第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、アーム10aに直流電圧が印加される場合(第4図(a))、アーム10bに直流電圧が印加される場合(第4図(b))を図示している。
第5図は、本発明の第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、方向性結合器10eを使用した例(第5図(a))、MMIカプラ10fを使用した例(第5図(b))を示す。
第6図は、本発明の第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図である。
第7図は、本発明の第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第7図(a))、プリズム16、近接部分30aおよび基板14のb−b断面図(第7図(b))である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第一の実施形態
第1図は、本発明の第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第1図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10aで断面をとった断面図(b−b断面)(第1図(b))である。ただし、第1図(b)において、プリズム16の直下にないアーム10aおよび基板14の部分は図示省略している。
第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。
電磁波検出装置1は、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を検出する。電磁波検出装置1により検出される電磁波は、例えば、テラヘルツ波帯(例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下)の電磁波(テラヘルツ波)である。以下、本発明の実施形態においては、電磁波検出装置1により検出される電磁波を、テラヘルツ波とする。
基板14は、例えば、ドープされていないLiNbO3(LN)基板、またはMgOドープLN基板である。基板14上には、光導波路10が配置されている。基板14および光導波路10は、マッハツェンダー型変調器であり、光導波路10内をプローブ光パルスが伝搬する。
例えば、基板14はY−cutのLNであり、光導波路10におけるプローブ光パルス伝搬方向をx軸とする。このようにして、z軸方向に偏光したプローブ光パルス(TE偏光)を入力する。すると、LNで最大の電気光学係数を示すr33を利用することができ、大きな電気光学効果が得られ、感度の高いテラヘルツ波検出が可能となる。なお、x軸、y軸およびz軸の方向については、第1図(b)を参照されたい。
光導波路10は、分岐部10c、アーム(分岐光透過部)10a、10b、合流部10dを有する。なお、光導波路10は、非線形結晶である。
分岐部10cは、プローブ光パルス(TE偏光)を受け、二つの分岐光に分岐する。二つの分岐光は、それぞれ、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。アーム(分岐光透過部)10a、10bは、分岐部10cから分岐光を受けて透過させる。合流部10dは、二つのアーム10a、10bから分岐光を受けて合流させる。
なお、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合、プローブ光パルスがアーム10aを透過した場合の光路長と、プローブ光パルスがアーム10bを透過した場合の光路長とは同じである。
プリズム(電磁波入力部)16は、二つのアーム10a、10bの一方(アーム10a)に、分岐光の進行方向(x方向)に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度θだけ傾けて、テラヘルツ波を入力する。なお、角度θは、以下の式を満たす角度である。
ただし、プローブ光パルスの波長におけるアーム10aの実効屈折率をnopt_effとし、テラヘルツ波の波長におけるアーム10aの屈折率をnTHzとする。例えば、nopt_eff=2.2、nTHz=5.2の場合、θ=66°である。
プリズム16は、電磁波入力面16a、電磁波透過面16bを有する。電磁波入力面16aは、テラヘルツ波を受ける。電磁波透過面16bは、電磁波入力面16aから入ったテラヘルツ波が透過する。電磁波入力面16aは、電磁波透過面16bに対して傾いている。電磁波入力面16aの電磁波透過面16bに対する傾きは角度(90°−θclad)である。なお、プリズム16に与えられるテラヘルツ波は、TE偏光のパルスであり、テラヘルツ光パルスともいう(第1図(b)参照)。
なお、角度θcladは、以下の式を満たす角度である。
ただし、ncladは、テラヘルツ波の波長におけるプリズム16の屈折率である。例えば、nopt_eff=2.2、nclad=3.4の場合、θclad=50°である。
また、プリズム16は、アーム10aの真上に配置されているが、アーム10bの真上には配置されていない。このため、電磁波透過面16bが、一方の分岐光透過部(アーム10a)を覆い、他方の分岐光透過部(アーム10b)を覆わない。
プリズム16内でのテラヘルツ波の伝搬損失を低減するため、テラヘルツ波の吸収が小さいことが望ましい。そこで、プリズム16の材料は、例えば、高抵抗シリコン、ゲルマニウムなどである。
PD(Photo Detector)(位相差測定部)20は、二つの分岐光透過部(アーム10a、10b)を透過した二つの分岐光(プローブ光パルス)の位相差を測定する。具体的には、PD20は、合流部10dの出力の光強度を測定する。二つの分岐光の位相差に応じて、合流部10dの出力の光強度が変化するため、合流部10dの出力の光強度を測定することが、二つの分岐光の位相差を測定することになる。
次に、本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10bに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10bを透過し、合流部10dに到達する。
アーム10aに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10a内をx軸方向に進行する。
電磁波検出装置1による検出対象であるテラヘルツ光パルスは、電磁波入力面16aに垂直に入射する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、分岐光(プローブ光パルス)の進行方向とがなす角度がθcladである。テラヘルツ光パルスはプリズム16内を直進し、電磁波透過面16bに到達する。テラヘルツ光パルスは、電磁波透過面16bにて屈折する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、分岐光(プローブ光パルス)の進行方向とがなす角度がθとなって、テラヘルツ光パルスがアーム10aに与えられる。
アーム10aに与えられたテラヘルツ光パルスと、アーム10a内をx軸方向に進行する分岐光(プローブ光パルス)とがチェレンコフ位相整合を起こす。これにより、アーム10a内をx軸方向に進行する分岐光(プローブ光パルス)に、位相変調が生じる。位相変調を受けた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10aを透過し、合流部10dに到達する。
合流部10dにおいて、二つのアーム10a、10bから分岐光が合流する。合流した分岐光の光強度が、PD20により測定される。
テラヘルツ光パルスの電界強度に応じて、アーム10aにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相が変化する。その一方で、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。しかも、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差に応じて、合流部10dの出力の光強度が変化する。よって、合流部10dの出力の光強度の変化量をPD20により測定することで、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差を測定でき、しかも、テラヘルツ光パルスの電界強度を測定することができる。これにより、テラヘルツ光パルスの光強度の変化をサンプリング測定できるので、テラヘルツ光パルスを検出することができる。
本発明の第一の実施形態によれば、電気光学結晶である光導波路10を用いたEO(electro−optic)サンプリング法によるテラヘルツ波の検出装置である電磁波検出装置1において、アーム10aを透過したプローブ光パルスを反射させてアーム10aに戻す必要が無いため、電磁波検出装置1の構成を簡素化することできる。
第二の実施形態
第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、電磁波透過面16bとアーム10bとの間に金属薄膜15を備えた点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第2図は、本発明の第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第2図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第2図(b))である。ただし、第2図(b)において、プリズム16の直下にないアーム10bおよび基板14の部分は図示省略している。
第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、金属薄膜(電磁波遮蔽層)15、プリズム(電磁波入力部)16、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
光導波路10、基板14およびPD20は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
プリズム(電磁波入力部)16は、第一の実施形態とほぼ同様であるが、以下の点において相違する。プリズム16は、アーム10aおよびアーム10bの真上に配置されている。このため、電磁波透過面16bが、一方の分岐光透過部(アーム10a)を覆い、他方の分岐光透過部(アーム10b)をも覆う。
第2図(b)を参照して、金属薄膜(電磁波遮蔽層)15は、電磁波透過面16bとアーム10b(他方の分岐光透過部)との間に配置される。金属薄膜15は、テラヘルツ波を透過しないで、反射する。
次に、本発明の第二の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10bに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10bを透過し、合流部10dに到達する。このとき、プリズム16に入射されたテラヘルツ波のなかには、アーム10bに向かってプリズム16内を直進する成分がある。しかし、この成分は、金属薄膜15により反射され、アーム10bに与えられることはない。よって、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。
その他の動作は、第一の実施形態の動作を同様であり説明を省略する。
本発明の第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
第三の実施形態
第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、電磁波入力面16aのうち、他方の分岐光透過部(アーム10b)を覆う部分に金属薄膜17を備えた点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第3図は、本発明の第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第3図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第3図(b))である。ただし、第3図(b)において、プリズム16の直下にないアーム10bおよび基板14の部分は図示省略している。
第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、金属薄膜(電磁波遮蔽層)17、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
光導波路10、基板14およびPD20は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
プリズム(電磁波入力部)16は、第一の実施形態とほぼ同様であるが、以下の点において相違する。プリズム16は、アーム10aおよびアーム10bの真上に配置されている。このため、電磁波透過面16bが、一方の分岐光透過部(アーム10a)を覆い、他方の分岐光透過部(アーム10b)をも覆う。
第3図(b)を参照して、金属薄膜(電磁波遮蔽層)17は、電磁波入力面16aのうち、他方の分岐光透過部(アーム10b)を覆う部分に載せられている。金属薄膜17は、テラヘルツ波を透過しないで、反射する。
次に、本発明の第三の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10bに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10bを透過し、合流部10dに到達する。このとき、プリズム16に入射されたテラヘルツ波のなかには、アーム10bに向かって進む成分がある。しかし、この成分は、金属薄膜17により反射され、プリズム16を透過することもなく、アーム10bに与えられることはない。よって、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。
その他の動作は、第一の実施形態の動作を同様であり説明を省略する。
本発明の第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
第四の実施形態
第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、アーム10aまたはアーム10bに、直流電圧が印加される点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第4図は、本発明の第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、アーム10aに直流電圧が印加される場合(第4図(a))、アーム10bに直流電圧が印加される場合(第4図(b))を図示している。
第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、電極18a、電極18b、直流電源18c、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
光導波路10、基板14、プリズム16およびPD20は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
第4図(a)を参照して、アーム10aに直流電圧が印加される場合、基板14上に配置された電極18aおよび電極18bが、アーム10aを挟む位置に配置されている。直流電源18cが、電極18aおよび電極18bに接続されている。
第4図(b)を参照して、アーム10bに直流電圧が印加される場合、基板14上に配置された電極18aおよび電極18bが、アーム10bを挟む位置に配置されている。直流電源18cが、電極18aおよび電極18bに接続されている。
基板14および光導波路10はマッハツェンダー型変調器である。ここで、アーム10aまたはアーム10bに直流電圧が印加されることにより、マッハツェンダー型変調器の動作点を調整することができ、例えば、感度の高い動作点で動作させることができる。
なお、第二の実施形態および第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1においても、第4図と同様に、アーム10aまたはアーム10bに直流電圧が印加されるようにすることができる。
第五の実施形態
第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、合流部10dにかえて、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fを使用した点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第5図は、本発明の第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、方向性結合器10eを使用した例(第5図(a))、MMIカプラ10fを使用した例(第5図(b))を示す。
第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、第一PD(Photo Detector)22、第二PD(Photo Detector)24を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
基板14およびプリズム16は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
光導波路10は、分岐部10c、アーム(分岐光透過部)10a、10b、方向性結合器10eまたはMMI(マルチモード干渉型)カプラ10fを有する。分岐部10cおよびアーム(分岐光透過部)10a、10bは、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
第5図(a)を参照して、方向性結合器10eは、二つのアーム(分岐光透過部)10a、10bから分岐光を受けてモード結合させてから、さらに二つの出力光に分岐させて、第一PD22および第二PD24に出力する。なお、アーム10aと第二PD24とを接続する光導波路の長さと、アーム10bと第一PD22とを接続する光導波路の長さとは等しい。また、分岐光をモード結合させるためには、分岐光を受ける上記の長さが等しい二つの光導波路を近接させればよい。
第5図(b)を参照して、MMIカプラ10fは、二つのアーム(分岐光透過部)10a、10bから分岐光を受けて結合(マルチモード干渉)させてから、さらに二つの出力光に分岐させて、第一PD22および第二PD24に出力する。なお、アーム10aと第二PD24とを接続する光導波路の長さと、アーム10bと第一PD22とを接続する光導波路の長さとは等しい。また、分岐光をマルチモード干渉させるためには、二つの分岐光を幅広い導波路部10gに与えればよい。
第一PD(Photo Detector)22は、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fの下側(アーム10b側)から出力される出力光の光強度を測定する。第二PD(Photo Detector)22は、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fの上側(アーム10a側)から出力される出力光の光強度を測定する。
なお、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合、アーム10aにおける分岐光とアーム10bにおける分岐光との間の位相差は0であり、第一PD22へ出力光が出力される一方で、第二PD24には出力光が出力されない。
また、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与え、アーム10aの光路長がアーム10bの光路長と差異を生ずるようになれば、その差異に応じて、第二PD24へ出力光が出力される。
例えば、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与え、アーム10aの光路長をアーム10bの光路長よりもプローブ光パルスの半波長だけ長くすれば、アーム10aにおける分岐光とアーム10bにおける分岐光との間の位相差はπ[rad]であり、第二PD24へ出力光が出力される一方で、第一PD22には出力光が出力されない。
このように、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えると、アーム10aにおける分岐光とアーム10bにおける分岐光との間の位相差に応じて、第一PD22の測定する出力光の光強度と、第二PD24の測定する出力光の光強度とが変化する。よって、二つの出力光の光強度を測定することが、二つの分岐光の位相差を測定することになる。
次に、本発明の第五の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10aおよびアーム10bにおける分岐光の作用は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
アーム10aおよびアーム10bを透過した分岐光は、方向性結合器10e(第5図(a)参照)またはMMIカプラ10f(第5図(b)参照)により結合されてから、さらに二つの出力光に分岐され、第一PD22および第二PD24に与えられる。第一PD22および第二PD24は、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fの出力光の光強度を測定する。
テラヘルツ光パルスの電界強度に応じて、アーム10aにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相が変化する。その一方で、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。しかも、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差に応じて、第一PD22の測定する出力光の光強度と、第二PD24の測定する出力光の光強度とが変化する。よって、双方の出力光の光強度を測定することで、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差を測定でき、しかも、テラヘルツ光パルスの電界強度を測定することができる。これにより、テラヘルツ光パルスの光強度の変化をサンプリング測定できるので、テラヘルツ光パルスを検出することができる。
本発明の第五の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。しかも、プローブ光パルスが、アーム10aを透過したときと、アーム10bを透過したときとで共通するノイズ(同相ノイズ成分)を相殺することができ、より高感度なテラヘルツ光パルスの検出が可能となる。
なお、第二の実施形態および第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1においても、第5図と同様に、方向性結合器10e(またはMMIカプラ10f)、第一PD22、第二PD24を備えて、二つの分岐光透過部(アーム10a、10b)を透過した分岐光の位相差を測定するようにすることができる。
第六の実施形態
第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、分岐部10cにかえて、方向性結合器10hを使用した点が、第五の実施形態(第5図(a)参照)にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第6図は、本発明の第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図である。第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、第一PD(Photo Detector)22、第二PD(Photo Detector)24を備える。以下、第五の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
基板14およびプリズム16は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
光導波路10は、方向性結合器10h、アーム(分岐光透過部)10a、10b、方向性結合器10eを有する。アーム(分岐光透過部)10a、10bおよび方向性結合器10eは、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
方向性結合器10hは、二入力二出力型の方向性結合器である。方向性結合器10hは、一方の入力でプローブ光パルス(TE偏光)を受け、他方の入力では特に何も受けない。方向性結合器10hは、プローブ光パルス(TE偏光)を二つの分岐光に分岐する。二つの分岐光は、それぞれ、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
なお、方向性結合器10hおよび方向性結合器10eの出力の分岐比は、例えば、1:1である。
第一PD22および第二PD24は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
次に、本発明の第六の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを方向性結合器10hに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10aおよびアーム10bにおける分岐光の作用は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
方向性結合器10e、第一PD22および第二PD24における作用は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
本発明の第六の実施形態によれば、第五の実施形態と同様な効果を奏する。なお、方向性結合器10eにかえて、MMIカプラ10f(第5図(b)参照)を用いてもよい。
なお、第二の実施形態および第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1においても、第6図と同様に、方向性結合器10h、方向性結合器10e(またはMMIカプラ10f)、第一PD22、第二PD24を備えて、二つの分岐光透過部(アーム10a、10b)を透過した分岐光の位相差を測定するようにすることができる。
第七の実施形態
これまでの実施形態においては、電磁波検出装置1がマッハツェンダー型変調器を有していたが、第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、マッハツェンダー型変調器を有しない。
第7図は、本発明の第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第7図(a))、プリズム16、近接部分30aおよび基板14のb−b断面図(第7図(b))である。ただし、第7図(b)において、プリズム16の直下にない近接部分30aおよび基板14の部分は図示省略している。
第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、第一光導波路32、第二光導波路34、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、PD(Photo Detector)42、44、分岐比測定部46を備える。
電磁波検出装置1は、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を検出する。電磁波検出装置1により検出される電磁波は、例えば、テラヘルツ波帯(例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下)の電磁波(テラヘルツ波)である。
第一光導波路32は、一端32aでプローブ光パルスを受け、非線形結晶である。第二光導波路34と、一端34aで光を受けない、非線形結晶である。第一光導波路32の長さと、第二光導波路34の長さとは等しい。また、第一光導波路32の他端32bは、PD42に接続される。第二光導波路34の他端34bは、PD44に接続される。
第一光導波路32と第二光導波路34とが互いに近接する部分を、近接部分30aという。近接部分30aにおいて、第一光導波路32と第二光導波路34とは平行であり、両者は共にx軸方向に延伸する。
近接部分30aにおいて、第一光導波路32を通過する光と第二光導波路34を通過する光とがモード結合する。
基板14は、例えば、ドープされていないLiNbO3(LN)基板、またはMgOドープLN基板である。基板14上には、第一光導波路32および第二光導波路34が配置されている。
例えば、基板14はY−cutのLNであり、近接部分30aにおける第一光導波路32および第二光導波路34におけるプローブ光パルス伝搬方向をx軸とする。このようにして、z軸方向に偏光したプローブ光パルス(TE偏光)を入力する。すると、LNで最大の電気光学係数を示すr33を利用することができ、大きな電気光学効果が得られ、感度の高いテラヘルツ波検出が可能となる。なお、x軸、y軸およびz軸の方向については、第7図(b)を参照されたい。
プリズム(電磁波入力部)16は、近接部分30aに、近接部分30aを通過する光の進行方向(x方向)に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度θだけ傾けて、テラヘルツ波を入力する。なお、角度θは、以下の式を満たす角度である。
ただし、プローブ光パルスの波長における近接部分30aの実効屈折率をnopt_effとし、テラヘルツ波の波長における近接部分30aの屈折率をnTHzとする。例えば、nopt_eff=2.2、nTHz=5.2の場合、θ=66°である。
プリズム16は、電磁波入力面16a、電磁波透過面16bを有する。電磁波入力面16aは、テラヘルツ波を受ける。電磁波透過面16bは、電磁波入力面16aから入ったテラヘルツ波が透過する。電磁波入力面16aは、電磁波透過面16bに対して傾いている。電磁波入力面16aの電磁波透過面16bに対する傾きは角度(90°−θclad)である。なお、プリズム16に与えられるテラヘルツ波は、TE偏光のパルスであり、テラヘルツ光パルスともいう(第7図(b)参照)。
なお、角度θcladは、以下の式を満たす角度である。
ただし、ncladは、テラヘルツ波の波長におけるプリズム16の屈折率である。例えば、nopt_eff=2.2、nclad=3.4の場合、θclad=50°である。
また、プリズム16は、近接部分30aの真上に配置されている。このため、電磁波透過面16bが、第一光導波路32および第二光導波路34の双方を覆う。
プリズム16内でのテラヘルツ波の伝搬損失を低減するため、テラヘルツ波の吸収が小さいことが望ましい。そこで、プリズム16の材料は、例えば、高抵抗シリコン、ゲルマニウムなどである。
PD(Photo Detector)42は、第一光導波路32の他端32bから出力される光の光強度を測定する。PD(Photo Detector)44は、第二光導波路34の他端34bから出力される光の光強度を測定する。分岐比測定部46は、PD42の測定結果と、PD44の測定結果との比を測定する。
次に、本発明の第七の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを、第一光導波路32の一端32aに与えると、プローブ光パルスは第一光導波路32内を伝搬され、近接部分30aに到達する。近接部分30aにおいて、モード結合が生じ、プローブ光パルスが、第一光導波路32および第二光導波路34に分岐される。第一光導波路32および第二光導波路34に分岐される光の強度の比(分岐比)は、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合には、例えば、1:1である。
第一光導波路32に分岐されたプローブ光パルスは、PD42に与えられ、その光強度が測定される。第二光導波路34に分岐されたプローブ光パルスは、PD44に与えられ、その光強度が測定される。分岐比測定部46は、PD42の測定結果と、PD44の測定結果との比(すなわち、分岐比)を測定する。
電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合には、分岐比測定部46の測定結果(分岐比)は、例えば、1:1である。しかし、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えた場合、近接部分30aの光路長が変化することにより、分岐比が変化する。
電磁波検出装置1による検出対象であるテラヘルツ光パルスは、電磁波入力面16aに垂直に入射する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、近接部分30a内を進行するプローブ光パルスの進行方向とがなす角度がθcladである。テラヘルツ光パルスはプリズム16内を直進し、電磁波透過面16bに到達する。テラヘルツ光パルスは、電磁波透過面16bにて屈折する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、近接部分30a内を進行するプローブ光パルスの進行方向とがなす角度がθとなって、テラヘルツ光パルスが近接部分30aに与えられる。
近接部分30aに与えられたテラヘルツ光パルスと、近接部分30a内をx軸方向に進行するプローブ光パルスとがチェレンコフ位相整合を起こす。このとき、テラヘルツ光パルスの電界強度に応じて、近接部分30aの屈折率が変化し、近接部分30aの光路長が変化する。これにより、分岐比が変化する。
すなわち、分岐比測定部46により分岐比を測定することで、近接部分30aの光路長の変化を測定することができ、テラヘルツ光パルスの電界強度を測定することができる。これにより、テラヘルツ光パルスの光強度の変化をサンプリング測定できるので、テラヘルツ光パルスを検出することができる。
本発明の第七の実施形態によれば、電気光学結晶である第一光導波路32および第二光導波路34を用いたEO(electro−optic)サンプリング法によるテラヘルツ波の検出装置である電磁波検出装置1において、第一光導波路32および第二光導波路34を透過したプローブ光パルスを反射させて第一光導波路32および第二光導波路34に戻す必要が無いため、電磁波検出装置1の構成を簡素化することできる。
しかも、プリズム(電磁波入力部)16が、第一光導波路32および第二光導波路34にテラヘルツ波を入力するので、アーム10aにのみテラヘルツ波を入力するような構成(第一〜第三の実施形態を参照)に比べて、電磁波検出装置1の構成を簡素化することできる。
第一の実施形態
第1図は、本発明の第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第1図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10aで断面をとった断面図(b−b断面)(第1図(b))である。ただし、第1図(b)において、プリズム16の直下にないアーム10aおよび基板14の部分は図示省略している。
第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。
電磁波検出装置1は、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を検出する。電磁波検出装置1により検出される電磁波は、例えば、テラヘルツ波帯(例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下)の電磁波(テラヘルツ波)である。以下、本発明の実施形態においては、電磁波検出装置1により検出される電磁波を、テラヘルツ波とする。
基板14は、例えば、ドープされていないLiNbO3(LN)基板、またはMgOドープLN基板である。基板14上には、光導波路10が配置されている。基板14および光導波路10は、マッハツェンダー型変調器であり、光導波路10内をプローブ光パルスが伝搬する。
例えば、基板14はY−cutのLNであり、光導波路10におけるプローブ光パルス伝搬方向をx軸とする。このようにして、z軸方向に偏光したプローブ光パルス(TE偏光)を入力する。すると、LNで最大の電気光学係数を示すr33を利用することができ、大きな電気光学効果が得られ、感度の高いテラヘルツ波検出が可能となる。なお、x軸、y軸およびz軸の方向については、第1図(b)を参照されたい。
光導波路10は、分岐部10c、アーム(分岐光透過部)10a、10b、合流部10dを有する。なお、光導波路10は、非線形結晶である。
分岐部10cは、プローブ光パルス(TE偏光)を受け、二つの分岐光に分岐する。二つの分岐光は、それぞれ、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。アーム(分岐光透過部)10a、10bは、分岐部10cから分岐光を受けて透過させる。合流部10dは、二つのアーム10a、10bから分岐光を受けて合流させる。
なお、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合、プローブ光パルスがアーム10aを透過した場合の光路長と、プローブ光パルスがアーム10bを透過した場合の光路長とは同じである。
プリズム(電磁波入力部)16は、二つのアーム10a、10bの一方(アーム10a)に、分岐光の進行方向(x方向)に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度θだけ傾けて、テラヘルツ波を入力する。なお、角度θは、以下の式を満たす角度である。
ただし、プローブ光パルスの波長におけるアーム10aの実効屈折率をnopt_effとし、テラヘルツ波の波長におけるアーム10aの屈折率をnTHzとする。例えば、nopt_eff=2.2、nTHz=5.2の場合、θ=66°である。
プリズム16は、電磁波入力面16a、電磁波透過面16bを有する。電磁波入力面16aは、テラヘルツ波を受ける。電磁波透過面16bは、電磁波入力面16aから入ったテラヘルツ波が透過する。電磁波入力面16aは、電磁波透過面16bに対して傾いている。電磁波入力面16aの電磁波透過面16bに対する傾きは角度(90°−θclad)である。なお、プリズム16に与えられるテラヘルツ波は、TE偏光のパルスであり、テラヘルツ光パルスともいう(第1図(b)参照)。
なお、角度θcladは、以下の式を満たす角度である。
ただし、ncladは、テラヘルツ波の波長におけるプリズム16の屈折率である。例えば、nopt_eff=2.2、nclad=3.4の場合、θclad=50°である。
また、プリズム16は、アーム10aの真上に配置されているが、アーム10bの真上には配置されていない。このため、電磁波透過面16bが、一方の分岐光透過部(アーム10a)を覆い、他方の分岐光透過部(アーム10b)を覆わない。
プリズム16内でのテラヘルツ波の伝搬損失を低減するため、テラヘルツ波の吸収が小さいことが望ましい。そこで、プリズム16の材料は、例えば、高抵抗シリコン、ゲルマニウムなどである。
PD(Photo Detector)(位相差測定部)20は、二つの分岐光透過部(アーム10a、10b)を透過した二つの分岐光(プローブ光パルス)の位相差を測定する。具体的には、PD20は、合流部10dの出力の光強度を測定する。二つの分岐光の位相差に応じて、合流部10dの出力の光強度が変化するため、合流部10dの出力の光強度を測定することが、二つの分岐光の位相差を測定することになる。
次に、本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10bに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10bを透過し、合流部10dに到達する。
アーム10aに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10a内をx軸方向に進行する。
電磁波検出装置1による検出対象であるテラヘルツ光パルスは、電磁波入力面16aに垂直に入射する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、分岐光(プローブ光パルス)の進行方向とがなす角度がθcladである。テラヘルツ光パルスはプリズム16内を直進し、電磁波透過面16bに到達する。テラヘルツ光パルスは、電磁波透過面16bにて屈折する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、分岐光(プローブ光パルス)の進行方向とがなす角度がθとなって、テラヘルツ光パルスがアーム10aに与えられる。
アーム10aに与えられたテラヘルツ光パルスと、アーム10a内をx軸方向に進行する分岐光(プローブ光パルス)とがチェレンコフ位相整合を起こす。これにより、アーム10a内をx軸方向に進行する分岐光(プローブ光パルス)に、位相変調が生じる。位相変調を受けた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10aを透過し、合流部10dに到達する。
合流部10dにおいて、二つのアーム10a、10bから分岐光が合流する。合流した分岐光の光強度が、PD20により測定される。
テラヘルツ光パルスの電界強度に応じて、アーム10aにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相が変化する。その一方で、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。しかも、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差に応じて、合流部10dの出力の光強度が変化する。よって、合流部10dの出力の光強度の変化量をPD20により測定することで、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差を測定でき、しかも、テラヘルツ光パルスの電界強度を測定することができる。これにより、テラヘルツ光パルスの光強度の変化をサンプリング測定できるので、テラヘルツ光パルスを検出することができる。
本発明の第一の実施形態によれば、電気光学結晶である光導波路10を用いたEO(electro−optic)サンプリング法によるテラヘルツ波の検出装置である電磁波検出装置1において、アーム10aを透過したプローブ光パルスを反射させてアーム10aに戻す必要が無いため、電磁波検出装置1の構成を簡素化することできる。
第二の実施形態
第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、電磁波透過面16bとアーム10bとの間に金属薄膜15を備えた点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第2図は、本発明の第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第2図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第2図(b))である。ただし、第2図(b)において、プリズム16の直下にないアーム10bおよび基板14の部分は図示省略している。
第二の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、金属薄膜(電磁波遮蔽層)15、プリズム(電磁波入力部)16、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
光導波路10、基板14およびPD20は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
プリズム(電磁波入力部)16は、第一の実施形態とほぼ同様であるが、以下の点において相違する。プリズム16は、アーム10aおよびアーム10bの真上に配置されている。このため、電磁波透過面16bが、一方の分岐光透過部(アーム10a)を覆い、他方の分岐光透過部(アーム10b)をも覆う。
第2図(b)を参照して、金属薄膜(電磁波遮蔽層)15は、電磁波透過面16bとアーム10b(他方の分岐光透過部)との間に配置される。金属薄膜15は、テラヘルツ波を透過しないで、反射する。
次に、本発明の第二の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10bに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10bを透過し、合流部10dに到達する。このとき、プリズム16に入射されたテラヘルツ波のなかには、アーム10bに向かってプリズム16内を直進する成分がある。しかし、この成分は、金属薄膜15により反射され、アーム10bに与えられることはない。よって、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。
その他の動作は、第一の実施形態の動作を同様であり説明を省略する。
本発明の第二の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
第三の実施形態
第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、電磁波入力面16aのうち、他方の分岐光透過部(アーム10b)を覆う部分に金属薄膜17を備えた点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第3図は、本発明の第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第3図(a))、プリズム16、アーム10aおよび基板14をアーム10bで断面をとった断面図(b−b断面)(第3図(b))である。ただし、第3図(b)において、プリズム16の直下にないアーム10bおよび基板14の部分は図示省略している。
第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、金属薄膜(電磁波遮蔽層)17、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
光導波路10、基板14およびPD20は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
プリズム(電磁波入力部)16は、第一の実施形態とほぼ同様であるが、以下の点において相違する。プリズム16は、アーム10aおよびアーム10bの真上に配置されている。このため、電磁波透過面16bが、一方の分岐光透過部(アーム10a)を覆い、他方の分岐光透過部(アーム10b)をも覆う。
第3図(b)を参照して、金属薄膜(電磁波遮蔽層)17は、電磁波入力面16aのうち、他方の分岐光透過部(アーム10b)を覆う部分に載せられている。金属薄膜17は、テラヘルツ波を透過しないで、反射する。
次に、本発明の第三の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10bに与えられた分岐光(プローブ光パルス)は、アーム10bを透過し、合流部10dに到達する。このとき、プリズム16に入射されたテラヘルツ波のなかには、アーム10bに向かって進む成分がある。しかし、この成分は、金属薄膜17により反射され、プリズム16を透過することもなく、アーム10bに与えられることはない。よって、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。
その他の動作は、第一の実施形態の動作を同様であり説明を省略する。
本発明の第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。
第四の実施形態
第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、アーム10aまたはアーム10bに、直流電圧が印加される点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第4図は、本発明の第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、アーム10aに直流電圧が印加される場合(第4図(a))、アーム10bに直流電圧が印加される場合(第4図(b))を図示している。
第四の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、電極18a、電極18b、直流電源18c、PD(Photo Detector)(位相差測定部)20を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
光導波路10、基板14、プリズム16およびPD20は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
第4図(a)を参照して、アーム10aに直流電圧が印加される場合、基板14上に配置された電極18aおよび電極18bが、アーム10aを挟む位置に配置されている。直流電源18cが、電極18aおよび電極18bに接続されている。
第4図(b)を参照して、アーム10bに直流電圧が印加される場合、基板14上に配置された電極18aおよび電極18bが、アーム10bを挟む位置に配置されている。直流電源18cが、電極18aおよび電極18bに接続されている。
基板14および光導波路10はマッハツェンダー型変調器である。ここで、アーム10aまたはアーム10bに直流電圧が印加されることにより、マッハツェンダー型変調器の動作点を調整することができ、例えば、感度の高い動作点で動作させることができる。
なお、第二の実施形態および第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1においても、第4図と同様に、アーム10aまたはアーム10bに直流電圧が印加されるようにすることができる。
第五の実施形態
第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、合流部10dにかえて、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fを使用した点が、第一の実施形態にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第5図は、本発明の第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図であり、方向性結合器10eを使用した例(第5図(a))、MMIカプラ10fを使用した例(第5図(b))を示す。
第五の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、第一PD(Photo Detector)22、第二PD(Photo Detector)24を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
基板14およびプリズム16は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
光導波路10は、分岐部10c、アーム(分岐光透過部)10a、10b、方向性結合器10eまたはMMI(マルチモード干渉型)カプラ10fを有する。分岐部10cおよびアーム(分岐光透過部)10a、10bは、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
第5図(a)を参照して、方向性結合器10eは、二つのアーム(分岐光透過部)10a、10bから分岐光を受けてモード結合させてから、さらに二つの出力光に分岐させて、第一PD22および第二PD24に出力する。なお、アーム10aと第二PD24とを接続する光導波路の長さと、アーム10bと第一PD22とを接続する光導波路の長さとは等しい。また、分岐光をモード結合させるためには、分岐光を受ける上記の長さが等しい二つの光導波路を近接させればよい。
第5図(b)を参照して、MMIカプラ10fは、二つのアーム(分岐光透過部)10a、10bから分岐光を受けて結合(マルチモード干渉)させてから、さらに二つの出力光に分岐させて、第一PD22および第二PD24に出力する。なお、アーム10aと第二PD24とを接続する光導波路の長さと、アーム10bと第一PD22とを接続する光導波路の長さとは等しい。また、分岐光をマルチモード干渉させるためには、二つの分岐光を幅広い導波路部10gに与えればよい。
第一PD(Photo Detector)22は、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fの下側(アーム10b側)から出力される出力光の光強度を測定する。第二PD(Photo Detector)22は、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fの上側(アーム10a側)から出力される出力光の光強度を測定する。
なお、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合、アーム10aにおける分岐光とアーム10bにおける分岐光との間の位相差は0であり、第一PD22へ出力光が出力される一方で、第二PD24には出力光が出力されない。
また、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与え、アーム10aの光路長がアーム10bの光路長と差異を生ずるようになれば、その差異に応じて、第二PD24へ出力光が出力される。
例えば、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与え、アーム10aの光路長をアーム10bの光路長よりもプローブ光パルスの半波長だけ長くすれば、アーム10aにおける分岐光とアーム10bにおける分岐光との間の位相差はπ[rad]であり、第二PD24へ出力光が出力される一方で、第一PD22には出力光が出力されない。
このように、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えると、アーム10aにおける分岐光とアーム10bにおける分岐光との間の位相差に応じて、第一PD22の測定する出力光の光強度と、第二PD24の測定する出力光の光強度とが変化する。よって、二つの出力光の光強度を測定することが、二つの分岐光の位相差を測定することになる。
次に、本発明の第五の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを分岐部10cに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10aおよびアーム10bにおける分岐光の作用は、第一の実施形態と同様であり、説明を省略する。
アーム10aおよびアーム10bを透過した分岐光は、方向性結合器10e(第5図(a)参照)またはMMIカプラ10f(第5図(b)参照)により結合されてから、さらに二つの出力光に分岐され、第一PD22および第二PD24に与えられる。第一PD22および第二PD24は、方向性結合器10eまたはMMIカプラ10fの出力光の光強度を測定する。
テラヘルツ光パルスの電界強度に応じて、アーム10aにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相が変化する。その一方で、アーム10bにおける分岐光(プローブ光パルス)の位相は一定である。しかも、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差に応じて、第一PD22の測定する出力光の光強度と、第二PD24の測定する出力光の光強度とが変化する。よって、双方の出力光の光強度を測定することで、アーム10aを透過した分岐光と、アーム10bを透過した分岐光と間の位相差を測定でき、しかも、テラヘルツ光パルスの電界強度を測定することができる。これにより、テラヘルツ光パルスの光強度の変化をサンプリング測定できるので、テラヘルツ光パルスを検出することができる。
本発明の第五の実施形態によれば、第一の実施形態と同様な効果を奏する。しかも、プローブ光パルスが、アーム10aを透過したときと、アーム10bを透過したときとで共通するノイズ(同相ノイズ成分)を相殺することができ、より高感度なテラヘルツ光パルスの検出が可能となる。
なお、第二の実施形態および第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1においても、第5図と同様に、方向性結合器10e(またはMMIカプラ10f)、第一PD22、第二PD24を備えて、二つの分岐光透過部(アーム10a、10b)を透過した分岐光の位相差を測定するようにすることができる。
第六の実施形態
第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、分岐部10cにかえて、方向性結合器10hを使用した点が、第五の実施形態(第5図(a)参照)にかかる電磁波検出装置1と異なる。
第6図は、本発明の第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図である。第六の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、光導波路10、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、第一PD(Photo Detector)22、第二PD(Photo Detector)24を備える。以下、第五の実施形態と同様な部分は、同一の番号を付して説明を省略する。
基板14およびプリズム16は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
光導波路10は、方向性結合器10h、アーム(分岐光透過部)10a、10b、方向性結合器10eを有する。アーム(分岐光透過部)10a、10bおよび方向性結合器10eは、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
方向性結合器10hは、二入力二出力型の方向性結合器である。方向性結合器10hは、一方の入力でプローブ光パルス(TE偏光)を受け、他方の入力では特に何も受けない。方向性結合器10hは、プローブ光パルス(TE偏光)を二つの分岐光に分岐する。二つの分岐光は、それぞれ、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
なお、方向性結合器10hおよび方向性結合器10eの出力の分岐比は、例えば、1:1である。
第一PD22および第二PD24は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
次に、本発明の第六の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを方向性結合器10hに与えると、プローブ光パルスは二つの分岐光に分岐され、アーム10aおよびアーム10bに与えられる。
アーム10aおよびアーム10bにおける分岐光の作用は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
方向性結合器10e、第一PD22および第二PD24における作用は、第五の実施形態と同様であり、説明を省略する。
本発明の第六の実施形態によれば、第五の実施形態と同様な効果を奏する。なお、方向性結合器10eにかえて、MMIカプラ10f(第5図(b)参照)を用いてもよい。
なお、第二の実施形態および第三の実施形態にかかる電磁波検出装置1においても、第6図と同様に、方向性結合器10h、方向性結合器10e(またはMMIカプラ10f)、第一PD22、第二PD24を備えて、二つの分岐光透過部(アーム10a、10b)を透過した分岐光の位相差を測定するようにすることができる。
第七の実施形態
これまでの実施形態においては、電磁波検出装置1がマッハツェンダー型変調器を有していたが、第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、マッハツェンダー型変調器を有しない。
第7図は、本発明の第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1の平面図(第7図(a))、プリズム16、近接部分30aおよび基板14のb−b断面図(第7図(b))である。ただし、第7図(b)において、プリズム16の直下にない近接部分30aおよび基板14の部分は図示省略している。
第七の実施形態にかかる電磁波検出装置1は、第一光導波路32、第二光導波路34、基板14、プリズム(電磁波入力部)16、PD(Photo Detector)42、44、分岐比測定部46を備える。
電磁波検出装置1は、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を検出する。電磁波検出装置1により検出される電磁波は、例えば、テラヘルツ波帯(例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下)の電磁波(テラヘルツ波)である。
第一光導波路32は、一端32aでプローブ光パルスを受け、非線形結晶である。第二光導波路34と、一端34aで光を受けない、非線形結晶である。第一光導波路32の長さと、第二光導波路34の長さとは等しい。また、第一光導波路32の他端32bは、PD42に接続される。第二光導波路34の他端34bは、PD44に接続される。
第一光導波路32と第二光導波路34とが互いに近接する部分を、近接部分30aという。近接部分30aにおいて、第一光導波路32と第二光導波路34とは平行であり、両者は共にx軸方向に延伸する。
近接部分30aにおいて、第一光導波路32を通過する光と第二光導波路34を通過する光とがモード結合する。
基板14は、例えば、ドープされていないLiNbO3(LN)基板、またはMgOドープLN基板である。基板14上には、第一光導波路32および第二光導波路34が配置されている。
例えば、基板14はY−cutのLNであり、近接部分30aにおける第一光導波路32および第二光導波路34におけるプローブ光パルス伝搬方向をx軸とする。このようにして、z軸方向に偏光したプローブ光パルス(TE偏光)を入力する。すると、LNで最大の電気光学係数を示すr33を利用することができ、大きな電気光学効果が得られ、感度の高いテラヘルツ波検出が可能となる。なお、x軸、y軸およびz軸の方向については、第7図(b)を参照されたい。
プリズム(電磁波入力部)16は、近接部分30aに、近接部分30aを通過する光の進行方向(x方向)に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度θだけ傾けて、テラヘルツ波を入力する。なお、角度θは、以下の式を満たす角度である。
ただし、プローブ光パルスの波長における近接部分30aの実効屈折率をnopt_effとし、テラヘルツ波の波長における近接部分30aの屈折率をnTHzとする。例えば、nopt_eff=2.2、nTHz=5.2の場合、θ=66°である。
プリズム16は、電磁波入力面16a、電磁波透過面16bを有する。電磁波入力面16aは、テラヘルツ波を受ける。電磁波透過面16bは、電磁波入力面16aから入ったテラヘルツ波が透過する。電磁波入力面16aは、電磁波透過面16bに対して傾いている。電磁波入力面16aの電磁波透過面16bに対する傾きは角度(90°−θclad)である。なお、プリズム16に与えられるテラヘルツ波は、TE偏光のパルスであり、テラヘルツ光パルスともいう(第7図(b)参照)。
なお、角度θcladは、以下の式を満たす角度である。
ただし、ncladは、テラヘルツ波の波長におけるプリズム16の屈折率である。例えば、nopt_eff=2.2、nclad=3.4の場合、θclad=50°である。
また、プリズム16は、近接部分30aの真上に配置されている。このため、電磁波透過面16bが、第一光導波路32および第二光導波路34の双方を覆う。
プリズム16内でのテラヘルツ波の伝搬損失を低減するため、テラヘルツ波の吸収が小さいことが望ましい。そこで、プリズム16の材料は、例えば、高抵抗シリコン、ゲルマニウムなどである。
PD(Photo Detector)42は、第一光導波路32の他端32bから出力される光の光強度を測定する。PD(Photo Detector)44は、第二光導波路34の他端34bから出力される光の光強度を測定する。分岐比測定部46は、PD42の測定結果と、PD44の測定結果との比を測定する。
次に、本発明の第七の実施形態の動作を説明する。
まず、プローブ光パルスを、第一光導波路32の一端32aに与えると、プローブ光パルスは第一光導波路32内を伝搬され、近接部分30aに到達する。近接部分30aにおいて、モード結合が生じ、プローブ光パルスが、第一光導波路32および第二光導波路34に分岐される。第一光導波路32および第二光導波路34に分岐される光の強度の比(分岐比)は、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合には、例えば、1:1である。
第一光導波路32に分岐されたプローブ光パルスは、PD42に与えられ、その光強度が測定される。第二光導波路34に分岐されたプローブ光パルスは、PD44に与えられ、その光強度が測定される。分岐比測定部46は、PD42の測定結果と、PD44の測定結果との比(すなわち、分岐比)を測定する。
電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えない場合には、分岐比測定部46の測定結果(分岐比)は、例えば、1:1である。しかし、電磁波検出装置1にテラヘルツ波を与えた場合、近接部分30aの光路長が変化することにより、分岐比が変化する。
電磁波検出装置1による検出対象であるテラヘルツ光パルスは、電磁波入力面16aに垂直に入射する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、近接部分30a内を進行するプローブ光パルスの進行方向とがなす角度がθcladである。テラヘルツ光パルスはプリズム16内を直進し、電磁波透過面16bに到達する。テラヘルツ光パルスは、電磁波透過面16bにて屈折する。このとき、テラヘルツ光パルスの進行方向と、近接部分30a内を進行するプローブ光パルスの進行方向とがなす角度がθとなって、テラヘルツ光パルスが近接部分30aに与えられる。
近接部分30aに与えられたテラヘルツ光パルスと、近接部分30a内をx軸方向に進行するプローブ光パルスとがチェレンコフ位相整合を起こす。このとき、テラヘルツ光パルスの電界強度に応じて、近接部分30aの屈折率が変化し、近接部分30aの光路長が変化する。これにより、分岐比が変化する。
すなわち、分岐比測定部46により分岐比を測定することで、近接部分30aの光路長の変化を測定することができ、テラヘルツ光パルスの電界強度を測定することができる。これにより、テラヘルツ光パルスの光強度の変化をサンプリング測定できるので、テラヘルツ光パルスを検出することができる。
本発明の第七の実施形態によれば、電気光学結晶である第一光導波路32および第二光導波路34を用いたEO(electro−optic)サンプリング法によるテラヘルツ波の検出装置である電磁波検出装置1において、第一光導波路32および第二光導波路34を透過したプローブ光パルスを反射させて第一光導波路32および第二光導波路34に戻す必要が無いため、電磁波検出装置1の構成を簡素化することできる。
しかも、プリズム(電磁波入力部)16が、第一光導波路32および第二光導波路34にテラヘルツ波を入力するので、アーム10aにのみテラヘルツ波を入力するような構成(第一〜第三の実施形態を参照)に比べて、電磁波検出装置1の構成を簡素化することできる。
Claims (15)
- プローブ光パルスを受け二つの分岐光に分岐する分岐部と、該分岐部から前記分岐光を受けて透過させる二つの分岐光透過部とを有し、非線形結晶である光導波路と、
二つの前記分岐光透過部の一方に、前記分岐光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する電磁波入力部と、
二つの前記分岐光透過部を透過した二つの前記分岐光の位相差を測定する位相差測定部と、
を備えた電磁波検出装置。 - 請求項1に記載の電磁波検出装置であって、
前記光導波路は、
二つの前記分岐光透過部から前記分岐光を受けて合流させる合流部を有し、
前記位相差測定部は、
前記合流部の出力の光強度を測定する、
電磁波検出装置。 - 請求項1に記載の電磁波検出装置であって、
前記光導波路は、
二つの前記分岐光透過部から前記分岐光を受けて結合させてから、さらに二つの出力光に分岐させて出力する結合器を有し、
前記位相差測定部は、
前記二つの出力光の光強度を測定する、
電磁波検出装置。 - 請求項3に記載の電磁波検出装置であって、
前記結合器が、方向性結合器またはMMIカプラである、
電磁波検出装置。 - 請求項1に記載の電磁波検出装置であって、
前記分岐部が、二入力二出力型の方向性結合器である、
電磁波検出装置。 - 請求項1に記載の電磁波検出装置であって、
前記電磁波入力部は、
前記電磁波を受ける電磁波入力面と、該電磁波入力面から入った前記電磁波が透過する電磁波透過面とを有し、前記電磁波入力面が前記電磁波透過面に対して傾いている、
電磁波検出装置。 - 請求項6に記載の電磁波検出装置であって、
前記電磁波透過面が、一方の前記分岐光透過部を覆い、他方の前記分岐光透過部を覆わない、
電磁波検出装置。 - 請求項6に記載の電磁波検出装置であって、
前記電磁波透過面が、二つの前記分岐光透過部を覆い、
前記電磁波透過面と他方の前記分岐光透過部との間に、前記電磁波を透過しない電磁波遮蔽層を有する電磁波検出装置。 - 請求項6に記載の電磁波検出装置であって、
前記電磁波透過面が、二つの前記分岐光透過部を覆い、
前記電磁波入力面のうち、他方の前記分岐光透過部を覆う部分に、前記電磁波を透過しない電磁波遮蔽層を有する電磁波検出装置。 - 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の電磁波検出装置であって、
二つの前記分岐光透過部のうちのいずれかに、直流電圧が印加される、
電磁波検出装置。 - 請求項1ないし9のいずれか一項に記載の電磁波検出装置であって、
前記プローブ光パルスおよび前記電磁波がTE偏光である、
電磁波検出装置。 - 一端でプローブ光パルスを受け、非線形結晶である第一光導波路と、
一端で光を受けない、非線形結晶である第二光導波路と、
前記第一光導波路と前記第二光導波路とが互いに近接する近接部分に、前記近接部分を通過する光の進行方向に対してチェレンコフ位相整合が生ずる角度だけ傾けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を入力する電磁波入力部と、
前記第一光導波路の他端から出力される光の光強度と、前記第二光導波路の他端から出力される光の光強度との比を測定する分岐比測定部と、
を備え、
前記近接部分において、前記第一光導波路を通過する光と前記第二光導波路を通過する光とがモード結合する、
電磁波検出装置。 - 請求項12に記載の電磁波検出装置であって、
前記電磁波入力部は、
前記電磁波を受ける電磁波入力面と、該電磁波入力面から入った前記電磁波が透過する電磁波透過面とを有し、前記電磁波入力面が前記電磁波透過面に対して傾いている、
電磁波検出装置。 - 請求項13に記載の電磁波検出装置であって、
前記電磁波透過面が、前記第一光導波路および前記第二光導波路の双方を覆う、
電磁波検出装置。 - 請求項12ないし14のいずれか一項に記載の電磁波検出装置であって、
前記プローブ光パルスおよび前記電磁波がTE偏光である、
電磁波検出装置。
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