JP5973774B2 - 電磁波放射装置 - Google Patents

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））の放射に関する。

従来より、チェレンコフ放射を用いた差周波テラヘルツ波発生による広帯域テラヘルツ発生方法が提案されている（非特許文献１のFig.2または特許文献１の図１を参照）。非特許文献１のFig.2によれば、２波長を出力する光源（例えば、Nd-YAGレーザにより励起されるKTP-OPO）からの励起光を非線形結晶（例えば、MgOドープLN結晶）内に入射している。入射した２波長の励起光によりMgOドープLN結晶内に非線形分極が誘起される。MgOドープLN結晶が、チェレンコフ放射の条件（n_THz>n_opt）を満足する場合、コヒーレンス長の２倍毎に極大となる球面波が発生する。この球面波は下記の関係を満たす放射角θ方向に波面が揃っており、この方向にテラヘルツ波が放射される。ただし、n_optはMgOドープLN結晶の励起光波帯の屈折率であり、n_THzはMgOドープLN結晶のテラヘルツ波帯の屈折率である。

K. Suizu, K. Koketsu, T. Shibuya, T. Tsutsui, T. Akiba, and K.Kawase, "Extremely frequency-widened terahertz wave generation usingCherenkov-type radiation," Opt. Express 17(8), 6676−6681ページ 2009年 特開２０１０−２０４４８８号公報

本発明は、テラヘルツ波の出力パワーを大きくすることを課題とする。

本発明にかかる電磁波放射装置は、二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力し、光導波路を有する非線形結晶と、前記光導波路から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するプリズムと、を備え、前記電磁波透過面が、前記電磁波入力面上の中心軸に対して傾いている傾斜線分を前記中心軸を中心として回転させた軌跡である回転面を有し、前記傾斜線分と前記中心軸とは同一平面上にあり、前記中心軸が、前記光導波路の延伸方向と平行であり、前記中心軸が、前記光導波路の前記電磁波入力面内への射影を通過するように構成される。

上記のように構成された電磁波放射装置によれば、非線形結晶が、二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力し、光導波路を有する。プリズムが、前記光導波路から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する。前記電磁波透過面が、前記電磁波入力面上の中心軸に対して傾いている傾斜線分を前記中心軸を中心として回転させた軌跡である回転面を有する。前記傾斜線分と前記中心軸とは同一平面上にある。前記中心軸が、前記光導波路の延伸方向と平行である。前記中心軸が、前記光導波路の前記電磁波入力面内への射影を通過する
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記傾斜線分の前記中心軸に対する傾斜角が、前記電磁波透過面を前記電磁波が透過する際に屈折して前記中心軸と平行に進行するように定められているようにしてもよい。

なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記回転面が、前記傾斜線分を前記中心軸を中心として１８０度回転させた軌跡であるようにしてもよい。

なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記傾斜線分の両端が、前記中心軸のうち前記電磁波を受ける部分の両端から前記プリズム内を進行する前記電磁波の進行方向上にあるようにしてもよい。

なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記光導波路が、前記非線形結晶から突出している部分であるようにしてもよい。

なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記プリズムと前記非線形結晶との間に配置された緩衝層を備え、前記緩衝層の厚さは、前記励起光の浸み出し長よりも厚く、かつ前記電磁波の波長よりも薄いようにしてもよい。

本発明の実施形態にかかる電磁波放射装置１の斜視図である。 電磁波放射装置１の正面図である。 電磁波放射装置１のIII−III断面図である（III−IIIについては、図２を参照）。 電磁波放射装置１の平面図（ただし、プリズム１６を透視している）である。 等位相面においてテラヘルツ波が照射されている領域を示す図である。 比較例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。 比較例にかかる電磁波放射装置１の正面図である。 比較例にかかる電磁波放射装置１のＰ−Ｐ断面図である（Ｐ−Ｐは図６を参照）。 本発明の第一変形例にかかる電磁波放射装置１の斜視図である。 本発明の第一変形例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。 本発明の第二変形例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。 電磁波放射装置１の平面図であり、中心軸Ｃ−Ｃと凸部１０ａとの位置関係を示す図である。 テラヘルツ波の電磁波透過面１６ｂへの入射角θin、出射角θoutおよび傾斜角αの関係を示す図である。 本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１の斜視図である。 本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。 本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１の平面図であり、中心軸Ｃ−Ｃと凸部１０ａとの位置関係を示す図である。 本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１において、等位相面においてテラヘルツ波が照射されている領域を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる電磁波放射装置１の斜視図である。図２は、電磁波放射装置１の正面図である。図３は、電磁波放射装置１のIII−III断面図である（III−IIIについては、図２を参照）。図４は、電磁波放射装置１の平面図（ただし、プリズム１６を透視している）である。ただし、図４において、テラヘルツ波が電磁波入力面１６ａを透過する際の屈折は、図示の便宜上、省略している。

電磁波放射装置１は、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を放射する。電磁波放射装置１から放射される電磁波は、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、電磁波放射装置１から放射される電磁波を、テラヘルツ波とする。

電磁波放射装置１は、励起光源２、非線形結晶１０、緩衝層１２、基板１４、プリズム１６を備える。

図３を参照して、励起光源２は、二つの波長成分（波長λ1、λ2）を有する励起光Lpを出力する。波長λ1、λ2は、例えば、1250nm以上1700nm以下の範囲内の値をとる。励起光Lpは、例えば、フェムト秒光パルスである。なお、フェムト秒光パルスは、二つの波長成分（波長λ1、λ2）以外の波長成分も有するので、二つ以上の波長成分を有することとなる。

非線形結晶１０は、例えば、MgOドープLN結晶である。非線形結晶１０は、その表面上に凸部１０ａを有する。凸部１０ａは、図１に図示するように、リッジ状の光導波路である。ただし、光導波路の形状はリッジ状に限定されず、リッジ状の光導波路（凸部１０ａ）に換えて、例えば、チタン拡散導波路またはプロトン交換導波路などを非線形結晶１０に備えても良い。非線形結晶１０の側面（すなわち、ＹＺ面）に垂直に、励起光Lpを入射する。すなわち、非線形結晶１０の側面が励起光Lpを受ける。電磁波放射装置１の放射するテラヘルツ波の高出力化のためには、励起光Lpのパワー密度を向上させることが必要である。そこで、凸部１０ａにより、励起光Lpの伝搬する部分が非線形結晶１０の幅方向（図２を参照して、凸部１０ａの幅Wの方向と同じ）に広がらないようにすることにより、励起光Lpを受ける面の面積を小さくして（非線形結晶１０の側面全体で励起光Lpを受けるよりも励起光Lpを受ける面の面積が小さい）、励起光Lpのパワー密度を向上させている。なお、凸部１０ａの幅W（図２参照）は、テラヘルツ波の波長に比べて非常に小さく、例えば、数μm〜数十μmである。

ただし、励起光Lpの偏光面はＺ軸（図３の紙面に垂直な軸）に平行である。励起光Lpの二つの波長成分により、非線形結晶１０の凸部１０ａの近傍に非線形分極が形成され、その分極に対応した周波数の電磁波（テラヘルツ波）が放射される。なお、励起光Lpの波長における非線形結晶１０の実効屈折率をn_{opt_eff}とし、テラヘルツ波の波長における非線形結晶１０の屈折率をn_THzとすると、n_THz＞n_{opt_eff}である。非線形結晶１０の屈折率分散により、励起光Lpに含まれる2つの波長(λ1,λ2)の屈折率は異なる。しかし、λ1とλ2の波長の差は、テラヘルツ波の波長に対して非常に小さく、λ１とλ2との間の屈折率分散の影響をほとんど無視できる。従って、励起光Lp(波長λ1、λ2)の非線形結晶１０内における屈折率(n₁,n₂)（それぞれ、λ1、λ2に対応）はほぼ等しく、n_{opt_eff}とすることが出来る。

なお、チェレンコフ位相整合を満足する角度をθとすると、cosθ=(λ_THz/n_THz)／(λ1λ2/(n₁λ2−n₂λ1))である。ただし、テラヘルツ波の波長をλ_THzとする。

下記の式で記述されるチェレンコフ位相整合を満足する角度θ（図３参照）方向に球面波のテラヘルツ波が、非線形結晶１０の凸部１０ａの近傍から、チェレンコフ位相整合して放射される。なお、角度θは、図３を参照して、励起光Lpの進行方向と、テラヘルツ波の進行方向とのなす角度である。なお、下記の式は、cosθ=(λ_THz/n_THz)／(λ1λ2/(n₁λ2−n₂λ1))において、n₁=n₂=n_{opt_eff}とみなした場合の式である。

基板１４には、非線形結晶１０が載せられている。ただし、基板１４は、凸部１０ａが配置されている非線形結晶１０の面とは反対側の面に接着剤を介して接している。基板１４は、例えば、ドープされていないLN基板である。

緩衝層１２は、凸部１０ａが配置されている非線形結晶１０の面および凸部１０ａを覆う。励起光Lp(波長λ1、λ2)の緩衝層１２内における屈折率は、励起光Lp(波長λ1、λ2)の非線形結晶１０の凸部１０ａ内における実効屈折率よりも小さい。しかも、緩衝層１２の厚さは、励起光Lpの浸み出し長ξよりも厚く、かつ電磁波放射装置１の外部に取出すテラヘルツ波の波長λ_THzよりも薄く設定する。これにより、励起光Lpのプリズム１６内における屈折率が、励起光Lpの非線形結晶１０内における実効屈折率よりも大きかったとしても、励起光Lpを凸部１０ａの近傍に閉じ込めつつ、テラヘルツ波が緩衝層１２を透過することを可能にする。

プリズム１６は、電磁波入力面１６ａ、電磁波透過面１６ｂ、底面１６ｃ、１６ｄを有する。電磁波入力面１６ａは、緩衝層１２に接しており、凸部１０ａの近傍から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面である。

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。また、プリズム１６は、テラヘルツ波帯において透明であり、複屈折性が無いことが好ましい。

プリズム１６は、電磁波入力面１６ａ上の中心軸Ｃ−Ｃを中心とした半円錐台である。底面１６ｃと底面１６ｄ（図３参照）とは互いに対向する平行な二つの底面である。なお、底面１６ｃの形状は半円形（ただし、半径をr1とする）であり、底面１６ｄの形状は半円形（ただし、半径をr2（＜r1）とする）である。底面１６ｃと底面１６ｄとは、電磁波入力面１６ａと直交する。

図３を参照して、傾斜線分Ｌと中心軸Ｃ−Ｃとは同一平面上にあり、傾斜線分Ｌは中心軸Ｃ−Ｃに対して傾斜角αだけ傾いている。電磁波透過面１６ｂは、傾斜線分Ｌを中心軸Ｃ−Ｃを中心として回転させた軌跡である回転面である。

なお、電磁波透過面１６ｂは、底面１６ｃから見て、傾斜線分Ｌを中心軸Ｃ−Ｃを中心として左回りに９０°回転させ、しかも右回りに９０°回転させて得られる回転面（すなわち、傾斜線分Ｌを中心軸Ｃ−Ｃを中心として１８０°（＝９０°＋９０°）回転させた軌跡）であるといえる。

なお、傾斜角αは（図３参照）、電磁波透過面１６ｂをテラヘルツ波が透過する際に屈折して中心軸Ｃ−Ｃと平行に進行するように定めることが好ましい。傾斜角αの定め方を以下に説明する。

図３を参照して、テラヘルツ波は、凸部１０ａの近傍から放射され、緩衝層１２を透過する。このときのテラヘルツ波の進行方向と、励起光Lpの進行方向とがなす角度がθである。テラヘルツ波が緩衝層１２を透過すると、プリズム１６の電磁波入力面１６ａを透過する際に屈折し、その後、テラヘルツ波の進行方向と、励起光Lpの進行方向とがなす角度がθ_CHとなる。なお、θ_CHは以下の式で表される。ただし、n_clad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。また、n_clad＞n_{opt_eff}である。

例えば、n_{opt_eff}=2.173、n_clad=3.415の場合、θ_CH=50.5°である。

図１３は、テラヘルツ波の電磁波透過面１６ｂへの入射角θin、出射角θoutおよび傾斜角αの関係を示す図である。図１３を参照して、入射角θin、出射角θoutおよび傾斜角αには、以下のような関係が成り立つ。

θin = 90°−α−θ_CH
θout = 90°−α
また、スネルの法則により（ただし、電磁波放射装置１の周囲の空気の屈折率を１とする）、
n_cladsinθin = sinθout
となる。

例えば、θ_CH=50.5°、n_clad=3.415を上記の式に代入すれば、α=24°となる。

図１２は、電磁波放射装置１の平面図であり、中心軸Ｃ−Ｃと凸部１０ａとの位置関係を示す図である。ただし、プリズム１６を透視している。図１２には、中心軸Ｃ−Ｃと、光導波路（凸部１０ａ）の電磁波入力面１６ａ内への射影とが図示されている。

凸部１０ａは、底面１６ｄを含む平面に達することなく、その手前までしか延伸していない。中心軸Ｃ−Ｃが、凸部１０ａの延伸方向と平行である。中心軸Ｃ−Ｃが、凸部１０ａの電磁波入力面１６ａ内への射影を通過する。例えば、中心軸Ｃ−Ｃは、凸部１０ａの電磁波入力面１６ａ内への射影の対称軸と一致している。

次に、本発明の実施形態の動作を説明する。

励起光源２から、励起光Lpが、非線形結晶１０に与えられる。励起光Lpは、凸部１０ａの近傍をほぼ直進する。励起光Lpの二つの波長成分（波長λ1、λ2）により、非線形結晶１０の凸部１０ａの近傍に非線形分極が形成され、その分極に対応した周波数のテラヘルツ波が放射される。しかも、n_THz＞n_{opt_eff}の条件を満足する非線形結晶１０の凸部１０ａの近傍より放射されるテラヘルツ波の進行方向は、励起光Lpの進行方向と、チェレンコフ位相整合を満足する角度θをなす（図３参照）。

テラヘルツ波は、凸部１０ａの近傍から放射され、緩衝層１２を透過する。このときのテラヘルツ波の進行方向と、励起光Lpの進行方向とがなす角度がθである。テラヘルツ波が緩衝層１２を透過すると、プリズム１６の電磁波入力面１６ａを透過する際に屈折し、その後、テラヘルツ波の進行方向と、励起光Lpの進行方向とがなす角度がθ_CHとなる。

プリズム１６内を進行したテラヘルツ波は、電磁波透過面１６ｂを透過する際に屈折し、中心軸Ｃ−Ｃと平行に進行する。中心軸Ｃ−Ｃと平行に進行したテラヘルツ波は、例えば、底面１６ｃおよび底面１６ｄと平行な等位相面に照射される。

図３を参照して、傾斜線分Ｌを透過したテラヘルツ波は、等位相面において、中心軸Ｃ−Ｃからの距離ｒ２〜ｒ３までの領域に照射される。また、図４を参照して、電磁波入力面１６ａと電磁波透過面１６ｂとが交わる線を透過したテラヘルツ波も、等位相面において、中心軸Ｃ−Ｃからの距離ｒ２〜ｒ３までの領域に照射される。

図５は、等位相面においてテラヘルツ波が照射されている領域を示す図である。ただし、図５においては、テラヘルツ波が照射されている領域に網掛けを施している。テラヘルツ波が照射されている領域は、内半径ｒ２かつ外半径ｒ３のほぼ半円状である。

ここで、プリズム１６にかえて、三角プリズム１１６（例えば、特許文献１の図５参照）を使用した場合（比較例）を、本実施形態と比較する。比較例は、特許文献１における非線形光学結晶にリッジ状の光導波路を設けたものに相当する。

図６は、比較例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。図７は、比較例にかかる電磁波放射装置１の正面図である。図８は、比較例にかかる電磁波放射装置１のＰ−Ｐ断面図である（Ｐ−Ｐは図６を参照）。

ただし、Ｐ−Ｐ面は、緩衝層１２、凸部１０ａ、非線形結晶１０および基板１４においては非線形結晶１０の側面（すなわち、ＹＺ面）に平行な面であり、三角プリズム１１６においては、ＹＺ面に対し（９０°−θch）傾いた面である。

三角プリズム１１６は、電磁波入力面１１６ａ（電磁波入力面１６ａと同様）および電磁波透過面１１６ｂを有する。電磁波透過面１１６ｂは電磁波入力面１１６ａに対して傾いている。なお、電磁波透過面１１６ｂの法線方向は、テラヘルツ波の進行方向と一致するものとする。

三角プリズム１１６内を進行するテラヘルツ波の進行方向と、励起光Lpの進行方向とがなす角度がθ_CHであることは、比較例も本実施形態も同じことである。

図６において、テラヘルツ波は、電磁波透過面１６ｂを透過する際に、屈折せずに直進する。しかし、それは、図８に示すように、凸部１０ａの真上にテラヘルツ波が進行した場合のことである。

図８を参照して、比較例においては、テラヘルツ波が凸部１０ａの幅Wの方向に回折する。よって、テラヘルツ波の進行方向が凸部１０ａの真上からわずかな角度以上ずれてしまうと、テラヘルツ波が電磁波透過面１１６ｂにより全反射されてしまう。よって、電磁波放射装置１の放射するテラヘルツ波の出力が低下してしまう。なお、わずかな角度は、例えば17.1°である。ただし、テラヘルツ波の三角プリズム１１６における屈折率を3.4、テラヘルツ波の空気における屈折率を1とする。

本発明の実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

もし、凸部１０ａの上に何も配置しなければ、凸部１０ａの近傍において発生したテラヘルツ波は、凸部１０ａと空気との境界面において全反射してしまい、凸部１０ａの外部に取り出すことができない。また、比較例のように三角プリズム１１６を凸部１０ａの上に配置すれば、凸部１０ａの真上に進行するテラヘルツ波を、凸部１０ａの外部に取り出すことができる。しかし、テラヘルツ波の進行方向が凸部１０ａの真上からわずかな角度以上ずれてしまうと、テラヘルツ波が電磁波透過面１１６ｂにより全反射されてしまう。

そこで、本発明の実施形態においては、凸部１０ａの上にプリズム１６を配置し、プリズム１６の電磁波透過面１６ｂが、傾斜線分Ｌを中心軸Ｃ−Ｃを中心として１８０°回転させた回転面であるようにしたので、テラヘルツ波の進行方向が凸部１０ａの真上からずれても、テラヘルツ波が電磁波透過面１６ｂを透過するようになる。これにより、電磁波放射装置１のテラヘルツ波の出力パワーを大きくすることができる。

しかも、傾斜線分Ｌの傾斜角αを、電磁波透過面１６ｂをテラヘルツ波が透過する際に屈折して中心軸Ｃ−Ｃと平行に進行するように定めたので、コリメートされたテラヘルツ波を取り出すことができる。

なお、上記の実施形態においては、プリズム１６が半円錐台であるものとして説明してきたが、必ずしもプリズム１６の形状を半円錐台に限定するものではない。

例えば、傾斜線分Ｌの両端Ｌ１、Ｌ２が、中心軸Ｃ−Ｃのうちテラヘルツ波を受ける部分の両端Ｃ１、Ｃ２からプリズム１６内を進行するテラヘルツ波の進行方向上にあるようにしてもよい。傾斜線分Ｌをこのようにした変形例を以下に説明する。

図９は、本発明の第一変形例にかかる電磁波放射装置１の斜視図である。図１０は、本発明の第一変形例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。

本発明の第一変形例においては、プリズム１６は半円錐台と半円柱を組み合わせたものである。図１０を参照して、傾斜線分Ｌの励起光源２に近い側の端Ｌ１は、中心軸Ｃ−Ｃのうちテラヘルツ波を受ける部分の励起光源２に近い側の端Ｃ１からプリズム１６内を進行するテラヘルツ波の進行方向上にある。この点で、傾斜線分Ｌの励起光源２に近い側の端Ｌ１がＣの真上にあった本発明の実施形態（図３参照）と異なる。

なお、図１０を参照して、傾斜線分Ｌの励起光源２から遠い側の端Ｌ２は、中心軸Ｃ−Ｃのうちテラヘルツ波を受ける部分の励起光源２から遠い側の端Ｃ２からプリズム１６内を進行するテラヘルツ波の進行方向上にある。この点は、本発明の実施形態（図３参照）と同じである。

電磁波透過面１６は、傾斜線分Ｌを中心軸Ｃ−Ｃを中心として回転させた軌跡である回転面（半円錐台の曲面）と、端Ｌ１を通り中心軸Ｃ−Ｃと平行な直線を中心軸Ｃ−Ｃを中心として回転させた軌跡である曲面（半円柱の曲面）とを有する。

本発明の第一変形例によっても、本発明の実施形態と同様な効果を奏する。なお、本発明の第一変形例において、端Ｌ１よりも励起光源２に近い側の電磁波透過面１６の形状は、必ずしも半円柱の曲面に限られず、任意である。

図１１は、本発明の第二変形例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。傾斜線分Ｌの両端Ｌ１、Ｌ２は、第一変形例と同じである。ただし、第二変形例にかかる電磁波放射装置１の側面断面は、直線Ｃ１Ｌ１、直線Ｌ１Ｌ２、直線Ｌ２Ｃ２および直線Ｃ２Ｃ１からなる台形である。この台形を、中心軸Ｃ−Ｃを中心に１８０°回転させたものが、第二変形例にかかる電磁波放射装置１となる。

本発明の第二変形例によっても、本発明の実施形態と同様な効果を奏する。

例えば、プリズム１６を半円錐にしてもよい。これを、本発明の第三変形例とする。

図１４は、本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１の斜視図である。図１５は、本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１の側面断面図である。

本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１は、傾斜角α＝24°を上記の実施形態のままとし、ｒ２＝0としたものに相当する。

図１６は、本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１の平面図であり、中心軸Ｃ−Ｃと凸部１０ａとの位置関係を示す図である。図１６においては、プリズム１６を透視している。図１６には、中心軸Ｃ−Ｃと、光導波路（凸部１０ａ）の電磁波入力面１６ａ内への射影とが図示されている。中心軸Ｃ−Ｃと凸部１０ａとの位置関係は、実施形態と同様である。

図１７は、本発明の第三変形例にかかる電磁波放射装置１において、等位相面においてテラヘルツ波が照射されている領域を示す図である。第三変形例においてテラヘルツ波が照射されている領域は、図５に示す領域においてｒ２＝0とした半円形（半径ｒ３）に相当する。

Lp 励起光
λ 非線形結晶１０が放射するテラヘルツ波の波長
r1 底面１６ｃの半径
r2 底面１６ｄの半径
r3 テラヘルツ波が照射される領域の外半径
n_clad テラヘルツ波の波長におけるプリズム１６の屈折率
n_{opt_eff} 励起光Lpの波長における非線形結晶１０の屈折率
n_THz テラヘルツ波の波長における非線形結晶１０の屈折率
Ｃ−Ｃ 中心軸
Ｃ１、Ｃ２ 中心軸Ｃ−Ｃのうちテラヘルツ波を受ける部分の両端
Ｌ 傾斜線分
Ｌ１、Ｌ２ 両端
θ テラヘルツ波の放射角
θ_CH テラヘルツ波のプリズム１６内の進行方向と、中心軸Ｃ−Ｃとがなす角度
α 傾斜角
１ 電磁波放射装置
２ 励起光源
１０ 非線形結晶
１０ａ 凸部（光導波路）
１２ 緩衝層
１４ 基板
１６ プリズム
１６ａ 電磁波入力面
１６ｂ 電磁波透過面
１６ｃ、１６ｄ 底面

Claims (5)

1. 二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力し、光導波路を有する非線形結晶と、
   前記光導波路から前記電磁波を受ける平面である電磁波入力面と、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するプリズムと、
   を備え、
   前記電磁波透過面が、前記電磁波入力面上の中心軸に対して傾いている傾斜線分を前記中心軸を中心として回転させた軌跡である回転面を有し、
   前記傾斜線分と前記中心軸とは同一平面上にあり、
   前記中心軸が、前記光導波路の延伸方向と平行であり、
   前記中心軸が、前記光導波路の前記電磁波入力面内への射影を通過し、
   前記傾斜線分の前記中心軸に対する傾斜角が、前記電磁波透過面を前記電磁波が透過する際に屈折して前記中心軸と平行に進行するように定められている、
   電磁波放射装置。
2. 請求項１に記載の電磁波放射装置であって、
   前記回転面が、前記傾斜線分を前記中心軸を中心として１８０度回転させた軌跡である、
   電磁波放射装置。
3. 請求項１に記載の電磁波放射装置であって、
   前記傾斜線分の両端が、前記中心軸のうち前記電磁波を受ける部分の両端から前記プリズム内を進行する前記電磁波の進行方向上にある、
   電磁波放射装置。
4. 請求項１に記載の電磁波放射装置であって、
   前記光導波路が、前記非線形結晶から突出している部分である、
   電磁波放射装置。
5. 請求項１に記載の電磁波放射装置であって、
   前記プリズムと前記非線形結晶との間に配置された緩衝層を備え、
   前記緩衝層の厚さは、前記励起光の浸み出し長よりも厚く、かつ前記電磁波の波長よりも薄い、
   電磁波放射装置。

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