WO2017163349A1 - 測定装置 - Google Patents

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小林　秀樹
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Pioneer Corp
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
    • G01N21/3581—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation
    • G01N21/3586—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using far infrared light; using Terahertz radiation by Terahertz time domain spectroscopy [THz-TDS]

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of a measuring apparatus that measures a specimen using electromagnetic waves such as terahertz waves.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, for example, and an object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of realizing high-speed data acquisition by a relatively simple method.
  • the measurement apparatus of the present invention is configured to apply a bias voltage and irradiate pump light, thereby emitting an electromagnetic wave pulse to the subject, and the electromagnetic wave from the subject.
  • the measurement apparatus includes an emission unit that emits an electromagnetic wave pulse to a subject, a detection unit that detects an electromagnetic wave pulse from the subject, and a detection when a bias voltage is applied and pump light is irradiated
  • a control unit that applies, to at least a part of the second period that is different from the first period, a second voltage having a reverse attribute to the first voltage.
  • the control unit continuously applies the first voltage having a predetermined voltage value (that is, the DC voltage) as the bias voltage to the emission unit during the first period. .
  • a predetermined voltage value that is, the DC voltage
  • the control unit applies a second voltage having an opposite attribute to the first voltage to the injection unit in at least a part of the second period different from the first period, thereby suppressing the life deterioration of the injection unit. be able to.
  • control unit may apply the second voltage to the emission unit such that the time average value of the bias voltage applied to the emission unit becomes zero.
  • the bipolar bias voltage is evenly applied to the emitting part, it is possible to more suitably suppress the life deterioration of the emitting part.
  • the detection unit detects an electromagnetic wave pulse from the subject by being irradiated with the probe light.
  • the measurement apparatus further includes a delay unit that changes the optical path length of the probe light and changes the detection timing of the detection unit.
  • the delay unit changes the optical path length by a length corresponding to the time waveform during the first period.
  • the delay unit is changing the optical path length of the probe light in order to generate a time waveform having a predetermined time width
  • the first voltage is continuously applied to the emission unit.
  • the electromagnetic wave pulse is continuously emitted to the specimen, and the detection unit continues to detect the electromagnetic wave pulse from the subject.
  • the measurement time can be shortened.
  • the delay unit has a rotating body in which a plurality of retroreflecting mirrors are arranged on the same circumference, and changes the optical path length of the probe light by rotating the rotating body.
  • the optical path length of the probe light can be changed relatively quickly, and as a result, the measurement time can be shortened.
  • a terahertz wave measuring device is given as an example of the measuring device of the present invention.
  • An example of the “electromagnetic wave” according to the present invention is “terahertz wave”.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a terahertz wave measuring apparatus according to an embodiment.
  • the terahertz wave measuring apparatus 1 includes a laser light source 11, a terahertz (THz) wave transmitting unit 13, an optical delay unit 14, a terahertz wave receiving unit 16, and a control / arithmetic processing unit 20.
  • the terahertz wave measuring apparatus 1 is configured to be able to execute terahertz time spectroscopy using a pump-probe method in which the optical path length is changed using the optical delay unit 14.
  • the laser light source 11 can repeatedly output an ultrashort pulse laser beam of sub-picosecond order or less. During the operation of the terahertz wave measuring apparatus 1, pulse laser light emitted from the laser light source 11 is divided into pump light and probe light by the beam splitter 12.
  • the terahertz wave transmitting unit 13 includes a terahertz wave generating element (not shown) including a photoconductive antenna having a dipole antenna or the like on a semiconductor substrate formed of, for example, GaAs (Gallium Arsenide).
  • a terahertz wave generating element including a photoconductive antenna having a dipole antenna or the like on a semiconductor substrate formed of, for example, GaAs (Gallium Arsenide).
  • GaAs Gallium Arsenide
  • a gap is formed at the center of the photoconductive antenna.
  • a bias voltage is applied to the gap and the gap is irradiated with pump light, carriers are generated in the semiconductor by photoexcitation.
  • Sub-picosecond current is generated.
  • a pulsed terahertz wave having an amplitude proportional to the time derivative of the generated current is emitted.
  • the terahertz wave generated by the terahertz wave generating element is emitted from the terahertz wave transmitting unit 13 as a terahertz wave beam through, for example, a silicon collimator lens or the like (not shown).
  • the terahertz wave beam emitted from the terahertz wave transmission unit 13 is irradiated onto the target measurement object 50 via the beam splitter 15.
  • the terahertz wave beam reflected by the measurement object 50 is reflected by the beam splitter 15 and enters the terahertz wave receiving unit 16.
  • the terahertz wave receiving unit 16 includes a terahertz wave detecting element (not shown) having the same configuration as the terahertz wave generating element.
  • a terahertz wave detecting element (not shown) having the same configuration as the terahertz wave generating element.
  • the description about the detail is omitted.
  • the terahertz wave receiving unit 16 converts the generated current into a current-voltage conversion by, for example, an IV conversion unit (not shown), and uses a control / arithmetic processing unit as a detection signal of the terahertz wave reflected by the measurement target 50 20 output.
  • FIG. 2 is a plan view of the optical delay unit according to the embodiment as viewed from above.
  • the optical delay unit 14 includes a rotating body 141 and a plurality of retroreflecting mirrors 142.
  • the rotating body 141 is configured to be rotatable around a rotation axis by a driving mechanism (not shown) such as a motor, for example.
  • the plurality of retroreflecting mirrors 142 are arranged on the same circle around the rotation axis of the rotating body 141.
  • the retroreflector 142 retroreflects the probe light incident on the retroreflector 142 (that is, reflects in a direction parallel to the incident direction of the probe light).
  • FIG. 2 there are four retroreflecting mirrors 142, but the present invention is not limited to this.
  • the position of the retroreflecting mirror 142 varies with the rotation of the rotating body 141 of the optical delay unit 14.
  • the optical path length of the probe light is changed.
  • the angle of the retroreflector 142 with respect to the incident probe light changes as the rotating body 141 rotates, the period during which the retroreflector 142 can retroreflect the probe light is limited.
  • a period in which the retroreflecting mirror 142 can retroreflect the probe light in other words, a period in which the optical path length of the probe light can be changed by the optical delay unit 14 is referred to as a “mirror effective period”.
  • control / arithmetic processing unit 20 includes an optical delay unit driving / control unit 21, a data processing / display unit 22, a bias generation unit 23, and a data acquisition unit 24.
  • the optical delay unit driving / control unit 21 controls the optical delay unit 14.
  • the optical delay unit driving / control unit 21 specifies a mirror effective period based on, for example, the rotational phase of the optical delay unit 14, and outputs a signal indicating the specified mirror effective period as a bias generation unit. 21, transmit to the data acquisition unit 24 and the laser light source 11.
  • the bias generating unit 23 applies a DC bias voltage to the terahertz wave generating element of the terahertz wave transmitting unit 13. A specific description of the bias voltage will be described later.
  • the data acquisition unit 24 detects a time waveform signal caused by the terahertz wave from the detection signal output from the terahertz wave receiving unit 16.
  • the data acquisition unit 24 may detect the time waveform signal only during the period corresponding to the mirror effective period based on the signal indicating the mirror effective period.
  • the data processing / display unit 22 temporarily captures (that is, stores) the detected time waveform signal in a storage device or the like.
  • the data processing / display unit 22 generates a unique spectrum of terahertz waves reflected by the measurement object 50 or an imaging image by performing Fourier transform or the like on the captured time waveform signal. That is, a time waveform having a time width corresponding to the mirror effective period can be generated and displayed.
  • the description about the detail is omitted.
  • the terahertz wave measuring apparatus 1 shown in FIG. 1 is a reflective terahertz wave measuring apparatus, but the present invention is also applicable to a transmissive terahertz wave measuring apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a time change of the bias voltage according to the embodiment.
  • the period t1 is the same as the mirror effective period tmir.
  • the bias generator 23 Based on the signal indicating the mirror effective period, the bias generator 23 applies a positive DC voltage (here, “+ Vb1”) as a bias voltage to the terahertz generating element only during the period t1 corresponding to the mirror effective period tmir. .
  • a positive DC voltage here, “+ Vb1”
  • the bias generator 23 applies a negative DC voltage (here, “ ⁇ Vb2”) as a bias voltage to the terahertz wave generating element only during the period t2 after the mirror effective period tmir has elapsed.
  • the period t2 is the product of the absolute value of “+ Vb1” and the period t1 (ie,
  • the laser light source 11 emits pulsed laser light only during a period corresponding to the mirror effective period tmir based on a signal indicating the mirror effective period. Accordingly, the terahertz wave generating element is irradiated with the pump light only during the period corresponding to the mirror effective period tmir. For this reason, although the bias voltage is applied to the terahertz wave generating element also in the period t2, the pump light is not irradiated, so that the terahertz wave is not radiated from the terahertz wave generating element in the period t2.
  • the bias voltage applied to the terahertz wave generating element in this embodiment is a DC voltage (that is, not a modulated sine wave voltage). For this reason, the data acquisition unit 24 only has to detect the time waveform signal caused by the terahertz wave from the detection signal output from the terahertz wave reception unit 16 for a period corresponding to the mirror effective period tmir (that is, lock-in). No detection is required).
  • the laser light source 11 may emit pulsed laser light during a period other than the mirror effective period tmir. That is, the pulse laser beam may continue to be emitted regardless of the mirror effective period tmir. Outside the mirror effective period tmir, retroreflection is impossible by the retroreflecting mirror 142, so that probe light does not enter the terahertz wave detecting element of the terahertz wave receiving unit 16, and therefore no detection signal is output from the terahertz wave receiving unit 16. . For this reason, the data acquisition unit 24 can acquire the detection signal of the terahertz wave reception unit 16 only during a period corresponding to the mirror effective period tmir.
  • the “terahertz wave transmitting unit 13”, “terahertz wave receiving unit 16”, “optical delay unit 14”, “data processing / display unit 22”, and “bias generating unit 23” according to the present embodiment are respectively included in the present invention. It is an example of the “injection unit”, “detection unit”, “delay unit”, “generation unit”, and “control unit”.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the bias voltage according to the first modification.
  • the negative DC voltage ( ⁇ Vb2) is obtained after the elapse of one mirror effective period tmir as shown in FIG. It may be applied at an arbitrary timing before the start of the next mirror effective period tmir. That is, the period t3 and the period t4 change according to the period t2.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a time change of the bias voltage according to the second modification.
  • the period t1 during which the positive DC voltage (+ Vb1) is applied is a mirror effective period as shown in FIG. It may be longer than tmir.
  • the period t2 is desirably set so that
  • ⁇ t1
  • the terahertz wave generating element is irradiated with the pump light only during the period corresponding to the mirror effective period tmir, a positive DC voltage is applied to the terahertz wave generating element even after the mirror effective period tmir has elapsed.
  • the terahertz wave is not radiated from the terahertz wave generation element after the mirror effective period tmir elapses in the period t1 (the same applies to the period t2).
  • the retroreflecting mirror 142 cannot retroreflect the probe light outside the mirror effective period tmir. Since no probe light is incident on the detection element, no detection signal is output from the terahertz wave receiving unit 16.
  • the optical delay unit 14 is a rotary optical delay device.
  • the present invention is not limited to this.
  • an optical delay device that linearly reciprocates along the incident direction of the probe light is used. May be used.
  • the period during which the optical delay unit 14 changes the optical path length within the range of the optical path length of the probe light corresponding to the time width of the time waveform to be acquired is regarded as the “mirror effective period”, and is the same as the above-described embodiment. Is performed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit or idea of the invention that can be read from the claims and the entire specification, and a measuring apparatus with such a change can also be used. It is included in the technical scope of the present invention.
  • SYMBOLS 1 ... Terahertz wave measuring device, 11 ... Laser light source, 13 ... Terahertz wave transmission part, 14 ... Optical delay part, 16 ... Terahertz wave detection part, 20 ... Control / arithmetic processing part, 21 ... Optical delay part drive / control part, 22 ... Data processing / display unit, 23 ... Bias generation unit, 24 ... Data acquisition unit

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Abstract

測定装置（１）は、バイアス電圧が印加されると共にポンプ光が照射されることにより、被検体に電磁波パルスを射出する射出部（１３）と、被検体からの電磁波パルスを検出する検出部（１６）と、検出部の検出データに基づき、電磁波パルスの時間波形を生成する生成部（２２）と、検出部が検出データを検出する第１期間中に、第１電圧をバイアス電圧として射出部に継続して印加し、第１期間とは異なる第２期間中の少なくとも一部において、第１電圧とは逆属性の第２電圧を射出部に印加する制御部（２３）と、を備える。

Description

測定装置
　本発明は、例えばテラヘルツ波等の電磁波を用いて検体を測定する測定装置の技術分野に関する。
　この種の装置として、例えばポンプ・プローブ法を用いたテラヘルツパルス分光装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０１４－２２２１５７号公報
　特許文献１に記載の技術では、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を向上させるために、ロックインアンプが用いられている。近年、この種の装置では、データ取得の高速化が望まれている。しかしながら、データ取得の高速化を実現可能なロックインアンプを設計することは極めて困難であるという技術的問題点がある。
　本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、比較的簡便な方法によりデータ取得の高速化を実現することができる測定装置を提供することを課題とする。
　本発明の測定装置は、上記課題を解決するために、バイアス電圧が印加されると共にポンプ光が照射されることにより、被検体に電磁波パルスを射出する射出部と、前記被検体からの前記電磁波パルスを検出する検出部と、前記検出部の検出データに基づき、前記電磁波パルスの時間波形を生成する生成部と、前記検出部が前記検出データを検出する第１期間中に第１電圧を前記バイアス電圧として前記射出部に継続して印加し、前記第１期間とは異なる第２期間中の少なくとも一部において前記第１電圧とは逆属性の第２電圧を射出部に印加する制御部と、を備える。
　本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
実施例に係るテラヘルツ波計測装置の構成を示す概念図である。 実施例に係る光学遅延部をその上方から見た平面図である。 実施例に係るバイアス電圧の時間変化の一例を示す図である。 第１変形例に係るバイアス電圧の時間変化の一例を示す図である。 第２変形例に係るバイアス電圧の時間変化の一例を示す図である。
　本発明に係る測定装置の実施形態について説明する。
　実施形態に係る測定装置は、バイアス電圧が印加されると共にポンプ光が照射されることにより、被検体に電磁波パルスを射出する射出部と、被検体からの電磁波パルスを検出する検出部と、検出部の検出データに基づき、電磁波パルスの時間波形を生成する生成部と、検出データを検出部が検出する第１期間中に、第１電圧をバイアス電圧として射出部に継続して印加し、第１期間とは異なる第２期間中の少なくとも一部において、第１電圧とは逆属性の第２電圧を射出部に印加する制御部と、を備える。
　上述した特許文献１に記載の技術のように、ロックインアンプが用いられる場合、ロックイン検出に用いられる参照信号に基づいて変調された正弦波電圧がバイアス電圧として、測定期間中、射出部に印加される。
　他方で、本実施形態に係る測定装置では、制御部は、所定の電圧値を有する（即ち、直流電圧の）第１電圧がバイアス電圧として第１期間中は継続して射出部に印加される。このため、検出部から出力される信号（即ち、検出された電磁波パルスに起因する信号）に対して、参照信号に基づく復調処理を行う必要がない（即ち、ロックインアンプは必要ない）。従って、本実施形態に係る測定装置によれば、データ取得の高速化を実現することができる。さらに、制御部は、第１期間とは異なる第２期間中の少なくとも一部において、第１電圧とは逆属性の第２電圧を射出部に印加することにより、射出部の寿命劣化を抑制することができる。
　実施形態に係る測定装置の一態様では、制御部は、射出部に印加されるバイアス電圧の時間平均値がゼロとなるように、第２電圧を射出部に印加してもよい。
　この態様によれば、射出部に対し両極性のバイアス電圧が均等に印加されるので、射出部の寿命劣化をさらに好適に抑制することができる。
　実施形態に係る測定装置の他の態様では、検出部は、プローブ光が照射されることにより被検体からの電磁波パルスを検出する。当該測定装置は、プローブ光の光路長を変更し、検出部による検出タイミングを変化させる遅延部を更に備える。該遅延部は、第１期間中に、光路長を時間波形に対応する長さだけ変更する。
　この態様によれば、所定の時間幅の時間波形を生成するために遅延部がプローブ光の光路長を変更している間は、第１電圧が継続して射出部に印加されることにより被検体に対して電磁波パルスが射出し続けられ、検出部は被検体からの電磁波パルスを検出し続ける。その結果、測定時間の短縮を図ることができる。
　この態様では、遅延部は、複数の再帰反射鏡が同一円周上に配置された回転体を有し、該回転体を回転させることにより、プローブ光の光路長を変更する。
　この態様によれば、プローブ光の光路長を比較的早く変更することができ、その結果、測定時間の短縮を図ることができる。
　本発明の測定装置に係る実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例では、本発明の測定装置の一例として、テラヘルツ波計測装置を挙げる。本発明に係る「電磁波」の一例として、「テラヘルツ波」を挙げる。
　（テラヘルツ波計測装置の構成）
　実施例に係るテラヘルツ波計測装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、実施例に係るテラヘルツ波計測装置の構成を示す概念図である。
　図１において、テラヘルツ波計測装置１は、レーザ光源１１、テラヘルツ（ＴＨｚ）波発信部１３、光学遅延部１４、テラヘルツ波受信部１６及び制御・演算処理部２０を備えて構成されている。当該テラヘルツ波計測装置１は、光学遅延部１４を用いて光路長を変更するポンプ―プローブ法によるテラヘルツ時間分光法を実行可能に構成されている。
　レーザ光源１１は、サブピコ秒オーダ以下の超短パルスレーザ光を繰り返し出力可能である。当該テラヘルツ波計測装置１の動作時に、レーザ光源１１から出射されたパルスレーザ光は、ビームスプリッタ１２により、ポンプ光とプローブ光とに分けられる。
　テラヘルツ波発信部１３は、例えばＧａＡｓ（Ｇａｌｌｉｕｍ　Ａｒｓｅｎｉｄｅ）等により形成された半導体基板上にダイポールアンテナ等を有する光伝導アンテナを備えるテラヘルツ波発生素子（図示せず）を備えている。尚、テラヘルツ波発生素子には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
　光伝導アンテナの中央部にはギャップ部が形成されており、該ギャップ部にバイアス電圧が印加された状態で、該ギャップ部にポンプ光が照射されると、光励起により半導体中にキャリアが生成され、サブピコ秒オーダの電流が発生する。この結果、発生した電流の時間微分に比例した振幅を有するパルス状のテラヘルツ波が放射される。テラヘルツ波発生素子により発生されたテラヘルツ波は、例えばシリコンコリメートレンズ等（図示せず）を介して、テラヘルツ波ビームとして、テラヘルツ波発信部１３から出射される。
　当該テラヘルツ波計測装置１の動作時には、テラヘルツ波発信部１３から出射されたテラヘルツ波ビームは、ビームスプリッタ１５を介して、対象測定物５０に照射される。該測定対象物５０により反射されたテラヘルツ波ビームは、ビームスプリッタ１５により反射され、テラヘルツ波受信部１６に入射する。
　テラヘルツ波受信部１６は、テラヘルツ波発生素子と同様の構成を有するテラヘルツ波検出素子（図示せず）を備えている。尚、テラヘルツ波検出素子には、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
　テラヘルツ波検出素子に、光学遅延部１４を介したプローブ光が入射すると、テラヘルツ波検出素子の半導体中にキャリアが生成される。この結果、キャリアが生成された瞬間にテラヘルツ波検出素子に入射したテラヘルツ波ビームの振幅に比例した電流が発生する。テラヘルツ波受信部１６は、該発生した電流を、例えばＩ－Ｖ変換部（図示せず）により電流電圧変換し、計測対象物５０により反射されたテラヘルツ波の検出信号として、制御・演算処理部２０へ出力する。
　ここで、光学遅延部１４について、図２を参照して説明を加える。図２は、実施例に係る光学遅延部をその上方から見た平面図である。
　図２において、光学遅延部１４は、回転体１４１と、複数の再帰反射鏡１４２とを備えて構成されている。回転体１４１は、例えばモータ等の駆動機構（図示せず）により回転軸回りに回転可能に構成されている。
　複数の再帰反射鏡１４２は、回転体１４１の回転軸を中心とする同一円上に配置されている。再帰反射鏡１４２は、当該再帰反射鏡１４２に入射するプローブ光を再帰反射する（即ち、プローブ光の入射方向と平行な方向に反射する）。尚、図２では、再帰反射鏡１４２は４つであるが、これに限定されない。
　テラヘルツ波計測装置１の動作時には、光学遅延部１４の回転体１４１の回転に伴い、再帰反射鏡１４２の位置が変動する。この結果、プローブ光の光路長が変更される。但し、回転体１４１の回転に伴い、入射するプローブ光に対する再帰反射鏡１４２の角度が変化するため、再帰反射鏡１４２が、プローブ光を再帰反射可能な期間は限られる。
　本実施例では、再帰反射鏡１４２がプローブ光を再帰反射可能な期間、言い換えれば、光学遅延部１４によりプローブ光の光路長を変更可能な期間、を「ミラー有効期間」と称する。
　再び図１に戻り、制御・演算処理部２０は、光学遅延部駆動・制御部２１、データ処理・表示部２２、バイアス生成部２３及びデータ取得部２４を備えて構成されている。
　光学遅延部駆動・制御部２１は、光学遅延部１４を制御する。本実施例では特に、光学遅延部駆動・制御部２１は、例えば光学遅延部１４の回転位相等に基づいてミラー有効期間を特定し、該特定されたミラー有効期間を示す信号を、バイアス生成部２１、データ取得部２４及びレーザ光源１１に送信する。
　バイアス生成部２３は、テラヘルツ波発信部１３のテラヘルツ波発生素子に、直流のバイアス電圧を印加する。尚、バイアス電圧についての具体的な説明は後述する。
　データ取得部２４は、テラヘルツ波受信部１６から出力された検出信号から、テラヘルツ波に起因する時間波形信号を検波する。ここで、データ取得部２４は、ミラー有効期間を示す信号に基づいて、ミラー有効期間に相当する期間だけ、時間波形信号を検波するようにしてもよい。
　データ処理・表示部２２は、検波された時間波形信号を、一旦記憶装置等に取り込む（即ち、記憶する）。データ処理・表示部２２は、取り込まれた時間波形信号に対して、フーリエ変換等を施すことにより、測定対象物５０により反射されたテラヘルツ波の固有スペクトルやイメージング画像を生成する。即ち、ミラー有効期間に対応する時間幅の時間波形を生成して表示することができる。尚、テラヘルツ波に係る時間波形信号の処理については、公知の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。
　図１に示したテラヘルツ波計測装置１は、反射型のテラヘルツ波計測装置であるが、本発明は、透過型のテラヘルツ波計測装置にも適用可能である。
　（バイアス電圧）
　次に、テラヘルツ波発信部１３のテラヘルツ波発生素子に印加されるバイアス電圧について、図３を参照して説明を加える。図３は、実施例に係るバイアス電圧の時間変化の一例を示す図である。図３において、期間ｔ１は、ミラー有効期間ｔｍｉｒと同一である。
　バイアス生成部２３は、ミラー有効期間を示す信号に基づいて、ミラー有効期間ｔｍｉｒに相当する期間ｔ１だけ、正の直流電圧（ここでは、“＋Ｖｂ１”）をバイアス電圧として、テラヘルツ発生素子に印加する。
　バイアス生成部２３は、ミラー有効期間ｔｍｉｒ経過後、期間ｔ２だけ、負の直流電圧（ここでは、“－Ｖｂ２”）をバイアス電圧として、テラヘルツ波発生素子に印加する。ここで、期間ｔ２は、“＋Ｖｂ１”の絶対値と期間ｔ１との積（即ち、｜Ｖｂ１｜×ｔ１）と、“－Ｖｂ２”の絶対値と期間ｔ２との積（即ち、｜Ｖｂ２｜×ｔ２）とが等しくなるように設定されることが望ましい。このように構成すれば、テラヘルツ波発生素子の寿命劣化を抑制することができる。
　尚、レーザ光源１１は、ミラー有効期間を示す信号に基づいて、ミラー有効期間ｔｍｉｒに相当する期間だけ、パルスレーザ光を出射する。従って、ミラー有効期間ｔｍｉｒに相当する期間だけ、テラヘルツ波発生素子にポンプ光が照射される。このため、テラヘルツ波発生素子には、期間ｔ２にもバイアス電圧が印加されるが、ポンプ光が照射されないので、期間ｔ２に該テラヘルツ波発生素子からテラヘルツ波は放射されない。
　図３に示すように、本実施例においてテラヘルツ波発生素子に印加されるバイアス電圧は、直流電圧である（即ち、変調された正弦波電圧ではない）。このため、データ取得部２４は、ミラー有効期間ｔｍｉｒに相当する期間だけ、テラヘルツ波受信部１６から出力された検出信号から、テラヘルツ波に起因する時間波形信号を検波すればよい（即ち、ロックイン検出を行う必要はない）。
　または、レーザ光源１１は、ミラー有効期間ｔｍｉｒ以外の期間にも、パルスレーザ光を出射してもよい。すなわちミラー有効期間ｔｍｉｒに関わりなくパルスレーザ光を出射し続けてもよい。ミラー有効期間ｔｍｉｒ以外では、再帰反射鏡１４２により再帰反射が不能であるため、テラヘルツ波受信部１６のテラヘルツ波検出素子にプローブ光が入射しないため、テラヘルツ波受信部１６からは検出信号が出力されない。このため、データ取得部２４は、ミラー有効期間ｔｍｉｒに相当する期間だけテラヘルツ波受信部１６の検出信号を取得することができる。　（技術的効果）
　本実施例では、上述の如く、ミラー有効期間ｔｍｉｒに、テラヘルツ波発生素子に、直流電圧がバイアス電圧として印加される。このため、ロックイン検出が行われる場合のように、変調周波数を考慮する必要がない。更に、変調周波数が用いられないので、該変調周波数の折り返しの発生も考慮する必要がない。つまり、当該テラヘルツ波計測装置１を構成する回路を設計する際に、変調周波数及びサイドバンド信号帯域を考慮する必要がない（即ち、広帯域化する必要がない）。この結果、特にロックインアンプが不要であるので回路が簡略化されると共に、コストを削減することができる。加えて、データ取得の高速化を図ることができる。
　本実施例に係る「テラヘルツ波発信部１３」、「テラヘルツ波受信部１６」、「光学遅延部１４」、「データ処理・表示部２２」及び「バイアス生成部２３」は、夫々、本発明に係る「射出部」、「検出部」、「遅延部」、「生成部」及び「制御部」の一例である。
　＜第１変形例＞
　次に、実施例に係るテラヘルツ波計測装置１の第１変形例について、図４を参照して説明する。図４は、第１変形例に係るバイアス電圧の時間変化の一例を示す図である。
　第１変形例では、テラヘルツ波発信部１３のテラヘルツ波発生素子に印加されるバイアス電圧のうち、負の直流電圧（－Ｖｂ２）は、図４に示すように、一のミラー有効期間ｔｍｉｒ経過後、次のミラー有効期間ｔｍｉｒの開始前の任意のタイミングで印加されてよい。つまり、期間ｔ３及び期間ｔ４は、期間ｔ２に応じて変化する。
　＜第２変形例＞
　次に、実施例に係るテラヘルツ波計測装置１の第２変形例について、図５を参照して説明する。図５は、第２変形例に係るバイアス電圧の時間変化の一例を示す図である。
　第２変形例では、テラヘルツ波発信部１３のテラヘルツ波発生素子に印加されるバイアス電圧のうち、正の直流電圧（＋Ｖｂ１）が印加される期間ｔ１は、図５に示すように、ミラー有効期間ｔｍｉｒよりも長くてよい。尚、期間ｔ２は、｜Ｖｂ１｜×ｔ１＝｜Ｖｂ２｜×ｔ２となるように設定されることが望ましい。
　上述の如く、ミラー有効期間ｔｍｉｒに相当する期間だけ、テラヘルツ波発生素子にポンプ光が照射されるようにすれば、ミラー有効期間ｔｍｉｒ経過後も、テラヘルツ波発生素子に正の直流電圧がバイアス電圧として印加されても、期間ｔ１のうち、ミラー有効期間ｔｍｉｒ経過後は、テラヘルツ波発生素子からテラヘルツ波は放射されない（期間ｔ２についても同様）。または、ミラー有効期間ｔｍｉｒ以外の期間に、テラヘルツ波発生素子にポンプ光が照射される場合であっても、ミラー有効期間ｔｍｉｒ以外では再帰反射鏡１４２がプローブ光を再帰反射できないことにより、テラヘルツ波検出素子にプローブ光が入射しないため、テラヘルツ波受信部１６からは検出信号が出力されない。
　尚、上述した実施例では、光学遅延部１４として、回転型の光学遅延装置を挙げたが、これに限らず、例えばプローブ光の入射方向に沿って直線的に往復運動を行う光学遅延装置が用いられてもよい。この場合では、取得すべき時間波形の時間幅に対応するプローブ光の光路長の範囲で、光学遅延部１４が光路長を変更する期間を「ミラー有効期間」とみなし、上述した実施例と同様の処理が行われる。
　本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う測定装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
　１…テラヘルツ波計測装置、１１…レーザ光源、１３…テラヘルツ波発信部、１４…光学遅延部、１６…テラヘルツ波検出部、２０…制御・演算処理部、２１…光学遅延部駆動・制御部、２２…データ処理・表示部、２３…バイアス生成部、２４…データ取得部

Claims (4)

  1. 　バイアス電圧が印加されると共にポンプ光が照射されることにより、被検体に電磁波パルスを射出する射出部と、
    　前記被検体からの前記電磁波パルスを検出する検出部と、
    　前記検出部の検出データに基づき、前記電磁波パルスの時間波形を生成する生成部と、
    　前記検出部が前記検出データを検出する第１期間中に第１電圧を前記バイアス電圧として前記射出部に継続して印加し、前記第１期間とは異なる第２期間中の少なくとも一部において前記第１電圧とは逆属性の第２電圧を前記射出部に印加する制御部と、
    　を備える測定装置。
  2. 　前記制御部は、前記射出部に印加されるバイアス電圧の時間平均値がゼロとなるように、前記第２電圧を前記射出部に印加することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
  3. 　前記検出部は、プローブ光が照射されることにより前記被検体からの前記電磁波パルスを検出し、
    　前記プローブ光の光路長を変更し、前記検出部による検出タイミングを変化させる遅延部を更に備え、
    　前記遅延部は、前記第１期間中に、前記光路長を前記時間波形に対応する長さだけ変更する
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
  4. 　前記遅延部は、複数の再帰反射鏡が同一円周上に配置された回転体を有し、前記回転体を回転させることにより、前記プローブ光の光路長を変更することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
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