[发明专利]太赫波产生器件和使用太赫波产生器件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及诸如通过用激发光(excitation light)照射来产生太赫(terahertz)波的太赫波产生器件的太赫波光学器件。另外，本发明涉及诸如使用太赫波产生器件的太赫波产生装置的装置。

背景技术

太赫波是具有0.03THz～30THz的范围中的任意频带的电磁波。在太赫波带中，存在取决于诸如生物分子的各种物质的结构和状态的许多独特的吸收区域。开发了利用上述的特性在不破坏物质的同时执行物质的分析或识别的检查技术。另外，太赫波被期待应用于不使用X射线的安全成像技术和高速通信技术。

为了实现这些技术，促进产生太赫波的技术的开发是重要的要素之一。近年来，作为产生太赫波的技术，在Appl.Phys.Lett.59，3357(1991)中公开了利用PIN光电二极管的太赫波产生器件。该太赫波产生器件具有如下结构：电极被设置为夹着用作载流子产生部分的PIN光电二极管层，由此沿PIN光电二极管层的厚度方向施加电场。然后，沿相对于电场施加方向的斜方向照射脉冲束，并因此产生太赫波。太赫波的强度取决于向产生的载流子施加的电场的强度。利用该器件结构，载流子产生部分的膜厚被调整，以调整电极之间的距离。结果，可以向载流子容易地施加较强的电场，并因此可提供高强度太赫波产生器件。

通过伴随载流子的迁移的偶极辐射(dipole radiation)产生太赫波，所述载流子是通过用激发光照射而突然产生的。在这种情况下，在沿偶极方向的延长线上不存在太赫波的电场或磁场的分量，因此难以沿电场的施加方向辐射太赫波。因此，在诸如Appl.Phys.Lett.59，3357(1991)中公开的器件的、沿载流子产生部分的厚度方向施加电场的常规太赫波产生器件中，已广泛采用沿太赫波产生器件的斜方向照射激发光的方法。另外，已知：激发光的入射角还取决于器件结构，并且，存在可获得最大辐射效率的角度。根据这些事实，用于调整照射太赫波产生器件的激发光的入射角的步骤变得有必要，并且由此光学调整会变得复杂。取决于要提供的装置形式，可能需要改善这种复杂的调整。

发明内容

鉴于上述的问题，根据本发明的一个方面的太赫波光学器件包含：光学开关部分，用于通过激发光来突然产生载流子(在典型的情况下为瞬间导通的)；以及第一电极部分和第二电极部分，被设置为彼此相对而光学开关部分被设置在它们之间，从而沿光学开关部分的厚度方向施加电场。第一电极部分至少部分地包含具有天线功能的天线部分，并且，天线部分沿与电场的施加方向相交的方向分布由激发光产生的载流子。利用该结构，激发光从第二电极部分侧照射相对于天线部分被定位以使得载流子可结合(couple)到天线部分的照射区域，同时从第一电极部分侧发射太赫波。

另外，鉴于上述问题，根据本发明的一个方面，通过用激发光照射来发射太赫波的太赫波产生装置包括：太赫波光学器件；偏置(bias)施加部分，用于经由第一电极部分和第二电极部分沿光学开关部分的厚度方向施加电场；和激发光产生部分，用于产生对照射区域进行照射的激发光。利用该结构，激发光从第二电极部分侧照射相对于天线部分被定位以使得载流子可结合到天线部分的照射区域，同时从第一电极部分侧发射太赫波。

并且，鉴于上述的问题，根据本发明的另一方面，可被用作太赫波产生器件的太赫波光学器件包含：光学开关部分，通过用激发光照射来突然产生载流子；以及第一电极部分和第二电极部分，被设置为彼此相对而光学开关部分在它们之间，从而沿光学开关部分的厚度方向施加电场。并且，第一电极部分至少部分地包含天线部分，所述天线部分具有沿与电场的施加方向相交的方向分布通过用激发光照射而产生的载流子的天线功能。

并且，根据本发明的再一个方面的太赫波产生器件包含：载流子产生部分，用于通过照射的激发光产生载流子；第一电极，被设置到载流子产生部分并包含天线部分；和第二电极，被设置为经由载流子产生部分与第一电极相对，其中，天线部分产生太赫波，所述太赫波具有沿载流子产生部分的面内方向的电场分量。

并且，根据本发明的另一方面的太赫波产生装置包括：上述的太赫波产生器件；激发光产生部分，用于向太赫波产生器件的第二电极侧照射激发光，从而将载流子结合到天线部分；和电压施加部分，用于向第一电极和第二电极施加电压，以使所述电压被沿基本垂直于载流子产生部分的面内方向的方向施加，其中，从太赫波产生器件的第一电极侧产生太赫波。