[发明专利]电磁THz波产生器件、电磁THz波检测器件和时域分光装置

说明书

技术领域

本发明涉及产生诸如太赫兹波的电磁波的电磁波产生器件、检测诸如太赫兹波的电磁波的电磁波检测器件、和包括它们的时域分光装置，该电磁波包含从毫米波带到太赫兹波带（30GHz～30THz）的频率区域中的电磁波分量。特别地，本发明涉及包含用于通过激光照射产生（检测）包含该频带中的傅立叶分量的电磁波的电光晶体的产生器件（检测器件）和基于太赫兹时域分光法（THz-TDS）的包括该产生器件（检测器件）的断层摄影装置。

背景技术

近年来，开发了利用太赫兹波的非破坏性感测技术。该频带中的电磁波的应用领域包括制造取代荧光镜以执行成像的安全成像和检查装置的技术。并且，已开发了用于获得物质的吸收光谱或复介电常数以检查诸如分子键的物理性能的分光技术，用于检查诸如载流子密度、迁移率和电导率的物理性能的测量技术，以及用于生物分子的分析技术。关于产生太赫兹波的方法，广泛使用利用非线性光学晶体的方法。非线性光学晶体的一般的例子包括，例如，LiNbO_x（以下，也称为“LN”）、LiTaO_x、NbTaO_x、KTP、DAST、ZnTe、GaSe、GaP和CdTe。为了产生太赫兹波，利用二次非线性现象。已知的过程是由具有不同的频率的两个入射激光束导致的差值频率产生（DFG）。另外，基于光学参数过程的单色太赫兹波产生、和通过由飞秒脉冲激光照射导致的光学整流产生太赫兹脉冲的过程也是已知的。

关于通过使用这种非线性光学晶体产生太赫兹波的方法，电光Cherenkov放射近来受到关注。它是这样一种现象，即，当作为激励源的激光束91的传播群速度比产生的太赫兹波的传播相位速度高时，如图9所示，圆锥状的太赫兹波92如冲击波那样被放射。放射角θ_c由下式基于太赫兹波在介质（非线性光学晶体）中的折射率与光的折射率的比来确定：

cosθ_c=v_THz/v_g=n_g/n_THz

这里，v_g表示激励光的群速度，n_g表示其群折射率，v_THz表示太赫兹波的相位速度，n_THz表示其折射率。公开了这样的报告（参见NPL1）其描述了利用Cherenkov放射现象，并允许具有倾斜的波前的飞秒束进入LN以导致光学整流，由此产生高强度的太赫兹脉冲。另外，公开了这样的报告（参见NPL2），其描述了使用厚度与要产生的太赫兹波的波长相比足够小的板式波导，使得不需要倾斜波前，并且，通过DFG产生单色太赫兹波。

上述非专利文献中的情况涉及这样的提案，即，由行波激励导致太赫兹波产生，并且从不同的波源产生的太赫兹波沿放射方向在相位上匹配，并由此相互增强以提高提取效率。关于该放射方法的特性，可通过使用非线性光学晶体提供相对较高的效率，并且可产生高强度的太赫兹波。另外，可通过选择由晶体特有的光子共振导致的太赫兹区域中的吸收，在高频率侧加宽太赫兹波的频带。这些技术允许产生波带比使用光电导元件的太赫兹产生的波带宽，并且，当通过使用光学整流产生太赫兹脉冲时，可以减小脉冲宽度。例如，当这些技术被应用于太赫兹时域分光装置时，分光装置的性能有望得到提高。

引文列表

非专利文献

NPL1J.Opt.Soc.Am.B,vol.25,pp.B6-B19，2008

NPL2Opt.Express,vol.17,pp.6676-6681,2009

发明内容

技术问题

现有技术的Cherenkov太赫兹波产生器件在包含光学波导的面内具有两个方向性。使用起来非常不容易。本发明提供了具有大致单一的方向性的电磁波产生器件。

问题的解决方案