JP2005227021A - Terahertz light measuring instrument - Google Patents

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JP2005227021A JP2004033643A JP2004033643A JP2005227021A JP 2005227021 A JP2005227021 A JP 2005227021A JP 2004033643 A JP2004033643 A JP 2004033643A JP 2004033643 A JP2004033643 A JP 2004033643A JP 2005227021 A JP2005227021 A JP 2005227021A
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Naoki Tsumura
直希 津村
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Tochigi Nikon Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a terahertz light measuring instrument for reducing an instrument cost and decreasing an installation area for the instrument. <P>SOLUTION: This terahertz light measuring instrument 100 is equipped with: a light transmission antenna 3 for radiating terahertz pulse light T1 having a polarized component; a wire grid 5 switchable among a case where the pulse light T1 is guided to a transmission measurement specimen S1, a case where it is guided to a reflection measurement specimen S2, and a case where it is guided to both the specimens S1 and S2; a transmitted-light detector 8 for detecting terahertz pulse light T4 transmitted by the specimen S1 with the antenna directed in the polarization direction thereof; and a reflected-light detector 13 for detecting terahertz pulse light T5 reflected from the specimen S2 with the antenna directed in the polarization direction thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、テラヘルツ光を用いたテラヘルツ光測定装置に関する。   The present invention relates to a terahertz light measuring apparatus using terahertz light.

テラヘルツ光測定装置は、概ね０．０１×１０１２〜１００×１０１２ヘルツの周波数領域のパルス光を試料に照射して、試料を透過した透過光または試料から反射した反射光を検出することにより、試料の電気的特性や成分濃度などを測定する装置である。従来、テラヘルツパルス光を対象物に照射して、対象物を透過した透過光を検出し、対象物の複素屈折率や複素誘電率を測定する透過測定用装置と、テラヘルツパルス光を対象物に照射して、対象物から反射した反射光を検出し、対象物の複素屈折率や複素誘電率を測定する反射測定用装置とが別々の独立した装置として提供されている（例えば、特許文献１参照）。 A terahertz light measuring device irradiates a sample with pulse light in a frequency range of approximately 0.01 × 10 12 to 100 × 10 12 hertz and detects transmitted light transmitted through the sample or reflected light reflected from the sample. This is a device for measuring the electrical characteristics and component concentration of a sample. Conventionally, a transmission measuring device for irradiating a target with terahertz pulsed light, detecting transmitted light transmitted through the target, and measuring the complex refractive index and complex permittivity of the target, and terahertz pulsed light on the target A reflection measuring device that irradiates and detects reflected light reflected from an object and measures the complex refractive index and complex dielectric constant of the object is provided as a separate and independent device (for example, Patent Document 1). reference).

特開２００２−２７７３９３号公報（第２頁、図１，４）JP 2002-277393 A (second page, FIGS. 1 and 4)

テラヘルツ光を用いた測定では、測定の目的により、試料の透過測定が有効であったり、反射測定が有効な場合がある。また、同じ試料でもその性質を観察したり物性値を測定する上で、透過測定と反射測定の両方を必要とする場合もある。しかしながら、従来のテラヘルツ光測定装置は、透過測定と反射測定のいずれか一方のみに対応しており、１台の装置で透過測定と反射測定の両方に対応していない。従って、透過測定と反射測定の両方を行う場合には、それぞれ１台づつ装置を用意しておく必要があり、装置のコストが高くなり設置面積が広くなるという問題がある。   In the measurement using terahertz light, the transmission measurement of the sample may be effective or the reflection measurement may be effective depending on the purpose of the measurement. Further, there are cases where both transmission measurement and reflection measurement are required for observing the properties of the same sample and measuring physical properties. However, the conventional terahertz light measurement apparatus supports only one of transmission measurement and reflection measurement, and one apparatus does not support both transmission measurement and reflection measurement. Therefore, when both transmission measurement and reflection measurement are performed, it is necessary to prepare one device for each, and there is a problem that the cost of the device is increased and the installation area is increased.

（１）請求項１のテラヘルツ光測定装置は、テラヘルツ光を放射するテラヘルツ光源と、テラヘルツ光源から放射されるテラヘルツ光を透過測定試料へ導く第１の状態と、該テラヘルツ光を反射測定試料へ導く第２の状態と、該テラヘルツ光を透過測定試料および反射測定試料の両者へ導く第３の状態とを切り換え可能な光路切換え手段と、透過測定試料を透過した透過テラヘルツ光を受光するように配置される透過光検出部と、反射測定試料から反射した反射テラヘルツ光を受光するように配置される反射光検出部とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２のテラヘルツ光測定装置は、テラヘルツ光を放射するテラヘルツ光源と、テラヘルツ光源から放射されるテラヘルツ光を透過測定試料または反射測定試料へ導く第１の状態と、該テラヘルツ光を透過測定試料および反射測定試料の両者へ導く第２の状態とを切り換え可能な光路切換え手段と、透過測定試料を透過した透過テラヘルツ光を受光するように配置される透過光検出部と、反射測定試料から反射した反射テラヘルツ光を受光するように配置される反射光検出部とを備えることを特徴とする。 (1) The terahertz light measuring apparatus according to claim 1 is a terahertz light source that emits terahertz light, a first state that guides the terahertz light emitted from the terahertz light source to the transmission measurement sample, and the terahertz light to the reflection measurement sample. Optical path switching means capable of switching between the second state for guiding and the third state for guiding the terahertz light to both the transmission measurement sample and the reflection measurement sample, and the transmission terahertz light transmitted through the transmission measurement sample are received. It comprises a transmitted light detector disposed and a reflected light detector disposed so as to receive reflected terahertz light reflected from the reflection measurement sample.
(2) The terahertz light measuring apparatus according to claim 2 is a terahertz light source that emits terahertz light, a first state that guides the terahertz light emitted from the terahertz light source to a transmission measurement sample or a reflection measurement sample, and the terahertz light Optical path switching means capable of switching between the second state leading to both the transmission measurement sample and the reflection measurement sample, a transmitted light detection unit arranged to receive transmitted terahertz light transmitted through the transmission measurement sample, and reflection measurement And a reflected light detector arranged to receive reflected terahertz light reflected from the sample.

（３）請求項１または２のテラヘルツ光測定装置においては、光路切換え手段は、テラヘルツ光源から放射されるテラヘルツ光が入射するワイヤーグリッドと、テラヘルツ光の偏光方向を基準に、テラヘルツ光の光軸周りにワイヤーグリッドを所定角度回転させる回転機構とを具備することが好ましい。また、請求項１〜３のテラヘルツ光測定装置では、テラヘルツ光は、偏光成分を有し、透過光検出部は、透過テラヘルツ光の偏光方向の検出感度を高めるように配置され、反射光検出部は、反射テラヘルツ光の偏光方向の検出感度を高めるように配置されるように構成することができる。更に、ワイヤーグリッドの所定角度は、入射するテラヘルツ光の偏光方向に対して０°と、４５°と、９０°との３通りのいずれかに設定するのが好ましい。また、この所定角度は、入射するテラヘルツ光の偏光方向に対して０°または４５°の２通りに設定するのが好ましい。
（４）上記のテラヘルツ光測定装置においては、テラヘルツ光源とワイヤーグリッドとの間に、テラヘルツ光源からの光をコリメートまたは集光させる光学素子を設けることができる。 (3) In the terahertz light measuring device according to claim 1 or 2, the optical path switching means includes a wire grid on which the terahertz light emitted from the terahertz light source is incident, and the optical axis of the terahertz light with reference to the polarization direction of the terahertz light. It is preferable to provide a rotation mechanism for rotating the wire grid by a predetermined angle around. In the terahertz light measuring device according to any one of claims 1 to 3, the terahertz light has a polarization component, and the transmitted light detection unit is arranged to increase the detection sensitivity of the polarization direction of the transmitted terahertz light, and the reflected light detection unit Can be arranged to increase the detection sensitivity of the polarization direction of the reflected terahertz light. Furthermore, it is preferable that the predetermined angle of the wire grid is set to any one of three types of 0 °, 45 °, and 90 ° with respect to the polarization direction of the incident terahertz light. The predetermined angle is preferably set in two ways of 0 ° or 45 ° with respect to the polarization direction of the incident terahertz light.
(4) In the above terahertz light measuring apparatus, an optical element that collimates or condenses light from the terahertz light source can be provided between the terahertz light source and the wire grid.

本発明によれば、１台の装置で透過測定と反射測定の両方を行うことができるので、装置コストを低減でき、装置の設置面積を小さくすることができる。   According to the present invention, since both transmission measurement and reflection measurement can be performed with one apparatus, the apparatus cost can be reduced and the installation area of the apparatus can be reduced.

以下、本発明によるテラヘルツ光測定装置について図１〜５を参照しながら説明する。
〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明の第１の実施の形態によるテラヘルツ光測定装置の概略構成図である。
図１において、テラヘルツ光測定装置１００は、レーザ光源１と、ビームスプリッタ２と、テラヘルツパルス光を放射する光伝導アンテナ３と、曲面鏡４と、テラヘルツパルス光の光路を切り換えるワイヤーグリッド５と、反射鏡６と、透過測定試料Ｓ１からの透過光を検出する透過測定検出器８と、反射鏡１１と、曲面鏡１２と、反射測定試料Ｓ２からの反射光を検出する反射測定検出器１３とを備える。また、テラヘルツ光測定装置１００は、可動鏡９と、ビームスプリッタ１０と、測定回路３０と、制御・演算処理部３１と、表示部３２とを備える。測定回路３０は、透過測定検出器８、反射測定検出器１３に接続されている。 Hereinafter, a terahertz light measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a terahertz light measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a terahertz light measuring apparatus 100 includes a laser light source 1, a beam splitter 2, a photoconductive antenna 3 that emits terahertz pulse light, a curved mirror 4, a wire grid 5 that switches an optical path of the terahertz pulse light, A reflection mirror 6, a transmission measurement detector 8 for detecting the transmission light from the transmission measurement sample S1, a reflection mirror 11, a curved mirror 12, and a reflection measurement detector 13 for detecting the reflection light from the reflection measurement sample S2. Is provided. The terahertz light measuring apparatus 100 includes a movable mirror 9, a beam splitter 10, a measurement circuit 30, a control / arithmetic processing unit 31, and a display unit 32. The measurement circuit 30 is connected to the transmission measurement detector 8 and the reflection measurement detector 13.

パルス光Ｌ１を放射するレーザ光源１として、例えば、フェムト秒パルスレーザが用いられる。パルス光Ｌ１は、中心波長が近赤外領域のうちの７８０〜８００ｎｍ程度、繰り返し周期が数ｋＨｚから１００ＭＨｚのオーダー、パルス幅が１０〜１５０ｆｓ程度の直線偏光のパルス光である。   For example, a femtosecond pulse laser is used as the laser light source 1 that emits the pulsed light L1. The pulsed light L1 is linearly polarized pulsed light having a center wavelength of about 780 to 800 nm in the near infrared region, a repetition period on the order of several kHz to 100 MHz, and a pulse width of about 10 to 150 fs.

図２（ａ）は、テラヘルツ光源として用いられる光伝導アンテナ３の構造を模式的に示す斜視図である。光伝導アンテナ３は、光伝導膜３ａ、導電膜３ｂおよび半球レンズ３ｃを有する。光伝導膜３ａは、例えばＧａＡｓやアモルファスシリコンの薄膜であり、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に形成される。導電膜３ｂは、光伝導膜３ａ上にパターニング形成された金属膜であり、ダイポール型と呼ばれるパターン形状を呈している。ダイポール型アンテナでは、２本の平行な伝送線路が狭いギャップを介して対向する部分、すなわち領域Ｂがアンテナとして機能する。半球レンズ３ｃは、例えばシリコンから作製され、テラヘルツ光などの赤外光を透過させる。   FIG. 2A is a perspective view schematically showing the structure of the photoconductive antenna 3 used as a terahertz light source. The photoconductive antenna 3 includes a photoconductive film 3a, a conductive film 3b, and a hemispherical lens 3c. The photoconductive film 3a is a thin film of GaAs or amorphous silicon, for example, and is formed on a semi-insulating GaAs substrate. The conductive film 3b is a metal film formed by patterning on the photoconductive film 3a, and has a pattern shape called a dipole type. In the dipole antenna, a portion where two parallel transmission lines face each other with a narrow gap, that is, a region B functions as an antenna. The hemispherical lens 3c is made of, for example, silicon and transmits infrared light such as terahertz light.

図２（ａ）に示されるように、ダイポール型パターンの導電膜３ｂにバイアス電圧Ｖｂを印加した状態で、パルス光Ｌ２が領域Ｂを照射すると、テラヘルツパルス光Ｔ１が発生する。テラヘルツパルス光Ｔ１は、半球レンズ４ｃを透過して外部に放射する。   As shown in FIG. 2A, when the pulsed light L2 irradiates the region B with the bias voltage Vb applied to the conductive film 3b having a dipole pattern, terahertz pulsed light T1 is generated. The terahertz pulse light T1 is transmitted through the hemispherical lens 4c and radiated to the outside.

図２（ｂ），（ｃ）を参照しながら、テラヘルツパルス光Ｔ１の偏光方向について説明する。テラヘルツパルス光Ｔ１の光束断面で、図中、左右方向をｓ偏光の偏光方向、上下方向をｐ偏光の偏光方向とする。アンテナパターンが図２（ｂ）の状態に配置されたときは、アンテナとして機能する領域ＢのＢ１方向がｓ偏光の偏光方向に平行であるから、ｓ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ１が放射する。光伝導アンテナ３を９０°回転させて、アンテナパターンが図２（ｃ）の状態に配置されたときは、領域ＢのＢ２方向がｐ偏光の偏光方向に平行であるから、ｐ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ１が放射する。このように、光伝導アンテナ３を配置することにより、ｓ偏光またはｐ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ１が発生する。本発明では、図２（ｂ）と図２（ｃ）のどちらでも用いることができる。   A polarization direction of the terahertz pulse light T1 will be described with reference to FIGS. In the cross section of the light beam of the terahertz pulse light T1, in the drawing, the horizontal direction is the polarization direction of s-polarized light, and the vertical direction is the polarization direction of p-polarized light. When the antenna pattern is arranged in the state of FIG. 2B, since the B1 direction of the region B functioning as an antenna is parallel to the polarization direction of the s-polarized light, the s-polarized terahertz pulse light T1 is emitted. When the photoconductive antenna 3 is rotated by 90 ° and the antenna pattern is arranged in the state of FIG. 2C, the B2 direction of the region B is parallel to the polarization direction of the p-polarized light. Light T1 is emitted. Thus, by arranging the photoconductive antenna 3, the s-polarized or p-polarized terahertz pulsed light T1 is generated. In the present invention, either FIG. 2 (b) or FIG. 2 (c) can be used.

図３は、ワイヤーグリッド５の構造と機能を模式的に示す斜視図である。ワイヤーグリッド５は、ビームスプリッタの一種であり、直径５μｍ程度の細いタングステン製のワイヤー５ａを等間隔（例えば、間隔が１２．５μｍ）に張った素子である。一般に、ワイヤーグリッドは、光の電気ベクトルがワイヤーに平行である場合は光を反射し、光の電気ベクトルがワイヤーに直角である場合は光を透過させる。すなわち、図３（ａ）に示されるように、ワイヤー５ａに平行な電気ベクトルＥ１をもつ入射光は、ワイヤーグリッド５で反射し、ワイヤー５ａに直角な電気ベクトルＥ２をもつ入射光は、ワイヤーグリッド５を透過する。また、図３（ｂ）に示されるように、ワイヤー５ａとの角度がθの電気ベクトルＥをもつ入射光は、Ｅcosθの強度の光がワイヤーグリッド５で反射し、Ｅsinθの強度の光がワイヤーグリッド５を透過する。このように、ワイヤーグリッド５により、偏光成分毎に２つの光に分離することができる。   FIG. 3 is a perspective view schematically showing the structure and function of the wire grid 5. The wire grid 5 is a kind of beam splitter, and is an element in which thin tungsten wires 5a having a diameter of about 5 μm are stretched at equal intervals (for example, the interval is 12.5 μm). In general, wire grids reflect light when the electrical vector of light is parallel to the wire and transmit light when the electrical vector of light is perpendicular to the wire. That is, as shown in FIG. 3A, incident light having an electric vector E1 parallel to the wire 5a is reflected by the wire grid 5, and incident light having an electric vector E2 perpendicular to the wire 5a is 5 is transmitted. As shown in FIG. 3B, the incident light having the electric vector E whose angle with the wire 5a is θ is reflected by the wire grid 5 and the light having the intensity Esinθ is reflected by the wire. It passes through the grid 5. Thus, the wire grid 5 can separate the light into two lights for each polarization component.

図４は、テラヘルツ光検出器として用いられる透過光検出器８の構造を模式的に示す斜視図である。透過光検出器８と反射光検出器１３とは、同じ構造、機能をもつ光伝導アンテナであるので、透過光検出器８についてのみ説明する。透過光検出器８は、光伝導膜８ａ、ダイポール型パターンの導電膜８ｂおよび半球レンズ８ｃを有する。光伝導膜８ａ、導電膜８ｂおよび半球レンズ８ｃは、上述した光伝導アンテナ３のそれぞれ光伝導膜３ａ、導電膜３ｂおよび半球レンズ３ｃと同様である。   FIG. 4 is a perspective view schematically showing the structure of the transmitted light detector 8 used as a terahertz light detector. Since the transmitted light detector 8 and the reflected light detector 13 are photoconductive antennas having the same structure and function, only the transmitted light detector 8 will be described. The transmitted light detector 8 includes a photoconductive film 8a, a conductive film 8b having a dipole pattern, and a hemispherical lens 8c. The photoconductive film 8a, the conductive film 8b, and the hemispherical lens 8c are the same as the photoconductive film 3a, the conductive film 3b, and the hemispherical lens 3c of the above-described photoconductive antenna 3, respectively.

図４（ａ）に示されるように、テラヘルツパルス光Ｔ４は、半球レンズ８ｃ側から透過光検出器８へ入射し、半球レンズ８ｃの屈折作用を受けて導電膜８ｂの領域Ｃへ集光する。一方、プローブ光としてのパルス光Ｌ３も領域Ｃを照射する。このとき、ダイポール型パターンの２本のライン間には、テラヘルツパルス光Ｔ４の電場によって生じる光電流Ｉｍが流れ、この電場強度に応じた光電流Ｉｍは測定回路３０により測定される。   As shown in FIG. 4A, the terahertz pulsed light T4 is incident on the transmitted light detector 8 from the hemispherical lens 8c side, and is focused on the region C of the conductive film 8b by receiving the refractive action of the hemispherical lens 8c. . On the other hand, the pulsed light L3 as the probe light also irradiates the region C. At this time, a photocurrent Im generated by the electric field of the terahertz pulse light T4 flows between the two lines of the dipole pattern, and the photocurrent Im corresponding to the electric field strength is measured by the measurement circuit 30.

図４（ｂ），（ｃ）を参照しながら、偏光成分を有するテラヘルツパルス光Ｔ４の検出について説明する。テラヘルツパルス光Ｔ４の光束断面で、図中、左右方向をｓ偏光の偏光方向、上下方向をｐ偏光の偏光方向とする。アンテナパターンが図４（ｂ）の状態に配置されたときは、アンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向がｓ偏光の偏光方向に平行であるから、ｓ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ４を検出できる。透過光検出器８を９０°回転させて、アンテナパターンが図４（ｃ）の状態に配置されたときは、領域ＣのＣ２方向がｐ偏光の偏光方向に平行であるから、ｐ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ４を検出できる。このように、透過光検出器８の配置を変えることにより、ｓ偏光またはｐ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ４を検出できる。   The detection of the terahertz pulsed light T4 having a polarization component will be described with reference to FIGS. 4 (b) and 4 (c). In the cross section of the light beam of the terahertz pulse light T4, in the drawing, the horizontal direction is the polarization direction of s-polarized light, and the vertical direction is the polarization direction of p-polarized light. When the antenna pattern is arranged in the state of FIG. 4B, the C1 direction of the region C functioning as an antenna is parallel to the polarization direction of the s-polarized light, so that the s-polarized terahertz pulse light T4 can be detected. When the transmitted light detector 8 is rotated by 90 ° and the antenna pattern is arranged in the state of FIG. 4C, the C2 direction of the region C is parallel to the polarization direction of the p-polarized light. Pulse light T4 can be detected. Thus, by changing the arrangement of the transmitted light detector 8, the s-polarized or p-polarized terahertz pulse light T4 can be detected.

再び図１を参照して、テラヘルツ光測定装置１００の光路について説明する。レーザ光源１から放射されたパルス光Ｌ１は、ビームスプリッタ２で分割される。分割された一方のパルス光Ｌ２は、ポンプ光（励起光）として光伝導アンテナ３を照射する。パルス光Ｌ２により励起された光伝導アンテナ３からテラヘルツパルス光Ｔ１が発生する。なお、ビームスプリッタ２と光伝導アンテナ３との間に、集光レンズを介挿してパルス光Ｌ２の光束を絞ってもよい。   With reference to FIG. 1 again, the optical path of the terahertz light measuring apparatus 100 will be described. The pulsed light L1 emitted from the laser light source 1 is divided by the beam splitter 2. One of the divided pulse lights L2 irradiates the photoconductive antenna 3 as pump light (excitation light). Terahertz pulsed light T1 is generated from the photoconductive antenna 3 excited by the pulsed light L2. Note that the light beam of the pulsed light L2 may be narrowed between the beam splitter 2 and the photoconductive antenna 3 with a condenser lens interposed therebetween.

テラヘルツパルス光Ｔ１は、０．０１×１０12〜１００×１０12ヘルツ（０．０１ＴＨｚ〜１００ＴＨｚ）の周波数領域に含まれる光であり、また、光伝導アンテナ３のアンテナの向きに沿った偏光成分を有する偏光光である。テラヘルツパルス光Ｔ１は、曲面鏡４で反射し、平行光となってワイヤーグリッド５に入射する。本実施の形態では、ｓ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ１が発生するように、光伝導アンテナ３を配置する。なお、図１に示されるｓ偏光、ｐ偏光の偏光方向は、平行光の光束断面上で表わすものとする。 The terahertz pulsed light T1 is light included in a frequency region of 0.01 × 10 12 to 100 × 10 12 hertz (0.01 THz to 100 THz), and a polarization component along the direction of the antenna of the photoconductive antenna 3. Is polarized light. The terahertz pulse light T <b> 1 is reflected by the curved mirror 4 and enters the wire grid 5 as parallel light. In the present embodiment, the photoconductive antenna 3 is arranged so that s-polarized terahertz pulsed light T1 is generated. Note that the polarization directions of the s-polarized light and the p-polarized light shown in FIG.

図1では、曲面鏡４としてテラヘルツパルス光Ｔ１が平行光となるように集光させる曲面鏡を用いたが、これに限ることなく、試料上のテラヘルツパルス光照射領域（検出したい領域）に応じて、適宜集光作用の度合いの異なるものを配置できる。例えば、試料上のより狭い領域について検出を行いたい場合には、集光光学系のパワーの大きいものを用いて、より狭い領域を照明することが可能である。もちろん、テラヘルツ光に対して集光作用を有するものであれば、反射光学系に限られない。
曲面鏡４を集光作用の異なるものに置き換える場合には、その曲面鏡のパワーに応じて、透過測定光路では、曲面鏡７で反射されたテラヘルツパルス光Ｔ４が透過光検出器８に集光するような集光作用を有する曲面鏡を配置する。また、反射測定光路では、曲面鏡１２で反射されたテラヘルツパルス光Ｔ５光が反射光検出器１３に集光するような集光作用を有する曲面鏡を配置する。このように曲面鏡４のパワーに応じて、曲面鏡７及び曲面鏡１２のパワーを選択することによって、更に効率的な測定を行うことができる。 In FIG. 1, a curved mirror that collects the terahertz pulsed light T1 so as to be parallel light is used as the curved mirror 4. However, the present invention is not limited to this, and according to the terahertz pulsed light irradiation area (area to be detected) on the sample. Thus, those with different degrees of light collecting action can be arranged as appropriate. For example, when it is desired to detect a narrower region on the sample, it is possible to illuminate the narrower region using a light collecting optical system having a large power. Of course, the optical system is not limited to the reflective optical system as long as it has a condensing function with respect to terahertz light.
When the curved mirror 4 is replaced with one having a different condensing function, the terahertz pulse light T4 reflected by the curved mirror 7 is condensed on the transmitted light detector 8 in the transmission measurement optical path according to the power of the curved mirror. A curved mirror having a condensing function is arranged. In the reflection measurement optical path, a curved mirror having a condensing function is arranged so that the terahertz pulsed light T5 reflected by the curved mirror 12 is condensed on the reflected light detector 13. Thus, by selecting the power of the curved mirror 7 and the curved mirror 12 according to the power of the curved mirror 4, more efficient measurement can be performed.

テラヘルツパルス光Ｔ１は、ワイヤーグリッド５のワイヤーの向きによって、透過測定試料Ｓ１の方向、反射測定試料Ｓ２の方向、透過測定試料Ｓ１と反射測定試料Ｓ２の２つの方向のいずれかの光路に切り換えられる。回転駆動部５Ａにより、ワイヤーグリッド５をそのグリッド面の法線ＡＸ２周りに回転させて、いずれかの光路に切換えが可能である。   The terahertz pulsed light T1 is switched to the optical path in one of the two directions of the direction of the transmission measurement sample S1, the direction of the reflection measurement sample S2, and the transmission measurement sample S1 and the reflection measurement sample S2, depending on the direction of the wire of the wire grid 5. . By rotating the wire grid 5 around the normal AX2 of the grid surface by the rotation drive unit 5A, it is possible to switch to any one of the optical paths.

透過測定試料Ｓ１の方向へ進行するテラヘルツパルス光Ｔ２は、反射鏡６を経て平行光として透過測定試料Ｓ１へ入射する。透過測定試料Ｓ１を透過したテラヘルツパルス光Ｔ４は、透過測定試料Ｓ１の物性情報を含む光であり、曲面鏡７を経て透過光検出器８へ到達する。   The terahertz pulse light T2 traveling in the direction of the transmission measurement sample S1 is incident on the transmission measurement sample S1 as parallel light through the reflecting mirror 6. The terahertz pulsed light T4 transmitted through the transmission measurement sample S1 is light including physical property information of the transmission measurement sample S1, and reaches the transmitted light detector 8 through the curved mirror 7.

透過光検出器８にテラヘルツパルス光Ｔ４が入射すると、透過光検出器８の受光部分に電場が生じ、この部分にプローブ光を照射すると、テラヘルツパルス光Ｔ４の電場強度に応じた光電流が流れる。この光電流を測定回路３０で測定し、この測定値から、制御・演算処理部３１で所定の理論式に基づいて演算することにより、試料の電気的特性や不純物濃度等が得られる。また、測定値等は、必要に応じてディスプレイ３２に表示してもよい。プローブ光は以下の光路で透過光検出器８に入射する。   When the terahertz pulse light T4 is incident on the transmitted light detector 8, an electric field is generated in the light receiving portion of the transmitted light detector 8. When this portion is irradiated with the probe light, a photocurrent corresponding to the electric field intensity of the terahertz pulse light T4 flows. . The photocurrent is measured by the measurement circuit 30, and the control / arithmetic processing unit 31 calculates the photocurrent based on a predetermined theoretical formula, thereby obtaining the electrical characteristics and impurity concentration of the sample. Moreover, you may display a measured value etc. on the display 32 as needed. The probe light enters the transmitted light detector 8 through the following optical path.

ビームスプリッタ２で分割された他方のパルス光Ｌ３は、プローブ光として、先ず図中矢印で示すＡ方向に移動可能な２枚または３枚の反射鏡からなる可動鏡９に入射する。パルス光Ｌ３は、可動鏡９で反射した後、ビームスプリッタ１０で２つのパルス光Ｌ４，Ｌ５に分割される。一方のパルス光Ｌ４は、反射光検出器１３に入射し、他方のパルス光Ｌ５は、透過光検出器８に入射する。   The other pulsed light L3 divided by the beam splitter 2 first enters the movable mirror 9 composed of two or three reflecting mirrors that can move in the A direction indicated by the arrow in the drawing as probe light. The pulsed light L3 is reflected by the movable mirror 9, and then split by the beam splitter 10 into two pulsed lights L4 and L5. One pulsed light L4 enters the reflected light detector 13, and the other pulsed light L5 enters the transmitted light detector 8.

可動鏡９を不図示の駆動機構によってＡ方向に移動させることにより、可動鏡９の移動量に応じてパルス光Ｌ３の光路長を変化させることができる。この結果、パルス光Ｌ５が透過光検出器８へ到達する時間が遅延する。このように、遅延時間を変更しながら透過光検出器８で検出されるテラヘルツパルス光Ｔ４の電場強度を測定することにより、時系列テラヘルツ分光が可能となる。   By moving the movable mirror 9 in the A direction by a drive mechanism (not shown), the optical path length of the pulsed light L3 can be changed according to the amount of movement of the movable mirror 9. As a result, the time for the pulsed light L5 to reach the transmitted light detector 8 is delayed. Thus, time series terahertz spectroscopy can be performed by measuring the electric field intensity of the terahertz pulse light T4 detected by the transmitted light detector 8 while changing the delay time.

ワイヤーグリッド５により光路を切り換えられ、反射測定試料Ｓ２の方向へ進行するテラヘルツパルス光Ｔ３は、反射鏡１１で光路を曲げられて平行光として反射測定試料Ｓ２へ入射する。反射測定試料Ｓ２で反射したテラヘルツパルス光Ｔ５は、反射鏡１１に入射し、曲面鏡１２を経て反射光検出器１３へ到達する。反射光検出器１３で検出されるテラヘルツパルス光Ｔ５も、透過光検出器８で検出されるテラヘルツパルス光Ｔ４と同様に、テラヘルツパルス光Ｔ５の電場強度に応じた光電流が流れ、これを測定回路３０で測定し、この測定値から、制御・演算処理部３１で所定の理論式に基づいて演算することにより、試料の電気的特性や不純物濃度等が得られる。   The terahertz pulse light T3 whose optical path is switched by the wire grid 5 and traveling in the direction of the reflection measurement sample S2 is bent by the reflection mirror 11 and enters the reflection measurement sample S2 as parallel light. The terahertz pulse light T <b> 5 reflected by the reflection measurement sample S <b> 2 enters the reflection mirror 11 and reaches the reflected light detector 13 through the curved mirror 12. Similarly to the terahertz pulse light T4 detected by the transmitted light detector 8, a photocurrent corresponding to the electric field intensity of the terahertz pulse light T5 flows through the terahertz pulse light T5 detected by the reflected light detector 13, and this is measured. The electrical characteristics, impurity concentration, etc. of the sample can be obtained by measuring with the circuit 30 and calculating from this measured value with the control / arithmetic processing unit 31 based on a predetermined theoretical formula.

また、テラヘルツパルス光Ｔ１は、ワイヤーグリッド５により、透過測定試料Ｓ１の方向へ進行するテラヘルツパルス光Ｔ２と反射測定試料Ｓ２の方向へ進行するテラヘルツパルス光Ｔ３に分割される。テラヘルツパルス光Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ上述した経路で各検出器８，１３へ到達する。   Further, the terahertz pulse light T1 is divided by the wire grid 5 into a terahertz pulse light T2 traveling in the direction of the transmission measurement sample S1 and a terahertz pulse light T3 traveling in the direction of the reflection measurement sample S2. The terahertz pulse lights T2 and T3 reach the detectors 8 and 13 through the paths described above.

以下、ワイヤーグリッド５および検出器８，１３の作用を詳細に説明する。Ｒ１〜Ｒ３は、テラヘルツパルス光Ｔ１の進行方向へ向かってワイヤーグリッド５を見たときのワイヤーの向きを表す。状態Ｒ１とＲ２との間は４５°の角度差、状態Ｒ２とＲ３との間は４５°の角度差、状態Ｒ１とＲ３との間は９０°の角度差があり、互いに切り換えることができる。今、光伝導アンテナ３から放射するテラヘルツパルス光Ｔ１がｓ偏光の場合を考える。   Hereinafter, the operation of the wire grid 5 and the detectors 8 and 13 will be described in detail. R1 to R3 represent the directions of the wires when the wire grid 5 is viewed in the traveling direction of the terahertz pulse light T1. There is an angle difference of 45 ° between the states R1 and R2, an angle difference of 45 ° between the states R2 and R3, and an angle difference of 90 ° between the states R1 and R3, which can be switched to each other. Consider a case where the terahertz pulse light T1 radiated from the photoconductive antenna 3 is s-polarized light.

状態Ｒ１では、ワイヤーグリッド５のワイヤーがｓ偏光と平行であるので、テラヘルツパルス光Ｔ１は、ワイヤーグリッド５で反射されてテラヘルツパルス光Ｔ２の光路を進む。透過光検出器８のアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向（図４参照）を状態Ｒ１のワイヤーグリッド５のワイヤーの向きと平行になるように透過光検出器８を配置することにより、テラヘルツパルス光Ｔ４を効率良く受光でき、測定を正確に行うことができる。   In the state R1, since the wires of the wire grid 5 are parallel to the s-polarized light, the terahertz pulse light T1 is reflected by the wire grid 5 and travels along the optical path of the terahertz pulse light T2. By arranging the transmitted light detector 8 so that the C1 direction (see FIG. 4) of the region C functioning as an antenna of the transmitted light detector 8 is parallel to the direction of the wires of the wire grid 5 in the state R1, the terahertz pulse is generated. Light T4 can be received efficiently and measurement can be performed accurately.

状態Ｒ３では、ワイヤーグリッド５のワイヤーがｓ偏光と直角であるので、テラヘルツパルス光Ｔ１は、ワイヤーグリッド５を透過してテラヘルツパルス光Ｔ３の光路を進む。反射光検出器１３のアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向を状態Ｒ３のワイヤーグリッド５のワイヤーの向きと直角になるように反射光検出器１３を配置することにより、テラヘルツパルス光Ｔ５を効率良く受光でき、反射測定を正確に行うことができる。   In the state R3, since the wires of the wire grid 5 are perpendicular to the s-polarized light, the terahertz pulse light T1 passes through the wire grid 5 and travels along the optical path of the terahertz pulse light T3. By arranging the reflected light detector 13 so that the direction C1 of the region C functioning as an antenna of the reflected light detector 13 is perpendicular to the direction of the wires of the wire grid 5 in the state R3, the terahertz pulse light T5 is efficiently generated. Light can be received, and reflection measurement can be performed accurately.

状態Ｒ２では、ワイヤーグリッド５のワイヤーがｓ偏光の偏光方向と４５°傾斜しており、ワイヤーと平行な偏光成分の光はテラヘルツパルス光Ｔ２の光路を進み、ワイヤーと直角な偏光成分の光はテラヘルツパルス光Ｔ３の光路を進む。透過光検出器８のアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向を状態Ｒ２のワイヤーグリッド５のワイヤーの向きと平行になるように透過光検出器８を配置する。また、反射光検出器１３のアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向（透過光検出器８の領域ＣのＣ１方向に同じ）を状態Ｒ２のワイヤーグリッド５のワイヤーの向きと直角になるように反射光検出器１３を配置する。これにより、透過測定と反射測定とを同時に行う場合に、テラヘルツパルス光Ｔ４とＴ５を最も効率よく受光できる。
また、透過測定と反射測定とを同時に行う場合と、透過測定または反射測定を別に行う場合とで、光軸ＡＸ３回りのアンテナの向きを選択する選択機構を設け、その測定毎に最も検出感度の大きい方向に配置することにより、より効率的な測定を行うことができる。 In the state R2, the wire of the wire grid 5 is inclined 45 ° with respect to the polarization direction of the s-polarized light, the light of the polarization component parallel to the wire travels the optical path of the terahertz pulse light T2, and the light of the polarization component perpendicular to the wire is It proceeds along the optical path of the terahertz pulsed light T3. The transmitted light detector 8 is arranged so that the C1 direction of the region C functioning as an antenna of the transmitted light detector 8 is parallel to the direction of the wires of the wire grid 5 in the state R2. Further, the C1 direction of the region C functioning as an antenna of the reflected light detector 13 (same as the C1 direction of the region C of the transmitted light detector 8) is reflected so as to be perpendicular to the wire direction of the wire grid 5 in the state R2. A photodetector 13 is arranged. Thereby, when performing transmission measurement and reflection measurement simultaneously, terahertz pulse light T4 and T5 can be received most efficiently.
In addition, a selection mechanism is provided for selecting the direction of the antenna around the optical axis AX3 when the transmission measurement and the reflection measurement are performed simultaneously and when the transmission measurement or the reflection measurement is performed separately. By arranging in a larger direction, more efficient measurement can be performed.

本実施の形態では、ワイヤーグリッド５の回転配置により、透過測定、反射測定および透過反射測定の３つの測定を１台の装置で行うことができる。従って、透過測定用と反射測定用の２台の装置を設けるのに比べて、大幅なコスト低減と設置スペースの節減が可能になる。また、透過測定と反射測定の両方を同時に行う場合は、透過測定と反射測定の２台の専用装置を使う場合に比べて、２つの試料のセッティング状態や測定環境などを同等とすることができる。   In the present embodiment, three measurements of transmission measurement, reflection measurement, and transmission reflection measurement can be performed by one apparatus by rotating the wire grid 5. Therefore, compared with providing two apparatuses for transmission measurement and reflection measurement, a significant cost reduction and installation space saving can be achieved. In addition, when both transmission measurement and reflection measurement are performed at the same time, the setting state and measurement environment of the two samples can be made equal compared to the case where two dedicated devices for transmission measurement and reflection measurement are used. .

〈第２の実施の形態〉
図５は、本発明の第２の実施の形態によるテラヘルツ光測定装置の概略構成図である。図５では、第１の実施の形態の図１と同じ構成部品、光路には同一符号を付し、主として相違点を説明する。 <Second Embodiment>
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a terahertz light measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components and optical paths as those in FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and different points will be mainly described.

本実施の形態のテラヘルツ光測定装置２００が第１の実施の形態のテラヘルツ光測定装置１００と構成上相違する点は、ワイヤーグリッドを２つ設けた点である。第１のワイヤーグリッド１４は、ワイヤーの向きがｓ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ１の偏光方向と直角に固定配置されている。ｓ偏光のテラヘルツパルス光Ｔ１は、ワイヤーグリッド１４を透過して第２のワイヤーグリッド１５へ到達する。ワイヤーグリッド１４は、ｓ偏光の偏光方向をもつ光のみを選択して透過させるフィルタの効果をもっている。   The terahertz light measuring apparatus 200 according to the present embodiment is structurally different from the terahertz light measuring apparatus 100 according to the first embodiment in that two wire grids are provided. The first wire grid 14 is fixedly disposed at a right angle to the polarization direction of the s-polarized terahertz pulse light T1. The s-polarized terahertz pulse light T <b> 1 passes through the wire grid 14 and reaches the second wire grid 15. The wire grid 14 has a filter effect of selectively transmitting only light having the polarization direction of s-polarized light.

ワイヤーグリッド１５は、ワイヤーの向きによりＲ４とＲ５の２つの状態をとることができる。状態Ｒ４とＲ５との間は４５°の角度差があり、回転駆動部１５Ａにより、ワイヤーグリッド１５をそのグリッド面の法線ＡＸ４周りに回転してテラヘルツパルス光Ｔ１の光路を切り換えることができる。状態Ｒ４では、ワイヤーグリッド１５のワイヤーがｓ偏光の偏光方向と平行であるから、テラヘルツパルス光Ｔ１は、ワイヤーグリッド１５で反射されてテラヘルツパルス光Ｔ６の光路を進む。テラヘルツパルス光Ｔ６は、曲面鏡１６を経て透過測定試料Ｓ１を透過してテラヘルツパルス光Ｔ７となり、テラヘルツパルス光Ｔ７は、曲面鏡１７，１８を経て透過光検出器８へ到達する。透過光検出器８のアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向（図４参照）を状態Ｒ４のワイヤーグリッド１５のワイヤーの向きと平行になるように透過光検出器８を配置することにより、テラヘルツパルス光Ｔ７を効率良く受光でき、透過測定を正確に行うことができる。   The wire grid 15 can take two states R4 and R5 depending on the direction of the wire. There is an angle difference of 45 ° between the states R4 and R5, and the optical path of the terahertz pulse light T1 can be switched by rotating the wire grid 15 around the normal AX4 of the grid surface by the rotation driving unit 15A. In the state R4, since the wires of the wire grid 15 are parallel to the polarization direction of the s-polarized light, the terahertz pulse light T1 is reflected by the wire grid 15 and travels along the optical path of the terahertz pulse light T6. The terahertz pulse light T6 passes through the transmission measurement sample S1 through the curved mirror 16, and becomes the terahertz pulse light T7. The terahertz pulse light T7 reaches the transmitted light detector 8 through the curved mirrors 17 and 18. By arranging the transmitted light detector 8 so that the C1 direction (see FIG. 4) of the region C functioning as the antenna of the transmitted light detector 8 is parallel to the direction of the wires of the wire grid 15 in the state R4, the terahertz pulse Light T7 can be received efficiently and transmission measurement can be performed accurately.

状態Ｒ５では、ワイヤーグリッド１５のワイヤーがｓ偏光の偏光方向と４５°傾斜しており、ワイヤーと平行な偏光成分の光はテラヘルツパルス光Ｔ６の光路を進み、ワイヤーと直角な偏光成分の光はテラヘルツパルス光Ｔ８の光路を進む。ワイヤーと平行な偏光成分をもつテラヘルツパルス光Ｔ６は、透過測定試料Ｓ１を透過して透過光検出器８へ到達する。透過光検出器８のアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向を状態Ｒ５のワイヤーグリッド１５のワイヤーの向きと平行になるように透過光検出器８を配置することにより、透過測定が行われる。   In the state R5, the wire of the wire grid 15 is inclined 45 ° with respect to the polarization direction of the s-polarized light, the light of the polarization component parallel to the wire travels the optical path of the terahertz pulse light T6, It proceeds along the optical path of the terahertz pulse light T8. The terahertz pulsed light T6 having a polarization component parallel to the wire passes through the transmission measurement sample S1 and reaches the transmitted light detector 8. Transmission measurement is performed by arranging the transmitted light detector 8 so that the C1 direction of the region C functioning as an antenna of the transmitted light detector 8 is parallel to the direction of the wires of the wire grid 15 in the state R5.

一方、ワイヤーと直角な偏光成分をもつテラヘルツパルス光Ｔ８は、曲面鏡１９を経て反射測定試料Ｓ２で反射し、反射テラヘルツパルス光Ｔ９となる。反射テラヘルツパルス光Ｔ９は、テラヘルツパルス光Ｔ８の光路を逆に進み、曲面鏡１９を経てワイヤーグリッド１５を透過し、ワイヤーグリッド１４へ到達する。ワイヤーグリッド１４のワイヤーの向きは、ｓ偏光と直角に固定されており、反射テラヘルツパルス光Ｔ９は、ｓ偏光の偏光方向と４５°傾斜しているので、反射テラヘルツパルス光Ｔ９は、ワイヤーグリッド１４のワイヤーと平行な偏光成分の光と直角な偏光成分の光に分離される。ワイヤーグリッド１４のワイヤーと平行な偏光成分の光（ｐ偏光光）は、ワイヤーグリッド１４で反射し、テラヘルツパルス光１０として曲面鏡２０を経て反射光検出器１３へ到達する。反射光検出器１３をｐ偏光光を検出できるように、すなわち反射光検出器１３のアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向をワイヤーグリッド１４のワイヤーの向きと平行になるように配置することにより、反射測定が行われる。   On the other hand, the terahertz pulse light T8 having a polarization component perpendicular to the wire is reflected by the reflection measurement sample S2 through the curved mirror 19, and becomes reflected terahertz pulse light T9. The reflected terahertz pulsed light T9 travels in the reverse direction of the optical path of the terahertz pulsed light T8, passes through the curved mirror 19, passes through the wire grid 15, and reaches the wire grid 14. The wire direction of the wire grid 14 is fixed at right angles to the s-polarized light, and the reflected terahertz pulsed light T9 is inclined by 45 ° with respect to the polarization direction of the s-polarized light. The light is separated into light having a polarization component perpendicular to the wire parallel to the other wire. Light having a polarization component parallel to the wires of the wire grid 14 (p-polarized light) is reflected by the wire grid 14 and reaches the reflected light detector 13 via the curved mirror 20 as the terahertz pulse light 10. By disposing the reflected light detector 13 so as to detect p-polarized light, that is, by arranging the C1 direction of the region C functioning as an antenna of the reflected light detector 13 so as to be parallel to the direction of the wires of the wire grid 14, A reflection measurement is performed.

本実施の形態におけるワイヤーグリッド１４，１５のワイヤーの向きと検出器８，１３のアンテナの向きとの関係をまとめる。透過測定のみを行う場合（ワイヤーグリッド１５がＲ４の状態）は、透過光検出器８をアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向がワイヤーグリッド１５のワイヤーの向きと平行となるように配置すれば、最も効率的にテラヘルツパルス光を検出することができる。また、透過測定と反射測定とを同時に行う場合（ワイヤーグリット１５がＲ５の状態）は、透過光検出器８をアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向がワイヤーグリッド１５のワイヤーの向きと平行となるように配置し、反射光検出器１３をアンテナとして機能する領域ＣのＣ１方向がワイヤーグリッド１４のワイヤーの向きと平行となるように配置すれば、最も効率的にテラヘルツパルス光を検出することができる。
また、この実施形態においても、透過測定のみを行う場合と、透過と反射の同時測定を行う場合とで、光軸ＡＸ３周りのアンテナの向きを選択する選択機構を設け、その測定毎に最も検出感度の大きい方向に配置することにより、より効率のよい測定を行うことができる。 The relationship between the direction of the wires of the wire grids 14 and 15 and the direction of the antennas of the detectors 8 and 13 in the present embodiment will be summarized. When only the transmission measurement is performed (the wire grid 15 is in the state of R4), if the C1 direction of the region C functioning as the antenna is arranged so that the direction of the wire of the wire grid 15 is parallel, The terahertz pulse light can be detected most efficiently. Further, when the transmission measurement and the reflection measurement are performed at the same time (the wire grid 15 is in the state of R5), the C1 direction of the region C in which the transmitted light detector 8 functions as an antenna is parallel to the wire direction of the wire grid 15. If the reflection light detector 13 is arranged so that the C1 direction of the region C functioning as an antenna is parallel to the direction of the wires of the wire grid 14, the terahertz pulse light can be detected most efficiently. it can.
Also in this embodiment, there is provided a selection mechanism for selecting the direction of the antenna around the optical axis AX3 in the case of performing only transmission measurement and the case of performing simultaneous measurement of transmission and reflection. By arranging in the direction of high sensitivity, more efficient measurement can be performed.

本実施の形態では、ワイヤーグリッド１５の回転配置により、透過測定および透過反射測定の２つの測定を１台の装置で行うことができる。また、透過測定光学系と反射測定光学系を入れ替えれば、反射測定および透過反射測定の２つの測定を１台の装置で行うこともできる。従って、透過測定用と反射測定用の２台の装置を設けるのに比べて、大幅なコスト低減と設置スペースの節減が可能になる。また、透過測定と反射測定の両方を同時に行う場合は、透過測定と反射測定の２台の専用装置を使う場合に比べて、２つの試料のセッティング状態や測定環境などを同等とすることができる。さらに、本実施の形態による反射測定では、試料に対してテラヘルツパルス光の垂直入射が可能であり、試料の屈折率や誘電率などの解析が容易になる。   In the present embodiment, two measurements of transmission measurement and transmission reflection measurement can be performed by one apparatus by rotating the wire grid 15. Further, if the transmission measurement optical system and the reflection measurement optical system are interchanged, the two measurements of the reflection measurement and the transmission reflection measurement can be performed with one apparatus. Therefore, compared with providing two apparatuses for transmission measurement and reflection measurement, a significant cost reduction and installation space saving can be achieved. In addition, when both transmission measurement and reflection measurement are performed at the same time, the setting state and measurement environment of the two samples can be made equal compared to the case where two dedicated devices for transmission measurement and reflection measurement are used. . Further, in the reflection measurement according to the present embodiment, terahertz pulse light can be perpendicularly incident on the sample, and the analysis of the refractive index, dielectric constant, etc. of the sample is facilitated.

（第３の実施の形態）
上述の第１および第２の実施の形態では、光路切換手段としてワイヤーグリッド５，１５を回転配置させる例を用いて説明したが、ワイヤーグリッド５，１５の代わりに、半導体ウェハを配置した状態と、ミラーを配置した状態と、何も配置しない状態とを切換えることによっても同様の効果を得ることができる。
半導体ウェハは、該半導体ウェハに入射したテラヘルツ光を、その偏光方向によらずに半導体ウェハで反射する光と、透過する光とに分ける作用を有する。分割されたテラヘルツ光のうちの一方を透過測定試料に、もう一方を反射測定試料に導くことによって、１つのテラヘルツ光源を用いて、反射測定と透過測定とを同時に行うことができる。また、半導体ウェハの代わりにミラーを配置するか、あるいは何も配置しないことによって、テラヘルツ光のすべてを透過測定試料または反射測定試料の何れかに選択的に導くことができ、透過測定または反射測定のどちらかのみを行うことができる。 (Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, the example of rotating and arranging the wire grids 5 and 15 as the optical path switching means has been described. However, instead of the wire grids 5 and 15, a state in which a semiconductor wafer is arranged and The same effect can be obtained by switching between the state in which the mirror is arranged and the state in which nothing is arranged.
The semiconductor wafer has an action of dividing the terahertz light incident on the semiconductor wafer into light reflected by the semiconductor wafer and transmitted light regardless of the polarization direction. By introducing one of the divided terahertz lights to the transmission measurement sample and the other to the reflection measurement sample, reflection measurement and transmission measurement can be performed simultaneously using one terahertz light source. In addition, by arranging a mirror in place of the semiconductor wafer or nothing, it is possible to selectively guide all of the terahertz light to either a transmission measurement sample or a reflection measurement sample. Only one of them can be done.

以下、図1を参照しながら説明する。図１の構成において、ワイヤーグリッド５の代わりに半導体ウェハを配置すると、半導体ウェハに入射したテラヘルツパルス光Ｔ１のうち、一部の光は該半導体ウェハを透過して反射測定用試料Ｓ２に導かれ、それ以外の光は半導体ウェハで反射して透過測定用試料Ｓ１に導かれ、それぞれ反射光検出器１３、透過光検出器８に到達するので、反射測定と透過測定とを同時に行うことができる。反射測定のみを行うためには、ワイヤーグリッド５の位置に何も配置しない。この場合、光伝導アンテナ３からのテラヘルツパルス光Ｔ１は、すべて反射測定用試料Ｓ２に導かれ、反射測定のみを行うことができる。透過測定のみを行うためには、ワイヤーグリッド５の位置にミラーを配置する。この場合、光伝導アンテナ３からのテラヘルツパルス光Ｔ１は、すべてワイヤーグリッド５の位置に配置されたミラーで反射して透過測定用試料Ｓ１に導かれるので、透過測定のみを行うことができる。上記において、半導体ウェハ及びミラーの配置角度は、ワイヤーグリッド５と全く同じである。
本実施の形態では、光路切り換え手段として、例えば、半導体ウェハを配置する窓、ミラーを配置する窓および素通しの窓の３つが平面上に配設されたホルダーを用いる。これらの３つの窓を所望の測定に応じてテラヘルツパルス光Ｔ１の光路に選択的に挿入する。 Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. In the configuration of FIG. 1, when a semiconductor wafer is arranged instead of the wire grid 5, a part of the terahertz pulse light T1 incident on the semiconductor wafer is transmitted through the semiconductor wafer and guided to the reflection measurement sample S2. The other light is reflected by the semiconductor wafer and guided to the transmission measurement sample S1, and reaches the reflected light detector 13 and the transmitted light detector 8, respectively. Therefore, the reflection measurement and the transmission measurement can be performed simultaneously. . In order to perform only the reflection measurement, nothing is arranged at the position of the wire grid 5. In this case, all of the terahertz pulsed light T1 from the photoconductive antenna 3 is guided to the reflection measurement sample S2, and only the reflection measurement can be performed. In order to perform only transmission measurement, a mirror is arranged at the position of the wire grid 5. In this case, all the terahertz pulsed light T1 from the photoconductive antenna 3 is reflected by the mirror disposed at the position of the wire grid 5 and guided to the transmission measurement sample S1, so that only transmission measurement can be performed. In the above, the arrangement angle of the semiconductor wafer and the mirror is exactly the same as that of the wire grid 5.
In the present embodiment, as the optical path switching means, for example, a holder in which three windows, a window for arranging a semiconductor wafer, a window for arranging a mirror, and a transparent window, are arranged on a plane is used. These three windows are selectively inserted into the optical path of the terahertz pulse light T1 according to the desired measurement.

なお、第１および第２の実施の形態では、曲面鏡４がコリメート用光学素子を、ワイヤーグリッド５と回転駆動部５Ａ、およびワイヤーグリッド１５と回転駆動部１５Ａが光路切換え手段を構成する。第３の実施の形態では、ホルダーとそのホルダーをテラヘルツパルス光Ｔ１の光路に挿入する機構が光路切換え手段を構成する。本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。   In the first and second embodiments, the curved mirror 4 constitutes a collimating optical element, the wire grid 5 and the rotation driving unit 5A, and the wire grid 15 and the rotation driving unit 15A constitute optical path switching means. In the third embodiment, the holder and a mechanism for inserting the holder into the optical path of the terahertz pulse light T1 constitutes the optical path switching means. The present invention is not limited to the embodiments described above as long as the characteristics are not impaired.

本発明の第１の実施の形態に係るテラヘルツ光測定装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a terahertz light measurement apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るテラヘルツ光測定装置に用いられる光伝導アンテナの構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the photoconductive antenna used for the terahertz light measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るテラヘルツ光測定装置に用いられるワイヤーグリッドの構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the wire grid used for the terahertz light measuring device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るテラヘルツ光測定装置に用いられる透過光検出器の構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the transmitted light detector used for the terahertz light measuring apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係るテラヘルツ光測定装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the terahertz light measuring device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１：レーザ光源
２，１０：ビームスプリッタ
３：光伝導アンテナ
５，１４，１５：ワイヤーグリッド
８：透過光検出器
１３：反射光検出器
３０：測定回路
３１：制御・演算処理部
３２：表示部
１００，２００：テラヘルツ光測定装置
Ｌ１〜Ｌ５：パルス光
Ｓ１：透過測定試料
Ｓ２：反射測定試料
Ｔ１〜Ｔ１０：テラヘルツパルス光 1: Laser light source 2, 10: Beam splitter 3: Photoconductive antenna 5, 14, 15: Wire grid 8: Transmitted light detector 13: Reflected light detector 30: Measurement circuit 31: Control / arithmetic processing unit 32: Display unit 100, 200: Terahertz light measurement apparatus L1 to L5: Pulse light S1: Transmission measurement sample S2: Reflection measurement sample T1 to T10: Terahertz pulse light

Claims (7)

テラヘルツ光を放射するテラヘルツ光源と、
前記テラヘルツ光源から放射されるテラヘルツ光を透過測定試料へ導く第１の状態と、該テラヘルツ光を反射測定試料へ導く第２の状態と、該テラヘルツ光を前記透過測定試料および反射測定試料の両者へ導く第３の状態とを切り換え可能な光路切換え手段と、
前記透過測定試料を透過した透過テラヘルツ光を受光するように配置される透過光検出部と、
前記反射測定試料から反射した反射テラヘルツ光を受光するように配置される反射光検出部とを備えることを特徴とするテラヘルツ光測定装置。 A terahertz light source that emits terahertz light;
A first state in which terahertz light emitted from the terahertz light source is guided to the transmission measurement sample, a second state in which the terahertz light is guided to the reflection measurement sample, and both the transmission measurement sample and the reflection measurement sample. Optical path switching means capable of switching between a third state leading to
A transmitted light detector arranged to receive the transmitted terahertz light transmitted through the transmission measurement sample;
A terahertz light measurement apparatus comprising: a reflected light detection unit arranged to receive reflected terahertz light reflected from the reflection measurement sample. テラヘルツ光を放射するテラヘルツ光源と、
前記テラヘルツ光源から放射されるテラヘルツ光を透過測定試料または反射測定試料へ導く第１の状態と、該テラヘルツ光を前記透過測定試料および反射測定試料の両者へ導く第２の状態とを切り換え可能な光路切換え手段と、
前記透過測定試料を透過した透過テラヘルツ光を受光するように配置される透過光検出部と、
前記反射測定試料から反射した反射テラヘルツ光を受光するように配置される反射光検出部とを備えることを特徴とするテラヘルツ光測定装置。 A terahertz light source that emits terahertz light;
It is possible to switch between a first state in which the terahertz light emitted from the terahertz light source is guided to the transmission measurement sample or the reflection measurement sample and a second state in which the terahertz light is guided to both the transmission measurement sample and the reflection measurement sample. Optical path switching means;
A transmitted light detector arranged to receive the transmitted terahertz light transmitted through the transmission measurement sample;
A terahertz light measurement apparatus comprising: a reflected light detection unit arranged to receive reflected terahertz light reflected from the reflection measurement sample. 請求項１または２に記載のテラヘルツ光測定装置において、
前記光路切換え手段は、
前記テラヘルツ光源から放射されるテラヘルツ光が入射するワイヤーグリッドと、
前記テラヘルツ光の偏光方向を基準に、前記テラヘルツ光の光軸周りに前記ワイヤーグリッドを所定角度回転させる回転機構とを具備することを特徴とするテラヘルツ光測定装置。 In the terahertz light measuring device according to claim 1 or 2,
The optical path switching means is
A wire grid on which terahertz light emitted from the terahertz light source is incident;
A terahertz light measuring apparatus comprising: a rotation mechanism that rotates the wire grid by a predetermined angle around an optical axis of the terahertz light with reference to a polarization direction of the terahertz light. 請求項１〜３のいずれかに記載のテラヘルツ光測定装置において、
前記テラヘルツ光は、偏光成分を有し、
前記透過光検出部は、前記透過テラヘルツ光の偏光方向の検出感度を高めるように配置され、
前記反射光検出部は、前記反射テラヘルツ光の偏光方向の検出感度を高めるように配置されることを特徴とするテラヘルツ光測定装置。 In the terahertz light measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The terahertz light has a polarization component,
The transmitted light detection unit is arranged to increase the detection sensitivity of the polarization direction of the transmitted terahertz light,
The terahertz light measuring device, wherein the reflected light detection unit is arranged to increase detection sensitivity in a polarization direction of the reflected terahertz light. 請求項３または４に記載のテラヘルツ光測定装置において、
前記ワイヤーグリッドを回転する所定角度は、入射するテラヘルツ光の偏光方向に対して、０°と、４５°と、９０°とのいずれかに設定されることを特徴とするテラヘルツ光測定装置。 In the terahertz light measuring device according to claim 3 or 4,
The predetermined angle for rotating the wire grid is set to any of 0 °, 45 °, and 90 ° with respect to the polarization direction of the incident terahertz light. 請求項３または４に記載のテラヘルツ光測定装置において、
前記ワイヤーグリッドを回転する所定角度は、入射するテラヘルツ光の偏光方向に対して、０°または４５°に設定されることを特徴とするテラヘルツ光測定装置。 In the terahertz light measuring device according to claim 3 or 4,
The predetermined angle for rotating the wire grid is set to 0 ° or 45 ° with respect to the polarization direction of the incident terahertz light. 請求項３〜６のいずれかに記載のテラヘルツ光測定装置において、
前記テラヘルツ光源とワイヤーグリッドとの間に、前記テラヘルツ光源からの光をコリメートまたは集光させる光学素子を設けることを特徴とするテラヘルツ光測定装置。 In the terahertz light measuring device according to any one of claims 3 to 6,
An terahertz light measuring apparatus, comprising: an optical element that collimates or condenses light from the terahertz light source between the terahertz light source and a wire grid.
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