JP2009158926A - 電磁波発生素子、電磁波集積素子、及び電磁波検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 キャリア発生層101で発生したキャリアに基づき生じるテラヘルツ波を伝搬させるための伝送線路が、第1の領域106と、第2の領域107とを備えている。第1の領域106は、前記テラヘルツ波が第1の方向110に伝搬する領域である。第2の領域107は、該第1の領域106とはインピーダンスが異なり、且つ該第1の方向110とは反対方向に伝搬するテラヘルツ波に対して反射界面108を構成する領域である。前記反射界面108を経由せずに前記第1の方向110に伝搬するテラヘルツ波の時間波形の半値幅から換算される距離をDとする。このとき、前記キャリア発生層101へ光が照射される照射位置109から前記反射界面108までの距離がD未満となるように、前記伝送線路が構成されている。
【選択図】 図1
Description
Applied Physics Letters,vol.70,p.2233,1997
光照射によってキャリアを発生させるキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の第1の面側に設けられ、且つ前記キャリア発生層に電圧を印加するための第1の電極と、
前記キャリア発生層の前記第1の面に対向する第2の面側に設けられ、且つ前記第1の電極に対して基準となる電位を規定するための基準電極と、を有する電磁波発生素子であって、
前記キャリア発生層で発生したキャリアに基づき生じるテラヘルツ波を伝搬させるための伝送線路が前記第1の電極を含み構成されており、
前記伝送線路は、前記テラヘルツ波が第1の方向に伝搬する第1の領域と、該第1の領域とはインピーダンスが異なり、且つ該第1の方向とは反対方向に伝搬するテラヘルツ波に対して反射界面を構成する第2の領域とを備えており、且つ
前記反射界面を経由せずに前記第1の方向に伝搬するテラヘルツ波の時間波形の半値幅から換算される距離をDとした場合に、前記キャリア発生層へ光が照射される照射位置から前記反射界面までの距離がD未満となるように構成されていることを特徴とする。
光照射によってキャリアを発生させるキャリア発生層と、
前記キャリア発生層に設けられ、且つ前記キャリア発生層に電圧を印加するための第1の電極と、
前記キャリア発生層に設けられ、且つ前記第1の電極に対して基準となる電位を規定するための基準電極と、を有する電磁波発生素子であって、
前記キャリア発生層で発生したキャリアに基づき生じるテラヘルツ波を伝搬させるための伝送線路が前記第1の電極を含み構成されており、
前記伝送線路は、前記テラヘルツ波が第1の方向に伝搬する第1の領域と、該第1の領域とはインピーダンスが異なり、且つ該第1の方向とは反対方向に伝搬するテラヘルツ波に対して反射界面を構成する第2の領域とを備えており、且つ
前記反射界面を経由せずに前記第1の方向に伝搬するテラヘルツ波の時間波形の半値幅から換算される距離をDとした場合に、前記キャリア発生層へ光が照射される照射位置から前記反射界面までの距離がD未満となるように構成されていることを特徴とする。
光照射によってキャリアを発生させるキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の第1の面側に設けられ、且つ前記キャリア発生層に電圧を印加するための第1の電極と、
前記キャリア発生層の前記第1の面に対向する第2の面側に設けられ、且つ前記第1の電極に対して基準となる電位を規定するための基準電極と、を有する電磁波発生素子であって、
前記キャリア発生層で発生したキャリアに基づき生じるテラヘルツ波を伝搬させるための伝送線路が前記第1の電極を含み構成されており、
前記伝送線路は、
前記テラヘルツ波が第1の方向に伝搬する第1の領域と、該第1の領域とはインピーダンスが異なり、且つ該第1の方向とは反対方向に伝搬するテラヘルツ波に対して反射界面を構成する第2の領域とを備えており、且つ
前記反射界面を経由せずに前記第1の方向に伝搬するテラヘルツ波の時間波形の半値幅から換算される距離をDとした場合に、前記キャリア発生層へ光が照射される照射位置から前記反射界面までの距離が0.5D以下となるように構成され、前記第1の領域の屈折率が、前記第2の領域の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
第1の実施形態に係る電磁波発生素子について、図1を用いて説明する。ここで、本実施形態に係る素子は、ストリップ線路構造であるが、本発明はこれに限らず、例えば、コプレーナ導波路構造でも良い。
伝送線路の構造は、その他の態様を取り得ることも可能である。例えば、基準電極を第1の電極102の側端に対し、ある間隔をもって隣接するように第1の面103に形成したストリップ線路構造が適用できる。
次に、反射界面を設けるための構成について説明する。
反射界面は、前記基準電極と前記第1の電極の少なくとも1つの端部を用いて構成することができる。
反射界面は、スタブ電極を第1の電極に設けることにより構成することもできる。
反射界面は、第1の電極の幅を不連続にすることにより構成することもできる。
詳細については、実施例3で述べる。
反射界面は、キャリア発生層で、反射界面を構成する位置について、基準電極と第1の電極との距離を不連続にすることにより構成することもできる。
詳細については、実施例4で述べる。
ここで、第1の領域と第2の領域のインピーダンスが異なるような構成は、電極を用いたものに限らない。例えば、第1の領域と第2の領域の界面で、素子の層の材料や構造を異なる構成にすることにより、反射界面を構成しても良い。
例えば、反射界面は、キャリア発生層に、該キャリア発生層の屈折率とは異なる屈折率からなる材料を設けることにより構成することもできる。
詳細については、実施例5で述べる。
続いて、前記反射界面108を経由せずに前記第1の方向110に伝搬するテラヘルツ波の時間波形の半値幅から換算される距離Dについて、図3を用いて説明する。なお、上述した距離Dは、半値幅から換算される実効的な距離(時間波形の半値幅とテラヘルツ波が伝搬する速度との積)と換言することもできる。ここで、テラヘルツ波が伝搬する速度は、光速をテラヘルツが伝搬する部分の屈折率で割ることにより、求めることができる。
キャリア発生層に光を照射することによってキャリアが発生する。このキャリアからテラヘルツ波を発生させるために、キャリアに電界を印加する。
本実施形態に係る電磁波発生素子を用いたとき、テラヘルツ波が発生して第1の方向に伝搬するまでの作用を、図1を用いて説明する。ここで、本発明に係る電磁波素子ならば、矛盾がない限り適用可能である。
本実施形態に係る電磁波発生素子は、前記第1の領域106の屈折率が、前記第2の領域107の屈折率よりも大きいことが望ましい。なお、上記屈折率は、実効的な屈折率と換言できる。
第2の実施形態に係る電磁波集積素子について説明する。なお、電磁波集積素子は、電磁波発生素子と電磁波検出素子とを少なくとも含み集積した素子である。
第3の実施形態に係る電磁波検出装置について説明する。
また、前記基準電極と前記第1の電極に電圧を印加する電圧印加手段を有する。
さらに、前記電磁波検出素子に伝搬されたテラヘルツ波の光電流を検出する光電流検出手段を有する。
実施例1について、図5を用いて説明する。
実施例2について、図8を用いて説明する。
実施例3について、図10を用いて説明する。
実施例4について、図11を用いて説明する。
実施例5について、図12を用いて説明する。
実施例6について、図13を用いて説明する。
実施例7について、図19を用いて説明する。
実施例8では、本発明を実施し得る素子の別の構成例を示す。具体的には、素子を構成する線路の構成を示す。尚、これまでの説明と共通する部分の記述は省略する。
図15の素子では、第1電極1506と同じ面にある複数の第2基準電極1509の端部によって、反射界面を形成する。
また、図16の素子では、基板1614上に形成される第1基準電極1609及び第1電極1606と同じ面にある複数の第2基準電極1626によって、反射界面を形成する。
実施例9について、図5を用いて説明する。図5(a)は、本実施例の電磁波集積素子を説明するための模式図である。テラヘルツ波を伝搬する伝送線路に、テラヘルツ波を発生する素子と検出する素子が集積されている。本実施例では、実施例1で示した反射界面の位置dの値が異なっている。尚、実施例1と共通する部分の説明は省略する。
実施例10について、図5を用いて説明する。図5(a)は、本実施例の電磁波集積素子を説明するための模式図である。テラヘルツ波を伝搬する伝送線路に、テラヘルツ波を発生する素子と検出する素子が集積されている。本実施例では、実施例1で示した反射界面の位置dの値が異なっている。尚、実施例1と共通する部分の説明は省略する。
102 第1の電極
103 第1の面
104 第2の面
105 基準電極
106 第1の領域
107 第2の領域
108 反射界面
109 照射位置
110 第1の方向
411 第2の電極
Claims (12)
- 光照射によってキャリアを発生させるキャリア発生層と、
前記キャリア発生層に設けられ、且つ前記キャリア発生層に電圧を印加するための第1の電極と、
前記キャリア発生層に設けられ、且つ前記第1の電極に対して基準となる電位を規定するための基準電極と、を有する電磁波発生素子であって、
前記キャリア発生層で発生したキャリアに基づき生じるテラヘルツ波を伝搬させるための伝送線路が前記第1の電極を含み構成されており、
前記伝送線路は、前記テラヘルツ波が第1の方向に伝搬する第1の領域と、該第1の領域とはインピーダンスが異なり、且つ該第1の方向とは反対方向に伝搬するテラヘルツ波に対して反射界面を構成する第2の領域とを備えており、且つ
前記反射界面を経由せずに前記第1の方向に伝搬するテラヘルツ波の時間波形の半値幅から換算される距離をDとした場合に、前記キャリア発生層へ光が照射される照射位置から前記反射界面までの距離がD未満となるように構成されていることを特徴とする電磁波発生素子。 - 前記照射位置から前記反射界面までの距離が0.5D以下であることを特徴とする請求項1に記載の電磁波発生素子。
- 前記第1の領域の屈折率が、前記第2の領域の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項1或いは2に記載の電磁波発生素子。
- 前記反射界面を、前記基準電極と前記第1の電極の少なくとも1つの端部を用いて構成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁波発生素子。
- 前記キャリア発生層へ光が照射される照射位置からの距離がD未満となるように構成されている前記反射界面を、前記第1の電極に設けるスタブ電極により構成し、
前記スタブ電極は、前記反射界面から前記第1の方向とは反対方向に向かって、該第1の方向とは反対方向に伝搬するテラヘルツ波の実効的な波長の1/4離れた位置に配置され、且つ、前記スタブ電極の長さは該波長の1/4であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁波発生素子。 - 前記反射界面を、前記第1の電極の幅を不連続にすることにより構成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁波発生素子。
- 前記反射界面を、キャリア発生層で、前記基準電極と前記第1の電極との距離を不連続にすることにより構成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁波発生素子。
- 前記反射界面を、前記キャリア発生層に、該キャリア発生層の屈折率とは異なる屈折率からなる材料を設けることにより構成することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電磁波発生素子。
- 前記第1の電極は、前記キャリア発生層の第1の面側に設けられ、
前記基準電極は、前記キャリア発生層の前記第1の面に対向する第2の面側に設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の電磁波発生素子。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の電磁波発生素子と、
光照射によって発生するキャリアによってテラヘルツ波を検出する電磁波検出素子と、を集積した電磁波集積素子であって、
前記テラヘルツ波が第1の方向に伝搬する第1の領域と、該第1の領域とはインピーダンスが異なり、且つ該第1の方向に伝搬するテラヘルツ波に対して検出用反射界面を構成する第3の領域とを備えており、且つ
前記電磁波発生素子のキャリア発生層へ光が照射される照射位置から前記検出用反射界面までの距離が前記D未満となるように構成されていることを特徴とする電磁波集積素子。 - 請求項10に記載の電磁波集積素子と、
前記電磁波発生素子及び前記電磁波検出素子のキャリア発生層に光を照射する光照射手段と、
前記基準電極と前記第1の電極に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電磁波検出素子に伝搬されたテラヘルツ波の光電流を検出する光電流検出手段と、を有することを特徴とする電磁波検出装置。 - 光照射によってキャリアを発生させるキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の第1の面側に設けられ、且つ前記キャリア発生層に電圧を印加するための第1の電極と、
前記キャリア発生層の前記第1の面に対向する第2の面側に設けられ、且つ前記第1の電極に対して基準となる電位を規定するための基準電極と、を有する電磁波発生素子であって、
前記キャリア発生層で発生したキャリアに基づき生じるテラヘルツ波を伝搬させるための伝送線路が前記第1の電極を含み構成されており、
前記伝送線路は、
前記テラヘルツ波が第1の方向に伝搬する第1の領域と、該第1の領域とはインピーダンスが異なり、且つ該第1の方向とは反対方向に伝搬するテラヘルツ波に対して反射界面を構成する第2の領域とを備えており、且つ
前記反射界面を経由せずに前記第1の方向に伝搬するテラヘルツ波の時間波形の半値幅から換算される距離をDとした場合に、前記キャリア発生層へ光が照射される照射位置から前記反射界面までの距離が0.5D以下となるように構成され、前記第1の領域の屈折率が、前記第2の領域の屈折率よりも大きいことを特徴とする電磁波発生素子。
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