JP3798658B2 - 高周波電磁波検出方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波電磁波の検出を行う高周波電磁波検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周波数が30GHz〜300GHzまでの電磁波をミリ波、300GHz〜3THzまでの電磁波をサブミリ波と呼ぶ。ただし、以下に述べる“ミリ波”とは、30GHz〜3THzまでの電磁波をまとめて指すものとする。
【0003】
近年、ミリ波の技術開発が盛んになっているが、常温動作、高感度および広帯域という3つの条件を十分に満たす検出器が存在しないことが問題となっている。ミリ波の伝送線路としては導波管が一般的である。導波管中を伝播するミリ波を検出するための一般的な方法の1つとして熱的検出法を挙げることができる。これは、ミリ波のエネルギーを熱に変換し、その熱量を測定することによってミリ波のパワーを決定する方法である。本手法のメリットは感度がミリ波の周波数に依らないことであり、幅広い周波数にわたるミリ波の検出には便利である。
【0004】
しかし、常温で利用する場合には感度が十分でないため、より高感度のミリ波検出器の開発が必要である。例えば市販のミリ波パワーメータ(DORAD0:Mode1 PS-28-6)の最小検出パワーは、−10dBm程度にすぎない。また熱的検出法は応答時間が長いという欠点もある。例えば前記市販のパワーメータの場合、測定に必要な時間が40秒程度とかなり長く、測定時間の短縮が望まれる。導波管中を伝播するミリ波を検出するためのもう1つの代表的な検出法は、ショットキーダイオードを使った検出法である。代表的な市販のショットキーダイオードの最小検出パワーは−30dBm程度であり、熱的検出法に比べて2桁ほど感度が高い。ただし、感度がミリ波の周波数に対して複雑に変化するという欠点がある。また、ミリ波パワーに対する出力の線型性も十分とは言えない。
【0005】
一方、光を用いたミリ波帯電磁波の検出法として、電気光学サンプリング(E1ectro-Optic Sampling:EOS)と呼ばれるものがある。本検出法はDCからTHz帯電磁波まで平坦な周波数応答を持ち、電磁波の振幅に対する出力の線型性も優れている。EOSに関する詳細は、例えば文献1(K.J.Weingarten et al:“Picosecond Optical Sampling of GaAs Integrated Circuits",IEEE Journal of Quantum Electronics,Vol.24,No.2,1988,p.198)などに記されている。
【0006】
EOSはもともと高周波回路中の電気信号波形を観測することを目的に開発されたものであるが、適用範囲はそれだけにはとどまらず、近年は自由空間を伝播するミリ波帯電磁波の検出にも利用されている。このような応用については、例えば文献2(Q.Wu et al:“Free-space electro-optic sampling of terahertz beams",Applied Physics Letters,Vol.67,1995,p.3523)などに記されている。またEOSにおいて、レーザ光学系にファイバを用いた利便性の高い方法が、文献3(佐々木、永妻、品川:“電気光学サンプリングによる自由空間ミリ波の高感度測定”、電子情報通信学会1999年総合大会講演論文集、C−2−109)に記されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
導波管中を伝播するミリ波帯電磁波を検出する場合、常温検出、高感度検出、高速検出および広帯域(=周波数特性の平坦性)検出という4点を満たす検出方法はこれまで存在せず、これらの4点を同時に満たす検出方法が要望されている。
したがって、本発明は、ミリ波帯電磁波を検出する場合、広い周波数帯域にわたって、常温、高感度かつ高速検出が可能な方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本発明は、電気光学(Electro-Optic:以下、EOという)結晶を導波管内に挿入し、かつ導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記EO結晶に対し高周波電磁波の進入方向と逆方向にプローブ光を入射させるとともに、EO結晶を透過したプローブ光を導波管内に配置した鏡で反射させて高周波電磁波の進行方向と同方向に進行させてから再びEO結晶に入射させ、このときにEO結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を偏光検出素子により強度変化光に変換し、強度変化光に変換されたプローブ光を光検出器により電気信号に変換する方法である。
【0009】
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、導波管内を伝播する高周波電磁波の進行方向と逆方向に進行するプローブ光をEO結晶に入射し、EO結晶を透過したプローブ光をこのEOに蒸着された誘電体反射膜で反射させて高周波電磁波の進行方向と同方向に進行させてから再びEO結晶に入射し、このときにEO結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を検出する方法である。
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、プローブ光を光ファイバを用いて電気光学結晶に導くステップを有する。
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、導波管に開けた孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を導波管内に配置した鏡によって反射させ、導波管内を伝播し鏡を透過した高周波電磁波の進行方向と一致させてから高周波電磁波とともにEO結晶に入射させるステップと、EO結晶に入射されこのEO結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップとを有する。
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、導波管に開けた第1の孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を導波管内に配置した第1の鏡によって反射させ、導波管内を伝播し前記第1の鏡を透過した高周波電磁波の進行方向と一致させてから高周波電磁波とともにEO結晶に入射させるステップと、EO結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を導波管内に配置した第2の鏡によって反射させ、この反射プローブ光を導波管に開けた第2の孔から導波管外へ出射するステップと、導波管外へ出射され前記偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップとを有する。
【0010】
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、鏡の代わりにEO結晶に蒸着した誘電体反射膜を使うものである。
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、プローブ光の伝播経路にファイバを用いるものである。
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、導波管の側面に開けた孔からプローブ光を入射し、導波管内に斜めに配置した鏡によってプローブ光の進行方向を高周波電磁波の進行方向に一致させてから、前記プローブ光と前記高周波電磁波を前記EO結晶に入射させるものである。
【0011】
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、前記導波管の側面の2箇所に孔26A,26Bをそれぞれ開けて、一方の孔(孔26A)からプローブ光を導波管内に入射し、導波管内に斜めに配置した鏡3Aによってプローブ光の進行方向を高周波電磁波の進行方向に一致させてから、前記プローブ光と前記高周波電磁波を前記EO結晶に入射させ、前記EO結晶を透過した前記プローブ光を鏡3Aとは別の鏡(鏡3B)によって反射して孔26Bから出射して再びEOSシステム5に伝播させるものである。
【0012】
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、EO結晶としてせん亜鉛鉱型結晶を用いかつ導波管として矩形導波管を用い、前記結晶を(1,1,0)面、(1,−1,0)面、(0,0,1)面を表面としかつ前記矩形導波管内に挿入可能な大きさの直方体に加工するとともに、高周波電磁波の進行方向と前記結晶の(1,1,0)面が垂直になるように前記結晶を前記矩形導波管内に挿入するものである。
【0013】
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、EO結晶としてせん亜鉛鉱型結晶を用いかつ導波管として円形導波管を用いた場合に、前記結晶を(1,1,0)面を底面としかつ円形導波管内部にその曲面が内接するような円柱状に加工するとともに、高周波電磁波の進行方向に対して(1,1,0)面が垂直になるように前記結晶を前記円形導波管内に配置するものである。
また、本発明の高周波電磁波検出法の1構成例は、EO結晶としてせん亜鉛鉱型結晶を用いかつ導波管として円形導波管を用いた場合に、前記結晶を(1,1,0)面を底面としかつその底面が正方形であるような四角柱でありかつその底面の正方形が円形導波管の断面(円)に内接するように加工するとともに、高周波電磁波の進行方向に対して(1,1,0)面が垂直になるように前記結晶を前記円形導波管内に配置するものである。
また、本発明は、導波管と、導波管の内部に挿入されたEO結晶と、導波管内を伝播する高周波電磁波が進入したEO結晶に対して高周波電磁波の進入方向と逆方向にプローブ光を入射する第1の入射手段と、第1の入射手段によりEO結晶に入射されこのEO結晶を透過したプローブ光を導波管内に配置した鏡で反射させ、導波管内を伝播し鏡を透過した高周波電磁波の進行方向と同一方向に進行させてからEO結晶に再入射させる第2の入射手段と、第2の入射手段によりEO結晶に再入射されこのEO結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段とを備える高周波電磁波検出装置である。
また、本発明は、第2の入射手段は、第1の入射手段によりEO結晶に入射されこのEO結晶を透過したプローブ光を、このEO結晶に蒸着された誘電体反射膜で反射させ、導波管内を伝播し誘電体反射膜を透過した高周波電磁波の進行方向と同一方向に進行させてからEO結晶に再入射させるものである。
この場合、プローブ光をEO結晶に導く光ファイバを備えるものである。
また、本発明は、導波管に開けた孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を導波管内に配置した鏡によって反射させ、導波管内を伝播し鏡を透過した高周波電磁波の進行方向と一致させてから高周波電磁波とともにEO結晶に入射させる入射手段を備えるものである。
また、本発明は、導波管に開けた第1の孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を導波管内に配置した第1の鏡によって反射させ、導波管内を伝播し第1の鏡を透過した高周波電磁波の進行方向と一致させてから高周波電磁波とともにEO結晶に入射させる入射手段と、入射手段によりEO結晶に入射されこのEO結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を前記導波管内に配置した第2の鏡によって反射させ、この反射プローブ光を導波管に開けた第2の孔から導波管外へ出射する出射手段とを備え、第1の変換手段は、出射手段により導波管外へ出射され偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するものである。
また、本発明は、矩形導波管と、矩形導波管に挿入可能な直方体に加工され、直方体のxy面、yz面及びxz面のうち何れか一方の面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように矩形導波管に挿入されたEO結晶であるせん亜鉛鉱型結晶とを備えるものである。
また、本発明は、円形導波管と、円形導波管の断面に内接するような円形の底面を有する円柱に加工され、底面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように円形導波管に挿入されたEO結晶であるせん亜鉛鉱型結晶とを備えるものである。
また、本発明は、円形導波管と、円形導波管の断面に内接するような正方形の底面を有する四角柱に加工され、底面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように円形導波管に挿入されたEO結晶であるせん亜鉛鉱型結晶とを備えるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
図10〜図12は、本発明に係る高周波電磁波検出方法を適用したシステムの基本的な構成を示す図である。図10を参照して、本システムの基本的な動作について説明する。
アンテナ1などを通じて自由空間中に放射されたミリ波は、ミリ波レンズ2などを使ってEOS(E1ectro-Optic Sampling:電気光学サンプリング)システム5のセンサヘッドである電気光学(Electro-Optic:以下、EOという)結晶4に集光される。EO結晶4としては、GaAs,ZnTe,CdTeなどといった、せん亜鉛鉱型結晶が用いられることが多い。ここで、高周波電磁波の検出を行う基本的なシステムは、図10に示すように、レーザ光源9、偏光検出素子6、光検出器7、EO結晶4、鏡3および電気信号計測器8によって構成される。
【0015】
EOSシステム5内のレーザ光源9で発生したプローブ光は、偏光検出素子6に入射する。プローブ光の一部は偏光検出素子(偏光ビームスプリッタが一般的)6を透過し、EO結晶4に入射する。EO結晶4を透過したプローブ光は鏡3で反射され、EO結晶4内を逆行(図10における右方向)する。
【0016】
一方、前述したようにアンテナ1から放射されEO結晶4に集光されたミリ波の一部はEO結晶4内に進入し、ミリ波とプローブ光は結晶中をほぼ同じ速度で伝播する。このとき、プローブ光はミリ波の電界振幅に応じて偏光変化を受ける。偏光変化を受けたプローブ光は偏光検出素子6に入射するが、EO結晶4中でミリ波の電界に応じて偏光変化を受けたプローブ光の一部は偏光検出素子6で反射されて光検出器7によって検出され、電気信号に変換される。変換された電気信号の出力は一般には微弱なので、スペクトラムアナライザ(SA)やロックインアンプ(LIA)などの電気信号計測器8を用いて狭帯域検出を行う。
【0017】
(第1の実施の形態)
図1は、本システムの第1の実施の形態を示す図である。図1において、本システムの導波管22内には、EO結晶4と鏡3とが挿入されている。この鏡3は光を反射するが、ミリ波を透過する材質でできたものである。導波管22内を伝播するミリ波21は、鏡3を透過してEO結晶4に入射する。一方、EOSシステム5から出射したプローブ光23は、導波管22内に挿入されたEO結晶4に入射する。EO結晶4を透過したプローブ光23は鏡3で反射されて再びEO結晶4に入射する。
【0018】
EO結晶4に再入射したプローブ光23は、同じくEO結晶4に入射したミリ波21とほぼ同じ速度でEO結晶4中を伝播し、このときにミリ波21の電界振幅に応じて偏光変化を受ける。ミリ波21によって偏光変化を受けたプローブ光23はEO結晶4を出射した後、EOSシステム5内の図10に示す偏光検出素子6で強度変化した光(強度変化光)に変換される。強度変化光に変換されたプローブ光23はEOSシステム5内の図10に示す光検出器7によって電気信号に変換される。これにより、スペクトラムアナライザ(SA)やロックインアンプ(LIA)などを用いてミリ波21の情報を抽出することができる。
【0019】
(第2の実施の形態)
図2は、本システムの第2の実施の形態を示す図である。第2の実施の形態では、図1に示す第1の実施の形態の鏡3の代わりに、誘電体反射膜11をEO結晶に蒸着していること以外の点では第1の実施の形態と同様の構成である。ここで、誘電体反射膜11は、ミリ波21を透過するが、プローブ光23にとっては鏡としての機能を有する。
【0020】
(第3の実施の形態)
図3は、本システムの第3の実施の形態を示す図である。第3の実施の形態では、プローブ光23を伝送する手段としてファイバ25を用いている。ファイバ25を出射したプローブ光23は、レンズ24でコリメートされてからEO結晶4に入射する。第1及び第2の実施の形態で説明したように、EO結晶4の近くに配置された鏡3、またはEO結晶4に蒸着された誘電体反射膜11で反射したプローブ光23は、EO結晶4内でミリ波21によって偏光変化を受けた後にレンズ24で集光されてファイバ25内に入射する。プローブ光23はファイバ25内を伝播してEOSシステム5に到達し、検出される。
【0021】
(第4の実施の形態)
図4は、本システムの第4の実施の形態4を示す図である。第4の実施の形態では、導波管22に開けた小孔26からプローブ光23を入射し、導波管22内に配置した鏡3によってプローブ光23の進行方向をミリ波21の進行方向と一致させる。小孔26の直径がミリ波21の波長に比べて十分小さければ、小孔26がミリ波21の伝播に与える影響は無視できる。その他の点においては、第1の実施の形態と同じである。
【0022】
(第5の実施の形態)
図5は、本システムの第5の実施の形態を示す図である。第5の実施の形態では、導波管22の2箇所に小孔26A,26Bを開ける。そして、前述の第4の実施の形態と同様に、小孔26Aからプローブ光23を入射する。前記第4の実施の形態と異なる点は、ミリ波21とともにEO結晶4を透過したプローブ光23を、鏡3Bで再度反射させて進行方向を変え、小孔26Bから出射させてEOSシステム5に導く点である。その他の点においては、第4の実施の形態と同じである。
【0023】
(第6の実施の形態)
図6は、本システムの第6の実施の形態を示す図であり、EO結晶4の構造を示すものである。EO結晶4として用いられることの多い結晶は、GaAs,ZnTe,CdTeなどである。これらの結晶は、せん亜鉛鉱型と呼ばれる同一の結晶構造をとる。検出するミリ波21の電界の向きが決まっている場合には、結晶の切り出し方と配置の方法を最適化することができる。本実施の形態では、導波管22として矩形導波管22Aを用いる場合において、最大の電気光学効果を引き出すために、結晶の切り出し方と配置を図6に示したようにすることを特徴とする。
【0024】
通常用いられる一般的な導波管は図6に示したような矩形状のもので、その断面は、辺の長さの比が1:2の長方形になっている。この導波管22Aは矩形導波管と呼ばれる。ここで、電磁波の進行方向をz軸とし、導波管断面の長方形の短軸および長軸の方向をそれぞれx軸とy軸とする。矩形導波管22A内を伝播する電磁波のモードは多数あるが、特殊な用途を除いて、TE10と呼ばれる最低次のモードが一般的であり、この場合には電界Eの向きがx軸に平行である(ただし、電界Eの向きがx軸に平行なのは、TE10モードだけとは限らない)。
【0025】
電界Eの向きが一定の場合には、EO結晶4のカッティングに関して最適な方向が存在する。図6のように電界の向きがx軸に平行な場合には、x,y,z軸に垂直な結晶面をそれぞれ(1,−1,0)面、(0,0,1)面、(1,1,0)面とすることにより、システムの感度が最大になる。
【0026】
(第7の実施の形態)
前述の図6に示す矩形導波管22Aの次に一般的な導波管は、図7に示す円形導波管22Bである。円形導波管22Bの最低次のモードはTE11と呼ばれるモードで、導波管断面における電界の空間分布は図7に示すようになる。x,y軸は図7に示すとおりであり、z軸は紙面に垂直で紙面の表から裏に向かう方向であり、これをミリ波21の進行方向とする。図7に示したとおり、円形導波管22BにおけるTE11モードの電界方向は一定ではないが、電界ベクトルを導波管断面内で積分すると、その対称性から、電界ベクトルの積分値がx軸に平行であることは明らかである。
【0027】
せん亜鉛鉱型のEO結晶4を用いる場合には、第6の実施の形態と同様に、x,y,z軸に垂直な結晶面をそれぞれ(1,−1,0)面、(0,0,1)面、(1,1,0)面とすることにより、システムの感度を最大にすることができる。円形導波管22BのTE11モードに限らず全ての導波管の全てのモードに関して、せん亜鉛鉱型のEO結晶4を用いる場合には、(1,1,0)面および(1,−1,0)面を、それぞれミリ波21の進行方向および導波管断面における電界ベクトルの積分値の方向に対して垂直にすることで、最大の感度が得られる。
【0028】
円形導波管22BにEO結晶4を挿入するためには、図7のように導波管内径と等しい直径の円筒状(円柱)にEO結晶4を加工し、導波管に挿入するのが望ましい。EO結晶4を円筒状に加工するのが困難な場合は、図8に示すように、円形導波管内部に内接するような直方体(ただし、(1,1,0)面は正方形:四角柱)に加工し、導波管22Bに挿入する。
【0029】
このように本システムは、EO結晶4とEOSシステム5を用い、EO結晶4を導波管22内に配置するようにしたので、導波管22内を伝播する高周波電磁波21を、広い周波数帯域にわたって一定の感度で、更に常温、高感度、高速応答で検出することができる。
【0030】
図9は、本システムによる検出方法と市販のミリ波パワーメータの感度比較を、周波数100GHzのミリ波に対して行った結果を示すグラフである。図9のグラフによれば、本システムによる検出方法を用いた場合は、パワーメータに比べて50dB、ショットキダイオードに比べて30dBの高い感度で検出できることがわかる。更に、市販のパワーメータを用いた場合に測定に要する時間は40秒ほどであるが、本システムでは測定に要する時間は1秒以内である。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、EO結晶を導波管内に挿入し、かつ導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記EO結晶にプローブ光を入射するとともに、EO結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を偏光検出素子により強度変化光に変換し、強度変化光に変換されたプローブ光を光検出器により電気信号に変換するようにしたので、導波管内を伝播する高周波電磁波を広い周波数帯域にわたって、常温、高感度かつ高速で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る高周波電磁波検出方法を適用したシステムの第1の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】 前記システムの第2の実施の形態を示すブロック図である。
【図3】 前記システムの第3の実施の形態を示すブロック図である。
【図4】 前記システムの第4の実施の形態を示すブロック図である。
【図5】 前記システムの第5の実施の形態を示すブロック図である。
【図6】 前記システムの第6の実施の形態を示す図である。
【図7】 前記システムの第7の実施の形態を示す図である。
【図8】 前記システムの第7の実施の形態を示す図である。
【図9】 前記システムの検出状況を示すグラフである。
【図10】 高周波電磁波を検出するシステムの基本構成を示すブロック図である。
【図11】 高周波電磁波を検出するシステムの基本構成を示すブロック図である。
【図12】 高周波電磁波を検出するシステムの基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1…アンテナ、2…ミリ波レンズ、3,3A,3B…鏡、4…EO結晶、5…EOSシステム、6…偏光検出素子、7…光検出器、8…電気信号計測器、9…レーザ光源、11…誘電体反射膜、21…ミリ波、22,22A,22B…導波管、23…プローブ光、24…レンズ、25…ファイバ、26,26A,26B…小孔。
Claims (16)
- 電気光学結晶を導波管内に挿入するステップと、
前記導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記電気光学結晶に対して前記高周波電磁波の進入方向と逆方向にプローブ光を入射するステップと、
前記電気光学結晶に入射しこの電気光学結晶を透過したプローブ光を導波管内に配置した鏡で反射させ、前記導波管内を伝播し前記鏡を透過した前記高周波電磁波の進行方向と同一方向に進行させてから電気光学結晶に再入射させるステップと、
前記電気光学結晶に再入射されこの電気光学結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップと、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換するステップと
を有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 電気光学結晶を導波管内に挿入するステップと、
前記導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記電気光学結晶に対して前記高周波電磁波の進入方向と逆方向にプローブ光を入射するステップと、
前記電気光学結晶に入射しこの電気光学結晶を透過したプローブ光をこの電気光学結晶に蒸着された誘電体反射膜で反射させ、前記導波管内を伝播し前記誘電体反射膜を透過した前記高周波電磁波の進行方向と同一方向に進行させてから電気光学結晶に再入射させるステップと、
前記電気光学結晶に再入射されこの電気光学結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップと、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換するステップと
を有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 請求項1または2において、
前記プローブ光を光ファイバを用いて電気光学結晶に導くステップを有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 電気光学結晶を導波管内に挿入するステップと、
前記導波管に開けた孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を前記導波管内に配置した鏡によって反射させ、前記導波管内を伝播し前記鏡を透過した前記高周波電磁波の進行方向と一致させてから前記高周波電磁波とともに電気光学結晶に入射させるステップと、
前記電気光学結晶に入射されこの電気光学結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップと、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換するステップと
を有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 電気光学結晶を導波管内に挿入するステップと、
前記導波管に開けた第1の孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を前記導波管内に配置した第1の鏡によって反射させ、前記導波管内を伝播し前記第1の鏡を透過した前記高周波電磁波の進行方向と一致させてから前記高周波電磁波とともに電気光学結晶に入射させるステップと、
前記電気光学結晶に入射されこの電気光学結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を前記導波管内に配置した第2の鏡によって反射させ、この反射プローブ光を前記導波管に開けた第2の孔から導波管外へ出射するステップと、
導波管外へ出射され前記偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップと、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換するステップと
を有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 導波管として矩形導波管を用い、かつ電気光学結晶としてせん亜鉛鉱型結晶を用いた場合に、前記結晶を前記矩形導波管に挿入可能な直方体に加工するステップと、
前記直方体に加工された結晶を前記直方体のxy面、yz面及びxz面のうち何れか一方の面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように前記矩形導波管に挿入するステップと、
前記矩形導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記せん亜鉛鉱型結晶に対してプローブ光を入射するステップと、
前記せん亜鉛鉱型結晶に入射されこのせん亜鉛鉱型結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップと、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換するステップと
を有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 導波管として円形導波管を用い、かつ電気光学結晶としてせん亜鉛鉱型結晶を用いた場合に、前記結晶を、前記円形導波管の断面に内接するような円形の底面を有する円柱に加工するステップと、
前記円柱に加工された結晶を前記底面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように前記円形導波管に挿入するステップと、
前記円形導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記せん亜鉛鉱型結晶に対してプローブ光を入射するステップと、
前記せん亜鉛鉱型結晶に入射されこのせん亜鉛鉱型結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップと、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換するステップと
を有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 導波管として円形導波管を用い、かつ電気光学結晶としてせん亜鉛鉱型結晶を用いた場合に、前記結晶を、前記円形導波管の断面に内接するような正方形の底面を有する四角柱に加工するステップと、
前記四角柱に加工された結晶を前記底面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように前記円形導波管に挿入するステップと、
前記円形導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記せん亜鉛鉱型結晶に対してプローブ光を入射するステップと、
前記せん亜鉛鉱型結晶に入射されこのせん亜鉛鉱型結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換するステップと、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換するステップと
を有することを特徴とする高周波電磁波検出方法。 - 導波管と、
前記導波管の内部に挿入された電気光学結晶と、
前記導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記電気光学結晶に対して前記高周波電磁波の進入方向と逆方向にプローブ光を入射する第1の入射手段と、
前記第1の入射手段により電気光学結晶に入射されこの電気光学結晶を透過したプローブ光を導波管内に配置した鏡で反射させ、前記導波管内を伝播し前記鏡を透過した前記高周波電磁波の進行方向と同一方向に進行させてから電気光学結晶に再入射させる第2の入射手段と、
前記第2の入射手段により前記電気光学結晶に再入射されこの電気光学結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段と
を有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。 - 導波管と、
前記導波管の内部に挿入された電気光学結晶と、
前記導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記電気光学結晶に対して前記高周波電磁波の進入方向と逆方向にプローブ光を入射する第1の入射手段と、
前記第1の入射手段により電気光学結晶に入射されこの電気光学結晶を透過したプローブ光をこの電気光学結晶に蒸着された誘電体反射膜で反射させ、前記導波管内を伝播し前記誘電体反射膜を透過した前記高周波電磁波の進行方向と同一方向に進行させてから電気 光学結晶に再入射させる第2の入射手段と、
前記第2の入射手段により前記電気光学結晶に再入射されこの電気光学結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段と
を有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。 - 請求項9又は10において、
前記プローブ光を電気光学結晶に導く光ファイバを有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。 - 導波管と、
前記導波管の内部に挿入された電気光学結晶と、
前記導波管に開けた孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を前記導波管内に配置した鏡によって反射させ、前記導波管内を伝播し前記鏡を透過した前記高周波電磁波の進行方向と一致させてから前記高周波電磁波とともに電気光学結晶に入射させる入射手段と、
前記入射手段により前記電気光学結晶に入射されこの電気光学結晶中で高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段と
を有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。 - 導波管と、
前記導波管の内部に挿入された電気光学結晶と、
前記導波管に開けた第1の孔からプローブ光を導波管内に入射し、この入射プローブ光を前記導波管内に配置した第1の鏡によって反射させ、前記導波管内を伝播し前記第1の鏡を透過した前記高周波電磁波の進行方向と一致させてから前記高周波電磁波とともに電気光学結晶に入射させる入射手段と、
前記入射手段により前記電気光学結晶に入射されこの電気光学結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を前記導波管内に配置した第2の鏡によって反射させ、この反射プローブ光を前記導波管に開けた第2の孔から導波管外へ出射する出射手段と、
前記出射手段により導波管外へ出射され偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段と
を有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。 - 矩形導波管と、
前記矩形導波管に挿入可能な直方体に加工され、前記直方体のxy面、yz面及びxz面のうち何れか一方の面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように前記矩形導波管に挿入された電気光学結晶であるせん亜鉛鉱型結晶と、
前記矩形導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記せん亜鉛鉱型結晶に対してプローブ光を入射する入射手段と、
前記入射手段により入射された前記せん亜鉛鉱型結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段と
を有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。 - 円形導波管と、
前記円形導波管の断面に内接するような円形の底面を有する円柱に加工され、前記底面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように前記円形導波管に挿入された電気光学結晶であるせん亜鉛鉱型結晶と、
前記円形導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記せん亜鉛鉱型結晶に対してプローブ光を入射する入射手段と、
前記入射手段により入射された前記せん亜鉛鉱型結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段と
を有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。 - 円形導波管と、
前記円形導波管の断面に内接するような正方形の底面を有する四角柱に加工され、前記底面が高周波電磁波の進行方向に対して垂直となるように前記円形導波管に挿入された電気光学結晶であるせん亜鉛鉱型結晶と、
前記円形導波管内を伝播する高周波電磁波が進入した前記せん亜鉛鉱型結晶に対してプローブ光を入射する入射手段と、
前記入射手段により入射された前記せん亜鉛鉱型結晶中で前記高周波電磁波の電界振幅に応じて偏光変化を起こしたプローブ光を強度変化光に変換する第1の変換手段と、
前記強度変化光に変換されたプローブ光を電気信号に変換する第2の変換手段と
を有することを特徴とする高周波電磁波検出装置。
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