JP5243358B2 - テラヘルツ分光システム及び物質同定方法 - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施の形態におけるテラヘルツ分光システムの構成を示すブロック図である。同図に示すテラヘルツ分光システム1は、スーパーコンティニウム(Supercontinuum:SC)光源11、アレイ導波路回折格子(Array Waveguide Grating:AWG)12、光シングルサイドバンド(Single Sideband:SSB)変調器13、ミリ波スイッチ14、互いに異なる周波数のミリ波信号を発振する固定発振器15A〜15E、光スイッチ16、光カプラ17、光信号をテラヘルツ波に変換する光電変換器18、透過波の強度(吸収特性)を測定するテラヘルツ検波器19、および判定装置20を備える。同図に示すテラヘルツ分光システムは、複数の単一周波数のテラヘルツ波を被測定物100に照射して各周波数のテラヘルツ波における透過波の強度を測定し、これら各透過波の強度のうちの一つを基準強度として他の透過波の強度をこの基準強度で除した値(透過波の強度比)を求め、同一周波数のテラヘルツ波によりあらかじめ測定した候補物質での透過波の強度比と比べることで、候補物質が被測定物に含まれているか否かを判定する。
次に、第2の実施の形態におけるテラヘルツ分光システムについて説明する。
次に、第3の実施の形態におけるテラヘルツ分光システムについて説明する。
これまではテラヘルツ分光の光源として光技術を使用しているが、第4,5の実施の形態では、電気技術により構成した。
図8は、第5の実施の形態におけるテラヘルツ分光システムの構成を示すブロック図である。同図に示すテラヘルツ分光システム6は、互いに異なる周波数の信号を発生する複数の固定発振器61A〜61E、ミリ波スイッチ62、ハーモニックミキサ63、周波数f0の信号を発生する固定発振器64、テラヘルツ検波器65、および判定装置66を備える。
11…SC光源
31…連続光源
41A〜41F…シングルモードレーザ
12…AWG
13…光SSB変調器
14,52,62…ミリ波スイッチ
15A〜15E,51A〜51E,61A〜61E,64…固定発振器
16,33,42…光スイッチ
17,32,35,43…光カプラ
34A〜34F…光フィルタ
18,36,44…光電変換器
53…周波数逓倍器
63…ハーモニックミキサ
19,37,45,54,65…テラヘルツ検波器
20,38,46,55,66…判定装置
21…算出部
22…蓄積部
100…被測定物
Claims (7)
- 周波数が異なる複数のテラヘルツ波を照射するテラヘルツ波照射手段と、
前記複数のテラヘルツ波それぞれを測定対象に照射したときの透過波あるいは反射波の強度を測定する測定手段と、
前記複数のテラヘルツ波それぞれを候補物質に照射して測定した前記強度それぞれについて、当該強度のうちの1つを基準としたときの当該基準に対する他の前記強度の比を複数波長について複数取得して複数の候補物質強度比として格納した蓄積手段と、
前記測定手段が測定した前記複数のテラヘルツ波それぞれにおける前記強度を受信し、当該強度のうちの1つを基準としたときの当該基準に対する他の前記強度の比を複数波長について複数取得して複数の測定対象強度比として算出し、当該複数の測定対象強度比を前記蓄積手段に格納した前記複数の候補物質強度比のそれぞれと比較することで前記測定対象を同定する同定手段と、
を有することを特徴とするテラヘルツ分光システム。
- 前記テラヘルツ波照射手段は、
所定の周波数間隔の複数のモードを発生する光源と、
前記複数のモードのうち2つのモードを取り出す取出手段と、
互いに異なる周波数の信号を出力する複数の発振器と、
前記複数の発振器が出力する信号から1つの信号を選択するスイッチと、
前記2つのモードの内の一方のモードを入力し、前記スイッチが選択した信号の周波数に基づいて当該モードの周波数を変化させる変調器と、
周波数が変化した前記一方のモードと前記2つのモードの内の他方のモードとを合波する光カプラと、
合波した2つのモードを含む光信号をテラヘルツ波に変換する光電変換器と、
を有することを特徴とする請求項1記載のテラヘルツ分光システム。 - 前記テラヘルツ波照射手段は、
広い周波数領域を連続的に含む光信号を出力する連続光源と、
前記連続光源が出力する光信号を分岐する第1の光カプラと、
分岐された一方の光信号から所定の周波数の光信号を切り出す第1のフィルタと、
互いに異なる複数の周波数の光信号を切り出す複数の第2のフィルタと、
分岐された他方の光信号が入力され、前記複数の第2のフィルタから1つを選択して前記他方の光信号を当該選択した第2のフィルタに入力する光スイッチと、
前記第1、第2のフィルタが出力する光信号を合波する第2の光カプラと、
合波した前記光信号をテラヘルツ波に変換する光電変換器と、
を有することを特徴とする請求項1記載のテラヘルツ分光システム。 - 前記テラヘルツ波照射手段は、
所定の周波数のモードを出力する第1のシングルモードレーザと、
互いに異なる周波数のモードを出力する複数の第2のシングルモードレーザと、
前記複数の第2のシングルモードレーザの出力のうち1つを選択する光スイッチと、
前記第1のシングルモードレーザの出力と前記光スイッチが選択した前記第2のシングルモードレーザの出力を合波する光カプラと、
合波した2つのモードを含む光信号をテラヘルツ波に変換する光電変換器と、
を有することを特徴とする請求項1記載のテラヘルツ分光システム。 - 前記テラヘルツ波照射手段は、
互いに異なる周波数の信号を出力する複数の発振器と、
前記複数の発振器が出力する信号のうち1つを選択するスイッチと、
前記スイッチが選択した信号を周波数逓倍してテラヘルツ波を放射する周波数逓倍器と、
を有することを特徴とする請求項1記載のテラヘルツ分光システム。 - 前記テラヘルツ波照射手段は、
所定の周波数の信号を出力する第1の発振器と、
互いに異なる周波数の信号を出力する複数の第2の発振器と、
前記複数の第2の発振器が出力する信号のうち1つを選択するスイッチと、
前記第1の発振器が出力する信号を周波数逓倍するとともに、前記スイッチが選択した信号の周波数でアップコンバートしてテラヘルツ波を放射するハーモニックミキサと、
を有することを特徴する請求項1記載のテラヘルツ分光システム。 - 周波数が異なる複数のテラヘルツ波を照射するステップと、
前記複数のテラヘルツ波それぞれを測定対象に照射したときの透過波あるいは反射波の強度を測定するステップと、
前記測定ステップで測定した前記複数のテラヘルツ波それぞれにおける前記強度を受信するステップと、
前記受信した強度のうちの1つを基準としたときの当該基準に対する他の前記受信した強度の比を複数波長について複数取得して複数の測定対象強度比として算出するステップと、
前記複数のテラヘルツ波それぞれを候補物質に照射して測定された前記強度それぞれについて、前記強度のうちの1つを基準としたときの当該基準に対する他の前記強度の比を複数波長について複数取得して複数の候補物質強度比として格納する蓄積手段から読み出して、当該読み出した複数の候補物質強度比と前記複数の測定対象強度比をそれぞれ比較することで前記測定対象を同定するステップと、
を有することを特徴とする物質同定方法。
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