JP5283981B2 - テラヘルツ波発生・検出用光伝導素子 - Google Patents
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第1の本発明に係るテラヘルツ波を発生或は検出するための光伝導素子は、
光照射によってキャリアを発生させるためのキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の一方の面に設けられた導体からなり、互いに並行して配置されているストリップ線路を含み構成される2つの電極部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリア発生層に光を照射するための間隙を介して対向して配置されている2つのアンテナ部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリアによって発生或は検出されるテラヘルツ波の伝搬状態を調整するための2つの調整スタブと、を有し、
前記2つの調整スタブは、前記キャリアによって発生或は検出されるテラヘルツ波の動作波長λ以下の長さを有し、且つ前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から前記波長λ以下の範囲には位置していることを特徴とする。即ち、各調整スタブの少なくとも一部は、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から前記波長λ以下の範囲にある。
光照射によってキャリアを発生させるためのキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の一方の面に設けられた導体からなり、互いに並行して配置されているストリップ線路を含み構成される2つの電極部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリア発生層に光を照射するための間隙を介して対向して配置されている2つのアンテナ部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリアによって発生或は検出されるテラヘルツ波の伝搬状態を調整するための2つの調整スタブと、を有し、
前記2つの調整スタブは、前記キャリアによって発生或は検出されるテラヘルツ波の動作波長λ以下の長さを有する導体であり、且つ前記ストリップ線路の長手方向の延長線上に接続され、
前記調整スタブの端部は、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から前記波長λ以内の範囲にあ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ためのキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の一方の面に設けられた導体からなり、互いに並行して配置されているストリップ線路を含み構成される2つの電極部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリア発生層に光を照射するための間隙を介して対向して配置されている2つのアンテナ部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリアによって発生或は検出されるテラヘルツ波の伝搬状態を調整するための2つの調整スタブと、を有し、
前記2つの調整スタブは、前記キャリアによって発生或は検出されるテラヘルツ波の動作波長λ以下の長さを有し、且つ前記ストリップ線路の外縁に沿って、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から波長λ以内の範囲で前記電極部に接続することを特徴とする。即ち、各調整スタブの少なくとも一部は、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から波長λ以内の範囲で前記電極部に接続する。
光を照射することにより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面上に設けられた第1の電極と、
前記キャリア発生層の面上に設けられ、且つ、前記第1の電極に並行して並んでいる第2の電極と、を有し、
前記第1の電極と前記第2の電極とは、それぞれアンテナ部を含み構成され、前記光を照射する照射位置は、前記第1の電極と前記第2の電極とが有するアンテナ部の間にあり、
前記第1の電極と前記第2の電極との端部のうち少なくとも一方が、前記照射位置から前記第1の電極と前記第2の電極との間隔dの略2倍以内の距離に設けられていることを特徴とする。
光を照射することにより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面上に設けられた第1の電極と、前記キャリア発生層の面上に設けられ、且つ、前記第1の電極に並行して並んでいる第2の電極と、を有し、
前記第1の電極と前記第2の電極とは、それぞれアンテナ部を含み構成され、前記光を照射する照射位置は、前記第1の電極と前記第2の電極とが有するアンテナ部の間にあり、
前記第1の電極と前記第2の電極とに、互いに対向するように配置される調整スタブが、前記照射位置から、少なくとも前記第1の電極と前記第2の電極との間隔の略2倍以内の距離には設けられている導体であることを特徴とする。即ち、各調整スタブの少なくとも一部は、前記照射位置から前記間隔の略2倍以内の距離にある。
本実施形態は、テラヘルツ波を発生或は検出するための光伝導素子の周波数特性を調整するための技術に関する。具体的には、光伝導素子を構成する電極(アンテナ構造や制御用電極を含む)に対して調整用のスタブを別途追加することで、光伝導素子の周波数特性を調整する。この調整用のスタブは、上述した対を成す第1の調整スタブないし電極の端部(図26の2606や図28の2806)と対を成す第2の調整スタブ(図25の2506や図27の2706)の少なくとも一方を含む。第1の調整スタブは、後述する実施例1などで説明する様に、ストリップ線路の長手方向の延長線上に伸びて、その先端は、アンテナ部と電極部の接続部分に対し、波長λ以内の範囲にある。第2の調整スタブは、後述する実施例3などで説明する様に、ストリップ線路を構成する2つの導体の外縁に沿って、アンテナ部と電極部の接続部分に対し、波長λ以内の範囲で接続している。光伝導素子を発生素子として用いる場合、発生されるテラヘルツ波の周波数エネルギー分布を調整し、使用するアプリケーションに適したテラヘルツ波を提供することができる。
(a)第1の調整スタブ
本実施形態に係るテラヘルツ波を発生或は検出するための光伝導素子について、図28を用いて説明する。
別の本実施形態に係る光伝導素子において、前記キャリアから発生される或は前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性が平坦化する構成について、以下に説明する。まず、前記2つの調整スタブ2806は、前記ストリップ線路(電極部2802)の長手方向の延長線上に接続される。また、前記2つの調整スタブ2806の長さは、前記アンテナ部2804と前記電極部2802の接続部分2808から0.5λから0.8λである。上記調整スタブの長さのときに平坦化することについては、下記実施例1で詳述する。
別の本実施形態に係る光伝導素子において、前記キャリアから発生される或は前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性が偏在化する構成について、以下に説明する。まず、前記2つの調整スタブ2806は、前記ストリップ線路(電極部2802)の長手方向の延長線上に接続される。また、前記2つの調整スタブ2806の長さは、前記アンテナ部2804と前記電極部2802の接続部分2808から0.1λから0.5λである。上記調整スタブの長さのときに偏在化することについては、下記実施例2で詳述する。
別の本実施形態に係るテラヘルツ波を発生或は検出するための光伝導素子について、図26を用いて説明する。ここで、上述した実施形態では、調整スタブの長さと位置を波長λで規定したのに対し、ここでは電極どうしの間隔dで規定している。
別の本実施形態に係るテラヘルツ波を発生或は検出するための光伝導素子について、図27を用いて説明する。
別の本実施形態に係る光伝導素子において、前記キャリアから発生される或は前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性を平坦化するための構成について、以下に説明する。まず、前記2つの調整スタブ2706の長さは、0.1λから0.2λである。また、前記2つの調整スタブ2706は、前記電極部2702(ストリップ線路)の外縁に沿って、前記アンテナ部2704と前記電極部2702の接続部分2708から、該調整スタブ2706の長さに等しい位置に接続されている。上記調整スタブの長さのときに平坦化することについては、下記実施例3で詳述する。
別の本実施形態に係る光伝導素子において、前記キャリアから発生される或は前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性を偏在化するための構成について、以下に説明する。まず、前記2つの調整スタブ2706の長さは、0.2λから0.5λである。また、前記2つの調整スタブ2706は、前記電極部2702(ストリップ線路)の外縁に沿って、前記アンテナ部2704と前記電極部2702の接続部分2708から、該調整スタブ2706の長さに等しい位置に接続されている。上記調整スタブの長さのときに偏在化することについては、下記実施例4で詳述する。
別の本実施形態に係るテラヘルツ波を発生或は検出するための光伝導素子について、図25を用いて説明する。ここで、上述した実施形態では、第2の調整スタブの長さと位置を波長λで規定したのに対し、ここでは電極どうしの間隔dで規定している。
(実施例1:第1の調整スタブで平坦化)
図1は、本発明を実施し得る光伝導素子の実施例1の構成を示す図である。具体的には、本実施例は、光伝導素子の周波数特性を平坦化する構成例に係る。図1のように、本実施例の光伝導素子は、アンテナ部101、対を成す第1の調整スタブである調整スタブ102、キャリア発生層103、電極部104、基板105を含む構成である。
本実施例は、実施例1で説明した基本構造を持つ光伝導素子に関するが、実施例1と異なる周波数特性を偏在化する一例である。尚、上記実施例1と重複する部分の説明は省略する。図1は、本発明を実施し得る光伝導素子の実施例2の構成をも示したものであるが、実施例1とは、調整スタブ102の長さL1が異なる。
図2は、本発明を実施し得る光伝導素子の実施例3の構成を示した図である。具体的には、光伝導素子の周波数特性を平坦化する一例を示す。尚、上記実施例と重複する部分の説明は省略する。これまでの実施例と異なるのは、調整スタブ202の接続位置である。本実施例では、ストリップ線路を構成する2つの導体の外縁に沿って、L2の間隔で、調整スタブ202が一対接続している。そして、調整スタブ202のスタブ長は、接続位置の間隔L2と同じ長さを有する。
本実施例は、実施例3で説明した光伝導素子に関し、実施例2のように周波数特性を偏在化する一例である。尚、上記実施例と重複する部分の説明は省略する。図2は、本発明を実施し得る光伝導素子の実施例4の構成例を示したものでもあるが、実施例3とは、調整スタブ202の長さ及び接続位置が異なる。
本実施例では、本発明を実施し得る装置の一構成例を示す。具体的には、これまで説明してきた光伝導素子を用いて、サンプルの深さ方向の情報を取得するイメージング装置に関する一構成例である。尚、上記実施例と重複する部分の説明は省略する。
図5に、増幅部403の一構成例を示す。図5のように、増幅部403は、次の構成要素を有する。構成要素は、3つのレーザダイオード(図5中LDと記載)、シングルモードファイバ501、WDMカプラ502及び505、偏光コントローラ503、Er(エルビウム)添加ファイバ504、偏光ビームコンバイナ506である。WDMはWavelength-Division-Multiplexing(波長分割多重方式)を意味する。
本実施例では、本発明を実施し得る装置の一構成例を示す。具体的には、これまで説明してきた光伝導素子及びファイバレーザを用いて、情報の伝送を行う通信装置に関する一構成例である。尚、上記実施例と重複する部分の説明は省略する。
102、2606、2806 第1の調整スタブ
103、2501、2601、2701、2801 キャリア発生層
104、2502、2503、2602、2603、2702、2802 電極部(電極)
104b ストリップ線路
202、2506、2706 第2の調整スタブ
301 超短パルスレーザ(ファイバレーザ)
302 光伝導素子(発生用)
303 光伝導素子(検出用)
304 駆動ドライバ
305 検出部
308 測定対象(サンプル)
801、901、1001 変調部
2409 フィルタ
2505、2605 照射位置
2607、2807 第1の調整スタブの端部(第1の調整スタブの先端、電極の端部)
2708、2808 接続部分
Claims (8)
- テラヘルツ波パルスを発生或いは検出するための光伝導素子であって、
光照射によってキャリアを発生させるためのキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の一方の面に設けられた導体からなり、互いに並行して配置されているストリップ線路を含み構成される2つの電極部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリア発生層に光を照射するための間隙を介して対向して配置されている2つのアンテナ部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の伝搬状態を調整するための2つの第1の調整スタブと、
を有し、
前記2つの第1の調整スタブは、夫々、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の動作波長λ以下の範囲に位置し、前記ストリップ線路の長手方向の延長線上に接続される、長さをもった導体であり、
前記2つの第1の調整スタブは、夫々、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から0.5λから0.8λの長さを有することにより、前記キャリアから発生される或いは前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性が平坦化することを特徴とする光伝導素子。 - テラヘルツ波パルスを発生或いは検出するための光伝導素子であって、
光照射によってキャリアを発生させるためのキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の一方の面に設けられた導体からなり、互いに並行して配置されているストリップ線路を含み構成される2つの電極部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリア発生層に光を照射するための間隙を介して対向して配置されている2つのアンテナ部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の伝搬状態を調整するための2つの第1の調整スタブと、
を有し、
前記2つの第1の調整スタブは、夫々、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の動作波長λ以下の範囲に位置し、前記ストリップ線路の長手方向の延長線上に接続される、長さをもった導体であり、
前記2つの第1の調整スタブは、夫々、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から0.1λから0.5λの長さを有することにより、前記キャリアから発生される或は前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性が偏在化することを特徴とする光伝導素子。 - テラヘルツ波パルスを発生或いは検出するための光伝導素子であって、
光照射によってキャリアを発生させるためのキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の一方の面に設けられた導体からなり、互いに並行して配置されているストリップ線路を含み構成される2つの電極部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリア発生層に光を照射するための間隙を介して対向して配置されている2つのアンテナ部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の伝搬状態を調整するための2つの第2の調整スタブと、
を有し、
前記2つの第2の調整スタブは、夫々、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の動作波長λ以下の範囲に位置し、前記ストリップ線路の外縁に沿って、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から間隔を隔てて、接続する導体であり、
前記2つの第2の調整スタブは、夫々、0.1λから0.2λの長さを有し、前記ストリップ線路の外縁に沿って、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から該第2の調整スタブの長さに等しい位置に接続されることにより、前記キャリアから発生される或は前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性が平坦化することを特徴とする光伝導素子。 - テラヘルツ波パルスを発生或いは検出するための光伝導素子であって、
光照射によってキャリアを発生させるためのキャリア発生層と、
前記キャリア発生層の一方の面に設けられた導体からなり、互いに並行して配置されているストリップ線路を含み構成される2つの電極部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリア発生層に光を照射するための間隙を介して対向して配置されている2つのアンテナ部と、
それぞれが前記2つの電極部にそれぞれ接する導体からなり、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の伝搬状態を調整するための2つの第2の調整スタブと、
を有し、
前記2つの第2の調整スタブは、夫々、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から、前記キャリアによって発生或いは検出されるテラヘルツ波の動作波長λ以下の範囲に位置し、前記ストリップ線路の外縁に沿って、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から間隔を隔てて、接続する導体であり、
前記2つの第2の調整スタブは、夫々、0.2λから0.5λの長さを有し、前記ストリップ線路の外縁に沿って、前記アンテナ部と前記電極部の接続部分から該第2の調整スタブの長さに等しい位置に接続されることにより、前記キャリアから発生される或は前記キャリアが検出するテラヘルツ波の周波数特性が偏在化することを特徴とする光伝導素子。 - 前記波長λは、前記2つのストリップ線路どうしの間隔dの2倍の長さであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光伝導素子。
- 前記光照射を行う位置は、前記2つのアンテナ部の間にあり、
前記2つの第1の調整スタブまたは前記2つの第2の調整スタブが、夫々、前記照射位置から前記2つの電極の間隔dの2倍以内の距離に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光伝導素子。 - イメージング装置であって、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光伝導素子と、
前記アンテナ部の間隙に出力をあててキャリアを発生させる超短パルスレーザと、
発生したキャリアの伝搬状態を制御する前記電極部に接続された駆動ドライバと、を有し、
前記光伝導素子からテラヘルツ波を発生させ、測定対象の表面及び内部の屈折率界面において反射したテラヘルツ波より、測定対象の内部構造情報を取得することを特徴とするイメージング装置。 - 通信装置であって、
請求項2または4に記載の光伝導素子と、
前記アンテナ部の間隙に出力をあててキャリアを発生させる超短パルスレーザと、
発生したキャリアの伝搬状態を制御する前記電極部に接続された駆動ドライバと、
前記駆動ドライバが前記電極部に供給する信号、或いは前記超短パルスレーザの出力を送信情報に従って変調する変調部と、を有し、
大気に存在するテラヘルツ波の周波数帯域に特有の吸収波長域の成分を減少させるように、周波数特性を偏在させたテラヘルツ波を用いて通信を行うことを特徴とする通信装置。
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