JP5483176B2 - 電磁波パルス列生成装置 - Google Patents
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Description
図1に、単発パルス1とパルス列2の波形を示す。この明細書において、単発パルスとは、ある時間幅において、エネルギーの急峻な時間変化が時間軸方向に1回だけ孤立的に出現する状態をいう。一方、パルス列とは、ある時間幅において、エネルギーの急峻な時間変化が時間軸方向に複数回連続的に出現する状態をいう。図1に示すパルス列2は、単発パルス1が5回連続して出現する例を示している。なお、十分長い時間幅で観察した場合、いずれのパルスの場合にも、所定の時間間隔でパルスの出現が繰り返す場合が含まれる。
次に、再帰反射素子配列器25の構成と特性を説明する。以下の説明では、再帰反射素子配列器25の光学特性について説明するが、電磁波一般についても同様の特性が認められる。図3に、再帰反射素子と平面鏡の光学特性の違いを示す。まず、光が平面鏡に対して斜めに入射する場合を考える(図3(b)の場合)。この場合、光は入射角と同じ角度で平面鏡の法線に対して反対方向に反射する(図3(d)の場合)。これに対し、再帰反射素子に対して斜めに入射する光は、入射方向と同方向に戻るように反射する(図3(a)及び(c)の場合)。すなわち、「再帰反射」とは、反射光が「入射時と同じ道を再び帰る」反射という意味である。この再帰反射素子は、広く普及している一般的な光学素子の一つであり、自転車後部に取り付けられている赤い反射板や、工場の生産ライン上に設置される生産物等の通過検知器などに利用されている。また、再帰反射素子は工業的に量産可能であり、非常に安価に生産できる。
以下では、図2に示す電磁波パルス列生成装置20により、単発パルスからパルス列が生成される様子を更に詳細に説明する。
ここでは、前述した電磁波パルス列生成装置20の応用例の1つとして、テラヘルツ波生成装置について説明する。
以下では、テラヘルツ波の同調技術について説明する。光パルス列から狭帯域のテラヘルツ波を発生させる場合、テラヘルツ波の周波数は、光パルス列を構成するパルスの時間間隔の逆数に等しくなる。これは、光パルス列を構成するパルスの時間間隔を変化させることにより、テラヘルツ波の周波数を同調できることを意味する。
前述した実施例では、単一の狭帯域テラヘルツ波を生成し、必要に応じて同調する周波数を調整する仕組みについて説明した。このため、再帰反射素子配列器35を構成する再帰反射素子は、いずれも全て同じサイズ(幅)を有し、配列面上に等間隔に配列されている場合を想定した。
前述した実施例の場合には、偏向性分離器と偏光面回転器を実装するテラヘルツ波生成装置について説明した。しかしながら、電磁波の分離に偏向面の違いを利用しない分離器を使用する場合には、偏向面回転器を用いない構成も考えられる。
以下では、実証実験の結果を示す。実験では、光パルス源として、近赤外線のチタン・サファイアパルスレーザーを使用した(中心波長:800 nm、パルス幅:200fs(fsは「フェムト秒」の意。1フェムトは10の−15乗)、パルス発生繰り返し周波数:90MHz)。再帰反射素子配列器35には、コーナーキューブアレーを採用した。なお、実験装置では、5個のコーナーキューブを配列したアレーを使用し、単一のコーナーキューブの開口径は4mm、配列間隔は4mmとした。また、近赤外線からテラヘルツ波を生成する波長変換器81には光伝導半導体素子を使用した。光パルス列の測定にはオートコリレーターを使用し、テラヘルツ波時間波形の計測には電気光学サンプリング装置を使用した。
最後に、従来装置と実施例装置による光パルス列を生成手法の違いについて詳細に説明する。なお、従来装置として、空間光変調器を利用する装置と複屈折結晶を利用する装置について説明する。これらの従来装置は、単一の光パルスから複数のパルスで構成される光パルス列を生成してテラヘルツ波を発生するのに利用されている。
このとき、空間光変調器123によって特定の波長成分の位相を調整することにより、回折格子125で反射した後に出力される光の時間波形を任意に変形することができる。
Claims (9)
- 単発の電磁波パルスを出力する電磁波パルス源と、
前記電磁波パルスのビーム径内に少なくとも複数の再帰反射素子が配列するように、前記複数の再帰配列素子の配列面を前記電磁波パルスの入射側のパルス面に対して斜めに配置され、電磁波パルスの入射方向に階段状のパルス面を有する複数の電磁波パルスを反射する再帰反射素子配列器と、
前記電磁波パルス源から入射される電磁波パルスを前記再帰反射素子配列器の方向に射出すると共に、前記再帰反射素子配列器から入射される前記複数の電磁波パルスの少なくとも一部を前記電磁波パルス源とは異なる方向に反射する電磁波分離器と、
前記電磁波分離器において反射された複数の電磁波パルスを集束し、焦点位置に電磁波パルス列を生成する電磁波集束器と
を有する電磁波パルス列生成装置。 - 請求項1に記載の電磁波パルス列生成装置において、
前記再帰反射素子配列器の配列面の傾斜角を、入射される電磁波パルスのパルス面に対して調整する傾斜角調整手段
を有することを特徴とする電磁波パルス列生成装置。 - 請求項1に記載の電磁波パルス列生成装置において、
前記再帰反射素子配列器は、反射面の傾斜方向にサイズが異なる複数の再帰反射素子を配列した構造を有する
ことを特徴とする電磁波パルス列生成装置。 - 請求項3に記載の電磁波パルス列生成装置において、
前記複数の再帰反射素子のサイズは、傾斜方向への再帰反射素子の並び方向に単調に増加又は減少する
ことを特徴とする電磁波パルス列生成装置。 - 請求項1に記載の電磁波パルス列生成装置は、
入射される前記複数の電磁波パルスのパルス面とは異なる方向に傾斜角が調整される、複数の再帰反射素子の2次元配列面を有する第2の再帰反射素子配列器を更に有し、
前記電磁波集束器は、前記第2の再帰反射素子配列器から射出される複数の電磁波パルスを集束する
ことを特徴とする電磁波パルス列生成装置。 - 請求項1に記載の電磁波パルス列生成装置において、
前記電磁波パルス源から射出される又は射出された電磁波パルスのパルス幅を調整するパルス幅調整手段
を有することを特徴とする電磁波パルス列生成装置。 - 請求項1に記載の電磁波パルス列生成装置は、
前記電磁波パルス源から射出された電磁波パルスのビーム径を拡大する電磁波拡大器
を有することを特徴とする電磁波パルス列生成装置。 - 請求項1に記載の電磁波パルス列生成装置において、
前記電磁波分離器は偏向性分離器であり、前記再帰反射素子配列器と前記電磁波分離器の伝搬経路上には偏向面を回転する偏向面回転器を有する
ことを特徴とする電磁波パルス列生成装置。 - 請求項1に記載の電磁波パルス列生成装置は、
前記電磁波パルス列を入射してテラヘルツ波を発生する波長変換素子を有する
ことを特徴とする電磁波パルス列生成装置。
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