KR20090023191A - Measurement equipment - Google Patents

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KR20090023191A KR20080083875A KR20080083875A KR20090023191A KR 20090023191 A KR20090023191 A KR 20090023191A KR 20080083875 A KR20080083875 A KR 20080083875A KR 20080083875 A KR20080083875 A KR 20080083875A KR 20090023191 A KR20090023191 A KR 20090023191A
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게이꼬 기따기시
가즈유끼 스미다
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오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

A measurement apparatus is provided to generate a terahertz wave with a frequency spectrum suitable for a subject by a simple configuration. A pulse light source(10) generates the first pulse light with a first wavelength. A pulse conversion unit generates the second pulse light with a second wavelength by receiving the first pulse light. A first terahertz wave source(20) receives the first pulse light and generates a first terahertz wave. A second terahertz wave source(30) receives the second pulse light and generates a second terahertz wave. A coupling unit(22) couples the first terahertz wave and the second terahertz wave. The waveguide guides the coupled terahertz wave to the object. A detection unit detects the terahertz wave transmitting the object. A light guide(42,44,46a,46b,48) guides the second pulse light to the detection unit(40). The detection unit outputs the electric signal according to the intensity of the terahertz wave in response to the second pulse light.

Description

측정 장치{MEASUREMENT EQUIPMENT}MEASURING DEVICE {MEASUREMENT EQUIPMENT}

본 발명은, 테라헤르츠파를 이용하여 측정 대상의 특성을 측정하는 측정 장치에 관한 것으로，보다 특정적으로는, 측정 대상에 대하여, 적절한 주파수 스펙트럼을 갖는 테라헤르츠파를 용이하게 조사할 수 있는 구성에 관한 것이다．The present invention relates to a measuring device for measuring the characteristics of a measurement object using terahertz waves, and more particularly, to a structure in which a terahertz wave having an appropriate frequency spectrum can be easily irradiated to the measurement object. It is about.

최근, 양자 일렉트로닉스나 반도체 공업의 진보에 의해, 테라헤르츠파를 응용한 다양한 기술이 제안되어 있다. 테라헤르츠파는, 주파수가 약 0.01∼100㎔(파장이 3㎛∼30㎜)의 전자파이다. 이와 같은 테라헤르츠파의 응용의 일례로서, 테라헤르츠 영역에서의 각종 물질(측정 대상)에 대한 특성 측정이 시도되고 있다.In recent years, with the progress of quantum electronics and the semiconductor industry, various techniques which apply terahertz waves have been proposed. The terahertz wave is an electromagnetic wave having a frequency of about 0.01 to 100 kHz (wavelength of 3 µm to 30 mm). As an example of the application of such terahertz waves, measurement of characteristics of various substances (objects to be measured) in the terahertz region has been attempted.

일반적으로, 측정되는 측정 대상의 특성은, 주파수 영역에서의 특성값(예를 들면, 투과율 스펙트럼 등)이므로, 측정 대상에 조사하는 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼은, 가능한 한 광 대역인 것이 바람직하다. 또한，측정 대상에 따라서, 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 적절하게 변경할 수 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 니즈를 충족시키기 위하여, 예를 들면 일본 특허 공개 2000-049402호 공보에는, 주파수 스펙트럼의 절환을 용이하게 행할 수 있는 테라헤르츠파 발생 장치가 개시되어 있다.In general, since the characteristic of the measurement object to be measured is a characteristic value (for example, transmittance spectrum) in the frequency domain, it is preferable that the frequency spectrum of the terahertz wave irradiated to the measurement object is as wide as possible. Moreover, it is preferable that the frequency spectrum of a terahertz wave can be changed suitably according to a measurement object. In order to satisfy such a need, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-049402 discloses a terahertz wave generator that can easily switch frequency spectrum.

또한，일본 특허 공개 2005-129732호 공보에는, 광 대역의 테라헤르츠 펄스광을 발생하는 테라헤르츠 광 발생 장치 및 다양한 측정 목적에 적합한 테라헤르츠 광 측정 장치가 개시되어 있다. 보다 구체적으로는，일본 특허 공개 2005-129732호 공보에는, 레이저 광원으로부터 방사된 펄스광 L1을 빔 스플리터로 2개의 펄스광 L2, L3으로 분할하고, 한쪽의 펄스광 L2를 광 전도 안테나에 조사하여 테라헤르츠 펄스광 T1을 발생시킴과 함께，다른 쪽의 펄스광 L3을 반도체 부재에 조사하여 테라헤르츠 펄스광 T2를 발생시키는 구성이 개시되어 있다. 또한，반도체 부재로서는, GaAs 기판에 GaAs 에피택셜막을 형성한 것이 개시되어 있다.In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-129732 discloses a terahertz light generating device for generating terahertz pulsed light of a wide band and a terahertz light measuring device suitable for various measurement purposes. More specifically, Japanese Patent Laid-Open No. 2005-129732 discloses that pulsed light L1 emitted from a laser light source is divided into two pulsed lights L2 and L3 with a beam splitter, and one pulsed light L2 is irradiated to a light conducting antenna. A structure is disclosed in which terahertz pulsed light T1 is generated and the other pulsed light L3 is irradiated to the semiconductor member to generate terahertz pulsed light T2. Moreover, as a semiconductor member, what formed the GaAs epitaxial film in the GaAs substrate is disclosed.

또한，「Masayoshi Tonouchi, “Cutting-edge terahertz technology “, nature photonics, February 2007, Volume 1 No 2 pp 97-105」에는, 테라헤르츠파의 발생원으로서, 종래의 광 전도 안테나나 반도체 부재 외에，DAST라 불리우는 유기 비선형 광학 결정을 이용하는 것이 제안되어 있다.In addition, "Masayoshi Tonouchi," Cutting-edge terahertz technology ", nature photonics, February 2007, Volume 1 No 2 pp 97-105, is a source of terahertz waves, in addition to conventional light conducting antennas and semiconductor members, It is proposed to use organic nonlinear optical crystals called.

그런데，전술한 광 전도 안테나, 반도체 부재 및 유기 비선형 광학 결정 등의 테라헤르츠파의 발생원은, 펄스광을 조사함으로써 테라헤르츠파를 발생하지만, 그 수광 특성은 가지각색이다. 예를 들면, 전술한 「Masayoshi Tonouchi, "'Cutting-edge terahertz techno1ogy", naturephotonics, February 2007, Volume 1 No 2 pp 97-105」은, 1560nm 파장의 펄스광을 DAST에 조사하는 구성을 개시하고 있지만, 한편으로，광 전도 안테나나 반도체 부재는, 그 펄스광의 반파장에 상당하 는 780nm 파장의 펄스광에 대한 감수성이 높은 것이 알려져 있다.By the way, the source of terahertz waves such as the light conducting antenna, the semiconductor member, and the organic nonlinear optical crystal described above generates terahertz waves by irradiating pulsed light, but the light receiving characteristics are varied. For example, the above-mentioned "Masayoshi Tonouchi," 'Cutting-edge terahertz techno1ogy ", naturephotonics, February 2007, Volume 1 No 2 pp 97-105" discloses a configuration in which pulsed light having a wavelength of 1560 nm is irradiated to DAST. On the other hand, it is known that a light conducting antenna and a semiconductor member have high sensitivity to pulsed light having a wavelength of 780 nm corresponding to the half wavelength of the pulsed light.

그 때문에，특허 공개 2005-129732호 공보에 개시되는 구성에서, 테라헤르츠파의 발생원으로서, 광 전도 안테나 또는 반도체 부재와, DAST 등의 유기 비선형 광학 결정을 조합하여 사용하고자 하면, 알맞은 파장이 서로 다르므로, 한쪽의 발생원에서의 테라헤르츠파의 발생 효율이 저하한다고 하는 과제가 있었다.Therefore, in the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-129732, suitable wavelengths differ from each other when a combination of a light conducting antenna or a semiconductor member and an organic nonlinear optical crystal such as DAST is used as a source of terahertz waves. Therefore, there existed a subject that the generation efficiency of the terahertz wave in one generation source falls.

이에 대하여, 복수의 테라헤르츠파의 발생원을 조합하여 사용하기 위해서, 복수의 펄스광 광원을 설치함으로써, 각각의 발생원에 적합한 파장을 갖는 펄스광을 발생하기 위한 구성도 고려된다. 그러나, 이와 같은 구성을 실현하는 것은, 이하와 같은 이유에 의해 곤란하다. 즉, 테라헤르츠파의 펄스 폭이 매우 짧기 때문에, 통상의 측정 방법에서는, 테라헤르츠파의 강도를 시계열로 측정할 수 없다. 따라서，일본 특허 공개 2000-049402호 공보나 특허 공개 2005-129732호 공보에 개시되는 바와 같이, 동일한 펄스광 광원으로부터 발생하는 펄스광이 테라헤르츠 광 검출기에 도달할 때까지의 지연 시간을 순차적으로 변경함으로써, 테라헤르츠파의 강도를 시계열로 측정하는 구성이 일반적으로 되어 있다. 따라서，이와 같은 측정 방법을 채용하는 한, 각 펄스광 광원이 발생하는 펄스광의 타이밍을 나노초 오더로 일치시킬 필요가 있어, 현실적이지 않다.In contrast, in order to use a plurality of terahertz wave generation sources in combination, a configuration for generating pulsed light having a wavelength suitable for each generation source is also contemplated by providing a plurality of pulsed light sources. However, it is difficult to realize such a structure for the following reasons. That is, since the pulse width of terahertz waves is very short, the intensity of terahertz waves cannot be measured in a time series in a conventional measuring method. Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-049402 or 2005-129732, the delay time until the pulsed light generated from the same pulsed light source reaches the terahertz light detector is sequentially changed. As a result, a configuration for measuring the intensity of terahertz waves in a time series has become common. Therefore, as long as such a measuring method is employed, it is necessary to match the timing of the pulsed light generated by each pulsed light source with a nanosecond order, which is not realistic.

본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은, 비교적 간소한 구성에 의해, 보다 적절한 주파수 스펙트럼을 갖는 테라헤르츠파를 발생할 수 있는 측정 장치를 제공하는 것이다．This invention is made | formed in order to solve such a subject, The objective is to provide the measuring apparatus which can generate the terahertz wave which has a more suitable frequency spectrum by a comparatively simple structure.

본 발명이 어떤 국면에 따르면, 테라헤르츠파를 이용하여 측정 대상의 특성을 측정하는 측정 장치를 제공한다. 측정 장치는, 펄스광 광원과, 파장 변환부와, 제1 및 제2 테라헤르츠파 발생원과, 결합부와, 도파로와, 검출부 및 도광로를 포함한다. 펄스광 광원은, 제1 파장을 갖는 제1 펄스광을 발생한다. 파장 변환부는, 제1 펄스광을 받아서, 제2 파장을 갖는 제2 펄스광을 발생한다. 제1 및 제2 테라헤르츠파 발생원은, 각각 제1 및 제2 펄스광을 받아서, 제1 및 제2 테라헤르츠파를 각각 발생한다. 결합부는, 제1 테라헤르츠파와 제2 테라헤르츠파를 결합한다. 도파로는, 결합부에서 결합된 테라헤르츠파를 측정 대상으로 유도한다. 도광로는, 제2 펄스광을 검출부로 유도한다. 검출부는, 측정 대상을 투과한 후의 테라헤르츠파를 검출함과 함께，제2 펄스광에 응답하여, 입사하고 있는 테라헤르츠파의 강도에 따른 전기 신호를 출력한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a measuring device for measuring a characteristic of a measurement target using a terahertz wave. The measuring apparatus includes a pulsed light source, a wavelength converter, first and second terahertz wave generators, a coupling part, a waveguide, a detector, and a light guide. The pulsed light source generates a first pulsed light having a first wavelength. The wavelength converter receives the first pulsed light and generates a second pulsed light having a second wavelength. The first and second terahertz wave generation sources receive the first and second pulsed light, respectively, and generate the first and second terahertz waves, respectively. The coupling unit couples the first terahertz wave and the second terahertz wave. The waveguide guides the terahertz waves coupled at the coupling portion to the measurement target. The light guide leads the second pulsed light to the detector. The detection unit detects the terahertz wave after passing through the measurement object, and outputs an electric signal corresponding to the intensity of the incident terahertz wave in response to the second pulsed light.

본 발명의 다른 국면에 따르면, 테라헤르츠파를 이용하여 측정 대상의 특성을 측정하는 측정 장치를 제공한다. 측정 장치는, 펄스광 광원과, 제1 및 제2 테라헤르츠파 발생원과, 결합부와, 도파로와, 검출부와, 도광로를 포함한다. 펄스광광원은, 제1 파장을 갖는 제1 펄스광 및 제2 파장을 갖는 제2 펄스광을 동시에 발생한다. 제1 및 제2 테라헤르츠파 발생원은, 각각 제1 및 제2 펄스광을 받아서, 제1 및 제2 테라헤르츠파를 각각 발생한다. 결합부는, 제1 테라헤르츠파와 제2 테라헤르츠파를 결합한다. 도파로는, 결합부에서 결합된 테라헤르츠파를 측정 대상으로 유도한다. 도광로는, 제2 펄스광을 검출부로 유도한다. 검출부는, 측정 대상을 투과한 후의 테라헤르츠파를 검출함과 함께，제2 펄스광에 응답하여, 입사하 고 있는 테라헤르츠파의 강도에 따른 전기 신호를 출력한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a measuring device for measuring a characteristic of a measurement target using a terahertz wave. The measuring device includes a pulsed light source, first and second terahertz wave generators, a coupling part, a waveguide, a detection part, and a light guide path. The pulsed light source simultaneously generates a first pulsed light having a first wavelength and a second pulsed light having a second wavelength. The first and second terahertz wave generation sources receive the first and second pulsed light, respectively, and generate the first and second terahertz waves, respectively. The coupling unit couples the first terahertz wave and the second terahertz wave. The waveguide guides the terahertz waves coupled at the coupling portion to the measurement target. The light guide leads the second pulsed light to the detector. The detection unit detects the terahertz wave after passing through the measurement object and outputs an electric signal corresponding to the intensity of the incident terahertz wave in response to the second pulsed light.

바람직하게는, 측정 장치는, 제2 펄스광의 펄스광 광원으로부터 검출부까지의 전파 경로 길이를 변화시키는 전파 경로 길이 변화부를 더 포함한다.Preferably, the measuring device further includes a propagation path length changing unit for changing the propagation path length from the pulsed light source of the second pulsed light to the detection unit.

바람직하게는, 측정 장치는, 변조부와, 신호 처리부를 더 포함한다. 변조부는, 제1 테라헤르츠파 발생원으로부터 발생하는 제1 테라헤르츠파 및 제2 테라헤르츠파 발생원으로부터 발생하는 제2 테라헤르츠파 중 적어도 한쪽을 소정의 변조 주파수에서 강도 변조한다. 신호 처리부는, 검출부가 출력하는 전기 신호를 신호처리한다. 보다 구체적으로는，신호 처리부는, 전기 신호의 변조 주파수에 대응하는 주파수 성분에 기초하여, 테라헤르츠파의 강도에 따른 신호를 출력한다.Preferably, the measuring device further includes a modulator and a signal processor. The modulator intensity-modulates at least one of the first terahertz wave generated from the first terahertz wave generator and the second terahertz wave generated from the second terahertz wave generator at a predetermined modulation frequency. The signal processing unit processes the electrical signal output by the detection unit. More specifically, the signal processing unit outputs a signal according to the intensity of the terahertz wave based on the frequency component corresponding to the modulation frequency of the electric signal.

바람직하게는, 제1 파장은, 제2 파장의 정수배이다.Preferably, the first wavelength is an integer multiple of the second wavelength.

본 발명에 따르면, 비교적 간소한 구성에 의해, 적절한 주파수 스펙트럼을 갖는 테라헤르츠파를 발생할 수 있다.According to the present invention, a terahertz wave having an appropriate frequency spectrum can be generated by a relatively simple configuration.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부의 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention which is understood in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 도면에서의 동일 또는 상당 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여 그 설명은 반복하지 않는다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of this invention is described in detail, referring drawings. In addition, about the same or equivalent part in drawing, the same code | symbol is attached | subjected and the description is not repeated.

[실시 형태 1]Embodiment 1

<전체 구성><Overall configuration>

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)의 개략 구성도이다. 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)는, 테라헤르츠 시간 영역 분광법(㎔-TDS: Terahertz Time Domain Spectrum analysis method)에 의해, 측정 대상 OBJ의 특성을 측정한다. 특히, 측정 장치(100)는, 측정 대상 OBJ에 테라헤르츠파를 조사함과 함께, 그 측정 대상 OBJ를 투과한 후의 테라헤르츠파에 기초하여, 그 특성을 취득하는 투과형의 시간 영역 분광법을 채용한다.1 is a schematic configuration diagram of a measuring device 100 according to Embodiment 1 of the present invention. With reference to FIG. 1, the measuring apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention measures the characteristic of the measurement object OBJ by terahertz time domain spectroscopy (# -TDS). In particular, the measurement apparatus 100 employs a transmission-type time-domain spectroscopy that irradiates terahertz waves to the measurement target OBJ and acquires its characteristics based on the terahertz waves after passing through the measurement target OBJ. .

본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)는, 특성이 서로 다른 복수의 테라헤르츠파 발생원을 이용하여 복수의 테라헤르츠파를 발생함과 함께, 그 복수의 테라헤르츠파를 결합한 다음에, 측정 대상 OBJ에 대하여 조사한다. 이하, 이와 같은 동작을 실현하기 위한 구성에 대하여 설명한다.The measuring device 100 according to the present embodiment generates a plurality of terahertz waves using a plurality of terahertz wave generators having different characteristics, and combines the plurality of terahertz waves, and then measures the OBJ to be measured. Investigate Hereinafter, a configuration for realizing such an operation will be described.

측정 장치(100)는, 연산 장치(2)와, 펄스광 광원(10)과, λ/2판(12, 17)과, 편광 빔 스플리터(14, 18)와, 제2 고주파 발생부(SHG: Second Harmonic Generation)(16)와, 제1 테라헤르츠파 발생원(20)과, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)과, 결합부(22)와, 비축 포물면 미러(50, 52, 54, 56, 58)와, 검출부(40)와, 미러(34, 36, 42, 44, 46a, 46b, 48)와, 지연 스테이지(70)와, 지연 스테이지 구동 기구(72)와, 신호 처리부(64)와, 발진기(62) 및 광 초퍼(32)를 포함한다.The measuring device 100 includes the arithmetic device 2, the pulsed light source 10, the λ / 2 plates 12 and 17, the polarization beam splitters 14 and 18, and the second high frequency generator SHG. : Second Harmonic Generation (16), the first terahertz wave generator 20, the second terahertz wave generator 30, the coupling portion 22, and the non-parabolic mirror 50, 52, 54, 56 58, detection unit 40, mirrors 34, 36, 42, 44, 46a, 46b, 48, delay stage 70, delay stage drive mechanism 72, and signal processor 64 And an oscillator 62 and an optical chopper 32.

펄스광 광원(10)은, 제1 테라헤르츠파 발생원(20), 제2 테라헤르츠파 발생원(30) 및 검출부(40)를 구동하기 위한 펄스광 L1을 발생한다. 보다 구체적으로는, 펄스광 광원(10)은, 대표적으로, 펨토초(10-15초) 오더의 펄스 폭을 갖는 펄스광 L1을 주기적으로 조사한다. 펄스광 광원(10)은, 일례로서 Er(엘비니움) 도프 파이버 레이저를 포함하여 구성되며, 발생하는 펄스광 L1의 파장은 1.56㎛이다. 또한，펄스광 광원(10)에서의 펄스광 L1의 발진 주기는, 수 10㎒(수 10n초 주기) 오더이다.The pulsed light source 10 generates pulsed light L1 for driving the first terahertz wave generator 20, the second terahertz wave generator 30, and the detector 40. More specifically, the pulsed light source 10 periodically irradiates pulsed light L1 having a pulse width of femtosecond (10-15 second) order. The pulsed light source 10 includes an Er (Elbinium) dope fiber laser as an example, and the wavelength of the generated pulsed light L1 is 1.56 mu m. In addition, the oscillation period of the pulsed light L1 in the pulsed light source 10 is several 10 MHz (period of several 10n second) order.

λ/2판(12)은, 펄스광 광원(10)에서 발생한 펄스광 L1의 편광 방향을 미리 정해진 방향으로 조정한다. 그리고，이 λ/2판(12)을 통과한 펄스광 L1은, 편광 빔 스플리터(14)에 입사한다. 편광 빔 스플리터(14)는, λ/2판(12)을 통과 후의 펄스광 L1을 그 편광 방향에 따라서 2분할하고, 분할한 광의 한쪽(펄스광 L2)을 제2차 고주파 발생부(16)에 출력하고, 다른쪽(펄스광 L3)을 미러(34)에 출력한다. 또한, 펄스광 L3은, 미러(34 및 36)를 순차적으로 전파하여, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)에 입사한다.The λ / 2 plates 12 adjust the polarization direction of the pulsed light L1 generated by the pulsed light source 10 in a predetermined direction. Then, the pulsed light L1 passing through the λ / 2 plate 12 is incident on the polarizing beam splitter 14. The polarization beam splitter 14 divides the pulsed light L1 after passing through the λ / 2 plate 12 in two according to the polarization direction, and divides one of the divided lights (pulse light L2) into the second high frequency generator 16. Is outputted to the mirror 34 on the other side (pulse light L3). In addition, the pulsed light L3 sequentially propagates the mirrors 34 and 36 and enters the second terahertz wave generation source 30.

제2차 고주파 발생부(16)는, 펄스광 L2를 받아, 펄스광 L2의 파장과는 서로 다른 파장을 갖는 펄스광 L4를 발생하는 파장 변환부이다. 보다 구체적으로는，제2차 고주파 발생부(16)는, 대표적으로 비선형 광학 결정으로 이루어지고, 펄스광 L2와의 광학적인 상호 작용에 의해, 펄스광 L2의 파장의 1/2의 파장을 갖는 펄스광 L4를 발생한다. 본 실시 형태에서는, 펄스광 L2의 파장이 1.56㎛이므로, 펄스광 L4의 파장은 780nm로 된다. 즉, 펄스광 L2의 파장은, 펄스광 L4의 파장의 2배로 된다.또한，보다 차수가 높은 펄스광을 발생하는 것도 가능하며, 이 경우에는, 펄스광 L2의 파장은 펄스광 L4의 파장의 정수배로 된다. 그리고，제2차 고주파 발생부(16)에서 발생한 펄스광 L4는, λ/2판(17)에 입사한다.The second high frequency generator 16 is a wavelength converter that receives the pulsed light L2 and generates the pulsed light L4 having a wavelength different from that of the pulsed light L2. More specifically, the secondary high frequency generator 16 is typically made of a nonlinear optical crystal, and has a pulse having a wavelength 1/2 of the wavelength of the pulsed light L2 by optical interaction with the pulsed light L2. Generates light L4. In this embodiment, since the wavelength of pulsed light L2 is 1.56 micrometers, the wavelength of pulsed light L4 is set to 780 nm. That is, the wavelength of the pulsed light L2 is twice the wavelength of the pulsed light L4. In addition, it is also possible to generate pulsed light of higher order, in which case the wavelength of the pulsed light L2 is equal to the wavelength of the pulsed light L4. It is an integer multiple. And the pulsed light L4 which generate | occur | produced in the 2nd high frequency generation part 16 enters into the (lambda) / 2 board 17. As shown in FIG.

λ/2판(17)은, 제2차 고주파 발생부(16)에서 발생한 펄스광 L4의 편광 방향 을 미리 정해진 방향으로 조정한다. 그리고，이 λ/2판(17)을 통과한 펄스광 L4는 편광 빔 스플리터(18)에 입사한다.The lambda / 2 plate 17 adjusts the polarization direction of the pulsed light L4 generated by the secondary high frequency generator 16 in a predetermined direction. Then, the pulsed light L4 passing through the λ / 2 plate 17 is incident on the polarizing beam splitter 18.

편광 빔 스플리터(18)는, 입사한 펄스광 L4를 그 편광 방향에 따라서 2분할하고, 분할한 광의 한쪽(펄스광 L5)을 제1 테라헤르츠파 발생원(20)에 출력하고, 다른쪽(펄스광 L6)을 미러(42)에 출력한다.The polarization beam splitter 18 divides the incident pulsed light L4 into two according to the polarization direction, outputs one of the divided lights (pulse light L5) to the first terahertz wave generator 20, and the other (pulse) The light L6 is output to the mirror 42.

이와 같이, 편광 빔 스플리터(14)에서는, 펄스광 L1의 편광 방향에 따라서 분할비가 변화하고, 편광 빔 스플리터(18)에서는, 펄스광 L4의 편광 방향에 따라서 분할비가 변화한다. 그 때문에，λ/2판(12 및 17)의 회전 각도를 각각 임의로 변경 가능한 구성으로 함으로써, 펄스광 L5, L3, L6의 강도를 각각 임의로 변경할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 펄스광 L5는, 제1 테라헤르츠파 발생원(20)이 제1 테라헤르츠파 T1을 발생하기 위한 펌프광으로서 사용되고, 펄스광 L3은, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)이 제2 테라헤르츠파 T2를 발생하기 위한 펌프 광으로서 사용되므로, 펄스광 L5 및 펄스광 L3의 강도를 임의로 변경할 수 있다고 하는 것은, 테라헤르츠파 T1 및 T2의 강도를 임의로 변경할 수 있는 것을 의미한다. 이와 같은 구성에 의해, 측정 대상 OBJ에 조사되는 테라헤르츠파(테라헤르츠파 T1 및 T2의 합성 파)의 주파수 스펙트럼을 비교적 높은 자유도로 조정할 수 있다.In this manner, in the polarization beam splitter 14, the splitting ratio changes in accordance with the polarization direction of the pulsed light L1, and in the polarization beam splitter 18, the splitting ratio changes in accordance with the polarization direction of the pulsed light L4. Therefore, the intensity | strength of pulse light L5, L3, L6 can be changed arbitrarily by setting it as the structure which can arbitrarily change the rotation angles of (lambda) / 2 boards 12 and 17, respectively. As will be described later, the pulsed light L5 is used as the pump light for the first terahertz wave generator 20 to generate the first terahertz wave T1, and the pulsed light L3 is the second terahertz wave generator 30. Since it is used as a pump light for generating 2 terahertz wave T2, the fact that the intensity of pulse light L5 and pulse light L3 can be changed arbitrarily means that the intensity of terahertz wave T1 and T2 can be changed arbitrarily. With such a configuration, the frequency spectrum of the terahertz waves (synthetic waves of terahertz waves T1 and T2) irradiated to the measurement target OBJ can be adjusted with a relatively high degree of freedom.

또한，펄스광 광원(10)으로부터 발생하는 펄스광 L1 및 제2차 고주파 발생부(16)에서 발생하는 펄스광 L4의 회전각에 대한 편광 특성이 대칭이 아닌 경우에는, 각각 λ/2판(12 및 17)을 설치하는 대신에, 편광 빔 스플리터(14 및 18)를 회전 가능하게 구성하여도 된다.Further, when the polarization characteristics of the rotation angles of the pulsed light L1 generated from the pulsed light source 10 and the pulsed light L4 generated by the secondary high frequency generator 16 are not symmetrical, each of the? / 2 plates ( Instead of providing 12 and 17, the polarizing beam splitters 14 and 18 may be configured to be rotatable.

제1 테라헤르츠파 발생원(20)은, 펄스광 L5(파장: 780nm)를 받아서 테라헤르츠파 T1을 발생하는 테라헤르츠파 발생원이며, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)은, 펄스광 L3(파장: 1.56㎛)을 받아서 테라헤르츠파 T2를 발생하는 테라헤르츠파 발생원이다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서는，테라헤르츠파 발생원(20, 30)에 각각 입사하는 펄스광 L5, L3의 파장이 서로 다르므로, 각각의 수광 특성을 각 파장에 적합시킨다.The first terahertz wave generation source 20 is a terahertz wave generation source that receives the pulsed light L5 (wavelength: 780 nm) and generates the terahertz wave T1, and the second terahertz wave generation source 30 is the pulsed light L3 (wavelength). : 1.56 μm) and generate a terahertz wave T2. As described above, in the measuring device 100 according to the present embodiment, the wavelengths of the pulsed lights L5 and L3 respectively incident on the terahertz wave generators 20 and 30 are different from each other, so that the respective light receiving characteristics are adapted to the respective wavelengths. .

보다 구체적으로는，파장 780nm의 펄스광에 적합한 테라헤르츠파 발생원으로서는, LTGaAs 광 전도 스위치, InAs 등의 반도체 기판, ZnTe 등의 전기 광학 결정등을 이용할 수 있다. 한편，파장 1.56㎛의 펄스광에 적합한 테라헤르츠파 발생원으로서는, 4-dimethy1amino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate(DAST) 등의 유기 비선형 광학 결정이나 InSb 등의 반도체 기판을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는， 제1 테라헤르츠파 발생원(20)은, LTGaAs광 전도 스위치로 이루어지고, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)은, DAST로 이루어지는 경우에 대하여 설명한다. 또한，LTGaAs 광 전도 스위치는, GaAs 기판에 GaAs 에피택셜막을 저온 성장시킴으로써 생성된다.More specifically, as a terahertz wave generation source suitable for 780 nm wavelength pulsed light, LTGaAs light conduction switches, semiconductor substrates such as InAs, and electro-optic crystals such as ZnTe can be used. On the other hand, as a terahertz wave generator suitable for pulsed light having a wavelength of 1.56 µm, organic nonlinear optical crystals such as 4-dimethy1amino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate (DAST), semiconductor substrates such as InSb, and the like can be used. In this embodiment, the case where the first terahertz wave generator 20 is made of LTGaAs light conduction switch and the second terahertz wave generator 30 is made of DAST will be described. In addition, the LTGaAs photoconductive switch is produced by low temperature growth of a GaAs epitaxial film on a GaAs substrate.

제1 테라헤르츠파 발생원(20)은, 수속 렌즈(20a)와, 광 전도 스위치(20b)와, Si 렌즈(20c)를 포함한다. 수속 렌즈(20a)는, 편광 빔 스플리터(18)로부터의 펄스광 L5를, 광 전도 스위치(20b)의 소정 위치에 수속한다. 광 전도 스위치(20b)는, 펄스광 L5에 의해 여기되어, 펄스 형상의 테라헤르츠파 T1을 발생한다. 보다 구체적으로는，광 전도 스위치(20b)는, 기판 상에 형성된 평행 전선 선로와, 그 평행 전선 선로의 일부에 형성된 미소 다이폴 안테나로 이루어지며, 이 평행 전선 선로의 양단에는, 발진기(62)로부터 소정의 교류 바이어스 전압이 인가되어 있다. 그리고, 미소 다이폴 안테나의 부분에 펄스광 L5가 입사함으로써, 소정의 전계가 생겨, 테라헤르츠파 T1이 발생한다. 즉, 광 전도 스위치(20b)에 입사하는 펄스광 L5가 펌프광이 되고, 테라헤르츠파 T1이 발생한다. 또한，이 발진기(62)로부터 공급되는 소정의 교류 바이어스 전압이 테라헤르츠파 T1의 발생 에너지로 된다. Si 렌즈(20c)는, 광 전도 스위치(20b)로부터 조사되는 테라헤르츠파 T1을 확산한다.The first terahertz wave generator 20 includes a converging lens 20a, a light conduction switch 20b, and a Si lens 20c. The converging lens 20a converges the pulsed light L5 from the polarization beam splitter 18 at a predetermined position of the light conduction switch 20b. The light conduction switch 20b is excited by the pulsed light L5 to generate a pulse of terahertz wave T1. More specifically, the light conduction switch 20b includes a parallel electric wire line formed on a substrate and a micro dipole antenna formed on a part of the parallel electric wire line. The oscillator 62 is provided at both ends of the parallel electric wire line. A predetermined alternating bias voltage is applied. Then, when the pulsed light L5 enters the portion of the micro dipole antenna, a predetermined electric field is generated, and terahertz wave T1 is generated. That is, the pulsed light L5 incident on the light conduction switch 20b becomes the pump light, and the terahertz wave T1 is generated. In addition, the predetermined alternating current bias voltage supplied from the oscillator 62 becomes the generated energy of the terahertz wave T1. The Si lens 20c diffuses the terahertz wave T1 irradiated from the light conduction switch 20b.

제2 테라헤르츠파 발생원(30)은, 수속 렌즈(30a)와, DAST 결정(30b)을 포함한다. 수속 렌즈(30a)는, 미러(34 및 36)를 통하여 입사한 펄스광 L3을, DAST 결정(30b)의 소정 위치에 수속한다. DAST 결정(30b)은, 펄스광 L3에 의해 여기되어, 펄스 형상의 테라헤르츠파 T2를 발생한다.The second terahertz wave generator 30 includes a converging lens 30a and a DAST crystal 30b. The converging lens 30a converges the pulsed light L3 incident through the mirrors 34 and 36 at a predetermined position of the DAST crystal 30b. The DAST crystal 30b is excited by the pulsed light L3 to generate the terahertz wave T2 in the form of a pulse.

또한，LTGaAs 광 전도 스위치로 이루어지는 제1 테라헤르츠파 발생원(20)으로부터 방사되는 테라헤르츠파 T1의 주파수 대역은, 약 0.04㎔∼4㎔이며, 제2 테라헤르츠파 T2의 주파수 대역은, 약 0.2∼7㎔이다. 또한，테라헤르츠파 T2의 펄스 폭은, 테라헤르츠파 T1의 펄스 폭에 비교하여 좁다.In addition, the frequency band of the terahertz wave T1 radiated from the first terahertz wave generation source 20 formed of the LTGaAs photoconductive switch is about 0.04 kHz to 4 GHz, and the frequency band of the second terahertz wave T2 is about 0.2. It is-7 microseconds. In addition, the pulse width of terahertz wave T2 is narrow compared with the pulse width of terahertz wave T1.

비축 포물면 미러(50 및 52)는, 제1 테라헤르츠파 T1을 측정 대상 OBJ로 유도한다. 이 비축 포물면 미러(50)와 비축 포물면 미러(52) 사이의 전파 경로 위에는, 결합부(22)가 설치된다. 이 결합부(22)는, 제1 테라헤르츠파 발생원(20)에서 발생한 제1 테라헤르츠파 T1과, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)에서 발생한 제2 테라헤르츠파 T2를 결합한다.The non-axis parabolic mirrors 50 and 52 guide the first terahertz wave T1 to the measurement target OBJ. An engaging portion 22 is provided on the propagation path between the non-stock parabolic mirror 50 and the non-stock parabolic mirror 52. The coupler 22 combines the first terahertz wave T1 generated by the first terahertz wave generator 20 and the second terahertz wave T2 generated by the second terahertz wave generator 30.

제1 테라헤르츠파 발생원(20)에서 발생한 제1 테라헤르츠파 T1은, 비축 포물면 미러(50)에 의해, 그 전파 방향을 90°변화시킨 후, 비축 포물면 미러(52)를 향하여 전파한다. 한편，제2 테라헤르츠파 발생원(30)에서 발생한 제2 테라헤르츠파 T2는, 비축 포물면 미러(58)에 의해, 그 전파 방향을 90°변화시킨 후, 제1 테라헤르츠파 T1의 전파 방향과 직교하는 방향으로 전파한다. 여기에서, 비축 포물면 미러(50 및 58)는, 각각 테라헤르츠파 T1 및 T2를 반사할 때에, 그들을 거의 평행 광으로 조정한다.The 1st terahertz wave T1 which generate | occur | produced in the 1st terahertz wave generation source 20 propagates toward the stockpile parabolic mirror 52 after changing the propagation direction by 90 degrees with the non-axis parabolic mirror 50. On the other hand, the second terahertz wave T2 generated by the second terahertz wave generator 30 is changed by the non-axis parabolic mirror 58 to change the propagation direction by 90 °, and then the propagation direction of the first terahertz wave T1 Propagates in orthogonal directions. Here, when the non-axis parabolic mirrors 50 and 58 reflect terahertz waves T1 and T2, respectively, they adjust them to substantially parallel light.

결합부(22)는, 공지의 와이어 그리드로 이루어지는 빔 결합 소자이다. 이 와이어 그리드는, 제1 테라헤르츠파 T1의 전파 방향 및 제2 테라헤르츠파 T2의 전파 방향 중 어느 쪽에도 직교하는 방향을 따라 뻗어진, 복수의 가는 금속선(대표적으로, 텅스텐)으로 이루어진다. 또한，인접하는 금속선은 어느 것이나 등간격으로 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 제1 테라헤르츠파 T1은, 와이어 그리드를 투과하는 한편，제2 테라헤르츠파 T2는, 와이어 그리드에서 직교 방향으로 반사된다. 이것에 의해，제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2의 전파 방향이 일치된다. 그리고，제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2는, 공통의 전파 경로를 따라, 비축 포물면 미러(52)에 입사한다.The coupling part 22 is a beam coupling element which consists of a well-known wire grid. This wire grid consists of a plurality of thin metal wires (typically tungsten), which extend along a direction orthogonal to either the propagation direction of the first terahertz wave T1 or the propagation direction of the second terahertz wave T2. In addition, all adjacent metal wires are arrange | positioned at equal intervals. With such a configuration, the first terahertz wave T1 is transmitted through the wire grid, while the second terahertz wave T2 is reflected in the orthogonal direction from the wire grid. As a result, the propagation directions of the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2 coincide. Then, the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2 enter the non-axis parabolic mirror 52 along a common propagation path.

결합부(22)에 의해 결합된 테라헤르츠파 T1, T2는, 이 비축 포물면 미러(52)에 의해, 그 전파 방향을 90°더 변화시킨다. 이 때, 비축 포물면 미러(52)는, 테라헤르츠파 T1, T2를 전파 경로 상의 소정의 위치에 집광한다. 측정 대상 OBJ는, 이 테라헤르츠파 T1, T2의 집광 위치(초점 위치)에 배치된다.The terahertz waves T1 and T2 coupled by the coupling portion 22 further change the propagation direction by 90 ° by the non-axis parabolic mirror 52. At this time, the non-axis parabolic mirror 52 condenses terahertz waves T1 and T2 at predetermined positions on the propagation path. The measurement object OBJ is disposed at the light collecting positions (focus positions) of the terahertz waves T1 and T2.

또한，측정 대상 OBJ를 투과한 후의 테라헤르츠파 T1, T2는, 비축 포물면 미러(54 및 56)에서 순차적으로 반사되어, 검출부(40)로 유도된다. 구체적으로는，측정 대상 OBJ를 투과한 후의 테라헤르츠파 T1, T2는, 비축 포물면 미러(54)에 의해, 그 전파 방향을 90°변화시킨다. 또한，테라헤르츠파 T1, T2는, 비축 포물면 미러(56)에 의해, 그 전파 방향을 90°더 변화시킨 후, 검출부(40)에 입사한다.In addition, the terahertz waves T1 and T2 after passing through the measurement target OBJ are sequentially reflected by the non-axis parabolic mirrors 54 and 56 and guided to the detection unit 40. Specifically, the terahertz waves T1 and T2 after passing through the measurement target OBJ are changed by the non-axis parabolic mirror 54 to change the propagation direction by 90 °. Further, the terahertz waves T1 and T2 enter the detection unit 40 after the non-axis parabolic mirror 56 changes the propagation direction by 90 degrees.

또한，테라헤르츠파는 공기 속의 수증기 성분에 의한 영향을 받기 쉬우므로, 테라헤르츠파의 전파 경로를 둘러싸는 구역에 대하여, 감압이나 질소 치환 등을 하는 것이 바람직하다.In addition, since terahertz waves are easily affected by the water vapor component in the air, it is preferable to perform decompression, nitrogen replacement, or the like in the region surrounding the propagation path of the terahertz waves.

검출부(40)는, 측정 대상 OBJ를 투과한 후의 테라헤르츠파 T1, T2를 검출한다. 즉, 검출부(40)는, 수광한 테라헤르츠파 T1, T2의 강도에 따른 측정 신호를 신호 처리부(64)에 출력한다. 또한，검출부(40)는, 측정 신호를 생성하기 위한 에너지원(프로브광)으로서, 편광 빔 스플리터(18)에서 분리된 펄스광 L6을 수광한다. 검출부(40)는, 프로브광인 펄스광 L6에 응답하여, 측정 대상 OBJ를 투과한 후의 테라헤르츠파 T1, T2의 강도에 따른 측정 신호를 출력한다.The detection part 40 detects terahertz waves T1 and T2 after having passed through the measurement object OBJ. That is, the detection part 40 outputs the measurement signal according to the intensity of the received terahertz waves T1 and T2 to the signal processing part 64. In addition, the detection unit 40 receives the pulsed light L6 separated by the polarization beam splitter 18 as an energy source (probe light) for generating a measurement signal. The detection part 40 outputs the measurement signal according to the intensity | strength of terahertz waves T1 and T2 after passing through the measurement object OBJ in response to the pulsed light L6 which is a probe light.

검출부(40)는, 펄스광 L6의 파장 780nm에 대하여 적절하게 동작할 필요가 있다. 파장 780nm의 펄스광에 적합한 검출부로서는, 전술한 테라헤르츠파 발생원과 마찬가지로，LTGaAs 광 전도 스위치, 또는 ZnTe 등의 전기 광학 결정 등을 이용할 수 있다. 본 실시 형태에서는，검출부(40)로서 LTGaAs 광 전도 스위치를 이용하는 경우에 대하여 예시한다. 검출부(40)는, 수속 렌즈(40a)와, 광 전도 스위치(40b)와, Si 렌즈(40c)를 포함한다. Si 렌즈(40c)는, 전술한 제1 테라헤르츠파 발생 원(20)에서의 Si 렌즈(20c)와 마찬가지의 구성이며, 비축 포물면 미러(56)로부터의 테라헤르츠파 T1, T2를 수속한다. 또한，수속 렌즈(40a)는, 편광 빔 스플리터(18)로부터의 펄스광 L6을, 광 전도 스위치(40b)의 소정 위치에 수속한다. 광 전도 스위치(40b)는, 전술한 제1 테라헤르츠파 발생원(20)에서의 광 전도 스위치(20b)와 마찬가지의 구성이며, 한쪽 면에 테라헤르츠파 T1, T2를 수광하고, 다른 쪽면에 펄스광 L6을 수광함으로써, 전기 신호인 측정 신호를 출력한다.The detection part 40 needs to operate suitably with respect to the wavelength of 780 nm of pulse light L6. As a detection unit suitable for pulsed light having a wavelength of 780 nm, similarly to the terahertz wave generation source described above, an LTGAAs photoconductive switch, an electro-optic crystal such as ZnTe, or the like can be used. In this embodiment, the case where LTGaAs photoconductive switch is used as the detection part 40 is illustrated. The detection unit 40 includes a converging lens 40a, a light conduction switch 40b, and a Si lens 40c. The Si lens 40c has the same structure as the Si lens 20c in the above-described first terahertz wave generation source 20 and converges the terahertz waves T1 and T2 from the non-axis parabolic mirror 56. In addition, the converging lens 40a converges the pulsed light L6 from the polarization beam splitter 18 at a predetermined position of the light conduction switch 40b. The light conduction switch 40b has the same configuration as the light conduction switch 20b in the first terahertz wave generator 20 described above, and receives the terahertz waves T1 and T2 on one side and pulses on the other side. By receiving the light L6, the measurement signal which is an electric signal is output.

이 측정 신호는, 본래적으로, 테라헤르츠파 T1, T2의 합성 강도와 펄스광 L6의 강도와의 곱에 따른 값으로 되지만, 펄스광 L6의 강도는 시간적으로 일정하다고 간주할 수 있으므로, 측정 신호는, 실질적으로 테라헤르츠파 T1, T2의 합성 강도를 나타내는 것으로 된다. 따라서，이 측정 신호는, 측정 대상 OBJ의 테라헤르츠 영역에서의 투과 특성에 관한 정보를 포함한다.This measurement signal is essentially a value obtained by multiplying the composite intensity of the terahertz waves T1 and T2 by the intensity of the pulsed light L6, but the intensity of the pulsed light L6 can be considered to be constant in time. Denotes substantially the synthetic strength of terahertz waves T1 and T2. Therefore, this measurement signal contains the information regarding the transmission characteristic in the terahertz region of the measurement target OBJ.

편광 빔 스플리터(18)에서 분배된 펄스광 L6은, 도광로인 미러(42, 44, 46a, 46b, 48)를 순차적으로 전파하여, 검출부(40)에 유도된다. 이 펄스광 L6의 전파 경로 상의 미러(46a 및 46b)는, 지연 스테이지(70)에 배치되어 있다. 지연 스테이지(70)는, 지연 스테이지 구동 기구(72)에 의해, 지면 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있으며, 이 지연 스테이지(70)의 이동에 의해 미러(46a 및 46b)의 위치가 지면 상하 방향으로 변화한다. 또한，지연 스테이지 구동 기구(72)는, 후술하는 연산 장치(2)로부터의 제어 신호 CTRL1에 따라서, 지연 스테이지(70)를 소정 속도로 왕복 이동시킨다.The pulsed light L6 distributed by the polarization beam splitter 18 sequentially propagates the mirrors 42, 44, 46a, 46b, 48 that are light guide paths and is guided to the detection unit 40. Mirrors 46a and 46b on the propagation path of the pulsed light L6 are disposed in the delay stage 70. The delay stage 70 is comprised by the delay stage drive mechanism 72 so that the movement to the paper vertical direction is possible, and the position of the mirrors 46a and 46b is moved to the paper vertical direction by the movement of this delay stage 70. To change. In addition, the delay stage driving mechanism 72 reciprocates the delay stage 70 at a predetermined speed in accordance with the control signal CTRL1 from the arithmetic unit 2 described later.

지연 스테이지(70) 및 지연 스테이지 구동 기구(72)는, 검출부(40)에서 수광 되는 테라헤르츠파 T1, T2의 시간축 상에서의 강도 파형을 보다 용이하게 측정하기 위한 구성이다. 즉, 테라헤르츠파 T1 및 T2를 발생하기 위한 펄스광 L5 및 L3은, 그 펄스 폭이 펨토(10-15)초 오더이기 때문에，테라헤르츠파 T1, T2의 시간 파형을 실시간으로 측정하는 것은 매우 곤란하다. 따라서，테라헤르츠파 T1, T2의 소정 위상에서의 강도를 복수회에 걸쳐 측정한 것을 시간축 상에서 합성함으로써, 전체의 시간 파형을 측정한다.The delay stage 70 and the delay stage driving mechanism 72 are structures for more easily measuring the intensity waveforms on the time axis of the terahertz waves T1 and T2 received by the detector 40. That is, since the pulse widths L5 and L3 for generating the terahertz waves T1 and T2 have a femto (10-15) second order, it is very difficult to measure the time waveforms of the terahertz waves T1 and T2 in real time. It is difficult. Therefore, the total time waveform is measured by synthesizing the intensity | strength in the predetermined phase of terahertz wave T1 and T2 several times on a time axis.

전술한 바와 같이, 검출부(40)는, 펄스광 L6이 입사한 타이밍에서, 그 때 입사하고 있는 테라헤르츠파 T1, T2의 강도에 따른 측정 신호를 출력하므로, 테라헤르츠파 T1, T2에 대한 펄스광 L6의 위상을 어긋나게 함으로써, 테라헤르츠파 T1, T2의 소정 위상에서의 강도를 측정할 수 있다.As described above, the detection unit 40 outputs a measurement signal corresponding to the intensity of the terahertz waves T1 and T2 that are incident at the timing when the pulsed light L6 is incident, and thus the pulses for the terahertz waves T1 and T2. By shifting the phase of light L6, the intensity | strength in the predetermined phase of terahertz wave T1 and T2 can be measured.

지연 스테이지(70)가 소정 속도로 지면 위 또는 아래 방향으로 이동함으로써, 미러(46a 및 46b)의 위치가 변화하고, 이것에 의해 펄스광 광원(10)으로부터 검출부(40)까지의 펄스광 L6의 전파 경로 길이가 시간적으로 변화한다. 즉, 지연 스테이지(70) 및 지연 스테이지 구동 기구(72)는, 펄스광 L6의 펄스광 광원(10)으로부터 검출부(40)까지의 전파 경로 길이를 변화시키는 전파 경로 길이 변화부에 상당한다.By moving the retardation stage 70 upward or downward in the plane at a predetermined speed, the positions of the mirrors 46a and 46b are changed, whereby the pulse light L6 from the pulsed light source 10 to the detector 40 is changed. The propagation path length changes in time. In other words, the delay stage 70 and the delay stage drive mechanism 72 correspond to the propagation path length changing unit for changing the propagation path length from the pulsed light source 10 of the pulsed light L6 to the detection unit 40.

이 지연 스테이지(70)의 위치 변화에 따라서, 테라헤르츠파 T1, T2가 검출부(40)에 입사하는 타이밍과, 펄스광 L6이 검출부(40)에 입사하는 타이밍 사이의 시간차(지연 시간)를 시간적으로 변화할 수 있다.According to the positional change of the delay stage 70, the time difference (delay time) between the timing at which terahertz waves T1 and T2 are incident on the detection unit 40 and the timing at which the pulsed light L6 is incident on the detection unit 40 are temporally determined. Can change.

도 2는, 테라헤르츠파의 시간 파형의 측정 방법의 개략을 설명하기 위한 도 면이다.2 is a diagram for explaining an outline of a method for measuring a terahertz wave time waveform.

도 2의 (a)는, 각 측정 타이밍에서 측정되는 테라헤르츠파의 강도를 나타내고, 도 2의 (b)는, 실시간에서의 테라헤르츠파 T1, T2 및 펄스광 L6의 시간 파형을 나타낸다.FIG. 2A shows the intensity of terahertz waves measured at each measurement timing, and FIG. 2B shows time waveforms of terahertz waves T1, T2 and pulsed light L6 in real time.

도 2의 (b)를 참조하여, 일반적으로 펌프광(펄스광 L6)의 펄스폭(50∼100펨토초)에 비교하여, 테라헤르츠파 T1 및 T2의 펄스 폭은 길어지므로, 펄스광 L6의 위상을 주기마다 순차적으로 어긋나게 함으로써, 테라헤르츠파 T1, T2의 특정 타이밍에서의 테라헤르츠파 T1, T2의 합성 강도를 측정할 수 있다.Referring to Fig. 2 (b), the pulse widths of the terahertz waves T1 and T2 become longer compared to the pulse widths (50 to 100 femtoseconds) of the pump light (pulse light L6), so that the phase of the pulse light L6 is increased. By shifting sequentially every cycle, the composite intensity | strength of terahertz wave T1 and T2 at the specific timing of terahertz wave T1 and T2 can be measured.

전술한 바와 같이, 지연 스테이지(70)가 소정의 일정 속도로 이동하면，펄스광 L6의 전파 경로 길이가 시간적으로 변화한다. 또한，테라헤르츠파 T1, T2 및 펄스광 L6은, 완전히 동일한 주기에서 발생하므로, 각 주기에서의 테라헤르츠파 T1, T2에 대한 펄스광 L6의 위상은, 지연 스테이지(70)의 이동 속도에 따른 소정의 속도로 변화하게 된다.As described above, when the delay stage 70 moves at a predetermined constant speed, the propagation path length of the pulsed light L6 changes in time. In addition, since terahertz wave T1, T2, and pulse light L6 generate | occur | produce in completely the same period, the phase of pulse light L6 with respect to terahertz wave T1, T2 in each period is according to the moving speed of the delay stage 70. It changes at a predetermined speed.

보다 구체적인 일례로서, 펄스광 광원(10)이 50㎒의 발진 주파수(발진 주기20n초)에서 펄스광 L1을 발생하고, 지연 스테이지(70)가 1㎜/초로 이동하는 경우를 고려한다. 이 지연 스테이지(70)의 이동에 의해, 펄스광 L6의 전파 경로 길이는, 2×1㎜/초로 변화하게 된다. 또한，펄스광 L6은 지연 스테이지를 왕복하는 것에 주의하길 바란다. 여기에서, 측정 주기(인접하는 측정점의 시간 간격)를 1m초(1×10-3초)로 하면，테라헤르츠파 T1, T2에 대한 펄스광 L6의 위상은, 어떤 측정점과 이것에 계속하는 측정점 사이에서, 20/3×10-15초(=2×1×10-3m/초×1×10-3초/3×108m/초)만큼 어긋나게 된다. 또한，「3×108m/초」는 광속도이다. 따라서，이 경우에는, 테라헤르츠파 T1, T2를 20/3×10-15초 간격으로 샘플링 측정할 수 있는 것을 의미한다.As a more specific example, consider the case where the pulsed light source 10 generates the pulsed light L1 at an oscillation frequency (oscillation period 20n seconds) of 50 MHz, and the delay stage 70 moves to 1 mm / second. By the movement of the delay stage 70, the propagation path length of the pulsed light L6 changes to 2 x 1 mm / second. Note that pulsed light L6 reciprocates the delay stage. Here, if the measurement period (time interval of adjacent measuring points) is 1 m seconds (1 × 10 -3 seconds), the phase of the pulsed light L6 with respect to the terahertz waves T1 and T2 is a measurement point followed by a measurement point. In between, it is shifted by 20/3 x 10 -15 seconds (= 2 x 1 x 10 -3 m / sec x 1 x 10 -3 seconds / 3 x 10 8 m / sec). In addition, "3 x 10 8 m / sec" is a light speed. In this case, therefore, it means that the terahertz waves T1 and T2 can be sampled and measured at intervals of 20/3 x 10 -15 seconds.

도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 각 측정 시각 t2∼t12에서, 테라헤르츠파 T1, T2에 대한 펄스광 L6의 위상은 인접하는 주기마다 소정량씩 변화하므로, 이 각 측정 시간 t2∼t12와, 각 측정 시각 t2∼t12에 대응하는 테라헤르츠파의 강도값 M2∼M12 사이의 관계를 플롯함으로써, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 그 시간축을 신장한 상태에서 테라헤르츠파 T1, T2의 시간 파형을 취득할 수 있다.As shown in Fig. 2B, at each measurement time t2 to t12, the phase of the pulsed light L6 with respect to the terahertz waves T1 and T2 changes by a predetermined amount for each adjacent period. By plotting the relationship between t12 and the intensity values M2 to M12 of the terahertz waves corresponding to the respective measurement times t2 to t12, as shown in Fig. 2A, the terahertz waves are in a state where the time axis is extended. The time waveforms of T1 and T2 can be obtained.

또한，도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에서는, 측정점 및 측정 시각을 간략화하여 나타내고 있다.In addition, in FIG.2 (a) and FIG.2 (b), the measuring point and the measurement time are simplified and shown.

이상과 같은 원리에 의해, 테라헤르츠파 T1, T2의 합성 강도의 시간 파형이 측정된다. 또한，측정된 시간 파형은, 그 시간축이 신장된 것이므로, 주파수 스펙트럼을 산출하기 위한 푸리에 변환 처리 등에서는，이 시간축이 실시간으로 보정된다.By the above principle, the time waveform of the combined intensity of terahertz waves T1 and T2 is measured. In addition, since the time axis of the measured time waveform is extended, the time axis is corrected in real time in a Fourier transform process or the like for calculating the frequency spectrum.

전술한 바와 같이, 검출부(40)로부터 출력되는 측정 신호는, 제1 테라헤르츠파 T1과 제2 테라헤르츠파 T2의 합성 강도를 나타낸다. 그 때문에，테라헤르츠파 T1 및 T2의 합성 테라헤르츠파에 대한 주파수 스펙트럼을 측정하는 경우에는 특별히 문제가 되지 않지만, 각 테라헤르츠파 T1, T2에 대한 주파수 스펙트럼을 각각 측정하는 경우에는, 각각의 테라헤르츠파에 유래하는 성분으로 분리하는 것이 바람직하다. 또한，테라헤르츠파의 측정 과정이나 전파 과정에서 침입하는 잡음의 영향을 억제하는 것이 바람직하다.As described above, the measurement signal output from the detection unit 40 represents the combined strength of the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2. Therefore, there is no particular problem when measuring the frequency spectrum of the synthesized terahertz wave of terahertz wave T1 and T2, but when measuring the frequency spectrum of each terahertz wave T1 and T2, respectively, It is preferable to isolate | separate into the component derived from Hertzpa. In addition, it is desirable to suppress the influence of noise invading in the terahertz wave measurement process or the propagation process.

따라서，본 실시 형태에 따른 측정 장치(100)에서는，제1 테라헤르츠파 발생원(20)으로부터 발생하는 제1 테라헤르츠파 T1과, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)으로부터 발생하는 제2 테라헤르츠파 T2에 대하여, 각각 소정의 변조 주파수에서 강도 변조를 행한 다음에 측정을 행한다. 그리고，그 측정 결과에 포함되는 대응의 변조 주파수에 대응하는 주파수 성분에 기초하여, 각 테라헤르츠파의 정보를 취득한다. 여기에서, 각각의 테라헤르츠파 T1 및 T2에 대한 변조 주파수를 서로 다른 것으로 함으로써, 테라헤르츠파 T1 및 T2의 강도 신호(강도 스펙트럼)를 독립적으로 취득할 수 있다. 이 외에，테라헤르츠파의 측정 과정이나 전파 과정에서 침입하는 잡음 성분을 차단할 수 있다. 이와 같은 처리는, 도 1에 도시한 발진기(62)와, 광 초퍼(32)와, 신호 처리부(64)에 의해 실현된다.Therefore, in the measuring apparatus 100 which concerns on this embodiment, the 1st terahertz wave T1 generate | occur | produces from the 1st terahertz wave generation source 20, and the 2nd terahertz generated from the 2nd terahertz wave generation source 30. FIG. The wave T2 is subjected to intensity modulation at predetermined modulation frequencies, respectively, and then measured. And based on the frequency component corresponding to the corresponding modulation frequency contained in the measurement result, the information of each terahertz wave is acquired. Here, by making the modulation frequencies for the terahertz waves T1 and T2 different, the intensity signals (intensity spectra) of the terahertz waves T1 and T2 can be obtained independently. In addition, it is possible to block noise components that intrude during terahertz wave measurement or propagation. Such processing is realized by the oscillator 62 shown in FIG. 1, the optical chopper 32, and the signal processing unit 64.

다시, 도 1을 참조하여, 발진기(62)는, 제1 테라헤르츠파 발생원(20)에서 발생하는 제1 테라헤르츠파 T1을 강도 변조하기 위한 참조 신호를 발생한다. 대표적으로, 발진기(62)는, 소정의 변조 주파수 fc1(예를 들면, 1㎐∼1㎒의 사이의 임의의 주파수)의 정현파를 발생한다. 전술한 바와 같이, 이 참조 신호의 일부는, 제1 테라헤르츠파 발생원(20)을 구성하는 광 전도 스위치(20b)의 바이어스 전압으로서 이용된다. 이 강도 변조된 바이어스 전압에 의해, 제1 테라헤르츠파 T1의 강도는 주기 변동한다.Again, referring to FIG. 1, the oscillator 62 generates a reference signal for intensity modulating the first terahertz wave T1 generated in the first terahertz wave generator 20. Typically, the oscillator 62 generates a sine wave at a predetermined modulation frequency fc1 (for example, any frequency between 1 kHz and 1 MHz). As described above, part of this reference signal is used as a bias voltage of the light conduction switch 20b constituting the first terahertz wave generation source 20. By the intensity modulated bias voltage, the intensity of the first terahertz wave T1 varies periodically.

또한，광 초퍼(32)는, 대표적으로, 그 주위 방향을 따라 등간격으로 슬릿이 형성된 원판과, 그 원판을 일정 회전수로 회전 구동하는 모터로 이루어진다. 그리고，광 초퍼(32)는, 그 원판면이 펄스광 L3의 광학 경로 상에 대하여 수직으로 되도록 배치된다. 이것에 의해，펄스광 L3은, 원판의 회전에 의해, 원판의 단위 시간당 회전수와 그 원판에 형성된 슬릿수와의 곱에 따른 변조 주파수 fc2(예를 들면, 1㎐∼30㎑의 사이의 임의의 주파수)에서, 단속(초핑)된다. 즉, 펄스광 L3은, 이 변조 주파수 fc2에서 강도 변조된 것으로 된다. 따라서，이 펄스광 L3을 펌프 광으로서 이용하는 제2 테라헤르츠파 발생원(30)은, 이 변조 주파수 fc2에서 그 강도를 주기 변동시키는 제2 테라헤르츠파 T2를 발생한다.Moreover, the optical chopper 32 typically consists of a disc with slits formed at equal intervals along its circumferential direction, and a motor for rotating the disc at a predetermined rotational speed. And the optical chopper 32 is arrange | positioned so that the original surface may become perpendicular | vertical with respect to the optical path of pulse light L3. As a result, the pulsed light L3 is rotated by the disc, and the modulation frequency fc2 (for example, between 1 kHz and 30 kHz) according to the product of the number of revolutions per unit time of the original and the number of slits formed in the original is arbitrary. Frequency), is interrupted (chopping). That is, the pulsed light L3 is intensity modulated at this modulation frequency fc2. Therefore, the second terahertz wave generator 30 using this pulsed light L3 as the pump light generates a second terahertz wave T2 which periodically varies its intensity at this modulation frequency fc2.

또한，광 초퍼(32) 대신에, 음향 광학 변조기(AOM: Acousto-0ptic Modulator) 등을 이용하여도 된다. 음향 광학 변조기를 이용하는 경우의 변조 주파수는, 대표적으로 수 ㎐∼수 100㎑로 된다.Instead of the optical chopper 32, an acousto-optic modulator (AOM) or the like may be used. The modulation frequency in the case of using an acousto-optic modulator is typically several Hz-100 Hz.

한편，신호 처리부(64)는, 검출부(40)로부터의 측정 신호의 변조 주파수 fc1, fc2에 각각 대응하는 주파수 성분을 추출하고, 테라헤르츠파 T1, T2의 강도에 따른 강도 신호를 각각 출력한다. 이와 같은 주파수 성분을 추출하기 위한 구성에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다.On the other hand, the signal processing unit 64 extracts frequency components corresponding to the modulation frequencies fc1 and fc2 of the measurement signal from the detection unit 40, respectively, and outputs intensity signals corresponding to the intensity of the terahertz waves T1 and T2, respectively. A configuration for extracting such frequency components will be described with reference to FIG. 3.

도 3은, 신호 처리부(64)에서의 개략적인 기능 구성을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing a schematic functional configuration of the signal processing unit 64.

도 3을 참조하여, 신호 처리부(64)는, 대표적으로 2개의 로크 인 앰프로 이루어지며, 보다 구체적으로는，계산기(641, 643)와, 저역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)(642, 644)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the signal processor 64 is typically composed of two lock-in amplifiers, and more specifically, calculators 641 and 643 and a low pass filter (LPF) 642, 644).

계산기(641)는, 검출부(40)(도 1)로부터의 측정 신호와, 발진기(62)에서의 변조 주파수 fc1을 승산하여 승산 신호를 생성한다. 그리고，저역 통과 필터(642)는, 이 승산 신호로부터 소정의 주파수 대역 이하의 성분만을 추출하고, 제1 테라헤르츠파 T1의 강도를 나타내는 강도 신호(1)로서 출력한다(위상 검파 출력). 또한，변조 주파수 fc1은, 발진기(62)로부터의 참조 신호에 기초하여 취득된다.The calculator 641 multiplies the measurement signal from the detection unit 40 (FIG. 1) with the modulation frequency fc1 in the oscillator 62 to generate a multiplication signal. Then, the low pass filter 642 extracts only components below a predetermined frequency band from this multiplication signal and outputs them as an intensity signal 1 indicating the intensity of the first terahertz wave T1 (phase detection output). In addition, the modulation frequency fc1 is obtained based on the reference signal from the oscillator 62.

즉, 계산기(641)는 검출부(40)로부터의 측정 신호에 변조 주파수 fc1을 곱함으로써, 측정 신호에 포함되는 변조 주파수 fc1에 대응하는 주파수 성분을 실질적으로 직류 성분으로 변환한다. 이때, 변조 주파수 fc1과는 서로 다른 주파수를 갖는 잡음 성분은, 교류 성분으로서 승산 신호에 나타난다. 그리고，저역 통과 필터(642)가 이와 같이 주파수축 상에서 분리된 각 성분 중，주로 직류 성분을 통과 시킴으로써, 변조 주파수 fc1에 대응하는 주파수 성분을 추출할 수 있다.That is, the calculator 641 multiplies the measurement signal from the detection unit 40 by the modulation frequency fc1, thereby converting the frequency component corresponding to the modulation frequency fc1 included in the measurement signal into a direct current component. At this time, noise components having frequencies different from the modulation frequency fc1 appear in the multiplication signal as AC components. Then, the low pass filter 642 passes a direct current component among the components separated on the frequency axis in this way, so that a frequency component corresponding to the modulation frequency fc1 can be extracted.

마찬가지로, 계산기(643)는, 검출부(40)(도 1)로부터의 측정 신호와, 광 초퍼(32)에서의 변조 주파수 fc2를 승산하여 승산 신호를 생성한다. 그리고，저역 통과 필터(644)는, 이 승산 신호로부터 소정의 주파수 대역 이하의 성분만을 추출하고, 제2 테라헤르츠파 T2의 강도를 나타내는 강도 신호(2)로서 출력한다.Similarly, the calculator 643 generates a multiplication signal by multiplying the measurement signal from the detection unit 40 (FIG. 1) by the modulation frequency fc2 in the optical chopper 32. Then, the low pass filter 644 extracts only components below a predetermined frequency band from this multiplication signal and outputs it as an intensity signal 2 representing the intensity of the second terahertz wave T2.

또한，제1 테라헤르츠파 T1과 제2 테라헤르츠파 T2를 합성한 테라헤르츠파에 대한 주파수 스펙트럼을 취득하자고 하는 경우에는, 측정 대상 OBJ에 입사하는 테라헤르츠파 T1 및 T2의 위상을 서로 일치시킬 필요가 있다. 이것은, 아무런 변조도 이루어져 있지 않은 2개의 테라헤르츠파가 합성된 경우에는, 양자가 동 위상이 아니면 오차가 발생하기 때문이다. 그 때문에，제1 테라헤르츠파 발생원(20)으로 부터 측정 대상 OBJ까지의 제1 테라헤르츠파 T1의 전파 경로 길이와, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)으로부터 측정 대상 OBJ까지의 제2 테라헤르츠파 T2의 전파 경로 길이를 엄밀히 일치시킬 필요가 있다.In addition, in the case of acquiring a frequency spectrum of a terahertz wave obtained by synthesizing the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2, the phases of the terahertz waves T1 and T2 incident on the measurement target OBJ are matched with each other. There is a need. This is because when two terahertz waves with no modulation are synthesized, an error occurs when both phases are not in phase. Therefore, the propagation path length of the first terahertz wave T1 from the first terahertz wave generator 20 to the measurement target OBJ, and the second terahertz from the second terahertz wave generator 30 to the measurement target OBJ. It is necessary to closely match the propagation path length of wave T2.

그러나, 전술한 바와 같이, 제1 테라헤르츠파 T1의 강도를 나타내는 강도 신호(1)와, 제2 테라헤르츠파 T2의 강도를 나타내는 강도 신호(2)를 각각 독립적으로 취득할 수 있는 경우에는, 이와 같은 테라헤르츠파 사이의 위상차를 고려하지 않아도 된다고 하는 이점도 있다.However, as described above, when the intensity signal 1 indicating the intensity of the first terahertz wave T1 and the intensity signal 2 indicating the intensity of the second terahertz wave T2 can be acquired independently, There is also an advantage that it is not necessary to consider such a phase difference between terahertz waves.

다시, 도 1을 참조하여, 연산 장치(2)는, 신호 처리부(64)로부터 출력되는 강도 신호 1, 2에 기초하여, 측정 대상 OBJ의 특성값을 취득한다. 대표적으로, 연산 장치(2)는, 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform) 등의 알고리즘에 기초하여, 시간 영역의 신호인 강도 신호(1, 2)를, 각각 주파수 영역의 신호인 주파수 스펙트럼으로 변환한다. 또한，연산 장치(2)는, 도시하지 않은 유저로부터의 측정 개시 신호 등에 응답하여, 지연 스테이지 구동 기구(72)를 제어하기 위한 제어 신호 CTRL1의 출력을 개시한다.1 again, the arithmetic unit 2 acquires the characteristic value of the measurement target OBJ based on the intensity signals 1 and 2 output from the signal processing unit 64. Typically, the arithmetic unit 2 converts the intensity signals 1 and 2, which are signals in the time domain, into frequency spectrums, which are signals in the frequency domain, based on algorithms such as Fast Fourier Transform (FFT). To convert. In addition, the computing device 2 starts outputting the control signal CTRL1 for controlling the delay stage drive mechanism 72 in response to a measurement start signal or the like from a user (not shown).

도 4는, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 연산 장치(2)의 개략적인 하드웨어 구성을 나타내는 모식도이다.4 is a schematic diagram showing a schematic hardware configuration of the computing device 2 according to the first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하여, 연산 장치(2)는, 대표적으로 컴퓨터에 의해 실현되며, 오퍼레이팅 시스템(OS: Operating System)을 포함하는 각종 프로그램을 실행하는 CPU(Central Processing Unit)(200)와, CPU(200)에서의 프로그램의 실행에 필요한 데이터를 일시적으로 기억하는 메모리부(212)와, CPU(200)에서 실행되는 프로그램 을 불휘발적으로 기억하는 하드 디스크부(HDD: Hard Disk Drive)(210)를 포함한다. 또한，하드디스크부(210)에는, 후술하는 바와 같은 처리를 실현하기 위한 프로그램이 미리 기억되어 있으며, 이와 같은 프로그램은, FDD 드라이브(216) 또는 CD-ROM 드라이브(214)에 의해, 각각 플렉시블 디스크(216a) 또는 CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)(214a) 등으로부터 판독된다.Referring to FIG. 4, the computing device 2 is typically implemented by a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 200 that executes various programs including an operating system (OS), and a CPU ( A memory unit 212 which temporarily stores data necessary for the execution of the program in the 200 and a hard disk unit 210 which stores the program executed in the CPU 200 non-volatile. Include. In the hard disk unit 210, a program for realizing the processes described later is stored in advance, and such a program can be stored in the flexible disk by the FDD drive 216 or the CD-ROM drive 214, respectively. 216a or CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) 214a or the like.

CPU(200)는, 키보드나 마우스 등으로 이루어지는 입력부(208)를 통하여 유저등으로부터의 지시를 수취함과 함께，프로그램의 실행에 의해 측정되는 측정 결과등을 디스플레이부(204)에 출력한다. 또한，CPU(200)는, 인터페이스부(206)를 통하여, 신호 처리부(64)나 지연 스테이지 구동 기구(72) 등의 사이에서 데이터 통신을 행한다.The CPU 200 receives an instruction from a user or the like through an input unit 208 composed of a keyboard, a mouse, or the like, and outputs a measurement result or the like measured by the execution of a program to the display unit 204. In addition, the CPU 200 performs data communication between the signal processing unit 64, the delay stage driving mechanism 72, and the like through the interface unit 206.

<측정예>Measurement Example

이하, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)를 이용하여 취득한 기준(기준값)의 측정예를 나타낸다.Hereinafter, the measurement example of the reference | standard (reference value) acquired using the measuring apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention is shown.

도 5는, 제1 테라헤르츠파 T1의 강도 신호의 시간 파형을 나타내는 도면이다. 도 6은, 도 5에 도시되는 시간 파형으로부터 얻어지는 스펙트럼 파형(파워 스펙트럼)을 나타내는 도면이다．5 is a diagram showing a time waveform of the intensity signal of the first terahertz wave T1. FIG. 6 is a diagram showing a spectral waveform (power spectrum) obtained from the time waveform shown in FIG. 5.

또한，도 7은, 제2 테라헤르츠파 T2의 강도 신호의 시간 파형을 나타내는 도면이다. 도 8은, 도 7에 도시되는 시간 파형으로부터 얻어지는 스펙트럼 파형(파워 스펙트럼)을 나타내는 도면이다．7 is a diagram showing a time waveform of the intensity signal of the second terahertz wave T2. FIG. 8 is a diagram showing a spectral waveform (power spectrum) obtained from the time waveform shown in FIG.

본 측정예는, 제1 테라헤르츠파 T1에 대한 변조 주파수 fc1은 100㎑로 하고, 제2 테라헤르츠파 T2에 대한 변조 주파수 fc2는 10㎑로 한 경우의 측정 결과를 나타내지만, 변조 주파수 fc1이 10∼100㎑인 임의의 주파수 및 변조 주파수 fc2가 3∼20㎑인 임의의 주파수에서, 동일 샘플에 대하여, 마찬가지의 측정 결과가 실측 되었다.This measurement example shows a measurement result when the modulation frequency fc1 for the first terahertz wave T1 is 100 Hz and the modulation frequency fc2 for the second terahertz wave T2 is 10 Hz, but the modulation frequency fc1 is The same measurement result was measured about the same sample at the arbitrary frequency which is 10-100 Hz, and the arbitrary frequency whose modulation frequency fc2 is 3-20 Hz.

도 5 및 도 7을 참조하여, 제2 테라헤르츠파 T2의 펄스 폭이 제1 테라헤르츠파 T1의 펄스 폭에 비교하여 시간적으로 좁은 것을 알 수 있다. 즉, 제2 테라헤르츠파 T2는, 보다 많은 고주파 성분을 포함하는 것을 알 수 있다.5 and 7, it can be seen that the pulse width of the second terahertz wave T2 is narrower in time compared to the pulse width of the first terahertz wave T1. That is, it turns out that 2nd terahertz wave T2 contains more high frequency components.

도 6을 참조하여, 제1 테라헤르츠파 T1에서는, 약 0.04㎔∼4㎔의 범위에서, 노이즈 성분에 대하여 유의한 신호 성분을 식별 가능한 파워 스펙트럼을 얻을 수 있었다. 또한，도 8을 참조하여, 제2 테라헤르츠파 T2는, 약 0.2∼7㎔의 범위에서, 노이즈 성분에 대하여 유의한 신호 성분을 식별 가능한 파워 스펙트럼을 얻을 수 있었다.Referring to FIG. 6, in the first terahertz wave T1, a power spectrum capable of identifying significant signal components with respect to noise components in a range of about 0.04 kHz to 4 kHz was obtained. 8, the 2nd terahertz wave T2 was able to acquire the power spectrum which can distinguish a significant signal component with respect to a noise component in the range of about 0.2-7 kHz.

이와 같이, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)에 의하면, 파워 스펙트럼 특성이 서로 다른 복수의 테라헤르츠파를 동시에 조사함과 함께, 각 테라헤르츠파에 유래하는 주파수 스펙트럼을 각각 개별로 취득할 수 있다. 그 때문에，측정 대상에 따라서, 원하는 주파수 스펙트럼을 갖는 테라헤르츠파를 발생시켜서, 측정 대상의 특성을 측정할 수 있다.As described above, according to the measuring device 100 according to the first embodiment of the present invention, while simultaneously irradiating a plurality of terahertz waves having different power spectral characteristics, the frequency spectra derived from each terahertz wave are respectively individually. It can be acquired. Therefore, the terahertz wave which has a desired frequency spectrum can be generated according to a measurement object, and the characteristic of a measurement object can be measured.

또한，도 6 및 도 8에서는, 감소 피크가 다수 존재하지만, 이들 피크는 테라헤르츠파의 전파 경로 내에 존재하는 공기 속의 수증기에 유래하는 것이라고 생각된다.In addition, although there are many reduction peaks in FIG. 6 and FIG. 8, it is thought that these peaks originate in the water vapor in the air which exists in the propagation path of terahertz waves.

다음으로，본 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)를 이용하여 취득한 측정 대상의 측정예를 나타낸다. 측정 대상으로서는, D-말토오스 50㎎과 폴리에틸렌 분말 50㎎을 섞어서 정제로 한 것(이하「샘플」이라고도 함)을 이용하였다. 또한，이 샘플과 비교하기 위해서, 폴리에틸렌 분말 50㎎을 정제로 한 것(이하 「참조 샘플」이라고도 함)에 대해서도 측정을 행하였다.Next, the measurement example of the measurement object acquired using the measuring apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention is shown. As a measurement target, 50 mg of D-maltose and 50 mg of polyethylene powder were mixed and used as tablets (hereinafter also referred to as "sample"). In addition, in order to compare with this sample, the thing which made 50 mg of polyethylene powder into a tablet (henceforth a "reference sample") was also measured.

도 9는, 전술한 샘플 및 참조 샘플에 대하여 측정되는 제1 테라헤르츠파 T1의 강도 신호의 시간 파형을 나타내는 도면이다. 도 10은, 도 9에 도시한 샘플의 시간 파형으로부터 얻어진 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.9 is a diagram showing a time waveform of the intensity signal of the first terahertz wave T1 measured with respect to the above-described sample and the reference sample. FIG. 10 is a diagram showing an absorption spectrum obtained from the time waveform of the sample shown in FIG. 9.

또한，도 11은, 전술한 샘플 및 참조 샘플에 대하여 측정되는 제2 테라헤르츠파 T2의 강도 신호의 시간 파형을 나타내는 도면이다. 도 12는, 도 11에 도시한 샘플의 시간 파형으로부터 얻어진 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.11 is a figure which shows the time waveform of the intensity signal of the 2nd terahertz wave T2 measured with respect to the sample and the reference sample mentioned above. FIG. 12 is a diagram showing an absorption spectrum obtained from the time waveform of the sample shown in FIG. 11.

도 10과 도 12를 비교하면, 제1 테라헤르츠파 T1로부터 얻어진 흡수 스펙트럼에 따르면, 제2 테라헤르츠파 T2로부터 얻어진 흡수 스펙트럼에 비교하여, 1.5㎔이하의 영역에서 흡수 피크 등의 정보를 보다 명확하게 취득할 수 있었다. 한편, 1.5㎔ 이상의 영역에서는， 제2 테라헤르츠파 T2로부터 얻어진 흡수 스펙트럼에 따르면, 제1 테라헤르츠파 T1로부터 얻어진 흡수 스펙트럼에 비교하여, 흡수 피크 등의 정보를 보다 명확하게 취득할 수 있었다.When comparing FIG. 10 and FIG. 12, according to the absorption spectrum obtained from the 1st terahertz wave T1, compared with the absorption spectrum obtained from the 2nd terahertz wave T2, information, such as an absorption peak, in the area | region of 1.5 Hz or less is more clear. Could get. On the other hand, in the region of 1.5 Hz or more, according to the absorption spectrum obtained from the second terahertz wave T2, compared to the absorption spectrum obtained from the first terahertz wave T1, information such as an absorption peak could be obtained more clearly.

이와 같이, 제1 및 제2 테라헤르츠파를 이용함으로써, 보다 광 대역에서의 흡수 스펙트럼의 측정이 가능하게 되는 것을 알 수 있다.In this way, it can be seen that by using the first and second terahertz waves, the measurement of the absorption spectrum in the wide band becomes possible.

본 실시 형태에 의하면, 단일의 펄스광 광원이 발생하는 펄스광을 이용하여, 제1 테라헤르츠파 및 제2 테라헤르츠파를 동일 주기에서 발생함과 함께, 그 펄스광에 기초하여 검출부를 구동한다. 또한，펄스광 광원이 발생하는 펄스광과 동일한 파장을 갖는 펄스광과, 서로 다른 파장을 갖는 펄스광인 2개의 펄스광을 이용하여, 각각 서로 다른 주파수 스펙트럼을 갖는 제1 및 제2 테라헤르츠파를 발생시킨다. 그 때문에，복수의 펄스광 광원을 설치할 필요가 없기 때문에, 비교적 간소한 구성이라고 할 수 있음과 함께，각각 상이한 주파수 스펙트럼을 갖는 복수의 테라헤르츠파를 조합함으로써, 측정 대상에 따른 보다 적절한 주파수 스펙트럼을 갖는 테라헤르츠파를 발생할 수 있다.According to the present embodiment, the first terahertz wave and the second terahertz wave are generated at the same period using the pulsed light generated by the single pulsed light source, and the detection unit is driven based on the pulsed light. . In addition, the first and second terahertz waves each having a different frequency spectrum may be generated by using pulsed light having the same wavelength as pulsed light generated by the pulsed light source and two pulsed light beams having different wavelengths. Generate. Therefore, since it is not necessary to provide a plurality of pulsed light sources, it can be called as a relatively simple configuration, and by combining a plurality of terahertz waves each having a different frequency spectrum, a more suitable frequency spectrum according to the measurement object can be obtained. Having terahertz waves.

또한，본 실시 형태에 의하면, 펄스광 광원으로부터 발생하는 펄스광의 편광 방향을 조정함으로써, 그 펄스광 중，제1 및 제2 테라헤르츠파의 발생에 이용되는 비율을 임의로 조정할 수 있다. 그 때문에，이 비율의 조정에 의해, 측정 대상에 조사되는 합성된 테라헤르츠파의 주파수 스펙트럼을 비교적 높은 자유도로 조정할 수 있다.Moreover, according to this embodiment, the ratio used for generation | occurrence | production of the 1st and 2nd terahertz waves among the pulsed lights can be arbitrarily adjusted by adjusting the polarization direction of the pulsed light which arises from a pulsed light source. Therefore, by adjusting this ratio, the frequency spectrum of the synthesized terahertz wave irradiated to the measurement target can be adjusted with a relatively high degree of freedom.

또한，본 실시 형태에 의하면, 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2에 대하여, 미리 변조 주파수에서 강도 변조를 행한 다음에 측정을 행한다. 측정 과정이나 전파 과정에서 침입하는 잡음의 영향을 억제할 수 있다.In addition, according to the present embodiment, the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2 are subjected to intensity modulation at a modulation frequency in advance and then measured. The effect of intruding noise on measurement or propagation can be suppressed.

[실시 형태 1의 변형예][Modification of Embodiment 1]

전술한 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)는, 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2에 유래하는 주파수 스펙트럼을 각각 독립적으로 취득 가능하지만, 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2를 합성한 테라헤르츠파에 유래하는 주파수 스펙트럼을 취득하면 충분한 경우도 있다. 이와 같은 경우에는, 보다 구성을 간소화할 수 있다.Although the measurement apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 mentioned above can acquire independently the frequency spectrum derived from 1st terahertz wave T1 and 2nd terahertz wave T2, respectively, 1st terahertz wave T1 and 2nd terra In some cases, it is sufficient to acquire a frequency spectrum derived from the terahertz wave synthesized with the hertz wave T2. In such a case, the configuration can be further simplified.

도 13은, 본 발명의 실시 형태 1의 변형예에 따른 측정 장치(100#)의 개략 구성도이다.FIG. 13: is a schematic block diagram of the measuring apparatus 100 # which concerns on the modification of Embodiment 1 of this invention.

도 13을 참조하여, 본 발명의 실시 형태 1의 변형예에 따른 측정 장치(100#)는, 전술한 본 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)에 비교하여, 발진기(62), 광 초퍼(32) 및 신호 처리부(64) 대신에, 광 초퍼(11) 및 신호 처리부(64#)를 배치한 점이 상위한다. 그 밖의 점에 대해서는, 측정 장치(100)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.With reference to FIG. 13, the measuring apparatus 100 # which concerns on the modification of Embodiment 1 of this invention compared with the measuring apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 of above-mentioned this invention, and the oscillator 62 and the light. Instead of the chopper 32 and the signal processing unit 64, the point that the optical chopper 11 and the signal processing unit 64 # are disposed differs. Since it is the same as that of the measuring apparatus 100 about other points, detailed description is not repeated.

즉, 측정 장치(100#)에서는, 제1 테라헤르츠파 발생원(20)으로부터 발생하는 제1 테라헤르츠파 T1과, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)으로부터 발생하는 제2 테라헤르츠파 T2에 대하여, 동일한 변조 주파수에서 강도 변조가 행해진다. 그리고, 신호 처리부(64#)는, 검출부(40)로부터의 측정 신호에 포함되는 변조 주파수에 대응하는 주파수 성분에 기초하여, 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2를 합성한 테라헤르츠파의 정보를 취득한다.That is, in the measuring device 100 #, the first terahertz wave T1 generated from the first terahertz wave generator 20 and the second terahertz wave T2 generated from the second terahertz wave generator 30 are measured. , Intensity modulation is performed at the same modulation frequency. The signal processor 64 # synthesizes the terahertz wave synthesized with the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2 based on the frequency component corresponding to the modulation frequency included in the measurement signal from the detection unit 40. Get wave information.

광 초퍼(11)는, 기본적으로, 전술한 측정 장치(100)의 광 초퍼(32)(도 1)와 마찬가지이며, 펄스광 광원(10)이 발생하는 펄스광 L1을 소정의 변조 주파수 fc에서 단속(초핑)한다. 이에 의해 펄스광 L1은, 이 변조 주파수 fc에서 강도 변조된다. 그리고, 이 펄스광 L1로부터 생성되는 펄스광 L5 및 L3을 받아서, 각각 발생하는 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2에 대해서도, 변조 주파수 fc에 서 강도 변조가 행해진다.The optical chopper 11 is basically similar to the optical chopper 32 (FIG. 1) of the measuring apparatus 100 mentioned above, and the pulsed light L1 which the pulsed light source 10 generate | occur | produces at the predetermined modulation frequency fc. Interrupt (chopping) The pulsed light L1 is thereby intensity-modulated at this modulation frequency fc. The pulsed light beams L5 and L3 generated from the pulsed light L1 are received, and intensity modulation is also performed at the modulation frequency fc for the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2 generated, respectively.

한편，신호 처리부(64#)는, 검출부(40)로부터의 측정 신호의 변조 주파수 fc에 대응하는 주파수 성분을 추출하고, 테라헤르츠파 T1 및 T2의 합성 강도에 따른 강도 신호를 출력한다. 이와 같은 주파수 성분을 추출하기 위한 구성에 대해서는, 도 3에 도시한 기능 구성 중，1개의 로크 인 앰프(예를 들면, 계산기(641)와 저역 통과 필터(642))에 의해 실현된다. 이 신호 처리부(64#)에서의 처리에 대해서는, 전술한 신호 처리부(64)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.On the other hand, the signal processor 64 # extracts a frequency component corresponding to the modulation frequency fc of the measurement signal from the detector 40, and outputs an intensity signal corresponding to the combined strengths of the terahertz waves T1 and T2. The configuration for extracting such frequency components is realized by one lock-in amplifier (for example, the calculator 641 and the low pass filter 642) of the functional configuration shown in FIG. The processing in the signal processing unit 64 # is the same as the signal processing unit 64 described above, and thus, detailed description thereof will not be repeated.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 1의 변형예에 따른 측정 장치(100#)는, 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2를 합성한 테라헤르츠파에 유래하는 주파수 스펙트럼을 측정할 수 있다.As mentioned above, the measuring apparatus 100 # which concerns on the modification of Embodiment 1 of this invention measures the frequency spectrum derived from the terahertz wave which synthesize | combined the 1st terahertz wave T1 and the 2nd terahertz wave T2. can do.

본 실시 형태에 따르면, 전술한 실시 형태 1에서의 효과 외에，제1 테라헤르츠파 및 제2 테라헤르츠파를 모아서 강도 변조하므로, 보다 구성을 간소할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, since the first terahertz wave and the second terahertz wave are collected and intensity modulated, an effect that the configuration can be simplified can be obtained.

[실시 형태 2]Embodiment 2

전술한 실시 형태 1 및 그 변형예에서는, 1개의 파장을 갖는 펄스광을 발생하는 펄스광 광원을 이용하는 구성에 대하여 예시하였다. 한편，펄스광 광원의 내부 구조에 따라서는, 복수의 파장의 펄스광을 발생하는 펄스광 광원도 존재한다. 따라서，본 실시 형태에서는，서로 다른 파장을 갖는 복수의 펄스광을 발생하는 펄스광 광원을 이용한 측정 장치에 대하여 예시한다.In Embodiment 1 mentioned above and its modification, the structure using the pulsed light source which produces the pulsed light which has one wavelength was illustrated. On the other hand, depending on the internal structure of a pulsed light source, there exists a pulsed light source which generate | occur | produces the pulsed light of several wavelength. Therefore, in this embodiment, the measuring apparatus using the pulsed light source which generate | occur | produces several pulsed light which has a different wavelength is illustrated.

도 14는, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 측정 장치(150)의 개략 구성도이다.14 is a schematic configuration diagram of a measuring device 150 according to Embodiment 2 of the present invention.

도 14를 참조하여, 본 발명의 실시 형태 2에 따른 측정 장치(150)는, 전술한 본 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치(100)에 비교하여, 펄스광 광원(10), λ/2판(12), 편광 빔 스플리터(14) 및 제2차 고주파 발생부(16) 대신에, 펄스광 광원(10A), 파장 빔 스플리터(15) 및 λ/2판(17)을 배치한 점이 상위하다. 그 밖의 점에 대해서는, 측정 장치(100)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.With reference to FIG. 14, the measuring apparatus 150 concerning Embodiment 2 of this invention is compared with the measuring apparatus 100 concerning Embodiment 1 of above-mentioned this invention, and the pulsed light source 10 and (lambda) / 2. Instead of the plate 12, the polarizing beam splitter 14 and the second order high frequency generator 16, the point where the pulsed light source 10A, the wavelength beam splitter 15 and the λ / 2 plate 17 are arranged is different. Do. Since it is the same as that of the measuring apparatus 100 about other points, detailed description is not repeated.

본 실시 형태에 따른 측정 장치(150)에서는, 펄스광 광원(10A)이, 1.56㎛의 파장을 갖는 펄스광 L1과, 780nm의 파장을 갖는 펄스광 L4를 동시에 발생한다.이와 같은 펄스광 광원은, 예를 들면, Er 도프 파이버 레이저를 이용하여 파장780nm의 펄스광을 발생하는 광원이며, Er 도프 파이버 레이저로부터 방사되는 파장1.56㎛의 레이저 광을 전술한 제2차 고주파 발생부(16)와 마찬가지의 물질에 조사하고, 파장 780nm의 펄스광을 생성하는 구성을 채용한다. 이와 같은 구성을 채용한 경우에는, 파장 780nm의 펄스광이 주로 조사되지만, 광학적 상호 작용에 이용되지 않은 파장 1.56㎛의 펄스광도 부차적으로 조사된다. 그 결과, 펄스광 광원으로부터는, 780nm의 파장을 갖는 펄스광 L4와, 펄스광 L4의 2배의 파장을 갖는 펄스광L1이 동시에 조사된다. 따라서，펄스광 광원(10A)으로부터 방사되는 펄스광 L1과 펄스광 L4는, 그 방사 타이밍이 일치한다.In the measuring device 150 according to the present embodiment, the pulsed light source 10A simultaneously generates pulsed light L1 having a wavelength of 1.56 μm and pulsed light L4 having a wavelength of 780 nm. For example, it is a light source which generate | occur | produces the pulsed light of wavelength 780nm using Er-doped fiber laser, and the laser light of wavelength 1.56micrometer radiated | emitted from an Er-doped fiber laser is the same as that of the 2nd high frequency generation part 16 mentioned above. Is irradiated to the substance and the structure which produces | generates the pulsed light of wavelength 780nm is employ | adopted. In the case of employing such a configuration, pulsed light having a wavelength of 780 nm is mainly irradiated, but pulsed light having a wavelength of 1.56 μm which is not used for optical interaction is also irradiated secondary. As a result, pulsed light L4 having a wavelength of 780 nm and pulsed light L1 having a wavelength twice as large as pulsed light L4 are irradiated from the pulsed light source. Therefore, the pulse timing L1 and pulse light L4 radiate | emitted from the pulsed light source 10A match the emission timing.

펄스광 광원(10A)으로부터 방사된 펄스광 L1 및 L4는, 우선 파장 빔 스플리터(15)에 입사한다.The pulsed lights L1 and L4 emitted from the pulsed light source 10A first enter the wavelength beam splitter 15.

파장 빔 스플리터(15)는, 입사하는 펄스광 L1 및 L4를 그 파장에 따라서 ２ 분할하는，일종의 파장 필터이다. 보다 구체적으로는，파장 빔 스플리터(15)는, 1.56㎛의 파장을 갖는 펄스광 L1을 반사하는 한편，780nm의 파장을 갖는 펄스광 L4를 투과시킨다. 이에 의해，펄스광 L1은, 미러(34 및 36)의 순으로 전파하여, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)에 입사한다. 한편，펄스광 L4는, λ/2판(17)을 통과한 후, 편광 빔 스플리터(18)에 입사한다. λ/2판(17)은, 전술한 λ/2판(12)과 마찬가지로，펄스광 광원(10A)에서 발생한 펄스광 L1의 편광 방향을 미리 정해진 방향으로 조정한다. 편광 빔 스플리터(18)는, 입사한 펄스광 L4를 그 편광 방향에 따라서 2분할하고, 분할한 광의 한쪽(펄스광 L5)을 제1 테라헤르츠파 발생원(20)에 출력하고, 다른 쪽(펄스광 L6)을 미러(42)에 출력한다.The wavelength beam splitter 15 is a kind of wavelength filter which divides incident pulsed lights L1 and L4 into two according to the wavelength. More specifically, the wavelength beam splitter 15 reflects the pulsed light L1 having a wavelength of 1.56 µm and transmits the pulsed light L4 having a wavelength of 780 nm. As a result, the pulsed light L1 propagates in the order of the mirrors 34 and 36, and enters the second terahertz wave generator 30. On the other hand, the pulsed light L4 enters the polarizing beam splitter 18 after passing through the λ / 2 plate 17. The lambda / 2 plate 17 adjusts the polarization direction of the pulsed light L1 generated by the pulsed light source 10A in a predetermined direction, similar to the lambda / 2 plate 12 described above. The polarizing beam splitter 18 divides the incident pulsed light L4 into two according to the polarization direction, outputs one of the divided lights (pulse light L5) to the first terahertz wave generator 20, and the other (pulse) The light L6 is output to the mirror 42.

이와 같이 하여, 1개의 펄스광 광원(10A)을 이용하여, 제1 테라헤르츠파 T1, 제2 테라헤르츠파 T2 및 검출부(40)의 프로브광인 펄스광 L6을 동일 주기에서 발생시킬 수 있다.In this way, one pulsed light source 10A can be used to generate the first terahertz wave T1, the second terahertz wave T2, and the pulsed light L6 which is the probe light of the detector 40 in the same period.

측정 장치(150)의 그 밖의 구성이나 동작 등에 대해서는, 전술한 측정 장치(100)에서의 구성이나 동작 등과 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.Other configurations, operations, and the like of the measurement device 150 are the same as the configurations, operations, and the like of the measurement device 100 described above, and thus, detailed description thereof will not be repeated.

본 실시 형태에 의하면, 전술한 실시 형태 1에서의 효과 외에，보다 구성을 간소화할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.According to this embodiment, in addition to the effect in Embodiment 1 mentioned above, the effect that a structure can be simplified can be acquired.

[실시 형태 2의 변형예]Modification of Embodiment 2

본 발명의 실시 형태 2에 대해서도, 전술한 실시 형태 1의 변형예와 마찬가지의 변형을 적용할 수 있다.Also in Embodiment 2 of this invention, the modification similar to the modification of Embodiment 1 mentioned above can be applied.

도 15는, 본 발명의 실시 형태 2의 변형예에 따른 측정 장치(150#)의 개략구성도이다.15 is a schematic configuration diagram of a measuring device 150 # according to a modification of Embodiment 2 of the present invention.

도 15를 참조하여, 본 발명의 실시 형태 2의 변형예를 따르는 측정 장치(150#)는, 전술한 본 발명의 실시 형태 2에 따른 측정 장치(150)에 비교하여, 발진기(62), 광 초퍼(32) 및 신호 처리부(64) 대신에, 광 초퍼(11) 및 신호 처리부(64#)를 배치한 점이 상위하다. 그 밖의 점에 대해서는, 전술한 측정 장치(150)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.With reference to FIG. 15, the measuring apparatus 150 # which concerns on the modification of Embodiment 2 of this invention compared with the measuring apparatus 150 which concerns on Embodiment 2 of this invention mentioned above, the oscillator 62 and light Instead of the chopper 32 and the signal processing unit 64, the point that the optical chopper 11 and the signal processing unit 64 # are disposed is different. Since it is the same as that of the measuring apparatus 150 mentioned above about other points, detailed description is not repeated.

즉, 측정 장치(150#)에서는, 제1 테라헤르츠파 발생원(20)으로부터 발생하는 제1 테라헤르츠파 T1과, 제2 테라헤르츠파 발생원(30)으로부터 발생하는 제2 테라헤르츠파 T2에 대하여, 동일한 변조 주파수에서 강도 변조가 행해진다. 그리고, 신호 처리부(64#)는, 검출부(40)로부터의 측정 신호에 포함되는 변조 주파수에 대응하는 주파수 성분에 기초하여, 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2를 합성한 테라헤르츠파의 정보를 취득한다.That is, in the measuring device 150 #, the first terahertz wave T1 generated from the first terahertz wave generator 20 and the second terahertz wave T2 generated from the second terahertz wave generator 30 are measured. , Intensity modulation is performed at the same modulation frequency. The signal processor 64 # synthesizes the terahertz wave synthesized with the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2 based on the frequency component corresponding to the modulation frequency included in the measurement signal from the detection unit 40. Get wave information.

광 초퍼(11)는, 기본적으로, 전술한 측정 장치(150)의 광 초퍼(32)(도 14)와 마찬가지이며, 펄스광 광원(10A)이 발생하는 펄스광 L1 및 L4를 소정의 변조 주파수 fc에서 단속(초핑)한다. 이에 의해 펄스광 L1 및 L4는, 이 변조 주파수 fc에서 강도 변조된다. 그리고，이 펄스광 L4 및 L1에 기초하여 각각 발생하는 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2에 대해서도, 변조 주파수 fc에서 강도 변조가 행해진다．The optical chopper 11 is basically similar to the optical chopper 32 (FIG. 14) of the measuring apparatus 150 mentioned above, and has predetermined modulation frequency for the pulse light L1 and L4 which the pulsed light source 10A generate | occur | produces. Interrupt (chopping) on fc As a result, the pulsed lights L1 and L4 are intensity modulated at this modulation frequency fc. The intensity modulation is also performed at the modulation frequency fc for the first terahertz wave T1 and the second terahertz wave T2 generated based on the pulsed lights L4 and L1, respectively.

한편，신호 처리부(64#)는, 검출부(40)로부터의 측정 신호의 변조 주파수 fc 에 대응하는 주파수 성분을 추출하고, 테라헤르츠파 T1 및 T2의 합성 강도에 따른 강도 신호를 출력한다. 이와 같은 주파수 성분을 추출하기 위한 구성에 대해서는, 도 3에 도시한 기능 구성 중，1개의 로크 인 앰프(예를 들면, 계산기(641)와 저역 통과 필터(642))에 의해 실현된다. 이 신호 처리부(64#)에서의 처리에 대해서는, 전술한 신호 처리부(64)와 마찬가지이므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.On the other hand, the signal processor 64 # extracts a frequency component corresponding to the modulation frequency fc of the measurement signal from the detector 40, and outputs an intensity signal corresponding to the combined strengths of the terahertz waves T1 and T2. The configuration for extracting such frequency components is realized by one lock-in amplifier (for example, the calculator 641 and the low pass filter 642) of the functional configuration shown in FIG. The processing in the signal processing unit 64 # is the same as the signal processing unit 64 described above, and thus, detailed description thereof will not be repeated.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 2의 변형예에 따른 측정 장치(150#)는, 제1 테라헤르츠파 T1 및 제2 테라헤르츠파 T2를 합성한 테라헤르츠파에 유래하는 주파수 스펙트럼을 측정할 수 있다.As mentioned above, the measuring apparatus 150 # which concerns on the modification of Embodiment 2 of this invention measures the frequency spectrum derived from the terahertz wave which synthesize | combined the 1st terahertz wave T1 and the 2nd terahertz wave T2. can do.

본 실시 형태에 의하면, 전술한 실시 형태 2에서의 효과 외에，제1 테라헤르츠파 및 제2 테라헤르츠파를 모아서 강도 변조하므로, 보다 구성을 간소화할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.According to the present embodiment, in addition to the effects of the above-described second embodiment, the first terahertz wave and the second terahertz wave are collected and intensity modulated, so that an effect that the configuration can be simplified can be obtained.

[그 밖의 형태][Other forms]

또한，전술한 실시 형태 1 및 2와 그들의 변형예에서는，2개의 테라헤르츠파 발생원을 이용하여, 2종류의 테라헤르츠파를 발생하는 구성에 대하여 예시하였지만, 보다 많은 종류의 테라헤르츠파를 발생하도록 하여도 된다.In addition, in Embodiments 1 and 2 described above and modified examples thereof, two terahertz wave generators are used to generate two kinds of terahertz waves, but more terahertz waves are generated. You may also do it.

또한，전술한 실시 형태 1 및 2와 그들의 변형예에서는，4개의 비축 포물면 미러를 이용하여 테라헤르츠파를 유도하는 구성에 대하여 예시하였지만, 예를 들면 2개의 비축 포물면 미러를 이용하여 테라헤르츠파를 측정 대상에 투과시키도록 하여도 된다.In addition, in the above-described Embodiments 1 and 2 and their modifications, a configuration in which terahertz waves are induced using four non-axis parabolic mirrors is exemplified. You may make it permeate to a measurement object.

또한，전술한 실시 형태 1 및 2와 그들의 변형예에서는，결합부를 이용하여, 2개의 테라헤르츠파를 결합하는 구성에 대하여 예시하였지만, 결합부 대신에, 도파로를 절환하기 위한 광학 소자를 배치하고, 2종류의 테라헤르츠파 중，한쪽씩 절환하여 측정 대상에 조사하도록 하여도 된다.In addition, in the above-described Embodiments 1 and 2 and their modifications, the configuration for coupling two terahertz waves using the coupling portion is illustrated, but instead of the coupling portion, an optical element for switching the waveguide is disposed, One of two kinds of terahertz waves may be switched one by one to irradiate the measurement target.

본 발명을 상세하게 설명하여 나타내었지만, 이것은 예시를 위한 것만으로서, 한정적으로 취해서는 안 되며, 발명의 범위는 후술하는 특허 청구 범위에 의해 해석되는 것이 명백하게 이해될 것이다.Although this invention was demonstrated in detail and demonstrated, this is for illustration only and is not to be taken as limiting, and it is clearly understood that the scope of the invention is interpreted by the following claims.

도 1은 발명의 실시 형태 1에 따른 측정 장치의 개략 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the measuring apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.

도 2는 테라헤르츠파의 시간 파형의 측정 방법의 개략을 설명하기 위한 도면.2 is a diagram for explaining an outline of a method for measuring a terahertz wave time waveform;

도 3은 신호 처리부에서의 개략적인 기능 구성을 나타내는 블록도.3 is a block diagram showing a schematic functional configuration of a signal processing unit.

도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 연산 장치의 개략적인 하드웨어 구성을 나타내는 모식도.4 is a schematic diagram showing a schematic hardware configuration of a computing device according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 제1 테라헤르츠파 T1의 강도 신호의 시간 파형을 나타내는 도면.5 is a diagram showing a time waveform of an intensity signal of a first terahertz wave T1.

도 6은 도 5에 도시되는 시간 파형으로부터 얻어지는 스펙트럼 파형(파워 스펙트럼)을 나타내는 도면.FIG. 6 is a diagram showing a spectral waveform (power spectrum) obtained from the time waveform shown in FIG. 5; FIG.

도 7은 제2 테라헤르츠파 T2의 강도 신호의 시간 파형을 나타내는 도면.7 is a diagram showing a time waveform of an intensity signal of a second terahertz wave T2.

도 8은 도 7에 도시한 시간 파형으로부터 얻어지는 스펙트럼 파형(파워 스펙트럼)을 나타내는 도면.FIG. 8 is a diagram showing a spectral waveform (power spectrum) obtained from the time waveform shown in FIG.

도 9는 샘플 및 참조 샘플에 대하여 측정되는 제1 테라헤르츠파 T1의 강도 신호의 시간 파형을 나타내는 도면.9 shows a time waveform of an intensity signal of a first terahertz wave T1 measured for a sample and a reference sample.

도 10은 도 9에 도시되는 샘플의 시간 파형으로부터 얻어지는 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면.FIG. 10 is a diagram showing an absorption spectrum obtained from the time waveform of the sample shown in FIG. 9; FIG.

도 11은 샘플 및 참조 샘플에 대하여 측정되는 제2 테라헤르츠파 T2의 강도신호의 시간 파형을 나타내는 도면.Fig. 11 shows the time waveform of the intensity signal of the second terahertz wave T2 measured for the sample and the reference sample.

도 12는 도 11에 도시되는 샘플의 시간 파형으로부터 얻어지는 흡수 스펙트 럼을 나타내는 도면.FIG. 12 shows an absorption spectrum obtained from the time waveform of the sample shown in FIG. 11. FIG.

도 13은 본 발명의 실시 형태 1의 변형예에 따른 측정 장치의 개략 구성도.13 is a schematic configuration diagram of a measuring device according to a modification of Embodiment 1 of the present invention.

도 14는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 측정 장치의 개략 구성도.14 is a schematic configuration diagram of a measuring device according to a second embodiment of the present invention.

도 15는 본 발명의 실시 형태 2의 변형예에 따른 측정 장치의 개략 구성도.15 is a schematic configuration diagram of a measuring device according to a modification of Embodiment 2 of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

2: 연산 장치2: computing device

10, 10A: 펄스광 광원10, 10A: pulsed light source

11, 32: 광 초퍼11, 32: optical chopper

12, 17: λ/2판12, 17: λ / 2 plate

14, 18: 편광 빔 스플리터14, 18: polarized beam splitter

15: 파장 빔 스플리터15: Wavelength Beam Splitter

16: 2차 고주파 발생부16: 2nd high frequency generator

20, 30: 테라헤르츠파 발생원20, 30: terahertz wave generator

20a: 수속 렌즈20a: focusing lens

20b: 광 전도 스위치20b: photoconductive switch

20c: 렌즈20c: lens

22: 결합부22: coupling part

30a: 수속 렌즈30a: focusing lens

30b: DAST 결정30b: DAST Determination

34, 36, 42, 44, 46a, 46b, 48: 미러34, 36, 42, 44, 46a, 46b, 48: mirror

40: 검출부40: detection unit

40a: 수속 렌즈40a: focusing lens

40b: 광 전도 스위치40b: light conduction switch

40c: 렌즈40c: lens

50, 52, 54, 56: 포물면 미러50, 52, 54, 56: parabolic mirror

62: 발진기62: oscillator

64: 신호 처리부64: signal processing unit

70: 지연 스테이지70: delay stage

72: 지연 스테이지 구동 기구72: delay stage drive mechanism

100, 100#, 150, 150#: 측정 장치100, 100 #, 150, 150 #: measuring device

204: 디스플레이부204: display unit

206: 인터페이스부206: interface unit

208: 입력부208: input unit

210: 하드디스크부210: hard disk part

212: 메모리부212: memory

214: CD-ROM 드라이브214: CD-ROM drive

214a: CD-ROM214a: CD-ROM

216: FDD 드라이브216: FDD drive

216a: 플렉시블 디스크216a: flexible disk

641, 643: 계산기641, 643: calculator

642, 644: 저역 통과 필터642, 644: Low Pass Filter

L1, L2, L3, L4, L5, L6: 펄스광L1, L2, L3, L4, L5, L6: pulsed light

OBJ: 측정 대상OBJ: measurement target

T1, T2: 테라헤르츠파T1, T2: terahertzpa

Claims (5)

테라헤르츠파를 이용하여 측정 대상의 특성을 측정하는 측정 장치로서,As a measuring device for measuring the characteristics of the object to be measured using terahertz waves, 제1 파장을 갖는 제1 펄스광을 발생하는 펄스광 광원과,A pulsed light source for generating a first pulsed light having a first wavelength, 상기 제1 펄스광을 받아서, 제2 파장을 갖는 제2 펄스광을 발생하는 파장 변환부와,A wavelength converter configured to receive the first pulsed light and generate a second pulsed light having a second wavelength; 상기 제1 펄스광을 받아서, 제1 테라헤르츠파를 발생하는 제1 테라헤르츠파 발생원과,A first terahertz wave generation source receiving the first pulsed light and generating a first terahertz wave, 상기 제2 펄스광을 받아서, 제2 테라헤르츠파를 발생하는 제2 테라헤르츠파 발생원과,A second terahertz wave generation source receiving the second pulsed light and generating a second terahertz wave, 상기 제1 테라헤르츠파와 상기 제2 테라헤르츠파를 결합하는 결합부와,A coupling part for coupling the first terahertz wave and the second terahertz wave; 상기 결합부에서 결합된 테라헤르츠파를 상기 측정 대상에 유도하기 위한 도파로와,A waveguide for inducing terahertz waves coupled at the coupling unit to the measurement target, 상기 측정 대상을 투과한 후의 테라헤르츠파를 검출하는 검출부와,A detector for detecting terahertz waves after passing through the measurement object; 상기 제2 펄스광을 상기 검출부로 유도하기 위한 도광로를 구비하고,A light guide path for guiding the second pulsed light to the detection unit; 상기 검출부는, 상기 제2 펄스광에 응답하여, 입사되어 있는 테라헤르츠파의 강도에 따른 전기 신호를 출력하는 측정 장치.And the detection unit outputs an electric signal corresponding to the intensity of the terahertz wave incident upon the second pulsed light. 테라헤르츠파를 이용하여 측정 대상의 특성을 측정하는 측정 장치로서,As a measuring device for measuring the characteristics of the object to be measured using terahertz waves, 제1 파장을 갖는 제1 펄스광 및 제2 파장을 갖는 제2 펄스광을 동시에 발생 하는 펄스광 광원과,A pulsed light source for simultaneously generating a first pulsed light having a first wavelength and a second pulsed light having a second wavelength; 상기 제1 펄스광을 받아서, 제1 테라헤르츠파를 발생하는 제1 테라헤르츠파 발생원과,A first terahertz wave generation source receiving the first pulsed light and generating a first terahertz wave, 상기 제2 펄스광을 받아서, 제2 테라헤르츠파를 발생하는 제2 테라헤르츠파 발생원과,A second terahertz wave generation source receiving the second pulsed light and generating a second terahertz wave, 상기 제1 테라헤르츠파와 상기 제2 테라헤르츠파를 결합하는 결합부와,A coupling part for coupling the first terahertz wave and the second terahertz wave; 상기 결합부에서 결합된 테라헤르츠파를 상기 측정 대상으로 유도하기 위한 도파로와,A waveguide for inducing terahertz waves coupled at the coupling unit to the measurement target, 상기 측정 대상을 투과한 후의 테라헤르츠파를 검출하는 검출부와,A detector for detecting terahertz waves after passing through the measurement object; 상기 제2 펄스광을 상기 검출부에 유도하기 위한 도광로를 구비하고,A light guide path for guiding the second pulsed light to the detection unit; 상기 검출부는, 상기 제2 펄스광에 응답하여, 입사되어 있는 테라헤르츠파의 강도에 따른 전기 신호를 출력하는 측정 장치.And the detection unit outputs an electric signal corresponding to the intensity of the terahertz wave incident upon the second pulsed light. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제2 펄스광의 상기 펄스광 광원으로부터 상기 검출부까지의 전파 경로 길이를 변화시키는 전파 경로 길이 변화부를 더 구비하는 측정 장치.And a propagation path length changing unit for changing a propagation path length from the pulsed light source to the detection unit of the second pulsed light. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제1 테라헤르츠파 발생원으로부터 발생하는 상기 제1 테라헤르츠파 및 상기 제2 테라헤르츠파 발생원으로부터 발생하는 상기 제2 테라헤르츠파 중 적어도 한쪽을 소정의 변조 주파수에서 강도 변조하는 변조부와,A modulator for intensity modulating at least one of the first terahertz wave generated from the first terahertz wave source and the second terahertz wave generated from the second terahertz wave source at a predetermined modulation frequency; 상기 검출부가 출력하는 전기 신호를 신호 처리하는 신호 처리부를 더 구비하고,Further comprising a signal processing unit for signal processing the electrical signal output by the detection unit, 상기 신호 처리부는, 상기 전기 신호의 상기 변조 주파수에 대응하는 주파수성분에 기초하여, 상기 테라헤르츠파의 강도에 따른 신호를 출력하는 측정 장치.And the signal processing unit outputs a signal corresponding to the intensity of the terahertz wave based on a frequency component corresponding to the modulation frequency of the electrical signal. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제1 파장은, 상기 제2 파장의 정수배인 측정 장치.The said 1st wavelength is a measuring apparatus which is an integer multiple of the said 2nd wavelength.
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