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JP2006308426A - Terahertz measuring device - Google Patents

Terahertz measuring device Download PDF

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JP2006308426A
JP2006308426A JP2005131493A JP2005131493A JP2006308426A JP 2006308426 A JP2006308426 A JP 2006308426A JP 2005131493 A JP2005131493 A JP 2005131493A JP 2005131493 A JP2005131493 A JP 2005131493A JP 2006308426 A JP2006308426 A JP 2006308426A
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JP
Japan
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light
terahertz
optical path
measurement
test object
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005131493A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoji Tanaka
要司 田中
Hiromichi Akahori
洋道 赤堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
Original Assignee
Tochigi Nikon Corp
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tochigi Nikon Corp, Nikon Corp filed Critical Tochigi Nikon Corp
Priority to JP2005131493A priority Critical patent/JP2006308426A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the transmission and reflection of a specimen efficiently. <P>SOLUTION: A terahertz measuring device comprises optical illumination systems 11, 21, 41, 22, 25, 42 for irradiating the specimen 50 with terahertz light; and detection optical systems 23, 24, 12, 43, 26, 27, 13 for detecting the transmitted and reflected light of the terahertz light generated from the specimen simultaneously. The transmission and reflection can be measured by the measuring device without switching optical paths. Thus, both of the transmitted and reflected light from the specimen 50 can be utilized effectively without waste. Also, even if the state of the specimen 50 changes, transmission measurement data and reflection measurement data can be acquired in the same state. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、テラヘルツイメージング装置、テラヘルツ分光装置など、被検物(被測定試料)の照明にテラヘルツ光を用いたテラヘルツ測定装置に関する。   The present invention relates to a terahertz measuring apparatus using terahertz light for illumination of a test object (sample to be measured), such as a terahertz imaging apparatus or a terahertz spectrometer.

テラヘルツ光は、おおよそ0.01THzから100THzまでの周波数帯の電磁波であり、近年、物質の同定、分析、検査、イメージングなどへの適用が有力視されている。このテラヘルツ光を利用したテラヘルツ測定装置は、既に幾つか開発されており、特許文献1,2にも開示されている。
テラヘルツ測定装置は、専用の発生器から発光したテラヘルツ光で被検物を照明し、被検物から射出したテラヘルツ光を専用の検出器で検出するものである。測定の種類には、被検物からの反射光を検出する反射測定と、被検物からの透過光を検出する透過測定とがあり、それらは測定の目的や被検物の種類などに応じて使い分けられる。
Terahertz light is an electromagnetic wave having a frequency band of approximately 0.01 THz to 100 THz, and in recent years, its application to identification, analysis, inspection, imaging, etc. of substances has been considered promising. Several terahertz measuring devices using this terahertz light have already been developed and disclosed in Patent Documents 1 and 2.
The terahertz measuring device illuminates a test object with terahertz light emitted from a dedicated generator, and detects terahertz light emitted from the test object with a dedicated detector. There are two types of measurement: reflection measurement that detects reflected light from the test object and transmission measurement that detects transmitted light from the test object, depending on the purpose of the measurement and the type of test object. Can be used properly.

例えば、特許文献1には、透過測定用の光学系と反射測定用の光学系との各々が搭載されたテラヘルツ測定装置が開示されている。また、特許文献2には、透過測定用の光学系と反射測定用の光学系とを搭載し、かつ両者の大部分を共用させたテラヘルツ測定装置が開示されている。
特開2004−205360号公報 特開2004−191302号公報
For example, Patent Document 1 discloses a terahertz measurement device in which an optical system for transmission measurement and an optical system for reflection measurement are mounted. Further, Patent Document 2 discloses a terahertz measurement device that includes an optical system for transmission measurement and an optical system for reflection measurement, and shares most of both.
JP 2004-205360 A JP 2004-191302 A

しかしながら、これらの測定装置では、透過測定と反射測定との間で光路切り替えを要すので、切り替え操作の時間と手間がかかる。また、状態変化する被検物については、同じ状態での透過測定データと反射測定データとを取得することが難しい。
そこで本発明は、これらの無駄や不都合を回避し、被検物の透過測定と反射測定とを効率的に行うことのできるテラヘルツ測定装置を提供することを目的とする。
However, since these measuring apparatuses require switching of the optical path between transmission measurement and reflection measurement, the switching operation takes time and effort. Further, it is difficult to obtain transmission measurement data and reflection measurement data in the same state for the test object whose state changes.
Therefore, an object of the present invention is to provide a terahertz measurement apparatus that can efficiently perform transmission measurement and reflection measurement of an object while avoiding these wastes and inconveniences.

本発明のテラヘルツ測定装置は、テラヘルツ光で被検物を照明する照明光学系と、前記被検物から同時に発生した前記テラヘルツ光の透過光及び反射光をそれぞれ検出する検出光学系とを備えたことを特徴とする。
なお、前記照明光学系は、テラヘルツパルス光で前記被検物を照明し、前記検出光学系は、同一のテラヘルツパルス光による照明で発生した前記透過光及び反射光をそれぞれ検出するものであってもよい。
A terahertz measuring device of the present invention includes an illumination optical system that illuminates a test object with terahertz light, and a detection optical system that detects transmitted light and reflected light of the terahertz light generated simultaneously from the test object. It is characterized by that.
The illumination optical system illuminates the test object with terahertz pulse light, and the detection optical system detects the transmitted light and reflected light generated by illumination with the same terahertz pulse light, respectively. Also good.

また、前記検出光学系は、前記透過光及び反射光を2つの検出器で個別に検出するものであってもよい。
また、前記検出光学系は、前記透過光及び反射光を同一の検出器で検出するものであり、前記透過光の光路と前記反射光の光路との間には、光路長差が設けられてもよい。
また、前記検出光学系には、前記光路長差を調節するための機構が備えられてもよい。
Further, the detection optical system may detect the transmitted light and the reflected light individually with two detectors.
In addition, the detection optical system detects the transmitted light and the reflected light with the same detector, and an optical path length difference is provided between the optical path of the transmitted light and the optical path of the reflected light. Also good.
The detection optical system may be provided with a mechanism for adjusting the optical path length difference.

また、前記透過光と前記反射光との少なくとも一方の光路には、光路を開閉するためのシャッタ手段が設けられてもよい。
また、前記照明光学系は、同一のテラヘルツ光を分岐して2種類の角度から前記被検物を照明し、前記検出光学系は、前記2種類の角度のうち小角度の照明で発生した前記透過光と、大角度の照明で発生した前記反射光とをそれぞれ検出するものであってもよい。
Further, shutter means for opening and closing the optical path may be provided on at least one of the transmitted light and the reflected light.
The illumination optical system divides the same terahertz light to illuminate the test object from two types of angles, and the detection optical system generates the small-angle illumination of the two types of angles. The transmitted light and the reflected light generated by illumination at a large angle may be detected.

また、前記小角度の照明は、前記被検物を正面から照明するものであってもよい。
また、前記照明光学系は、1種類の角度から前記被検物を照明するものであってもよい。
また、前記角度の照明は、前記被検物を正面から照明するものであってもよい。
また、本発明のテラヘルツ測定装置は、前記発光及び前記検出のタイミングを制御し、前記透過光の時間波形と前記反射光の時間波形とをそれぞれ検知する制御手段を備えてもよい。
The small-angle illumination may illuminate the test object from the front.
Further, the illumination optical system may illuminate the test object from one kind of angle.
Moreover, the illumination of the said angle may illuminate the said test object from the front.
In addition, the terahertz measurement device of the present invention may include control means for controlling the timing of the light emission and the detection and detecting the time waveform of the transmitted light and the time waveform of the reflected light, respectively.

本発明によれば、被検物の透過測定と反射測定とを効率的に行うことのできるテラヘルツ測定装置が実現する。   According to the present invention, a terahertz measurement device capable of efficiently performing transmission measurement and reflection measurement of a test object is realized.

[第1実施形態]
図1を参照して本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態は、テラヘルツ分光装置の実施形態である。
図1は、本実施形態の測定装置を示す概略構成図である。なお、図1は、各部の光学的関係を示すことを主とした模式図であり、各光路の折り曲げ回数や光路長などは実際のものとは異なる場合がある(他の各図も同様)。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment of a terahertz spectrometer.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a measuring apparatus according to the present embodiment. FIG. 1 is a schematic diagram mainly showing the optical relationship of each part, and the number of times each optical path is bent and the optical path length may differ from the actual ones (the same applies to other figures). .

図1に示すように、本測定装置には、テラヘルツ光を導光する光学系として、テラヘルツ光発生器11,軸外し放物面鏡(コリメータミラー)21,22,23,24,25,26,27,ビームスプリッタ41,テラヘルツ光検出器12,13,光路折り曲げミラー42,43が備えられ、その光路の所定箇所に、半導体などの被検物50が配置される。また、本測定装置には、制御用レーザを導光する光学系として、レーザ光源31,ビームスプリッタBS,可動鏡(可動レトロリフレクタ)32,レンズL,ミラーM,電流計33などが備えられる。また、各部は、コンピュータ34によって制御される。   As shown in FIG. 1, this measurement apparatus includes a terahertz light generator 11, off-axis parabolic mirrors (collimator mirrors) 21, 22, 23, 24, 25, 26 as an optical system for guiding terahertz light. 27, a beam splitter 41, terahertz photodetectors 12 and 13, and optical path bending mirrors 42 and 43, and a test object 50 such as a semiconductor is disposed at a predetermined position in the optical path. Further, the measuring apparatus includes a laser light source 31, a beam splitter BS, a movable mirror (movable retroreflector) 32, a lens L, a mirror M, an ammeter 33, and the like as an optical system for guiding a control laser. Each unit is controlled by the computer 34.

レーザ光源31は、制御用レーザとして、パルス幅10〜150fs程度のレーザパルス光を発光する。このレーザパルス光は、ビームスプリッタBSにて分岐される。
ビームスプリッタBSで分岐されたレーザパルス光の一方は、ミラーM,レンズLを介してテラヘルツ光発生器11に入射し、テラヘルツ光発生器11を励起する。つまり、このレーザパルス光は、ポンプ光の役割をする。
The laser light source 31 emits laser pulse light having a pulse width of about 10 to 150 fs as a control laser. This laser pulse light is branched by the beam splitter BS.
One of the laser pulse lights branched by the beam splitter BS enters the terahertz light generator 11 through the mirror M and the lens L, and excites the terahertz light generator 11. That is, the laser pulse light serves as pump light.

ビームスプリッタBSで分岐されたレーザパルス光の他方は、可動鏡32,ミラーMを介してビームスプリッタBSに入射し、更に分岐される。分岐された一方のレーザパルス光は、ミラーM,レンズLを介してテラヘルツ光検出器12に入射し、分岐された他方のレーザパルス光は、レンズLを介してテラヘルツ光検出器13に入射する。これらのレーザパルス光は、テラヘルツ光検出器12,13のプローブ光の役割をする。   The other of the laser pulse beams branched by the beam splitter BS enters the beam splitter BS via the movable mirror 32 and the mirror M, and is further branched. One branched laser pulse light is incident on the terahertz light detector 12 via the mirror M and the lens L, and the other branched laser pulse light is incident on the terahertz light detector 13 via the lens L. . These laser pulse lights serve as probe lights for the terahertz photodetectors 12 and 13.

テラヘルツ光発生器11は、与えられたポンプ光に応じて、0.01THz〜100THzの周波数帯のテラヘルツパルス光を発光する。このテラヘルツパルス光は、その発光点と等価な位置に焦点を有した軸外し放物面鏡21で反射し、平行光となる。平行光となったテラヘルツパルス光は、シリコン板などからなるビームスプリッタ41に入射し、分岐される。   The terahertz light generator 11 emits terahertz pulse light having a frequency band of 0.01 THz to 100 THz according to the given pump light. The terahertz pulse light is reflected by an off-axis parabolic mirror 21 having a focal point at a position equivalent to the light emission point, and becomes parallel light. The terahertz pulse light that has become parallel light enters the beam splitter 41 made of a silicon plate or the like and is branched.

ビームスプリッタ41で分岐されたテラヘルツパルス光の一方は、軸外し放物面鏡22にて反射した後、被検物50の測定点を正面から照明する。そのテラヘルツパルス光のうち測定点を透過したもの(透過パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら軸外し放物面鏡23に入射し、そこで反射して平行光となる。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡24にて反射し、その軸外し放物面鏡24の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器12に入射する。なお、被検物50の配置面は、軸外し放物面鏡22,23の焦平面に一致している。   One of the terahertz pulse beams branched by the beam splitter 41 is reflected by the off-axis parabolic mirror 22 and then illuminates the measurement point of the test object 50 from the front. The terahertz pulse light that has passed through the measurement point (transmission pulse light) becomes light including information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration at the measurement point, and is off-axis parabolic mirror 23 while diverging. And is reflected there to become parallel light. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 24 and is incident on the terahertz light detector 12 having a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 24. The arrangement surface of the test object 50 coincides with the focal plane of the off-axis parabolic mirrors 22 and 23.

ビームスプリッタ41で分岐されたテラヘルツパルス光の他方は、軸外し放物面鏡25にて反射した後、光路折り曲げミラー42を介して被検物50の測定点を斜め方向から照明する。そのテラヘルツパルス光のうち、測定点を反射したもの(反射パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら光路折り曲げミラー43を介して軸外し放物面鏡26に入射する。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡26で反射され、平行光となった後、軸外し放物面鏡27で反射される。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡27の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器13に入射する。なお、軸外し放物面鏡25,26の集光点は、被検物50の測定点に一致している。   The other of the terahertz pulse light branched by the beam splitter 41 is reflected by the off-axis parabolic mirror 25 and then illuminates the measurement point of the test object 50 from the oblique direction via the optical path bending mirror 42. Of the terahertz pulse light, the light reflected from the measurement point (reflected pulse light) becomes light including information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration of the measurement point, and diverges through the optical path bending mirror 43. Is incident on the off-axis parabolic mirror 26. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 26, becomes parallel light, and then reflected by the off-axis parabolic mirror 27. The terahertz pulse light is incident on the terahertz light detector 13 having a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 27. Note that the focal points of the off-axis parabolic mirrors 25 and 26 coincide with the measurement points of the test object 50.

テラヘルツ光検出器12,13は、入射したテラヘルツパルス光と、与えられたプローブ光とに応じて検出信号(電流)を生成する。その検出信号は、テラヘルツパルス光が検出器に生起させた電場強度の時間波形(以下、単に「波形」という。)のうち、プローブ光が与えられたタイミングに相当する箇所の値を示す。テラヘルツ光検出器12,13からの検出信号は、それぞれ電流計33を介してコンピュータ34に取り込まれ、処理される。   The terahertz light detectors 12 and 13 generate a detection signal (current) according to the incident terahertz pulse light and the provided probe light. The detection signal indicates a value of a portion corresponding to the timing at which the probe light is given in the time waveform (hereinafter simply referred to as “waveform”) of the electric field intensity generated by the terahertz pulse light in the detector. Detection signals from the terahertz light detectors 12 and 13 are taken into the computer 34 via the ammeter 33 and processed.

なお、図示省略したが、本測定装置には、上述した電流計33の他に、テラヘルツ光検出器12,13,及びテラヘルツ光発生器11を適切に動作させるための回路部分として、電流計からの信号を電圧値に変換するI/V変換回路、必要な検出信号のみを増幅するロックイン増幅器、テラヘルツ光発生器11に対しバイアス電圧を与えるバイアス電圧印加装置、信号を変調する変調装置なども備えられる。   Although not shown in the drawing, this measuring apparatus includes an ammeter as a circuit part for appropriately operating the terahertz light detectors 12 and 13 and the terahertz light generator 11 in addition to the above-described ammeter 33. An I / V conversion circuit that converts the above signal into a voltage value, a lock-in amplifier that amplifies only the necessary detection signal, a bias voltage application device that applies a bias voltage to the terahertz light generator 11, a modulation device that modulates the signal, and the like Provided.

以上の本測定装置では、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→ビームスプリッタ41→軸外し放物面鏡22→被検物50→軸外し放物面鏡23→軸外し放物面鏡24→テラヘルツ光検出器12を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、透過測定用の光路である。
また、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→ビームスプリッタ41→軸外し放物面鏡25→光路折り曲げミラー42→被検物50→光路折り曲げミラー43→軸外し放物面鏡26→軸外し放物面鏡27→テラヘルツ光検出器13を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、反射測定用の光路である。
In the above measurement apparatus, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the beam splitter 41 → the off-axis parabolic mirror 22 → the test object 50 → the off-axis parabolic mirror 23 → the off-axis paraboloid. The optical path of the terahertz pulse light sequentially passing through the surface mirror 24 and the terahertz light detector 12 is an optical path for transmission measurement.
Further, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the beam splitter 41 → the off-axis parabolic mirror 25 → the optical path bending mirror 42 → the test object 50 → the optical path bending mirror 43 → the off-axis parabolic mirror 26. → The off-axis parabolic mirror 27 → The optical path of the terahertz pulse light passing through the terahertz light detector 13 in this order is the optical path for reflection measurement.

これら透過測定用の光路と反射測定用の光路とは、1つのテラヘルツ光発生器11を共有している。つまり、1つのテラヘルツ光発生器11で発生した1つのテラヘルツパルス光で被検物50を2種類の角度で照明し、小入射角度の照明光(正面からの照明光)で透過パルス光を生成し、大入射角度の照明光(斜め方向からの照明光)で反射パルス光を生成している。   The optical path for transmission measurement and the optical path for reflection measurement share one terahertz light generator 11. That is, the test object 50 is illuminated at two different angles with one terahertz pulse light generated by one terahertz light generator 11, and transmitted pulse light is generated with illumination light at a small incident angle (illumination light from the front). The reflected pulse light is generated with illumination light having a large incident angle (illumination light from an oblique direction).

ここで、可動鏡32を或る基準位置に配置した状態では、ポンプ光の光路と透過測定用の光路との光路長の和は、テラヘルツ光検出器12に向かうプローブ光の光路長に一致し、かつ、ポンプ光の光路と反射測定用の光路との光路長の和は、テラヘルツ光検出器13に向かうプローブ光の光路長に一致している。
この状態では、透過パルス光がテラヘルツ光検出器12に到達するタイミングと、プローブ光がテラヘルツ光検出器12に入射するタイミングとが一致し、かつ、反射パルス光がテラヘルツ光検出器13に到達するタイミングと、プローブ光がテラヘルツ光検出器13に入射するタイミングとが一致する。
Here, in a state where the movable mirror 32 is arranged at a certain reference position, the sum of the optical path lengths of the optical path of the pump light and the optical path for transmission measurement coincides with the optical path length of the probe light toward the terahertz photodetector 12. And the sum of the optical path lengths of the optical path of the pump light and the optical path for reflection measurement coincides with the optical path length of the probe light toward the terahertz light detector 13.
In this state, the timing at which the transmitted pulsed light reaches the terahertz light detector 12 coincides with the timing at which the probe light enters the terahertz light detector 12, and the reflected pulsed light reaches the terahertz light detector 13. The timing coincides with the timing at which the probe light enters the terahertz light detector 13.

この状態から可動鏡32を移動させると、テラヘルツ光検出器12に対する透過パルス光とプローブ光との入射タイミングにずれ(遅延時間)が生じ、また、テラヘルツ光検出器13に対する反射パルス光とプローブ光との入射タイミングにずれ(遅延時間)が生じる。但し、テラヘルツ光検出器12に関する遅延時間と、テラヘルツ光検出器13に関する遅延時間とは等しい。   When the movable mirror 32 is moved from this state, a shift (delay time) occurs in the incident timing of the transmitted pulse light and the probe light with respect to the terahertz light detector 12, and the reflected pulse light and the probe light with respect to the terahertz light detector 13 are generated. A shift (delay time) occurs in the incident timing. However, the delay time related to the terahertz light detector 12 and the delay time related to the terahertz light detector 13 are equal.

また、透過測定用の光路におけるテラヘルツ光発生器11から被検物50までの照明光の光路長と、反射測定用の光路におけるテラヘルツ光発生器11から被検物50までの照明光の光路長とは、一致している。これは、2種類の角度から同一のテラヘルツパルス光で同時に被検物50を照明するためである。このように構成すれば、被検物50が状態変化し、その状態変化を検出するような場合に、同じ状態下の被検物50から透過パルス光と反射パルス光との双方を発生させることができる。   Further, the optical path length of illumination light from the terahertz light generator 11 to the test object 50 in the optical path for transmission measurement, and the optical path length of illumination light from the terahertz light generator 11 to the test object 50 in the optical path for reflection measurement. And are consistent. This is for illuminating the test object 50 simultaneously with the same terahertz pulse light from two different angles. With this configuration, when the test object 50 changes state and detects the change in state, both transmitted pulsed light and reflected pulse light are generated from the test object 50 under the same state. Can do.

このような本測定装置では、レーザ光源31が駆動されると、ポンプ光がテラヘルツ光発生器11に与えられ、同一のテラヘルツパルス光が被検物50を同じタイミングで2種類の角度から照明する。2種類の照明に応じて被検物50から同じタイミングで発生した透過パルス光及び反射パルス光は、テラヘルツ光検出器12,13に対し個別に入射する。また、テラヘルツ光検出器12に関する遅延時間と、テラヘルツ光検出器13に関する遅延時間とは等しい。よって、透過パルス光の波形と反射パルス光の波形との同一箇所の値が、それぞれ検出される。   In such a measuring apparatus, when the laser light source 31 is driven, pump light is given to the terahertz light generator 11, and the same terahertz pulse light illuminates the test object 50 from two different angles at the same timing. . Transmitted pulsed light and reflected pulsed light generated at the same timing from the test object 50 in accordance with the two types of illumination are individually incident on the terahertz light detectors 12 and 13. The delay time related to the terahertz light detector 12 and the delay time related to the terahertz light detector 13 are equal. Therefore, the values at the same location in the waveform of the transmitted pulsed light and the waveform of the reflected pulsed light are respectively detected.

さらに、可動鏡32の位置が図1の矢印の方向にずれると、テラヘルツ光検出器12に関する遅延時間と、テラヘルツ光検出器13に関する遅延時間とが同じだけ変化するので、テラヘルツ光検出器12による波形の検出箇所と、テラヘルツ光検出器13による波形の検出箇所とは同じだけずれる。
そこで、可動鏡32を各位置に配置してレーザ光源31を駆動すれば、透過パルス光の波形の全貌と反射パルス光の波形の全貌とが同様に検知されることとなる。コンピュータ34は、その透過パルス光及び反射パルス光の波形に対し個別に処理(フーリエ変換など)を施し、透過パルス光の分光データと、反射パルス光の分光データとをそれぞれ抽出する。
Further, when the position of the movable mirror 32 is shifted in the direction of the arrow in FIG. 1, the delay time related to the terahertz light detector 12 and the delay time related to the terahertz light detector 13 change by the same amount. The detection location of the waveform and the detection location of the waveform by the terahertz light detector 13 are shifted by the same amount.
Therefore, if the movable mirror 32 is arranged at each position and the laser light source 31 is driven, the entire waveform of the transmitted pulsed light and the entire waveform of the reflected pulsed light are detected in the same manner. The computer 34 individually performs processing (Fourier transform or the like) on the waveforms of the transmitted pulsed light and the reflected pulsed light, and extracts the spectral data of the transmitted pulsed light and the spectral data of the reflected pulsed light, respectively.

以上、本測定装置では、被検物50から同時に射出した透過パルス光と反射パルス光とをそれぞれ検出するので、透過測定(ここでは透過パルス光の分光データの取得)と反射測定(ここでは反射パルス光の分光データの取得)との双方を、光路切り替えを伴わずに実施することができる。
また、被検物50が状態変化する場合であっても、同じ状態での透過測定データ(ここでは透過パルス光の分光データ)と反射測定データ(ここでは反射パルス光の分光データ)とを取得することができる。
As described above, since this measurement apparatus detects the transmission pulse light and the reflection pulse light emitted simultaneously from the test object 50, the transmission measurement (here, acquisition of the spectral data of the transmission pulse light) and the reflection measurement (here, the reflection). Both acquisition of spectral data of pulsed light) can be carried out without switching the optical path.
Even if the state of the test object 50 changes, transmission measurement data (here, spectral data of transmitted pulsed light) and reflection measurement data (here, spectral data of reflected pulsed light) in the same state are acquired. can do.

しかも、本測定装置では、テラヘルツ光検出器12に関する遅延時間と、テラヘルツ光検出器13に関する遅延時間とが常に一致するので、透過パルス光の波形と反射パルス光の波形とを、並列に検知することができる。
したがって、可動鏡32の全移動量は1パルス分のみ(つまり最小限)に抑えられ、測定時間も最小限に抑えられる。
In addition, in this measurement apparatus, the delay time related to the terahertz light detector 12 and the delay time related to the terahertz light detector 13 always coincide with each other, so that the waveform of the transmitted pulse light and the waveform of the reflected pulse light are detected in parallel. be able to.
Therefore, the total movement amount of the movable mirror 32 is suppressed to only one pulse (that is, the minimum), and the measurement time is also suppressed to the minimum.

なお、本測定装置では、2種類の照明光の光路長を一致させたが、被検物50の状態変化を無視できるときや、被検物50の状態変化が2種類の照明タイミングのずれ量よりも十分に遅い限りにおいては、2種類の照明光の光路長に差があってもよい。
また、本測定装置では、特に、透過測定用の光路の全長(テラヘルツ光発生器11からテラヘルツ光検出器12まで)と、反射測定用の光路の全長(テラヘルツ光発生器11からテラヘルツ光検出器13まで)とを一致させれば、透過パルス光の検出タイミングと反射パルス光の検出タイミングとを一致させることができるので、より効率的である。
In this measurement apparatus, the optical path lengths of the two types of illumination light are made to coincide with each other. However, when the state change of the test object 50 can be ignored or when the state change of the test object 50 occurs, As long as it is sufficiently slower than the above, there may be a difference in the optical path lengths of the two types of illumination light.
In the present measurement apparatus, in particular, the total length of the optical path for transmission measurement (from the terahertz light generator 11 to the terahertz light detector 12) and the total length of the optical path for reflection measurement (from the terahertz light generator 11 to the terahertz light detector). 13), the detection timing of the transmitted pulse light and the detection timing of the reflected pulse light can be matched, which is more efficient.

但し、透過測定用の光路の全長と反射測定用の光路の全長とを一致させても、被検物50の厚みや材質により、透過パルス光の検出タイミングと反射パルス光の検出タイミングとがずれることがあるので、その場合、透過測定用の光路の全長と反射測定用の光路の全長とには、適切な光路長差が設けられるとよい。また、その光路長差を、被検物50の厚みや材質に応じて調節してもよい。   However, even if the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement coincide with each other, the detection timing of the transmitted pulse light and the detection timing of the reflected pulse light are shifted depending on the thickness and material of the test object 50. In this case, an appropriate optical path length difference may be provided between the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement. Further, the optical path length difference may be adjusted according to the thickness or material of the test object 50.

[第2実施形態]
図2を参照して本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態も、テラヘルツ分光装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態(図1)との相違点を主に説明する。
図2は、本実施形態の測定装置を示す概略構成図である。図2では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを示した。図2に示すように、第1実施形態との相違点は、光路折り曲げミラー42,43を省略した点にある。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is also an embodiment of a terahertz spectrometer. Here, differences from the first embodiment (FIG. 1) will be mainly described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the measurement apparatus of the present embodiment. FIG. 2 shows only the optical system that guides the terahertz light. As shown in FIG. 2, the difference from the first embodiment is that the optical path bending mirrors 42 and 43 are omitted.

テラヘルツ光発生器11は、ポンプ光に応じてテラヘルツパルス光を発光する。このテラヘルツパルス光は、その発光点と等価な位置に焦点を有した軸外し放物面鏡21で反射し、平行光となる。平行光となったテラヘルツパルス光は、シリコン板などからなるビームスプリッタ41に入射し、分岐される。
ビームスプリッタ41で分岐されたテラヘルツパルス光の一方は、軸外し放物面鏡22にて反射した後、被検物50の測定点を正面から照明する。その測定点を透過したテラヘルツパルス光は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら軸外し放物面鏡23に入射し、そこで反射して平行光となる。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡24にて反射し、その軸外し放物面鏡24の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器12に入射する。なお、被検物50の配置面は、軸外し放物面鏡22,23の焦平面に一致している。
The terahertz light generator 11 emits terahertz pulse light according to the pump light. The terahertz pulse light is reflected by an off-axis parabolic mirror 21 having a focal point at a position equivalent to the light emission point, and becomes parallel light. The terahertz pulse light that has become parallel light enters the beam splitter 41 made of a silicon plate or the like and is branched.
One of the terahertz pulse lights branched by the beam splitter 41 is reflected by the off-axis parabolic mirror 22 and then illuminates the measurement point of the test object 50 from the front. The terahertz pulse light transmitted through the measurement point becomes light including information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration of the measurement point, and is incident on the off-axis parabolic mirror 23 while diverging and is reflected there. It becomes parallel light. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 24 and is incident on the terahertz light detector 12 having a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 24. The arrangement surface of the test object 50 coincides with the focal plane of the off-axis parabolic mirrors 22 and 23.

ビームスプリッタ41で分岐されたテラヘルツパルス光の他方は、軸外し放物面鏡25にて反射した後、被検物50の測定点を斜め方向から照明する。その測定点で反射したテラヘルツパルス光は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら軸外し放物面鏡26に入射する。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡26で反射され、平行光となった後、軸外し放物面鏡27で反射される。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡27の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器13に入射する。なお、軸外し放物面鏡25,26の集光点は、被検物50の測定点に一致している。   The other of the terahertz pulse light branched by the beam splitter 41 is reflected by the off-axis parabolic mirror 25 and then illuminates the measurement point of the test object 50 from an oblique direction. The terahertz pulse light reflected at the measurement point becomes light including information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration at the measurement point, and enters the off-axis parabolic mirror 26 while diverging. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 26, becomes parallel light, and then reflected by the off-axis parabolic mirror 27. The terahertz pulse light is incident on the terahertz light detector 13 having a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 27. Note that the focal points of the off-axis parabolic mirrors 25 and 26 coincide with the measurement points of the test object 50.

以上の本測定装置では、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→ビームスプリッタ41→軸外し放物面鏡22→被検物50→軸外し放物面鏡23→軸外し放物面鏡24→テラヘルツ光検出器12を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、透過測定用の光路である。また、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→ビームスプリッタ41→軸外し放物面鏡25→被検物50→軸外し放物面鏡26→軸外し放物面鏡27→テラヘルツ光検出器13を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、反射測定用の光路である。   In the above measurement apparatus, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the beam splitter 41 → the off-axis parabolic mirror 22 → the test object 50 → the off-axis parabolic mirror 23 → the off-axis paraboloid. The optical path of the terahertz pulse light sequentially passing through the surface mirror 24 and the terahertz light detector 12 is an optical path for transmission measurement. Further, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the beam splitter 41 → the off-axis parabolic mirror 25 → the test object 50 → the off-axis parabolic mirror 26 → the off-axis parabolic mirror 27 → the terahertz The optical path of the terahertz pulse light that sequentially passes through the photodetector 13 is an optical path for reflection measurement.

本測定装置においても、第1実施形態の測定装置と同様、テラヘルツ光検出器12に関する遅延時間とテラヘルツ光検出器13に関する遅延時間とが等しくなるように各光路が設定されている。また、2種類の角度から同一のテラヘルツパルス光で同時に被検物50を照明するように各光路が設定されている。したがって、本測定装置によれば、第1実施形態の測定装置と同じ測定をすることが可能である。   Also in this measurement apparatus, each optical path is set so that the delay time related to the terahertz light detector 12 and the delay time related to the terahertz light detector 13 are equal to each other as in the measurement apparatus of the first embodiment. Further, each optical path is set so that the test object 50 is simultaneously illuminated with the same terahertz pulse light from two kinds of angles. Therefore, according to this measuring apparatus, it is possible to perform the same measurement as the measuring apparatus of the first embodiment.

しかも、本測定装置では、第1実施形態の測定装置とは異なり、光路折り曲げミラー42,43が省略されたので、部品点数が抑えられる。なお、光路折り曲げミラー42,43を省略するために透過測定用の光路と反射測定用の光路とが一部クロスしているが、両光路を通過するテラヘルツ光はパルス光なので、クロス部分であっても互いに干渉しない。   Moreover, in the present measuring apparatus, unlike the measuring apparatus of the first embodiment, since the optical path bending mirrors 42 and 43 are omitted, the number of parts can be reduced. In order to omit the optical path bending mirrors 42 and 43, the optical path for transmission measurement and the optical path for reflection measurement are partially crossed. However, since the terahertz light passing through both optical paths is pulsed light, it is a cross portion. But they do not interfere with each other.

なお、本測定装置においても、被検物50の状態変化を無視できるときや、被検物50の状態変化が照明タイミングのずれ量よりも十分に遅い限りにおいては、2種類の照明光の光路長に差があってもよい。
また、本測定装置においても、透過測定用の光路の全長と、反射測定用の光路の全長とを一致させ、透過パルス光の検出タイミングと反射パルス光の検出タイミングとを一致させてもよい。
Also in this measurement apparatus, when the state change of the test object 50 can be ignored or as long as the state change of the test object 50 is sufficiently slower than the deviation amount of the illumination timing, the optical paths of the two types of illumination light There may be differences in length.
Also in this measurement apparatus, the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement may be matched to match the detection timing of the transmitted pulse light and the detection timing of the reflected pulse light.

但し、透過測定用の光路の全長と反射測定用の光路の全長とを一致させても、被検物50の厚みや材質により、透過パルス光の検出タイミングと反射パルス光の検出タイミングとがずれることがあるので、その場合、透過測定用の光路の全長と反射測定用の光路の全長とには、適切な光路長差が設けられるとよい。また、その光路長差を、被検物50の厚みや材質に応じて調節してもよい。   However, even if the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement coincide with each other, the detection timing of the transmitted pulse light and the detection timing of the reflected pulse light are shifted depending on the thickness and material of the test object 50. In this case, an appropriate optical path length difference may be provided between the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement. Further, the optical path length difference may be adjusted according to the thickness or material of the test object 50.

[第3実施形態]
図3を参照して本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態も、テラヘルツ分光装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態(図1)との相違点を主に説明する。
図3は、本実施形態の測定装置を示す概略構成図である。図3では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを示した。図3に示すように、第1実施形態との相違点は、照明光路を2系統に分離せずに1系統にした点にある。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is also an embodiment of a terahertz spectrometer. Here, differences from the first embodiment (FIG. 1) will be mainly described.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the measurement apparatus of the present embodiment. FIG. 3 shows only the optical system that guides the terahertz light. As shown in FIG. 3, the difference from the first embodiment is that the illumination light path is made into one system without being separated into two systems.

テラヘルツ光発生器11は、ポンプ光に応じてテラヘルツパルス光を発光する。このテラヘルツパルス光は、その発光点と等価な位置に焦点を有した軸外し放物面鏡21で反射し、平行光となる。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡22にて反射した後、シリコン板などからなるハーフミラー61を介して被検物50の測定点を正面から照明する。   The terahertz light generator 11 emits terahertz pulse light according to the pump light. The terahertz pulse light is reflected by an off-axis parabolic mirror 21 having a focal point at a position equivalent to the light emission point, and becomes parallel light. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 22 and then illuminates the measurement point of the test object 50 from the front through the half mirror 61 made of a silicon plate or the like.

被検物50を照明したテラヘルツパルス光のうち、測定点を透過したもの(透過パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら軸外し放物面鏡23に入射し、そこで反射して平行光となる。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡24にて反射し、その軸外し放物面鏡24の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器12に入射する。   Of the terahertz pulse light that illuminates the test object 50, the light transmitted through the measurement point (transmission pulse light) becomes light containing information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration of the measurement point, and diverges. The light enters the off-axis parabolic mirror 23 and is reflected there to become parallel light. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 24 and is incident on the terahertz light detector 12 having a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 24.

被検物50を照明したテラヘルツパルス光のうち、測定点を反射したもの(反射パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながらハーフミラー61へ戻り、ハーフミラー61にて光路を折り曲げられる。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡25で反射され、平行光となった後、軸外し放物面鏡26で反射される。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡26の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器13に入射する。なお、被検物50の配置面は、軸外し放物面鏡22,23,25の焦平面に一致している。   Of the terahertz pulse light that illuminates the test object 50, the light reflected from the measurement point (reflected pulse light) becomes light including information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration of the measurement point, and diverges. Returning to the half mirror 61, the optical path is bent by the half mirror 61. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 25, becomes parallel light, and then reflected by the off-axis parabolic mirror 26. The terahertz pulse light is incident on the terahertz light detector 13 having a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 26. The arrangement surface of the test object 50 coincides with the focal plane of the off-axis parabolic mirrors 22, 23, and 25.

以上の本測定装置では、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→軸外し放物面鏡22→ハーフミラー61→被検物50→軸外し放物面鏡23→軸外し放物面鏡24→テラヘルツ光検出器12を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、透過測定用の光路である。また、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→軸外し放物面鏡22→ハーフミラー61→被検物50→ハーフミラー61→軸外し放物面鏡25→軸外し放物面鏡26→テラヘルツ光検出器13を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、反射測定用の光路である。   In the above measuring apparatus, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the off-axis parabolic mirror 22 → the half mirror 61 → the test object 50 → the off-axis parabolic mirror 23 → the off-axis paraboloid. The optical path of the terahertz pulse light sequentially passing through the surface mirror 24 and the terahertz light detector 12 is an optical path for transmission measurement. Further, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the off-axis parabolic mirror 22 → the half mirror 61 → the test object 50 → the half mirror 61 → the off-axis parabolic mirror 25 → the off-axis parabolic surface. The optical path of the terahertz pulse light sequentially passing through the mirror 26 → the terahertz light detector 13 is an optical path for reflection measurement.

本測定装置においても、第1実施形態の測定装置と同様、テラヘルツ光検出器12に関する遅延時間とテラヘルツ光検出器13に関する遅延時間とが等しくなるように各光路が設定されている。また、本測定装置では、被検物50から同時に射出した透過パルス光と反射パルス光とをそれぞれ検出する。したがって、本測定装置によれば、第1実施形態の測定装置と同じ測定をすることが可能である。   Also in this measurement apparatus, each optical path is set so that the delay time related to the terahertz light detector 12 and the delay time related to the terahertz light detector 13 are equal to each other as in the measurement apparatus of the first embodiment. Further, in this measurement apparatus, transmitted pulsed light and reflected pulsed light that are simultaneously emitted from the test object 50 are detected. Therefore, according to this measuring apparatus, it is possible to perform the same measurement as the measuring apparatus of the first embodiment.

しかも、本測定装置では、第1実施形態の測定装置とは異なり、照明光路が1系統のみなので、部品点数が抑えられる。また、透過測定の照明方向と反射測定の照明方向とが同じなので、透過パルス光の波形を処理するときのアルゴリズムと、反射パルス光の波形を処理するときのアルゴリズムとを共通化できるという利点がある。また、その照明方向が正面なので、そのアルゴリズムを簡略化できるという利点もある。   Moreover, in the present measuring apparatus, unlike the measuring apparatus of the first embodiment, the number of parts can be reduced because there is only one illumination optical path. In addition, since the illumination direction of the transmission measurement and the illumination direction of the reflection measurement are the same, there is an advantage that the algorithm for processing the waveform of the transmitted pulsed light and the algorithm for processing the waveform of the reflected pulsed light can be shared. is there. Further, since the illumination direction is front, there is an advantage that the algorithm can be simplified.

なお、本測定装置においても、特に、透過測定用の光路の全長と、反射測定用の光路の全長とを一致させ、透過パルス光の検出タイミングと反射パルス光の検出タイミングとを一致させてもよい。
但し、透過測定用の光路の全長と反射測定用の光路の全長とを一致させても、被検物50の厚みや材質により、透過パルス光の検出タイミングと反射パルス光の検出タイミングとがずれることがあるので、その場合、透過測定用の光路の全長と反射測定用の光路の全長とには、適切な光路長差が設けられるとよい。また、その光路長差を、被検物50の厚みや材質に応じて調節してもよい。
In this measurement apparatus, in particular, the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement are matched, and the detection timing of the transmitted pulse light and the detection timing of the reflected pulse light are matched. Good.
However, even if the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement coincide with each other, the detection timing of the transmitted pulse light and the detection timing of the reflected pulse light are shifted depending on the thickness and material of the test object 50. In this case, an appropriate optical path length difference may be provided between the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement. Further, the optical path length difference may be adjusted according to the thickness or material of the test object 50.

[第4実施形態]
図4を参照して本発明の第4実施形態を説明する。本実施形態も、テラヘルツ分光装置の実施形態である。ここでは、第1実施形態(図1)との相違点を主に説明する。
図4(A)は、本実施形態の測定装置を示す概略構成図である。図4(A)における図1と同じ要素には同じ符号を付した。図4(A)に示すように、第1実施形態との相違点は、透過パルス光の検出と反射パルス光の検出とに、1つのテラヘルツ光検出器12を共用した点にある。それに対応して、制御用レーザを導光する光学系も、簡略化される(テラヘルツ光検出器13へ向かうレーザ光の光路は省略される。)。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is also an embodiment of a terahertz spectrometer. Here, differences from the first embodiment (FIG. 1) will be mainly described.
FIG. 4A is a schematic configuration diagram illustrating the measurement apparatus of the present embodiment. Elements in FIG. 4 (A) that are the same as those in FIG. As shown in FIG. 4A, the difference from the first embodiment is that one terahertz photodetector 12 is shared for detection of transmitted pulsed light and detection of reflected pulsed light. Correspondingly, the optical system for guiding the control laser is also simplified (the optical path of the laser light toward the terahertz light detector 13 is omitted).

本測定装置の照明光路は、第1実施形態の測定装置のそれと同じであり、2方向から被検物50の測定点を照明するものである。
被検物50の測定点を透過したテラヘルツパルス光(透過パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら軸外し放物面鏡23に入射し、そこで反射して平行光となる。そのテラヘルツパルス光は、シリコン板などからなる合成ミラー44を介して軸外し放物面鏡24にて反射し、その軸外し放物面鏡24の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器12に入射する。なお、被検物50の配置面は、軸外し放物面鏡22,23の焦平面に一致している。
The illumination optical path of this measurement apparatus is the same as that of the measurement apparatus of the first embodiment, and illuminates the measurement point of the test object 50 from two directions.
The terahertz pulsed light (transmitted pulsed light) transmitted through the measurement point of the test object 50 becomes light including information on the complex dielectric constant, electrical characteristics, impurity concentration, etc. of the measurement point, and is off-axis parabolic mirror while diverging , And is reflected there to become parallel light. The terahertz pulse light is reflected by an off-axis parabolic mirror 24 via a composite mirror 44 made of a silicon plate or the like, and has a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 24. The light enters the photodetector 12. The arrangement surface of the test object 50 coincides with the focal plane of the off-axis parabolic mirrors 22 and 23.

被検物50の測定点で反射したテラヘルツパルス光(反射パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら光路折り曲げミラー43を介して軸外し放物面鏡26に入射する。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡26で合成ミラー44の方向へ反射され、平行光の状態でその合成ミラー44に入射する。そのテラヘルツパルス光は、透過パルス光と同じ光路を辿り、軸外し放物面鏡24を経てテラヘルツ光検出器12に入射する。なお、軸外し放物面鏡25,26の集光点は、被検物50の測定点に一致している。   The terahertz pulse light (reflected pulse light) reflected at the measurement point of the test object 50 becomes light including information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration at the measurement point, and passes through the optical path bending mirror 43 while diverging. Is incident on the off-axis parabolic mirror 26. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 26 toward the synthesis mirror 44 and enters the synthesis mirror 44 in the state of parallel light. The terahertz pulse light follows the same optical path as the transmitted pulse light, and enters the terahertz light detector 12 through the off-axis parabolic mirror 24. Note that the focal points of the off-axis parabolic mirrors 25 and 26 coincide with the measurement points of the test object 50.

以上の本測定装置では、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→ビームスプリッタ41→軸外し放物面鏡22→被検物50→軸外し放物面鏡23→合成ミラー44→軸外し放物面鏡24→テラヘルツ光検出器12を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、透過測定用の光路である。また、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→ビームスプリッタ41→軸外し放物面鏡25→光路折り曲げミラー42→被検物50→光路折り曲げミラー43→軸外し放物面鏡26→合成ミラー44→軸外し放物面鏡24→テラヘルツ光検出器12を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、反射測定用の光路である。   In the above measuring apparatus, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the beam splitter 41 → the off-axis parabolic mirror 22 → the test object 50 → the off-axis parabolic mirror 23 → the synthetic mirror 44 → The optical path of the terahertz pulse light that sequentially passes through the off-axis parabolic mirror 24 and the terahertz light detector 12 is an optical path for transmission measurement. Further, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the beam splitter 41 → the off-axis parabolic mirror 25 → the optical path bending mirror 42 → the test object 50 → the optical path bending mirror 43 → the off-axis parabolic mirror 26. The optical path of the terahertz pulse light that passes through the synthesis mirror 44, the off-axis parabolic mirror 24, and the terahertz light detector 12 in this order is an optical path for reflection measurement.

ここで、本測定装置では、透過測定用の光路の全長と、反射測定用の光路の全長とには、1パルス分以上の光路長差が設けられている。これは、透過パルス光と反射パルス光とを、テラヘルツ光検出器12に対し異なるタイミングで入射させるためである。
図4(B)は、テラヘルツ光検出器12に到達するテラヘルツ光の波形(電場強度の時間変化)を示す図である。この波形には、2つの大きなピークがあり、その一方が透過パルス光の波形であり、他方が反射パルス光の波形である。なお、図4(B)では、反射測定用の光路長よりも透過測定用の光路長が短く、透過パルス光の方が先に到達する例を示した。光路長差は、これらの透過パルス光と反射パルス光とが時間的に完全に分離されるよう確保される。但し、光路長差は、到達タイミングのずれ量ΔTが最小になるよう、適当な値に設定されることが望ましい。
Here, in this measurement apparatus, an optical path length difference of one pulse or more is provided between the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement. This is because the transmitted pulsed light and the reflected pulsed light are incident on the terahertz light detector 12 at different timings.
FIG. 4B is a diagram illustrating a waveform of terahertz light that reaches the terahertz light detector 12 (time change in electric field intensity). This waveform has two large peaks, one of which is the waveform of the transmitted pulsed light and the other is the waveform of the reflected pulsed light. FIG. 4B shows an example in which the optical path length for transmission measurement is shorter than the optical path length for reflection measurement, and the transmitted pulsed light reaches first. The optical path length difference is ensured so that these transmitted pulsed light and reflected pulsed light are completely separated in time. However, the optical path length difference is desirably set to an appropriate value so that the arrival timing deviation amount ΔT is minimized.

以上の本測定装置では、レーザ光源31が駆動されると、第1実施形態の測定装置と同様に、ポンプ光がテラヘルツ光発生器11に与えられ、テラヘルツパルス光が被検物50を同じタイミングで2種類の角度から照明する。
しかし、本測定装置では、被検物50から同じタイミングで発生した透過パルス光及び反射パルス光は、到達タイミングのずれ量ΔTをもってテラヘルツ光検出器12に到達する。テラヘルツ光検出器12に対する入射光の波形は、図4(B)に示したとおりである。テラヘルツ光検出器12は、プローブ光の与えられたタイミングで、その波形の或る1箇所の値を検出する。
In the above measurement apparatus, when the laser light source 31 is driven, the pump light is given to the terahertz light generator 11 and the terahertz pulse light is applied to the object 50 at the same timing as in the measurement apparatus of the first embodiment. Illuminate from two different angles.
However, in this measurement apparatus, the transmitted pulsed light and the reflected pulsed light generated from the test object 50 at the same timing reach the terahertz light detector 12 with the arrival timing shift amount ΔT. The waveform of the incident light with respect to the terahertz light detector 12 is as shown in FIG. The terahertz light detector 12 detects a value at a certain position of the waveform at the timing when the probe light is given.

さらに、可動鏡32の位置が図4の矢印の方向にずれると、ポンプ光の入射タイミングからプローブ光の入射タイミングまでの遅延時間が変化するので、その波形の検出箇所がずれる。よって、可動鏡32を各位置に配置してレーザ光源31を駆動すれば、その波形の全貌が検知される。検知された波形の前半部分が透過パルス光波形であり、後半部分が、反射パルス光の波形である。コンピュータ34は、双方の波形に対し個別に処理(フーリエ変換など)を施し、透過パルス光の分光データと、反射パルス光の分光データとをそれぞれ取得する。   Further, when the position of the movable mirror 32 is shifted in the direction of the arrow in FIG. 4, the delay time from the pump light incident timing to the probe light incident timing changes, and the detected position of the waveform is shifted. Therefore, if the movable mirror 32 is disposed at each position and the laser light source 31 is driven, the entire waveform is detected. The first half of the detected waveform is the transmitted pulsed light waveform, and the second half is the waveform of the reflected pulsed light. The computer 34 individually performs processing (Fourier transform or the like) on both waveforms, and acquires spectral data of transmitted pulsed light and spectral data of reflected pulsed light, respectively.

以上、本測定装置は、被検物50から同時に射出した透過パルス光と反射パルス光とをそれぞれ検出するので、光路切り替えを伴わずに、透過測定(ここでは透過パルス光の分光データの取得)と反射測定(ここでは反射パルス光の分光データの取得)との双方を行うことができる。
また、被検物50が状態変化する場合であっても、同じ状態での透過測定データと反射測定データとを取得することができる。
As described above, since the measurement apparatus detects the transmission pulse light and the reflection pulse light simultaneously emitted from the test object 50, transmission measurement is performed without switching the optical path (here, acquisition of spectral data of the transmission pulse light). And reflection measurement (here, acquisition of spectral data of reflected pulsed light) can be performed.
Moreover, even if the state of the test object 50 changes, transmission measurement data and reflection measurement data in the same state can be acquired.

しかも、本測定装置では、透過パルス光及び反射パルス光の検出に1つのテラヘルツ光検出器12を共用するので、部品点数が抑えられる。
なお、本測定装置では、1つのテラヘルツ光検出器12を共用する代わりに、透過パルス光と反射パルス光との到達タイミングをずらしたので、透過パルス光の波形と反射パルス光の波形とは、並列ではなく直列に検知される。このため、可動鏡32の全移動量及び測定時間は、第1実施形態のそれよりも長くなる。しかし、到達タイミングのずれ量ΔTは必要最小限に抑えられるので、可動鏡32の全移動量及び全測定時間は、必要最小限に抑えられる。
In addition, in the present measuring apparatus, since one terahertz light detector 12 is shared for detecting transmitted pulsed light and reflected pulsed light, the number of parts can be suppressed.
In this measurement apparatus, instead of sharing one terahertz light detector 12, the arrival timings of the transmitted pulsed light and the reflected pulsed light are shifted, so the waveform of the transmitted pulsed light and the waveform of the reflected pulsed light are: Detected in series rather than in parallel. For this reason, the total movement amount and measurement time of the movable mirror 32 are longer than those of the first embodiment. However, since the arrival timing shift amount ΔT is minimized, the total movement amount and the total measurement time of the movable mirror 32 are minimized.

ここで、本測定装置では、被検物50の厚さや屈折率により、到達タイミングのずれ量ΔT(図4(B)参照)は、変化する。このため、被検物50の厚さや材質(屈折率など)によっては、透過パルス光の一部と反射パルス光の一部とが重複し、両者の波形を分離できなくなる可能性がある。分離できないことは、透過測定と反射測定との双方が実施不可能であることと同じである。   Here, in the present measuring apparatus, the arrival timing deviation amount ΔT (see FIG. 4B) varies depending on the thickness and refractive index of the test object 50. For this reason, depending on the thickness and material (refractive index, etc.) of the test object 50, a part of the transmitted pulsed light and a part of the reflected pulsed light may overlap, making it impossible to separate the waveforms of both. The inability to separate is the same as the inability to perform both transmission and reflection measurements.

そこで、図4(A)中に点線で示すように、反射パルス光の単独光路にシャッタ71を設けてもよい。このシャッタ71を利用すれば、少なくとも透過測定については、被検物50の厚さや屈折率に依らずに確実に実施可能になる。
なお、反射パルス光の光路に配置する代わりに、透過パルス光の単独光路にシャッタを配置してもよい。その場合、少なくとも反射測定については、被検物50の厚さや屈折率に依らずに確実に実施可能になる。
Therefore, as shown by a dotted line in FIG. 4A, a shutter 71 may be provided in the single optical path of the reflected pulse light. If this shutter 71 is used, at least transmission measurement can be reliably performed regardless of the thickness and refractive index of the test object 50.
Instead of being arranged in the optical path of the reflected pulsed light, a shutter may be arranged in the single optical path of the transmitted pulsed light. In that case, at least the reflection measurement can be reliably performed regardless of the thickness and refractive index of the test object 50.

或いは、透過パルス光の単独光路と反射パルス光の単独光路とのそれぞれにシャッタを配置してもよい。その場合、透過測定と反射測定とが、被検物50の厚さや屈折率に依らずに確実に実施可能になる。
[第5実施形態]
図5を参照して本発明の第5実施形態を説明する。本実施形態は、第4実施形態(図4)の変形例である。ここでは、第4実施形態との相違点のみ説明する。
Alternatively, a shutter may be disposed in each of the single optical path of the transmitted pulse light and the single optical path of the reflected pulse light. In that case, the transmission measurement and the reflection measurement can be reliably performed regardless of the thickness and refractive index of the test object 50.
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a modification of the fourth embodiment (FIG. 4). Here, only differences from the fourth embodiment will be described.

図5(A)は、本実施形態の測定装置を示す概略構成図である。図5(A)では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを簡略化して示した。第4実施形態との相違点は、シャッタを配置する代わりに、透過測定用の光路と反射測定用の光路との光路長差を可変にした点にある。
具体的に、本測定装置では、反射パルス光の単独光路に、光路折り曲げミラーM,可動鏡(可動レトロリフレクタ)72,光路折り曲げミラーMが挿入されている。この可動鏡72を図5(A)の矢印の方向へ移動させると、反射パルス光の光路長を調節することができる。
FIG. 5A is a schematic configuration diagram showing the measurement apparatus of the present embodiment. In FIG. 5A, only the optical system that guides the terahertz light is shown in a simplified manner. The difference from the fourth embodiment is that the optical path length difference between the optical path for transmission measurement and the optical path for reflection measurement is made variable instead of arranging the shutter.
Specifically, in this measuring apparatus, an optical path bending mirror M, a movable mirror (movable retroreflector) 72, and an optical path bending mirror M are inserted in the single optical path of the reflected pulsed light. When the movable mirror 72 is moved in the direction of the arrow in FIG. 5A, the optical path length of the reflected pulse light can be adjusted.

図5(B)は、テラヘルツ光検出器12に到達するテラヘルツ光の波形(電場強度の時間変化)を示す図である。反射パルス光の光路長が調節されると、図5(B)中に矢印で示すように、反射パルス光の到達タイミングがシフトする。
よって、可動鏡72の位置を被検物50の厚さや材質(屈折率など)に応じて調節すれば、透過パルス光の波形と反射パルス光の波形との重複を防ぐことができる。また、両者の到達タイミングのずれ量ΔTを最小限に保つこともできる。
FIG. 5B is a diagram illustrating a waveform of terahertz light (time change in electric field intensity) reaching the terahertz light detector 12. When the optical path length of the reflected pulse light is adjusted, the arrival timing of the reflected pulse light is shifted as indicated by an arrow in FIG.
Therefore, if the position of the movable mirror 72 is adjusted according to the thickness and material (refractive index, etc.) of the test object 50, it is possible to prevent the transmitted pulsed light waveform and the reflected pulsed light waveform from overlapping. Also, the amount of deviation ΔT between the arrival timings of both can be kept to a minimum.

したがって、本測定装置によれば、被検物50の厚さや屈折率に依らずに、透過測定と反射測定との双方を確実に実施することや、測定時間を必要最小限に確実に抑えることができる。
なお、本測定装置は、反射パルス光の光路長を調節可能としたものであるが、反射パルス光の光路長を調節可能とする代わりに、透過パルス光の光路長を調節可能としてもよい。また、両者の光路長をそれぞれ調節可能としてもよい。
Therefore, according to the present measuring apparatus, it is possible to reliably carry out both the transmission measurement and the reflection measurement without depending on the thickness and the refractive index of the test object 50, and to suppress the measurement time to the minimum necessary. Can do.
In addition, although this measuring apparatus enables adjustment of the optical path length of the reflected pulse light, the optical path length of the transmitted pulse light may be adjustable instead of making the optical path length of the reflected pulse light adjustable. Further, the optical path lengths of both may be adjustable.

[第6実施形態]
図6を参照して本発明の第6実施形態を説明する。本実施形態も、テラヘルツ分光装置の実施形態である。ここでは、第4実施形態(図4)との相違点を主に説明する。
図6は、本実施形態の測定装置を示す概略構成図である。図6では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを示した。図6に示すように、第4実施形態との相違点は、照明光路を2系統に分離せずに1系統(斜め方向から照明するもの)にした点にある。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is also an embodiment of a terahertz spectrometer. Here, differences from the fourth embodiment (FIG. 4) will be mainly described.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the measurement apparatus of the present embodiment. FIG. 6 shows only an optical system that guides terahertz light. As shown in FIG. 6, the difference from the fourth embodiment is that the illumination optical path is not divided into two systems but one system (illuminated from an oblique direction).

テラヘルツ光発生器11は、ポンプ光に応じてテラヘルツパルス光を発光する。このテラヘルツパルス光は、その発光点と等価な位置に焦点を有した軸外し放物面鏡21で反射され、平行光となる。そのテラヘルツパルス光は、軸外し放物面鏡25にて反射した後、光路折り曲げミラー42を介して被検物50の測定点を斜め方向から照明する。
被検物50を照明したテラヘルツパルス光のうち、測定点を透過したもの(透過パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら軸外し放物面鏡23に入射し、そこで反射して平行光となる。そのテラヘルツパルス光は、シリコン板などからなる合成ミラー44を介して軸外し放物面鏡24にて反射し、その軸外し放物面鏡24の焦点と等価な位置に検出中心を有したテラヘルツ光検出器12に入射する。
The terahertz light generator 11 emits terahertz pulse light according to the pump light. The terahertz pulse light is reflected by an off-axis parabolic mirror 21 having a focal point at a position equivalent to the light emission point, and becomes parallel light. The terahertz pulse light is reflected by the off-axis parabolic mirror 25 and then illuminates the measurement point of the test object 50 from the oblique direction via the optical path bending mirror 42.
Of the terahertz pulse light that illuminates the test object 50, the light transmitted through the measurement point (transmission pulse light) becomes light containing information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration of the measurement point, and diverges. The light enters the off-axis parabolic mirror 23 and is reflected there to become parallel light. The terahertz pulse light is reflected by an off-axis parabolic mirror 24 via a composite mirror 44 made of a silicon plate or the like, and has a detection center at a position equivalent to the focal point of the off-axis parabolic mirror 24. The light enters the photodetector 12.

被検物50を照明したテラヘルツパルス光のうち、測定点を反射したもの(反射パルス光)は、測定点の複素誘電率や電気的特性や不純物濃度等の情報を含む光となり、発散しながら光路折り曲げミラー43に入射し、そこで光路を折り曲げてから軸外し放物面鏡26で反射され、平行光となった後、合成ミラー44に入射する。そのテラヘルツパルス光は、透過パルス光と同じ光路を辿り、軸外し放物面鏡24を経てテラヘルツ光検出器12に入射する。   Of the terahertz pulse light that illuminates the test object 50, the light reflected from the measurement point (reflected pulse light) becomes light including information such as the complex dielectric constant, electrical characteristics, and impurity concentration of the measurement point, and diverges. The light enters the optical path bending mirror 43, where the optical path is bent and then reflected off the off-axis parabolic mirror 26, becomes parallel light, and then enters the combining mirror 44. The terahertz pulse light follows the same optical path as the transmitted pulse light, and enters the terahertz light detector 12 through the off-axis parabolic mirror 24.

以上の本測定装置では、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→軸外し放物面鏡25→光路折り曲げミラー42→被検物50→軸外し放物面鏡23→合成ミラー44→軸外し放物面鏡24→テラヘルツ光検出器12を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、透過測定用の光路である。また、テラヘルツ光発生器11→軸外し放物面鏡21→軸外し放物面鏡25→光路折り曲げミラー42→被検物50→光路折り曲げミラー43→軸外し放物面鏡26→合成ミラー44→軸外し放物面鏡24→テラヘルツ光検出器12を順に経由するテラヘルツパルス光の光路が、反射測定用の光路である。   In the above measuring apparatus, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the off-axis parabolic mirror 25 → the optical path bending mirror 42 → the test object 50 → the off-axis parabolic mirror 23 → the synthetic mirror 44. → The off-axis parabolic mirror 24 → The optical path of the terahertz pulse light passing through the terahertz photodetector 12 in this order is the optical path for transmission measurement. Further, the terahertz light generator 11 → the off-axis parabolic mirror 21 → the off-axis parabolic mirror 25 → the optical path bending mirror 42 → the test object 50 → the optical path bending mirror 43 → the off-axis parabolic mirror 26 → the synthetic mirror 44. → The off-axis parabolic mirror 24 → The optical path of the terahertz pulse light passing through the terahertz photodetector 12 in this order is the optical path for reflection measurement.

本測定装置においても、第4実施形態の測定装置と同様、透過測定用の光路の全長と、反射測定用の光路の全長とには、適当な光路長差が設けられている。したがって、本測定装置も、第4実施形態の測定装置と同じ測定をすることが可能である。
しかも、本測定装置では、第4実施形態の測定装置とは異なり、照明光路が1系統のみなので、部品点数が抑えられる。また、透過測定の照明方向と反射測定の照明方向とが同じ(ここでは斜め方向)なので、透過パルス光の波形を処理するときのアルゴリズムと、反射パルス光の波形を処理するときのアルゴリズムとを共通化できるという利点もある。
Also in this measurement apparatus, an appropriate optical path length difference is provided between the total length of the optical path for transmission measurement and the total length of the optical path for reflection measurement, as in the measurement apparatus of the fourth embodiment. Therefore, this measurement apparatus can also perform the same measurement as the measurement apparatus of the fourth embodiment.
Moreover, in the present measuring apparatus, unlike the measuring apparatus of the fourth embodiment, the number of parts is reduced because there is only one illumination optical path. In addition, since the illumination direction of the transmission measurement and the illumination direction of the reflection measurement are the same (in this case, the oblique direction), an algorithm for processing the waveform of the transmitted pulsed light and an algorithm for processing the waveform of the reflected pulsed light are There is also an advantage that it can be shared.

なお、本測定装置においても、反射パルス光の単独光路、透過パルス光の単独光路の少なくとも1つにシャッタ71を設けてもよい。また、本測定装置も、第5実施形態と同様に変形する(透過測定用の光路と反射測定用の光路との光路長差を可変にする)ことができる。
[第7実施形態]
図7を参照して本発明の第7実施形態を説明する。本実施形態は、第3実施形態(図3)の変形例である。ここでは、第3実施形態との相違点のみ説明する。
In this measuring apparatus, the shutter 71 may be provided in at least one of the single optical path of the reflected pulse light and the single optical path of the transmitted pulse light. Also, this measurement apparatus can be modified in the same manner as in the fifth embodiment (the optical path length difference between the optical path for transmission measurement and the optical path for reflection measurement can be made variable).
[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a modification of the third embodiment (FIG. 3). Here, only differences from the third embodiment will be described.

図7は、本実施形態の測定装置を示す概略構成図である。図7では、テラヘルツ光を導光する光学系のみを示した。図7に示すように、第3実施形態との相違点は、軸外し放物面鏡21,22の代わりに、それらと同じ作用をする1つの楕円鏡31を用いた点と、軸外し放物面鏡25,26の代わりに、それらと同じ作用をする1つの楕円鏡33を用いた点と、軸外し放物面鏡23,24の代わりに、それらと同じ作用をする1つの楕円鏡32を用いた点とにある。   FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing the measuring apparatus of the present embodiment. FIG. 7 shows only an optical system that guides terahertz light. As shown in FIG. 7, the difference from the third embodiment is that, instead of the off-axis paraboloidal mirrors 21 and 22, one elliptical mirror 31 having the same action is used, and the off-axis parabolic Instead of the object mirrors 25 and 26, a point using one elliptical mirror 33 that performs the same function as those, and instead of the off-axis paraboloidal mirrors 23 and 24, one elliptical mirror that performs the same function as them. 32.

楕円面鏡31は、テラヘルツ光発生器11の発光点と等価な位置に一方の焦点を有し、楕円面鏡32は、テラヘルツ光検出器12の検出中心と等価な位置に一方の焦点を有し、楕円面鏡33は、テラヘルツ光検出器13の検出中心と等価な位置に一方の焦点を有する。また、被検物50の配置面は、楕円面鏡31,32,33の他方の焦点からなる焦平面に一致している。   The ellipsoidal mirror 31 has one focus at a position equivalent to the emission point of the terahertz light generator 11, and the ellipsoidal mirror 32 has one focus at a position equivalent to the detection center of the terahertz light detector 12. The ellipsoidal mirror 33 has one focal point at a position equivalent to the detection center of the terahertz photodetector 13. The arrangement surface of the test object 50 coincides with a focal plane formed by the other focal points of the ellipsoidal mirrors 31, 32, and 33.

したがって、本測定装置は、第3実施形態の測定装置と光学的に等価でありながら、部品点数だけが大幅に削減される。
なお、本実施形態は、第3実施形態の変形例であるが、他の各実施形態も同様に変形することができる。すなわち、各実施形態の測定装置において直列に配置された2つの放物面鏡は、1つの楕円面鏡に置換することが可能である。
Therefore, this measuring apparatus is optically equivalent to the measuring apparatus of the third embodiment, but only the number of parts is greatly reduced.
Although this embodiment is a modification of the third embodiment, other embodiments can be similarly modified. That is, the two parabolic mirrors arranged in series in the measurement apparatus of each embodiment can be replaced with one elliptical mirror.

[その他]
なお、上述した各実施形態の測定装置において、ビームスプリッタ41,合成ミラー44,ハーフミラー61には、シリコン板が利用されたが、入射したテラヘルツ光の一部を反射し他の一部を透過する性質を持つ(但し、少なくともテラヘルツ領域では反射・透過率に波長特性を持たないのが望ましい。)のであれば、シリコン板以外の光学部材が利用されてもよい。例えば、入射したテラヘルツ光の特定の偏光成分を反射し他の特定の偏光成分を透過するワイヤーグリッドを利用することもできる。
[Others]
In the measurement apparatus of each embodiment described above, silicon plates are used for the beam splitter 41, the combining mirror 44, and the half mirror 61. However, a part of the incident terahertz light is reflected and the other part is transmitted. However, an optical member other than a silicon plate may be used as long as it has such a property (however, at least in the terahertz region, it is desirable that the reflection / transmittance does not have wavelength characteristics). For example, a wire grid that reflects a specific polarization component of incident terahertz light and transmits another specific polarization component can be used.

また、上述した各実施形態の測定装置において、テラヘルツ光を導光する光学系の雰囲気は、真空状態に保たれることが望ましい。なぜなら、テラヘルツ光は水を吸収する特徴があり、大気中の水分の影響を排除する必要があるからである。
また、上述した各実施形態の測定装置において、被検物50を移動させる機構を付加してもよい。被検物50を配置面に沿って移動させれば、被検物50上を測定点で二次元走査できるので、イメージング機能を付与することができる。
Moreover, in the measuring apparatus of each embodiment mentioned above, it is desirable that the atmosphere of the optical system that guides the terahertz light is kept in a vacuum state. This is because terahertz light has a feature of absorbing water, and it is necessary to eliminate the influence of moisture in the atmosphere.
Moreover, in the measuring apparatus of each embodiment mentioned above, you may add the mechanism to which the test object 50 is moved. If the test object 50 is moved along the arrangement plane, the test object 50 can be two-dimensionally scanned at the measurement point, so that an imaging function can be provided.

本発明は、テラヘルツ分光装置以外にも、非走査型のテラヘルツ分光イメージング装置や、分光機能の搭載されていないテラヘルツイメージング装置などにも適用可能である。因みに、非走査型の分光イメージング装置には、被検物から射出したテラヘルツパルス光を結像する結像光学系や、その結像面の電場強度分布を一括検出するための電気光学結晶、偏光板などが備えられる。   In addition to the terahertz spectroscopic device, the present invention can be applied to a non-scanning terahertz spectroscopic imaging device, a terahertz imaging device not equipped with a spectroscopic function, and the like. Incidentally, the non-scanning spectroscopic imaging apparatus includes an imaging optical system that forms an image of terahertz pulse light emitted from a test object, an electro-optic crystal that detects the electric field intensity distribution on the imaging surface, and polarization A board etc. are provided.

第1実施形態の測定装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the measuring apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態の測定装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the measuring apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態の測定装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the measuring apparatus of 3rd Embodiment. (A)は、第4実施形態の測定装置を示す概略構成図であり、(B)は、テラヘルツ光検出器12に到達するテラヘルツ光の波形(電場強度の時間変化)を示す図である。(A) is a schematic block diagram which shows the measuring apparatus of 4th Embodiment, (B) is a figure which shows the waveform (temporal change of an electric field strength) of the terahertz light which reaches | attains the terahertz photodetector 12. FIG. (A)は、第5実施形態の測定装置を示す概略構成図であり、(B)は、テラヘルツ光検出器12に到達するテラヘルツ光の波形(電場強度の時間変化)を示す図である。(A) is a schematic block diagram which shows the measuring apparatus of 5th Embodiment, (B) is a figure which shows the waveform (time change of an electric field strength) of the terahertz light which reaches | attains the terahertz photodetector 12. FIG. 第6実施形態の測定装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the measuring apparatus of 6th Embodiment. 第7実施形態の測定装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the measuring apparatus of 7th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11・・・テラヘルツ光発生器,12,13・・・テラヘルツ光検出器,41・・・ビームスプリッタ,42,43・・・光路折り曲げミラー,44・・・合成ミラー,21,22,23,24,25,26,27・・・軸外し放物面鏡,31・・・レーザ光源,32・・・可動鏡,34・・・コンピュータ,33・・・電流計,50・・・被検物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Terahertz light generator, 12, 13 ... Terahertz light detector, 41 ... Beam splitter, 42, 43 ... Optical path bending mirror, 44 ... Synthetic mirror, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 ... off-axis parabolic mirrors, 31 ... laser light source, 32 ... movable mirror, 34 ... computer, 33 ... ammeter, 50 ... test object

Claims (11)

テラヘルツ光で被検物を照明する照明光学系と、
前記被検物から同時に発生した前記テラヘルツ光の透過光及び反射光をそれぞれ検出する検出光学系と
を備えたことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
An illumination optical system that illuminates the test object with terahertz light;
A terahertz measuring device comprising: a detection optical system that detects transmitted light and reflected light of the terahertz light simultaneously generated from the test object.
請求項1に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記照明光学系は、
テラヘルツパルス光で前記被検物を照明し、
前記検出光学系は、
同一のテラヘルツパルス光による照明で発生した前記透過光及び反射光をそれぞれ検出する
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
The terahertz measurement device according to claim 1,
The illumination optical system includes:
Illuminate the specimen with terahertz pulse light,
The detection optical system includes:
A terahertz measuring device, wherein the transmitted light and reflected light generated by illumination with the same terahertz pulsed light are respectively detected.
請求項1又は請求項2に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記検出光学系は、
前記透過光及び反射光を2つの検出器で個別に検出する
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
In the terahertz measuring device according to claim 1 or 2,
The detection optical system includes:
The transmitted light and the reflected light are individually detected by two detectors.
請求項2に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記検出光学系は、
前記透過光及び反射光を同一の検出器で検出するものであり、
前記透過光の光路と前記反射光の光路との間には、
光路長差が設けられている
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
The terahertz measurement device according to claim 2,
The detection optical system includes:
The transmitted light and reflected light are detected by the same detector,
Between the optical path of the transmitted light and the optical path of the reflected light,
A terahertz measuring device, characterized in that an optical path length difference is provided.
請求項4に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記検出光学系には、
前記光路長差を調節するための機構が備えられる
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
In the terahertz measuring device according to claim 4,
In the detection optical system,
A terahertz measurement device comprising a mechanism for adjusting the optical path length difference.
請求項4又は請求項5に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記透過光と前記反射光との少なくとも一方の光路には、
光路を開閉するためのシャッタ手段が設けられる
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
In the terahertz measuring device according to claim 4 or 5,
In at least one optical path of the transmitted light and the reflected light,
A shutter means for opening and closing an optical path is provided.
請求項1〜請求項6の何れか一項に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記照明光学系は、
同一のテラヘルツ光を分岐して2種類の角度から前記被検物を照明し、
前記検出光学系は、
前記2種類の角度のうち小角度の照明で発生した前記透過光と、大角度の照明で発生した前記反射光とをそれぞれ検出する
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
In the terahertz measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The illumination optical system includes:
Divide the same terahertz light to illuminate the test object from two angles,
The detection optical system includes:
The terahertz measuring device, wherein the transmitted light generated by illumination at a small angle of the two kinds of angles and the reflected light generated by illumination at a large angle are detected.
請求項7に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記小角度の照明は、
前記被検物を正面から照明するものである
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
The terahertz measurement device according to claim 7,
The small angle illumination is
The terahertz measuring device, wherein the test object is illuminated from the front.
請求項1〜請求項6の何れか一項に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記照明光学系は、
1種類の角度から前記被検物を照明する
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
In the terahertz measuring device according to any one of claims 1 to 6,
The illumination optical system includes:
A terahertz measuring device illuminating the test object from one kind of angle.
請求項9に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記角度の照明は、
前記被検物を正面から照明するものである
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
The terahertz measurement device according to claim 9,
The illumination at the angle is
The terahertz measuring device, wherein the test object is illuminated from the front.
請求項1〜請求項10の何れか一項に記載のテラヘルツ測定装置において、
前記発光及び前記検出のタイミングを制御し、前記透過光の時間波形と前記反射光の時間波形とをそれぞれ検知する制御手段を備えた
ことを特徴とするテラヘルツ測定装置。
In the terahertz measuring device according to any one of claims 1 to 10,
A terahertz measurement device comprising control means for controlling the timing of the light emission and the detection and detecting the time waveform of the transmitted light and the time waveform of the reflected light, respectively.
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