JP2015118245A - Short optical pulse generation device, terahertz wave generation device, camera, imaging device and measurement device - Google Patents
Short optical pulse generation device, terahertz wave generation device, camera, imaging device and measurement device Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、短光パルス発生装置、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置に関する。 The present invention relates to a short light pulse generator, a terahertz wave generator, a camera, an imaging device, and a measurement device.
近年、100GHz以上30THz以下の周波数を有する電磁波であるテラヘルツ波が注目されている。テラヘルツ波は、例えば、イメージング、分光計測等の各種計測、非破壊検査等に用いることができる。 In recent years, terahertz waves, which are electromagnetic waves having a frequency of 100 GHz to 30 THz, have attracted attention. The terahertz wave can be used for various measurements such as imaging and spectroscopic measurement, non-destructive inspection, and the like.
テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置は、例えば、サブピコ秒(数百フェムト秒)程度のパルス幅をもつ光パルスを発生させる短光パルス発生装置と、短光パルス発生装置で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、を有している。 A terahertz wave generator that generates a terahertz wave includes, for example, a short optical pulse generator that generates an optical pulse having a pulse width of about sub-picoseconds (several hundred femtoseconds), and an optical pulse generated by the short optical pulse generator. A photoconductive antenna that generates terahertz waves when irradiated.
テラヘルツ波発生装置を構成している短光パルス発生装置として、例えば、特許文献1には、半導体レーザーの直接変調により光パルスにチャープを付与し、チャープした光パルスを光パルス圧縮器(光パルス圧縮部)に入射させてパルス圧縮を行う短光パルス発生装置が開示されている。
As a short optical pulse generator that constitutes a terahertz wave generator, for example, in
上記のような短光パルス発生装置では、半導体レーザーの直接変調により光パルスにチャープを付与するため、パルス圧縮部に入射する光パルスは、ダウンチャープおよびアップチャープの両方を等しく含むこととなる。そのため、例えば、パルス圧縮部が光パルスに正の群速度分散(または負の群速度分散)を生じさせても、パルス圧縮部に入射する光パルスのうちの半分は、パルス圧縮部においてパルス圧縮されない。 In the short optical pulse generator as described above, since the optical pulse is chirped by direct modulation of the semiconductor laser, the optical pulse incident on the pulse compression unit includes both the down chirp and the up chirp. Therefore, for example, even if the pulse compression unit causes positive group velocity dispersion (or negative group velocity dispersion) in the optical pulse, half of the optical pulses incident on the pulse compression unit are pulse compressed in the pulse compression unit. Not.
したがって、パルス圧縮部おいて圧縮されたパルスのパルス間隔を短くしようとしても、パルス圧縮部においてパルス圧縮されない部分があるため、隣り合うパルスが干渉してしまい、パルス間隔を短くするには限界があった。 Therefore, even if an attempt is made to shorten the pulse interval of the pulses compressed in the pulse compression unit, there is a portion that is not compressed in the pulse compression unit, so adjacent pulses interfere with each other, and there is a limit to shortening the pulse interval. there were.
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、パルス圧縮部において圧縮されたパルスのパルス間隔を短くすることができる短光パルス発生装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記の短光パルス発生装置を含む、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置を提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a short optical pulse generator capable of shortening the pulse interval of the pulses compressed in the pulse compression unit. Another object of some aspects of the present invention is to provide a terahertz wave generation device, a camera, an imaging device, and a measurement device including the short light pulse generation device described above.
本発明に係る短光パルス発生装置は、
光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスを生成する光パルス生成部と、
前記光パルス生成部にて生成された光パルスの周波数をチャープさせ、かつチャープした前記光パルスのパルス幅を圧縮するパルス圧縮部と、
を含む。
The short optical pulse generator according to the present invention is
An optical pulse generator that generates an optical pulse whose rise time of the light intensity is longer than the fall time of the light intensity;
A pulse compression unit that chirps the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit and compresses the pulse width of the chirped optical pulse;
including.
このような短光パルス発生装置では、例えば光パルス生成部が光強度の立ち上がりの時間と立ち下がりの時間が等しい光パルスを生成する場合と比べて、パルス圧縮部において光パルスのパルス圧縮されない部分の割合を小さくすることができる。したがって、このパルス圧縮されない部分が隣り合うパルス間で干渉することを抑制することができ、パルス圧縮部において圧縮された光パルスのパルス間隔を短くすることができる。 In such a short optical pulse generator, for example, the optical pulse generator does not compress the optical pulse in the pulse compressing unit as compared with the case where the optical pulse generating unit generates an optical pulse having the same rise time and falling time. The ratio of can be reduced. Therefore, it is possible to suppress interference between adjacent pulses in a portion that is not subjected to pulse compression, and it is possible to shorten the pulse interval of the optical pulses compressed in the pulse compression unit.
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記パルス圧縮部は、
前記光パルス生成部にて生成された前記光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部と、
前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部と、
を含み、
前記群速度分散部は、前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、正の群速度分散を生じさせてもよい。
In the short light pulse generator according to the present invention,
The pulse compression unit
A frequency chirp unit for chirping the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit;
A group velocity dispersion unit for generating a group velocity difference according to a wavelength in the optical pulse chirped by the frequency chirp unit;
Including
The group velocity dispersion unit may cause positive group velocity dispersion in the optical pulse chirped by the frequency chirping unit.
このような短光パルス発生装置では、パルス圧縮部において、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスをパルス圧縮することができる。 In such a short light pulse generator, the pulse compression unit can pulse-compress an optical pulse whose rise time of light intensity is longer than the fall time of light intensity.
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記光パルス生成部は、
発光素子と、
光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスを生成するように前記発光素子を駆動させる駆動回路と、
を含んでいてもよい。
In the short light pulse generator according to the present invention,
The optical pulse generator is
A light emitting element;
A drive circuit for driving the light emitting element so as to generate a light pulse whose light intensity rise time is longer than the light intensity fall time;
May be included.
このような短光パルス発生装置では、光パルス生成部において、例えば光学素子等を用いることなく、容易に、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスを生成することができる。 In such a short optical pulse generator, the optical pulse generation unit easily generates an optical pulse whose rise time of the light intensity is longer than the fall time of the light intensity without using an optical element or the like, for example. be able to.
本発明に係る短光パルス発生装置は、
光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスを生成する光パルス生成部と、
前記光パルス生成部で生成された前記光パルスの周波数をチャープさせ、かつチャープした前記光パルスのパルス幅を圧縮するパルス圧縮部と、
を含む。
The short optical pulse generator according to the present invention is
An optical pulse generator that generates an optical pulse whose light intensity fall time is longer than the light intensity rise time;
A pulse compression unit that chirps the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit and compresses the pulse width of the chirped optical pulse;
including.
このような短光パルス発生装置では、例えば光パルス生成部が光強度の立ち上がりの時間と立ち下がりの時間が等しい光パルスを生成する場合と比べて、パルス圧縮部において光パルスのパルス圧縮されない部分の割合を小さくすることができる。したがって、このパルス圧縮されない部分が隣り合うパルス間で干渉することを抑制することができ、パルス圧縮部おいて圧縮された光パルスのパルス間隔を短くすることができる。 In such a short optical pulse generator, for example, the optical pulse generator does not compress the optical pulse in the pulse compressing unit as compared with the case where the optical pulse generating unit generates an optical pulse having the same rise time and falling time. The ratio of can be reduced. Therefore, it is possible to suppress interference between adjacent pulses in a portion that is not subjected to pulse compression, and it is possible to shorten the pulse interval of the optical pulses compressed in the pulse compression unit.
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記パルス圧縮部は、
前記光パルス生成部にて生成された前記光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部と、
前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、波長に応じた群速度差を生じ
させる群速度分散部と、
を含み、
前記群速度分散部は、前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、負の群速度分散を生じさせてもよい。
In the short light pulse generator according to the present invention,
The pulse compression unit
A frequency chirp unit for chirping the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit;
A group velocity dispersion unit for generating a group velocity difference according to a wavelength in the optical pulse chirped by the frequency chirp unit;
Including
The group velocity dispersion unit may cause negative group velocity dispersion in the optical pulse chirped by the frequency chirp unit.
このような短光パルス発生装置では、パルス圧縮部において、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスをパルス圧縮することができる。 In such a short light pulse generator, the pulse compression unit can pulse-compress an optical pulse whose light intensity fall time is longer than the light intensity rise time.
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記短光パルス発生部は、
発光素子と、
光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスを生成するように前記発光素子を駆動させる駆動回路と、
を含んでいてもよい。
In the short light pulse generator according to the present invention,
The short light pulse generator is
A light emitting element;
A drive circuit for driving the light emitting element so as to generate a light pulse whose light intensity fall time is longer than the light intensity rise time;
May be included.
このような短光パルス発生装置では、光パルス生成部において、例えば光学素子等を用いることなく、容易に、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスを生成することができる。 In such a short optical pulse generator, the optical pulse generator easily generates an optical pulse whose light intensity fall time is longer than the light intensity rise time without using an optical element or the like. be able to.
本発明に係るテラヘルツ波発生装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
を含む。
The terahertz wave generator according to the present invention is
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
including.
このようなテラヘルツ波発生装置では、パルス圧縮部おいて圧縮された光パルスのパルス間隔を短くすることができる短光パルス発生装置を含むことができる。したがって、例えば、高出力化を図ることができる。 Such a terahertz wave generator can include a short optical pulse generator that can shorten the pulse interval of the optical pulses compressed by the pulse compressor. Therefore, for example, high output can be achieved.
本発明に係るカメラは、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を含む。
The camera according to the present invention is
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
A storage unit for storing a detection result of the terahertz wave detection unit;
including.
このようなカメラでは、パルス圧縮部おいて圧縮された光パルスのパルス間隔を短くすることができる短光パルス発生装置を含むことができる。 Such a camera can include a short optical pulse generator that can shorten the pulse interval of the optical pulses compressed by the pulse compression unit.
本発明に係るイメージング装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を含む。
An imaging apparatus according to the present invention includes:
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
An image forming unit that generates an image of the object based on a detection result of the terahertz wave detection unit;
including.
このようなイメージング装置は、パルス圧縮部おいて圧縮された光パルスのパルス間隔を短くすることができる短光パルス発生装置を含むことができる。 Such an imaging apparatus can include a short optical pulse generator that can shorten the pulse interval of the optical pulses compressed by the pulse compression unit.
本発明に係る計測装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を含む。
The measuring device according to the present invention is
A short light pulse generator according to the present invention;
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
Based on the detection result of the terahertz wave detection unit, a measurement unit that measures the object,
including.
このような計測装置は、パルス圧縮部おいて圧縮された光パルスのパルス間隔を短くすることができる短光パルス発生装置を含むことができる。 Such a measuring device can include a short optical pulse generator that can shorten the pulse interval of the optical pulses compressed by the pulse compression unit.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1.第1実施形態
1.1. 短光パルス発生装置
まず、第1実施形態に係る短光パルス発生装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る短光パルス発生装置100の機能ブロック図である。
1. 1. First embodiment 1.1. First, the short light pulse generator according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of a short
短光パルス発生装置100は、図1に示すように、光パルス生成部2と、パルス圧縮部5と、を含む。
As shown in FIG. 1, the short
光パルス生成部2は、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスを生成する。ここで、光パルスとは、短時間に急峻に光強度が変化する光をいう。光パルス生成部2が生成する光パルスのパルス幅(半値全幅FWHM)は特に限定されないが、例えば1ps(ピコ秒)以上100ps以下である。
The optical
図2および図3は、光パルス生成部2において生成された光パルスP1の一例を示す図である。図2および図3に示す横軸Zは距離であり、矢印の方向は光の進行方向を表している。図2に示す縦軸Iは光強度である。図3に示す縦軸は電界強度である。また、図3には、さらに、光パルスP1の周波数と距離Zとの関係を示すグラフを示している。なお、光強度Iは、電界の振幅の二乗に比例する。
2 and 3 are diagrams illustrating an example of the optical pulse P1 generated by the optical
光パルスP1は、図2に示すように、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い。すなわち、光パルスP1の光強度は、強度のベースラインから立ち上がってから最大値に達するまでの時間が、最大値から立ち下がってベースラインの値に戻るまでの時間よりも長い。 As shown in FIG. 2, the light pulse P1 has a longer light intensity rise time than a light intensity fall time. That is, the light intensity of the light pulse P1 is longer than the time from when it rises from the intensity baseline until it reaches the maximum value until it falls from the maximum value to return to the baseline value.
光パルスP1の光強度は、図2の例では、時間の経過とともに(パルス前部からパルス後部に向かって)直線的(線形)に増加した後、所定の大きさに達すると急激に減少して元の値に戻る。光パルスP1の形状は、図2の例では、三角形であり、パルス前部側の角度(パルス前部の辺と横軸Zとがなす角度)θ1が鋭角であり、パルス後部側の角度(パルス後部の辺と横軸Zとがなす角度)θ2が直角である。 In the example of FIG. 2, the light intensity of the light pulse P1 increases linearly (linearly) with time (from the front part of the pulse to the rear part of the pulse), and then rapidly decreases when it reaches a predetermined magnitude. To return to the original value. The shape of the optical pulse P1 in the example of FIG. 2, a triangle, a pulse front side of the angle theta 1 (angle formed pulse front edge and the horizontal axis Z is) is acute, the angle of the pulse rear side (An angle formed by the side of the rear part of the pulse and the horizontal axis Z) θ 2 is a right angle.
光パルス生成部2は、例えば、光パルスP1を連続して生成することでのこぎり波(鋸歯状波)形状の光パルスP1列を生成することができる。ここで、のこぎり波とは、光強度が時間とともに直線的に増加し、所定の大きさに達すると急激に減少して元の値に戻ること(図2参照)を繰り返すような形で変化する波形(のこぎり波)である場合と、光強度が所定の大きさまで急激に増加した後、時間とともに直線的に減少して元の値に戻ること(図19参照)を繰り返すような形で変化する波形(反転のこぎり波)である場合と、
をいう。なお、光パルス生成部2は、光パルスP1を連続して生成せずに、所望の時間間隔で生成してもよい。
The
Say. The
光パルスP1を電磁波として見たときの振幅は、図3に示すように、時間の経過とともに直線的(線形)に増加している。また、光パルスP1を電磁波として見たときには、電界強度に関わらず、一定の周波数(初期周波数ω0)を有している。 As shown in FIG. 3, the amplitude when the light pulse P1 is viewed as an electromagnetic wave increases linearly (linearly) as time passes. Further, when the light pulse P1 is viewed as an electromagnetic wave, it has a constant frequency (initial frequency ω 0 ) regardless of the electric field strength.
光パルス生成部2は、例えば、半導体レーザー等の発光素子と、発光素子を駆動する駆動回路と、を含む。光パルス生成部2の具体的な構成については、後述する。
The
パルス圧縮部5は、光パルス生成部2で生成された光パルスP1の周波数をチャープさせ、かつチャープした光パルスのパルス幅を圧縮する。パルス圧縮部5は、周波数チャープ部4と、群速度分散部6と、を含む。
The
周波数チャープ部4は、光パルス生成部2で生成された光パルスP1の周波数をチャープさせる。周波数チャープ部4では、例えば、光パルスP1を半導体材料(GaAs系材料等)からなる光導波路を伝搬させることにより、半導体材料における自己位相変調効果によって光パルスP1の周波数をチャープさせる。ここで、自己位相変調効果とは、光カー効果により引き起こされる位相変調であり、光パルス自身の光強度によって位相が変化する現象をいう。また、光パルスの周波数をチャープさせるとは、光パルスの周波数を時間的に変化させることをいう。
The
半導体材料における自己位相変調効果で得られるチャープ特性は、光強度に比例している。下記式(1)は、周波数チャープの効果を示す式である。 The chirp characteristic obtained by the self-phase modulation effect in the semiconductor material is proportional to the light intensity. The following formula (1) is a formula showing the effect of frequency chirp.
なお、Δωはチャープ量(周波数の変化量)、cは光速、τrは非線形屈折率効果の応答時間、n2は非線形屈折率、lは導波路長、ω0は光パルスの中心周波数、Eは電界の振幅である。 Δω is the chirp amount (frequency change amount), c is the speed of light, τ r is the response time of the nonlinear refractive index effect, n 2 is the nonlinear refractive index, l is the waveguide length, ω 0 is the center frequency of the optical pulse, E is the amplitude of the electric field.
図4は、周波数チャープ部4においてチャープした光パルスP2の一例を示す図である。図4は、図3に対応している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the optical pulse P2 chirped by the
周波数チャープ部4は、図4に示すように、光パルスP1をダウンチャープさせる。ここで、ダウンチャープとは、光パルスの周波数が時間の経過とともに減少することをいう。光パルスP2の周波数は、時間の経過とともに直線的に減少している。これは、光パルスP1の光強度が直線的に増加しているため、周波数チャープ部4において上記式(1)に示すような光強度に比例した周波数チャープを付与すると、光パルスP2の周波数が時間の経過とともに直線的に減少することとなるためである。
As shown in FIG. 4, the
光パルスP2は、図4の例では、パルス前部からパルス後部まで光パルス全体がダウンチャープしている。 In the example of FIG. 4, the entire optical pulse of the optical pulse P2 is down-chirped from the front part of the pulse to the rear part of the pulse.
群速度分散部6は、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスP2に、波長に応じた群速度差を生じさせる。具体的には、群速度分散部6は、ダウンチャープした光パルスP2に正の群速度分散を生じさせて、パルス幅を小さくする(パルス圧縮)。すなわち、
群速度分散部6は、正の群速度分散特性を有する。ここで、群速度分散とは、光パルスの伝搬速度が波長によって異なることで、周波数に依存して群速度が変化する現象をいう。また、正の群速度分散とは、波長が長くなるにしたがって、群速度が速くなる現象をいう。言い換えると、正の群速度分散とは、周波数が低くなるにしたがって、群速度が速くなる現象をいう。
The group velocity dispersion unit 6 causes a group velocity difference corresponding to the wavelength in the optical pulse P2 chirped by the
The group velocity dispersion unit 6 has a positive group velocity dispersion characteristic. Here, the group velocity dispersion is a phenomenon in which the group velocity changes depending on the frequency because the propagation velocity of the optical pulse varies depending on the wavelength. Positive group velocity dispersion refers to a phenomenon in which the group velocity increases as the wavelength increases. In other words, the positive group velocity dispersion is a phenomenon in which the group velocity increases as the frequency decreases.
図5は、群速度分散部6において光パルスP2に群速度差を生じさせる状態を説明するための図である。図5は、図3および図4に対応している。 FIG. 5 is a diagram for explaining a state where the group velocity dispersion unit 6 causes a group velocity difference in the optical pulse P2. FIG. 5 corresponds to FIG. 3 and FIG.
ダウンチャープした光パルスP2には、群速度分散部6において、例えば、図5に示す周波数と群速度の関係を示すグラフに対応する群速度が与えられる。したがって、群速度分散部6では、周波数の低い光パルスP2の後部は、周波数の高い光パルス前部に比べて、群速度が速くなる。ここで、光パルスP2は、図示の例では、光パルス全体がダウンチャープしている。そのため、光パルスP2は、群速度分散部6において、パルス前部からパルス後部に向かうに従って群速度が速くなる。したがって、群速度分散部6では、光パルスP2の全体が圧縮される。
In the group velocity dispersion unit 6, for example, a group velocity corresponding to a graph showing the relationship between the frequency and the group velocity shown in FIG. 5 is given to the down-chirped
図6および図7は、群速度分散部6においてパルス圧縮された光パルスP3の一例を示す図である。図6は、図3〜図5に対応し、図7は、図2に対応している。 6 and 7 are diagrams illustrating an example of the optical pulse P3 pulse-compressed in the group velocity dispersion unit 6. FIG. 6 corresponds to FIGS. 3 to 5, and FIG. 7 corresponds to FIG. 2.
光パルスP3は、図6および図7に示すように、光パルスP1全体が圧縮された形状を有している。光パルスP3の光強度は、光パルスP1と同様に、立ち上がりの時間が立ち下がりの時間よりも長い。光パルスP3の形状は、図7の例では、三角形であり、パルス前部側の角度が鋭角であり、パルス後部側の角度が直角である。光パルスP3のパルス幅は、特に限定されないが、例えば、1fs(フェムト秒)以上800fs以下である。なお、光パルスP3の周波数は、図6に示すように、一定となった場合、すなわち、チャープが完全に補償された場合は、最短のパルス幅が得られる。 As shown in FIGS. 6 and 7, the optical pulse P3 has a shape in which the entire optical pulse P1 is compressed. The light intensity of the optical pulse P3 is longer than the falling time as in the optical pulse P1. In the example of FIG. 7, the shape of the optical pulse P3 is a triangle, the angle on the front side of the pulse is an acute angle, and the angle on the rear side of the pulse is a right angle. The pulse width of the optical pulse P3 is not particularly limited, but is, for example, 1 fs (femtosecond) or more and 800 fs or less. As shown in FIG. 6, when the frequency of the optical pulse P3 becomes constant, that is, when the chirp is completely compensated, the shortest pulse width is obtained.
短光パルス発生装置100では、例えば、光パルス生成部2が、図2に示す光パルスP1が連続したのこぎり波形状の光パルスP1列を生成した場合、パルス圧縮部5では、図7に示す光パルスP3が連続したのこぎり波形状の光パルスP3列が得られる。
In the short
1.2. 短光パルス発生装置の構成
次に、短光パルス発生装置100の構成について、図面を参照しながら具体的に説明する。図8は、短光パルス発生装置100を模式的に示す図である。
1.2. Next, the configuration of the short
光パルス生成部2は、図8に示すように、発光素子20と、駆動回路22と、を含む。周波数チャープ部4は、光導波路40を含む。群速度分散部6は、群速度分散媒質60と、反射ミラー62a,62bと、反射防止膜64a,64bと、を含む。短光パルス発生装置100は、さらに、コリメートレンズ8を含む。
As shown in FIG. 8, the
まず、光パルス生成部2を構成する発光素子20、および周波数チャープ部4を構成する光導波路40について説明する。図9は、光パルス生成部2を構成する発光素子20と、周波数チャープ部4を構成する光導波路40と、を模式的に示す斜視図である。図10は、発光素子20と光導波路40とを模式的に示す断面図である。なお、図10は、図9のX−X線断面図である。
First, the
発光素子20と光導波路40とは、図9および図10に示すように、一体に設けられている。すなわち、発光素子20と光導波路40とは同一基板202上に設けられている。
The
発光素子20は、基板202と、バッファー層204と、第1クラッド層206と、コア層208と、第2クラッド層210と、キャップ層212と、絶縁層220と、第1電極230と、第2電極232と、を含んで構成されている。ここでは、発光素子20がDFB(Distributed Feedback)レーザーである例について説明する。
The
光導波路40は、第1クラッド層206と、コア層208と、第2クラッド層210と、を含んで構成されている。
The
基板202は、例えば、第1導電型(例えばn型)のGaAs基板である。基板202は、発光素子20が形成される第1領域202aと、光導波路40が形成される第2領域202bと、を有している。
The
バッファー層204は、基板202上に設けられている。バッファー層204は、例えば、n型のGaAs層である。バッファー層204は、その上方に形成される層の結晶性を向上させることができる。
The
第1クラッド層206は、バッファー層204上に設けられている。第1クラッド層206は、例えば、n型のAlGaAs層である。
The
コア層208は、第1ガイド層208aと、MQW層208bと、第2ガイド層208cと、を有している。
The
第1ガイド層208aは、第1クラッド層206上に設けられている。第1ガイド層208aは、例えば、i型のAlGaAs層である。
The
MQW層208bは、第1ガイド層208a上に設けられている。MQW層208bは、例えば、GaAsウェル層と、AlGaAsバリア層とから構成される量子井戸構造を3つ重ねた多重量子井戸構造を有している。ここで、量子井戸構造とは、半導体発光装置分野における一般的な量子井戸構造を指し、異なるバンドギャップを持つ2種以上の材料を用いて、バンドギャップの小さい材料の薄膜(nmオーダー)を、バンドギャップの大きい材料の薄膜でサンドイッチにした構造である。図示の例では、MQW層208bの量子井戸数(GaAsウェル層とAlGaAsバリア層の積層数)は、第1領域202aおよび第2領域202bの上方において、同じである。すなわち、発光素子20および光導波路40において、MQW層208bの量子井戸数は同じである。
The
なお、第1領域202aの上方におけるMQW層208bの量子井戸数と、第2領域202bの上方におけるMQW層208bの量子井戸数とが、異なっていてもよい。すなわち、発光素子20を構成するMQW層208bの量子井戸数と、光導波路40を構成するMQW層208bの量子井戸数とは、異なっていてもよい。
Note that the number of quantum wells of the
第2ガイド層208cは、MQW層208b上に設けられている。第2ガイド層208cは、例えば、i型のAlGaAs層である。第2ガイド層208cには、DFB型の共振器を構成する周期構造が設けられている。周期構造は、第1領域202aの上方に設けられている。周期構造は、屈折率の異なる2つの層208c,210によって構成されている。
The
第1ガイド層208a、MQW層208b、および第2ガイド層208cにより、MQW層208bに生じる光を伝播するコア層208を構成することができる。第1ガイド層208aおよび第2ガイド層208cは、注入キャリア(電子および正孔)をMQW層2
08bに閉じ込めると同時に、コア層208に光を閉じこめる層である。
The
It is a layer that confines light in the
第2クラッド層210は、コア層208上に設けられている。第2クラッド層210は、例えば、第2導電型(例えばp型)のAlGaAs層である。図示の例では、第1クラッド層206、コア層208、および第2クラッド層210によって、光導波路218,40が形成されている。
The
発光素子20では、例えば、p型の第2クラッド層210、不純物がドーピングされていないコア層208、およびn型の第1クラッド層206により、pinダイオードが構成される。第1クラッド層206および第2クラッド層210の各々は、コア層208よりもバンドギャップが大きく、屈折率が小さい層である。コア層208は、光を発生させ、かつ光を増幅しつつ導波させる機能を有する。第1クラッド層206および第2クラッド層210は、コア層208を挟んで、注入キャリア(電子および正孔)並びに光を閉じ込める機能(光の漏れを抑制する機能)を有する。
In the
発光素子20では、第1電極230と第2電極232との間に、pinダイオードの順バイアス電圧を印加すると、コア層208(MQW層208b)において電子と正孔との再結合が起こる。この再結合により発光が生じる。この生じた光を起点として、連鎖的に誘導放出が起こり、光導波路(利得領域)218内で光の強度が増幅される。
In the
キャップ層212は、第2クラッド層210上に設けられている。キャップ層212は、第2電極232とオーミックコンタクトすることができる。キャップ層212は、例えば、p型のGaAs層である。
The
キャップ層212と、第2クラッド層210の一部とは、柱状部260を構成している。例えば、発光素子20では、柱状部260の各層の積層方向から見た平面形状によって、電極230,232間の電流経路が決定される。
The
絶縁層220は、図9に示すように、第2クラッド層210上であって、柱状部260の側方に設けられている。さらに、絶縁層220は、基板202の第2領域202bの上方のキャップ層212上に設けられている。絶縁層220は、例えば、SiN層、SiO2層、SiON層、Al2O3層、ポリイミド層などである。
As shown in FIG. 9, the insulating
絶縁層220として上記の材料を用いた場合、電極230,232間の電流は、絶縁層220を避けて、該絶縁層220に挟まれた柱状部260を流れることができる。また、絶縁層220は、第2クラッド層210の屈折率よりも小さい屈折率を有することができる。この場合、絶縁層220を形成した部分の垂直断面の有効屈折率は、絶縁層220を形成しない部分、すなわち、柱状部260が形成された部分の垂直断面の有効屈折率よりも小さくなる。これにより、平面方向において、光導波路218,40内に効率良く光を閉じ込めることができる。なお、図示はしないが、絶縁層220として上記の材料を用いず、空気層としてもよい。この場合、空気層が絶縁層220として機能することができる。
When the above material is used for the insulating
第1電極230は、基板202の下の全面に設けられている。第1電極230は、該第1電極230とオーミックコンタクトする層(図示の例では基板202)と接している。第1電極230は、基板202を介して、第1クラッド層206と電気的に接続されている。第1電極230は、発光素子20を駆動するための一方の電極である。第1電極230としては、例えば、基板202側からCr層、AuGe層、Ni層、Au層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、第1電極230は、基板202の第1領域202aの下方にのみ設けられていてもよい。
The
第2電極232は、キャップ層212の上面であって、第1領域202aの上方に設けられている。さらに、第2電極232は、絶縁層220上に設けられていてもよい。第2電極232は、キャップ層212を介して、第2クラッド層210と電気的に接続されている。第2電極232は、発光素子20を駆動するための他方の電極である。第2電極232としては、例えば、キャップ層212側からCr層、AuZn層、Au層の順序で積層したものなどを用いることができる。なお、図示の例では、第1電極230が基板202の下面側に設けられ、第2電極232が基板202の上面側に設けられている両面電極構造であるが、第1電極230と第2電極232とが基板202の同じ面側(例えば上面側)に設けられている片面電極構造であってもよい。
The
バッファー層204、第1クラッド層206、コア層208、第2クラッド層210、キャップ層212は、基板202の第1領域202aおよび第2領域202bにわたって設けられている。すなわち、これらの層204,206,208,210、212は、発光素子20および光導波路40に共通の層であり、連続している層である。第1領域202aおよび第2領域202bにおいて連続している第1クラッド層206、コア層208、第2クラッド層210が、光導波路218および光導波路40を構成している。光導波路218は、第1領域202aの上方に設けられており、光導波路40は、第2領域202bの上方に設けられている。
The
以上、発光素子20および光導波路40の一例として、AlGaAs系の半導体材料を用いる場合について説明したが、これに限定されず、例えば、AlGaN系、GaN系、InGaN系、GaAs系、InGaAs系、InGaAsP系、ZnCdSe系などのその他の半導体材料を用いてもよい。
The case where an AlGaAs-based semiconductor material is used as an example of the light-emitting
また、発光素子20がDFBレーザーである例について説明したが、これに限定されず、例えばDBRレーザーやモード同期レーザー等の半導体レーザーであってもよい。また、発光素子20は、スーパールミネッセントダイオード(SLD)であってもよい。
Moreover, although the example in which the
また、図示はしないが、光導波路40に逆バイアスを印加するための電極を設けてもよい。これにより、光導波路40の吸収特性を制御することができ、周波数のチャープ量を調整することができる。
Although not shown, an electrode for applying a reverse bias to the
また、ここでは、発光素子20と光導波路40が同一基板に設けられる場合について説明したが、発光素子20と光導波路40とは、それぞれ別の基板に設けられてもよい。
Although the case where the
次に、光パルス生成部2の駆動回路22について説明する。図11は、光パルス生成部2の駆動回路22の一例を示す回路図である。
Next, the
駆動回路22は、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1を生成するように発光素子20を駆動させる。すなわち、光パルスP1は、発光素子20から直接射出される。ここでは、駆動回路22が、のこぎり波形状の光パルスP1列を生成するように発光素子20を駆動させる例について説明する。
The
駆動回路22は、図11に示すように、オペアンプIC1,IC2と、コンデンサーC1と、ダイオードD1,D2と、抵抗器R1,R2,R3,R4と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 11, the
オペアンプIC1は、シュミット回路として動作する。オペアンプIC2は、積分回路として動作する。積分回路(オペアンプIC2)でのコンデンサー充電時間は、電圧が上
がる場合と電圧が下がる場合とで異ならせている。
The operational amplifier IC1 operates as a Schmitt circuit. The operational amplifier IC2 operates as an integration circuit. The capacitor charging time in the integrating circuit (op-amp IC2) is different depending on whether the voltage increases or decreases.
ダイオードD1,D2を使用してオペアンプIC1の出力がプラス電圧のとき(積分出力電圧が下がるとき)は小さな抵抗値で急速に充電を行い、オペアンプIC2の出力がマイナス電圧のときは、大きな抵抗値で徐々に充電する。これにより、オペアンプIC2(積分回路)の出力波形がのこぎり波形状となる。駆動回路22では、電源電圧は、プラス電源とマイナス電源の両方を用いている。
When the output of the operational amplifier IC1 is a positive voltage using the diodes D1 and D2 (when the integrated output voltage is lowered), the battery is rapidly charged with a small resistance value, and when the output of the operational amplifier IC2 is a negative voltage, a large resistance value is obtained. Charge the battery gradually. As a result, the output waveform of the operational amplifier IC2 (integrating circuit) has a sawtooth waveform. In the
駆動回路22の発振周波数は、下記式で表される。
The oscillation frequency of the
図12は、オペアンプIC2の出力端子OUT−1で得られる出力波形の一例を示す図である。図12に示す出力波形では、電圧Vにマイナスの領域があるため、バイアスを印加する等してオフセットを乗せる(かける)。これにより、のこぎり波形状の電圧波形が得られる。こののごぎり波形状の電圧が発光素子20の電極230,232に印加されることにより、発光素子20はのこぎり波形状の光パルスP1列を生成することができる。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an output waveform obtained at the output terminal OUT-1 of the operational amplifier IC2. In the output waveform shown in FIG. 12, since the voltage V has a negative region, an offset is applied (applied) by applying a bias or the like. Thereby, a sawtooth waveform voltage waveform is obtained. By applying this sawtooth waveform voltage to the
次に、群速度分散部6を構成する群速度分散媒質60、反射ミラー62a,62b、および反射防止膜64a,64bについて、図8を参照しながら説明する。
Next, the group
群速度分散媒質60には、周波数チャープ部4においてチャープした光パルスが入射する。群速度分散媒質60は、例えば、ガラス基板、GaN基板、SiC基板、プラスチック基板、サファイア基板である。そのため、群速度分散媒質60は、正の群速度分散特性を有する。したがって、群速度分散媒質60では、ダウンチャープした光パルスに、正の群速度分散を生じさせて、パルス幅を小さくすることができる。群速度分散媒質60の材質は、光パルスの吸収が少ない材質であることが望ましい。群速度分散媒質60の形状は、例えば、平板状である。
The group
群速度分散媒質60は、図示の例では、第1面61aと、第1面61aとは反対側の第2面61bと、を有している。第1面61aおよび第2面61bは、群速度分散媒質60において、光パルスが入射し、かつ光パルスを射出する面である。群速度分散媒質60の厚さ(第1面61aと第2面61bとの間の距離)は、例えば、100μm以上20mm以下である。
In the illustrated example, the group
反射ミラー62a,62bは、群速度分散媒質60を挟んで設けられている。第1反射ミラー62aは、群速度分散媒質60の第1面61aに対向して設けられている。第1反射ミラー62aと第1面61aとの間には、空隙が設けられている。第2反射ミラー62bは、群速度分散媒質60の第2面61bに対向して設けられている。第2反射ミラー62bと第2面61bとの間には、空隙が設けられている。2つの反射ミラー62a,62bは、群速度分散媒質60を挟んで互いに向き合うように配置されている。すなわち、2つの反射ミラー62a,62bは、群速度分散媒質60を挟んで対向している。2つの反射ミラー62a,62bは、図示の例では、平行に配置されている。光パルスは、反射ミラー62a,62bに対して、斜め入射する。
The reflection mirrors 62a and 62b are provided with the group
反射ミラー62a,62bは、例えば、表面が鏡面である金属板である。反射ミラー62a,62bとしては、例えば、金属ミラー、誘電体多層膜ミラー等を用いることができ
る。
The reflection mirrors 62a and 62b are, for example, metal plates whose surfaces are mirror surfaces. As the reflection mirrors 62a and 62b, for example, a metal mirror, a dielectric multilayer mirror, or the like can be used.
群速度分散媒質60に入射した光パルスは、2つの反射ミラー62a,62bによって複数回反射されて群速度分散媒質60中を進行する。図示の例では、群速度分散媒質60の第2面61bに入射した光パルスは、群速度分散媒質60中を伝搬し第1面61aから外部に射出される。第1面61aから外部に射出された光パルスは、第1反射ミラー62aで反射され、再び、第1面61aに入射する。そして、第1面61aに入射した光パルスは、群速度分散媒質60中を伝搬し第2面61bから外部に射出される。第2面61bから外部に射出された光パルスは、第2反射ミラー62bで反射され、再び、第2面61bに入射する。これを繰り返すことによって、光パルスは群速度分散媒質60中を進行する。なお、反射ミラー62a,62bにおける光パルスの反射回数は、特に限定されない。
The light pulse incident on the group
ここで、光パルスが群速度分散媒質60中を進行するとは、光パルスが常に群速度分散媒質60中を進行する場合と、図8に示すように光パルスが群速度分散媒質60から外部(大気)に射出された後、再度、外部から群速度分散媒質60に入射することを繰り返しながら進行する場合と、を含む。
Here, the light pulse travels through the group
群速度分散部6は、光パルスが群速度分散媒質60中を通過する距離に応じた群速度分散値を得ることができる。すなわち、群速度分散部6では、光パルスが群速度分散媒質60中を通過する距離が長いほど、光パルスに大きな群速度差を生じさせることができる。したがって、群速度分散部6では、光パルスが2つの反射ミラー62a,62bで反射される回数を増やすことによって、光パルスに大きな群速度差を生じさせることができる。
The group velocity dispersion unit 6 can obtain a group velocity dispersion value corresponding to the distance that the optical pulse passes through the group
なお、ここでは、群速度分散部6が2つの反射ミラー62a,62bを有している場合について説明したが、反射ミラーの数は2つ以上であれば特に限定されない。例えば、群速度分散媒質60の第1面61aおよび第2面61bに対向する反射ミラーに加えて、群速度分散媒質60のその他の面(例えば、第1面61aと第2面61bとを接続する面、群速度分散媒質60の側面)に対向する反射ミラーを設けてもよい。また、例えば、群速度分散媒質60のすべての面(光パルスが入射する領域、光パルスを射出する領域を除く)に反射ミラーを設けてもよい。
In addition, although the case where the group velocity dispersion | distribution part 6 had two
第1反射防止膜64aは、群速度分散媒質60の第1面61aに設けられている。第1反射防止膜64aは、例えば、SiO2層、Ta2O5層、Al2O3層、TiN層、TiO2層、SiON層、SiN層や、これらの多層膜である。第1反射防止膜64aは、第1面61aにおける光パルスの反射率を低くすることができる。
The
第2反射防止膜64bは、群速度分散媒質60の第2面61bに設けられている。第2反射防止膜64bは、例えば、SiO2層、Ta2O5層、Al2O3層、TiN層、TiO2層、SiON層、SiN層や、これらの多層膜である。第2反射防止膜64bは、第2面61bにおける光パルスの反射率を低くすることができる。
The
コリメートレンズ8は、光導波路40と群速度分散媒質60との間の光パルスの光路上に設けられている。コリメートレンズ8の材質は、例えば、光学ガラスである。コリメートレンズ8は、光導波路40から射出されて群速度分散媒質60に入射する光パルスを平行光に変換することができる。
The
1.2. 短光パルス発生装置の動作
次に、短光パルス発生装置100の動作について、図8を参照しながら説明する。
1.2. Next, the operation of the short
光パルス生成部2は、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1(図3参照)を生成する。具体的には、発光素子20を駆動回路22によって駆動することで、光パルスP1が生成される。光パルスP1は、光導波路218を通って光導波路40(周波数チャープ部4)に入射する(図10参照)。
The
周波数チャープ部4は、光パルス生成部2にて生成された光パルスP1の周波数をチャープさせる。具体的には、光パルスP1が、光導波路40を伝搬することによって、光パルスP1に自己位相変調効果によるチャープが付与される。光導波路40で得られるチャープ特性は、光強度に比例する(上記式(1)参照)。したがって、光パルスP1は、周波数チャープ部4において、周波数が時間の経過とともに直線的に減少する(ダウンチャープする)光パルスP2(図4参照)となる。
The
光導波路40から射出された光パルスP2は、コリメートレンズ8によって平行光に変換され、群速度分散媒質60(群速度分散部6)に入射する。
The light pulse P2 emitted from the
群速度分散部6は、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスP2に、波長に応じた群速度差を生じさせる。具体的には、群速度分散媒質60に入射した光パルスP2は、2つの反射ミラー62a,62bによって複数回反射されて群速度分散媒質60中を進行する。群速度分散媒質60は正の群速度分散媒質であり、ダウンチャープした光パルスP2は群速度分散媒質60中を進行している間にパルス圧縮される。光パルスP2は、図4に示すように、光パルス全体がダウンチャープしているため、群速度分散部6において、光パルスP2の全体が圧縮されて、光パルスP3(図6および図7参照)となる。群速度分散部6にて圧縮された光パルスP3は、群速度分散媒質60から外部に向けて射出される。
The group velocity dispersion unit 6 causes a group velocity difference corresponding to the wavelength in the optical pulse P2 chirped by the
短光パルス発生装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The short
短光パルス発生装置100は、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1を生成する光パルス生成部2と、光パルス生成部2で生成された光パルスP1の周波数をチャープさせ、かつ当該チャープした光パルスP2のパルス幅を圧縮するパルス圧縮部5と、を含む。これにより、パルス圧縮部5において圧縮された光パルスP3のパルス間隔を短くすることができる。
The short
以下、この理由について、光強度の立ち上がり時間と立ち下がりの時間が等しい光パルスを発生させる光パルス生成部を含む短光パルス発生装置(参考例に係る短光パルス発生装置)を例に挙げて説明する。図13は、参考例に係る短光パルス発生装置100rの動作を説明するための図である。
Hereinafter, for this reason, a short light pulse generator (short light pulse generator according to a reference example) including an optical pulse generator that generates an optical pulse having the same rise time and fall time of light intensity will be described as an example. explain. FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the short
短光パルス発生装置100rでは、図13に示すように、光パルス生成部2rが、光強度の立ち上がり時間と立ち下がりの時間が等しい光パルスP1r、すなわち、例えば光強度がガウス関数等の一般的な拡がり関数で表記される光パルスP1rを生成する。図示の例では、光パルス生成部2rは、光パルスP1rの一例として、光強度がガウス関数で表記される光パルスを生成している。
In the short
周波数チャープ部4rは、半導体材料における自己位相変調効果により、光パルスP1rの周波数をチャープさせる。上述のように半導体材料における自己位相変調効果で得られるチャープ特性は、光強度に比例している。そのため、周波数チャープ部4rは、光パルスP1rの前部をダウンチャープさせ、光パルスP1rの後部をアップチャープさせる。したがって、光パルスP1rは、周波数チャープ部4rにおいて、前部がダウンチャープし、後部がアップチャープした光パルスP2rとなる。すなわち、光パルスP2rは、
ダウンチャープおよびアップチャープの両方を等しく含むことになる。
The
Both down chirp and up chirp will be included equally.
群速度分散部6rは、例えば、光パルスP2rに負の群速度分散を生じさせて、パルス幅を小さくする(パルス圧縮)。群速度分散部6rにおいて、光パルスP2rは、パルス前部およびパルス後部の群速度が速くなり、パルス中央部の群速度が遅くなる。そのため、光パルスP2rは、群速度分散部6rにおいて、パルス後部は圧縮される一方で、パルス前部はパルス圧縮されない。そのため、パルス圧縮部5rでは、パルス後部が圧縮され、パルス前部が圧縮されない(拡がる)光パルスP3rが生成される。
For example, the group
なお、図示はしないが、群速度分散部6rが、光パルスP2rに正の群速度分散を生じさせてパルス圧縮する場合には、群速度分散部6rにおいて、光パルスP2rは、パルス前部およびパルス後部の群速度が遅くなり、パルス中央部の群速度が速くなる。そのため、光パルスP2rは、群速度分散部6rにおいて、パルス前部は圧縮される一方で、パルス後部はパルス圧縮されない。そのため、パルス圧縮部5rでは、図示はしないが、パルス前部が圧縮され、パルス後部が圧縮されない(拡がる)光パルスが生成される。
Although not illustrated, when the group
このように参考例に係る短光パルス発生装置100rでは、光パルス生成部2rが光強度の立ち上がり時間と立ち下がりの時間が等しい光パルスP1rを生成するため、パルス圧縮部5rに入射する光パルスのうちの半分は、パルス圧縮部5rにおいてパルス圧縮されない。
Thus, in the short
これに対して、第1実施形態に係る短光パルス発生装置100では、光パルス生成部2が光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1を生成する。そのため、短光パルス発生装置100rの例と比べて、すなわち、光パルス生成部2が光強度の立ち上がり時間と立ち下がりの時間が等しい光パルスP1rを生成する場合と比べて、パルス圧縮部5において光パルスのパルス圧縮されない部分の割合を小さくすることができる。したがって、このパルス圧縮されない部分が隣り合うパルス間で干渉することを抑制することができ、パルス圧縮部5おいて圧縮された光パルスP3のパルス間隔を短くすることができる。
On the other hand, in the short
そのため、例えば、短光パルス発生装置100を、光伝導アンテナ(PCA)を励起してテラヘルツ波を放射させるテラヘルツ波発生装置の光源として用いる場合には、単位時間あたりにより多くの光パルスを光伝導アンテナに照射することができる。これにより、テラヘルツ波発生装置の高出力化を図ることができる。また、例えば、短光パルス発生装置100を光通信に用いる場合には、単位時間あたりにより多くの光パルスを送ることが可能となり、高速通信が可能となる。
Therefore, for example, when the short
さらに、参考例に係る短光パルス発生装置100rでは、パルス圧縮部5rに入射する光パルスのうちの半分はパルス圧縮部5rにおいてパルス圧縮されないため、光パルスの変換効率が悪い(変換効率は50%程度)。ここで、光パルスの変換効率とは、光パルス生成部で生成された光パルスのうち、光パルス圧縮部において圧縮される部分の割合である。
Furthermore, in the short
これに対して、第1実施形態に係る短光パルス発生装置100では、パルス圧縮部5においてパルス圧縮されない部分の割合を小さくすることができるため、光パルスの変換効率を高めることができる。したがって、例えば短光パルス発生装置100をテラヘルツ波発生装置の光源として用いる場合には、エネルギー効率を高めることができる。
On the other hand, in the short
短光パルス発生装置100では、パルス圧縮部5においてパルス圧縮されない部分の割合を小さくすることができるため、テラヘルツ波発生装置の光源として用いる場合に、テ
ラヘルツ波発生装置で発生するテラヘルツ波が、所望の周波数以外のピークを持つこと抑制することができる。例えば、短光パルス発生装置100で発生する光パルスに、パルス圧縮されない部分があると、テラヘルツ波発生装置からは、このパルス圧縮されない部分に応じた周波数のテラヘルツ波が発生してしまう。
In the short
短光パルス発生装置100では、パルス圧縮部5において圧縮されて生成される光パルスP3は、図7に示すように、パルス前部で徐々に立ち上がり、パルス後部で急峻に立ち下がっている。ここで、短光パルス発生装置100で発生した光パルスを光伝導アンテナの励起光として用いる場合、テラヘルツ波の放射に寄与するのは光パルスの前部である。したがって、短光パルス発生装置100は、光伝導アンテナの光源として良好である。
In the short
短光パルス発生装置100では、パルス圧縮部5は、光パルス生成部2にて生成された光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部4と、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部6と、を含み、群速度分散部6は、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスP2に、正の群速度分散を生じさせる。これにより、パルス圧縮部5において、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1をパルス圧縮することができる。
In the short
短光パルス発生装置100では、光パルス生成部2は、発光素子20と、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1を生成するように発光素子20を駆動させる駆動回路22と、を含む。これにより、光パルス生成部2において、例えば光学素子等を用いることなく、容易に、光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1を生成することができる。
In the short
1.3. 変形例
次に、第1実施形態に係る短光パルス発生装置の変形例について説明する。
1.3. Modified Example Next, a modified example of the short optical pulse generator according to the first embodiment will be described.
(1)第1変形例
まず、第1変形例について説明する。図14は、第1変形例に係る短光パルス発生装置200を模式的に示す図である。図15は、短光パルス発生装置200の群速度分散部6を模式的に示す断面図である。なお、図15は、図14のXV−XV線断面図である。
(1) First Modification First, a first modification will be described. FIG. 14 is a diagram schematically showing a short
以下、第1変形例に係る短光パルス発生装置200において、上述した第1実施形態に係る短光パルス発生装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
Hereinafter, in the short light
上述した短光パルス発生装置100では、群速度分散部6は、図8に示すように、群速度分散媒質60(例えばガラス基板)が2つの反射ミラー62a,62bで挟まれており、光パルスが群速度分散媒質60中を進行することにより、光パルスが圧縮されていた。
In the short
これに対して、第1変形例に係る短光パルス発生装置200では、群速度分散部6は、モード結合する距離で配置された2つの光導波路602a,602bを有しており、この2つの光導波路602a,602bを光パルスが進行することにより光パルスが圧縮される。なお、モード結合する距離とは、2つの光導波路を伝搬する光が、互いに行き来することが可能な距離である。
On the other hand, in the short
2つの光導波路602a,602bは、いわゆる結合導波路を構成している。2つの光導波路602a,602bは、図15に示すように、基板202と、バッファー層204と、第1クラッド層206と、コア層208と、第2クラッド層210と、キャップ層212と、絶縁層220と、を含んで構成されている。
The two
2つの光導波路602a,602bは、光パルスP2に、正の群速度分散を生じさせる、すなわち、2つの光導波路602a,602bは、正の群速度分散特性を有している。
The two
なお、図示はしないが、発光素子20、光導波路40、および光導波路602a,602bを一体的に形成してもよい。すなわち、発光素子20、光導波路40、および光導波路602a,602bを同一基板上に形成してもよい。
Although not shown, the
第1変形例に係る短光パルス発生装置200では、群速度分散部6がモード結合する距離で配置された2つの光導波路602a,602bを有しているため、モード結合により、光パルスに対して、大きな群速度差を生じさせることができる。したがって、例えば、装置の小型化を図ることができる。
In the short
(2)第2変形例
次に、第2変形例について説明する。図16は、第2変形例に係る短光パルス発生装置の駆動回路22dの一例を示す回路図である。図17(A)は方形波信号(入力信号)の波形図であり、図17(B)はのこぎり波信号(出力信号)の波形図である。
(2) Second Modification Next, a second modification will be described. FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of a
上述した短光パルス発生装置100では、光パルス生成部2は、図11に示す駆動回路22によって、発光素子20を駆動させて、光パルスP1を生成していた。
In the short
これに対して、第2変形例では、光パルス生成部2は、図16に示す駆動回路22dによって、発光素子20を駆動させて、光パルスP1を生成する。
On the other hand, in the second modification, the
駆動回路22dは、図16に示すように、エッジ検出部2011と、チャージポンプ2012と、増幅回路2013と、を含んで構成されている。
As illustrated in FIG. 16, the
駆動回路22dでは、入力信号は、図17(A)に示すように、高レベル、低レベルとも同じパルス幅を持つパルス型の方形波信号である。エッジ検出部2011は、方形波信号の立ち上り及び立下りエッジを検出する。エッジ検出部2011は、チャージポンプ2012に対し、立ち上り、立ち下りのエッジの検出毎にB点電圧を0にリセットしてから充電を開始させる。
In the
チャージポンプ2012は、定電流回路B1及びコンデンサーC10で構成された充電回路のチャージポンプである。増幅回路2013はチャージポンプ2012の出力であるのこぎり波信号を増幅する回路である。
The
次に、動作について述べる。図17(A)のような方形波信号(A点の信号)が入力されると、エッジを検出するエッジ検出部2011において、方形波の立ち上り及び立ち下りが検出され、エッジ検出信号が出力される。一方、チャージポンプ2012では、電源部VCCより定電流回路B1を経由してコンデンサーC1が充電されている。このコンデンサーC1の充電はエッジ検出部2011の立ち上り及び立ち下りのエッジ検出信号によりリセットされる。
Next, the operation will be described. When a square wave signal (point A signal) as shown in FIG. 17A is input, the
具体的には、コンデンサーC1は、方形波信号(入力信号)のエッジに相当するタイミングで瞬時に放電された後、定電流回路B1によって所定の傾斜で0(低レベル)からVCC(高レベル)まで充電され、のこぎり波信号(B点の信号)が発生する。そして、こののこぎり波信号は、増幅回路2013に入力され、図17(B)に示すのこぎり波信号が取り出される。図17(B)に示すのごぎり波形状の電圧が発光素子20の電極230,232に印加されることにより、発光素子20はのこぎり波形状の光パルスP1列を生
成することができる。
Specifically, the capacitor C1 is a square wave signal (input signal) after being discharged instantly corresponding timing edge, by the constant current circuit B1 at a predetermined inclination from 0 (low level) V CC (high level ) And a sawtooth wave signal (point B signal) is generated. The sawtooth wave signal is input to the
2. 第2実施形態
次に、第2実施形態に係る短光パルス発生装置について、図面を参照しながら説明する。図18は、第2実施形態に係る短光パルス発生装置300の機能ブロック図である。
2. Second Embodiment Next, a short light pulse generator according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a functional block diagram of the short
以下、第2実施形態に係る短光パルス発生装置300において、上述した第1実施形態に係る短光パルス発生装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
Hereinafter, in the short light
上述した短光パルス発生装置100では、光パルス生成部2は光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い光パルスP1を生成し、周波数チャープ部4は光パルスP1をダウンチャープさせ、群速度分散部6はダウンチャープした光パルスP2に正の群速度分散を生じさせてパルス圧縮を行った。
In the short
これに対して、短光パルス発生装置300では、光パルス生成部2は光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がり時間よりも長い光パルスP1を生成し、周波数チャープ部4は光パルスP1をアップチャープさせ、群速度分散部6はアップチャープした光パルスP2に負の群速度分散を生じさせてパルス圧縮を行う。
On the other hand, in the short
光パルス生成部2は、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスを生成する。
The
図19および図20は、光パルス生成部2において生成された光パルスP1の一例を示す図である。図19および図20に示す横軸Zは距離であり、光の進行方向を表している。図19に示す縦軸Iは光強度である。図20に示す縦軸は電界強度である。また、図20には、さらに、光パルスP1の周波数と距離Zとの関係を示すグラフを示している。
19 and 20 are diagrams illustrating an example of the optical pulse P1 generated by the optical
光パルスP1は、図19に示すように、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い。すなわち、光パルスP1の光強度は、強度のベースラインから立ち上がってから最大値に達するまでの時間が、最大値から立ち下がってベースラインの値に戻るまでの時間よりも短い。 As shown in FIG. 19, the light pulse P1 has a longer light intensity fall time than a light intensity rise time. That is, the light intensity of the light pulse P1 is shorter than the time from when it rises from the baseline of the intensity until it reaches the maximum value until it falls from the maximum value and returns to the baseline value.
光パルスP1の光強度は、図19の例では、所定の大きさまで急激に増加し、その後、時間の経過とともに(パルス前部からパルス後部に向かって)直線的(線形)に減少して元の値に戻る。光パルスP1の形状は、図19の例では、三角形であり、パルス前部側の角度(パルス前部の辺と横軸Zとがなす角度)θ1が直角であり、パルス後部側の角度(パルス後部の辺と横軸Zとがなす角度)θ2が鋭角である。 In the example of FIG. 19, the light intensity of the light pulse P1 increases rapidly to a predetermined magnitude, and then decreases linearly (linearly) with time (from the front of the pulse to the back of the pulse). Return to the value of. The shape of the optical pulse P1 in the example of FIG. 19, a triangle, a pulse front side of the angle theta 1 (angle formed pulse front edge and the horizontal axis Z is) is perpendicular, the angle of the pulse rear side (An angle formed by the side of the rear part of the pulse and the horizontal axis Z) θ 2 is an acute angle.
光パルス生成部2は、例えば、光パルスP1を連続して生成することでのこぎり波(反転のこぎり波)形状の光パルスP1列を生成することができる。なお、光パルス生成部2は、光パルスP1を連続して生成せずに、所望の時間間隔で生成してもよい。
The
光パルスP1を電磁波として見たときの振幅は、図20に示すように、時間の経過とともに、直線的(線形)に減少している。また、光パルスP1を電磁波として見たときには、電界強度に関わらず、一定の周波数(初期周波数ω0)を有している。 As shown in FIG. 20, the amplitude when the light pulse P1 is viewed as an electromagnetic wave decreases linearly (linearly) as time passes. Further, when the light pulse P1 is viewed as an electromagnetic wave, it has a constant frequency (initial frequency ω 0 ) regardless of the electric field strength.
光パルス生成部2は、例えば、半導体レーザー等の発光素子と、発光素子を駆動する駆動回路と、を含んで構成されている。光パルス生成部2の具体的な構成については、後述する。
The
パルス圧縮部5は、光パルス生成部2で生成された光パルスP1の周波数をチャープさせ、かつチャープした光パルスのパルス幅を圧縮する。パルス圧縮部5は、周波数チャープ部4と、群速度分散部6と、を有している。
The
周波数チャープ部4は、光パルス生成部2で生成された光パルスP1の周波数をチャープさせる。周波数チャープ部4では、例えば、光パルスP1を半導体材料からなる光導波路を伝搬させることにより、半導体材料における自己位相変調効果によって光パルスP1の周波数をチャープさせる。
The
図21は、周波数チャープ部4においてチャープした光パルスP2の一例を示す図である。図21は、図20に対応している。
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of the optical pulse P2 chirped by the
周波数チャープ部4は、図21に示すように、光パルスP1をアップチャープさせる。ここで、アップチャープとは、光パルスの周波数が時間の経過とともに増加することをいう。光パルスP2の周波数は、時間の経過とともに直線的に増加している。これは、光パルスP1の光強度が直線的に減少しているため、周波数チャープ部4において上記した式(1)に示すような光強度に比例した周波数チャープを付与すると、光パルスP2の周波数が時間の経過とともに直線的に増加することとなるためである。
As shown in FIG. 21, the
光パルスP2は、図21の例では、パルス前部からパルス後部まで光パルス全体がアップチャープしている。 In the example of FIG. 21, the entire optical pulse of the optical pulse P2 is up-chirped from the front part of the pulse to the rear part of the pulse.
群速度分散部6は、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスP2に、波長に応じた群速度差を生じさせる。具体的には、群速度分散部6は、アップチャープした光パルスP2に負の群速度分散を生じさせて、パルス幅を小さくする(パルス圧縮)。ここで、負の群速度分散とは、波長が長くなるにしたがって、群速度が遅くなる現象をいう。言い換えると、負の群速度分散とは、周波数が低くなるにしたがって、群速度が遅くなる現象をいう。
The group velocity dispersion unit 6 causes a group velocity difference corresponding to the wavelength in the optical pulse P2 chirped by the
図22は、群速度分散部6において光パルスP2に群速度差を生じさせる様子を説明するための図である。図22は、図20および図21に対応している。 FIG. 22 is a diagram for explaining how the group velocity dispersion unit 6 causes a group velocity difference in the optical pulse P2. FIG. 22 corresponds to FIG. 20 and FIG.
アップチャープした光パルスP2には、群速度分散部6において、例えば、図22に示す周波数と群速度の関係を示すグラフに対応する群速度が与えられる。したがって、群速度分散部6では、周波数の高い光パルスP2の後部は、周波数の低い光パルス前部に比べて、群速度が速くなる。ここで、光パルスP2は、図示の例では、光パルス全体がアップチャープしている。そのため、群速度分散部6において、光パルスP2は、パルス前部からパルス後部に向かうに従って群速度が速くなる。これにより、群速度分散部6では、光パルスP2の全体が圧縮される。 The up-chirped optical pulse P2 is given a group velocity corresponding to a graph showing the relationship between the frequency and the group velocity shown in FIG. Therefore, in the group velocity dispersion unit 6, the rear portion of the optical pulse P2 with a high frequency has a higher group velocity than the front portion of the optical pulse with a low frequency. Here, in the illustrated example, the entire optical pulse of the optical pulse P2 is up-chirped. Therefore, in the group velocity dispersion unit 6, the group velocity of the optical pulse P2 increases from the front part of the pulse toward the rear part of the pulse. Thereby, in the group velocity dispersion | distribution part 6, the whole optical pulse P2 is compressed.
図23および図24は、群速度分散部6においてパルス圧縮された光パルスP3の一例を示す図である。図23は、図20〜図22に対応し、図24は、図19に対応している。 23 and 24 are diagrams illustrating an example of the optical pulse P3 that is pulse-compressed in the group velocity dispersion unit 6. FIG. 23 corresponds to FIGS. 20 to 22, and FIG. 24 corresponds to FIG. 19.
光パルスP3は、図23および図24に示すように、光パルスP1全体が圧縮された形状を有している。光パルスP3の光強度は、光パルスP1と同様に、立ち下がりの時間が立ち上がりの時間よりも長い。光パルスP3の形状は、図24の例では、三角形であり、パルス前部側の角度が直角であり、パルス後部側の角度が鋭角である。光パルスP3のパルス幅は、特に限定されないが、例えば、1fs(フェムト秒)以上800fs以下であ
る。なお、光パルスP3の周波数は、図23に示すように、一定(初期周波数ω0)である。
As shown in FIGS. 23 and 24, the optical pulse P3 has a shape in which the entire optical pulse P1 is compressed. The light intensity of the optical pulse P3 is longer than the rising time as in the optical pulse P1. The shape of the light pulse P3 is a triangle in the example of FIG. 24, the angle on the front side of the pulse is a right angle, and the angle on the rear side of the pulse is an acute angle. The pulse width of the optical pulse P3 is not particularly limited, but is, for example, 1 fs (femtosecond) or more and 800 fs or less. The frequency of the light pulse P3 is constant (initial frequency ω 0 ) as shown in FIG.
短光パルス発生装置300では、例えば、光パルス生成部2が、図19に示す光パルスP1が連続したのこぎり波形状(反転のこぎり波形状)の光パルスP1列を生成した場合、パルス圧縮部5では、光パルスP3が連続したのこぎり波形状(反転のこぎり波形状)の光パルスP3列が得られる。
In the short
2.2. 短光パルス発生装置の構成
次に、短光パルス発生装置300の構成について、図面を参照しながら具体的に説明する。図25は、短光パルス発生装置300を模式的に示す図である。
2.2. Next, the configuration of the short
光パルス生成部2は、図25に示すように、発光素子20と、駆動回路322と、を含む。周波数チャープ部4は、光導波路40を含む。群速度分散部6は、2つのプリズム対66,68を含む。
As shown in FIG. 25, the
発光素子20および光導波路40の構成は、上述した図9および図10に示す短光パルス発生装置100の例と同様であり、その説明を省略する。
The configurations of the
また、短光パルス発生装置300の駆動回路322は、上述した図11に示す駆動回路22と、当該駆動回路22の出力信号の符号を反転させるための反転増幅回路(オペアンプ)と、を備えている。駆動回路322は、反転増幅回路を用いて図12に示す出力信号を反転させた後、オフセットを乗せる(かける)。これにより、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長いのこぎり波(反転のこぎり波)信号を出力することができる。
Further, the
なお、短光パルス発生装置300の駆動回路322は、上述した図16に示す駆動回路22dと、当該駆動回路22dの出力信号(図17(B)参照)の符号を反転させるための反転増幅器と、を備えていてもよい。これにより、反転増幅回路を用いて駆動回路22dの出力信号(図17(B)参照)を反転させることでのこぎり波(反転のこぎり波)信号を出力することができる。
Note that the
群速度分散部6は、2つのプリズム対(第1プリズム対66、第2プリズム対68)を含む。第1プリズム対66は、第1プリズム66aと、第2プリズム66bと、を有している。第2プリズム対68は、第3プリズム68aと、第4プリズム68bと、を有している。第1プリズム対66と第2プリズム対68とは、対称に配置されている。プリズム66a,66b,68a,68bの材質は、たとえば、SF10、SF11等の屈折率の大きい光学ガラスである。
The group velocity dispersion unit 6 includes two prism pairs (a
群速度分散部6では、2つのプリズム対66,68によって、周波数チャープ部4においてアップチャープした光パルスP2に負の群速度分散を生じさせて、パルス圧縮を行う。
The group velocity dispersion unit 6 causes the two prism pairs 66 and 68 to generate negative group velocity dispersion in the optical pulse P2 up-chirped in the
具体的には、群速度分散部6では、アップチャープした光パルスP2が第1プリズム66aに入射すると、第1プリズム66aによって光パルスP2は空間的に分散する。具体的には、光パルスP2に含まれる周波数成分(波長成分)のうち、周波数の高い(短波長)成分は周波数の低い(長波長)成分よりも大きく回折する。第1プリズム66aと第2プリズム66bとの間の空間では、周波数の高い(短波長)成分がより長い光学的距離を伝搬し、周波数の低い(長波長)成分が時間的に早く伝搬する。第2プリズム66b内では、周波数の低い(長波長)成分がより長い光学的距離を伝搬し、周波数の低い(長波長
)成分は時間的に遅く伝搬する(負の分散)。第1プリズム対66を透過し第2プリズム66bから射出された光パルスは、例えば分散が半分だけ補償されている。そして、第2プリズム66bから射出された光パルスは、第2プリズム対68に入射し、残りの分散が補償される。
Specifically, in the group velocity dispersion unit 6, when the up-chirped light pulse P2 enters the
このようにして、2つのプリズム対66,68は、当該2つのプリズム対66,68全体として、光パルスP2に、負の群速度分散を生じさせる。すなわち、2つのプリズム対66,68は、負の群速度分散特性を有する負の群速度分散媒質として機能する。したがって、2つのプリズム対66,68では、アップチャープした光パルスP2に、負の群速度分散を生じさせて、パルス幅を小さくすることができる。 In this way, the two prism pairs 66 and 68 cause negative group velocity dispersion in the light pulse P2 as a whole of the two prism pairs 66 and 68. That is, the two prism pairs 66 and 68 function as a negative group velocity dispersion medium having negative group velocity dispersion characteristics. Therefore, in the two prism pairs 66 and 68, the negative chirp velocity dispersion is generated in the up-chirped light pulse P2, and the pulse width can be reduced.
2.2. 短光パルス発生装置の動作
次に、短光パルス発生装置200の動作について、図25を参照しながら説明する。
2.2. Operation of Short Optical Pulse Generator Next, the operation of the short
光パルス生成部2は、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスP1(図20参照)を生成する。具体的には、発光素子20を駆動回路322によって駆動させることで、光パルスP1が生成される。光パルスP1は、光導波路218を通って光導波路40(周波数チャープ部4)に入射する(図10参照)。
The
周波数チャープ部4は、自己位相変調効果によって光パルス生成部2にて生成された光パルスP1の周波数をチャープさせる。具体的には、光パルスP1が、光導波路40を伝搬することによって、光パルスP1に自己位相変調効果によるチャープが付与される。光導波路40で得られるチャープ特性は、光強度に比例する(上記式(1)参照)。したがって、光パルスP1は、周波数チャープ部4において、周波数が時間の経過とともに直線的に増加する(アップチャープする)光パルスP2(図21参照)となる。
The
光導波路40から射出された光パルスP2は、コリメートレンズ8によって平行光に変換され、2つのプリズム対66,68(群速度分散部6)の第1プリズム66aに入射する。
The light pulse P2 emitted from the
群速度分散部6は、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスP2に、波長に応じた群速度差を生じさせる。具体的には、2つのプリズム対66,68は、負の群速度分散特性を有するため、アップチャープした光パルスP2は、2つのプリズム対66,68によって、パルス圧縮される。光パルスP2は、図21に示すように、光パルス全体がアップチャープしているため、光パルスP2の全体が圧縮されて、光パルスP3(図23参照)となる。圧縮された光パルスP3は、2つのプリズム対66,68(第4プリズム68b)から外部に向けて射出される。
The group velocity dispersion unit 6 causes a group velocity difference corresponding to the wavelength in the optical pulse P2 chirped by the
短光パルス発生装置300は、例えば、以下の特徴を有する。
The short
短光パルス発生装置300は、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスP1を生成する光パルス生成部2と、光パルス生成部2で生成された光パルスP1の周波数をチャープさせ、かつ当該チャープした光パルスP2のパルス幅を圧縮するパルス圧縮部5と、を含む。これにより、上述した短光パルス発生装置100の例と同様に、光パルス生成部2が光強度の立ち上がり時間と立ち下がりの時間が等しい光パルスP1r(図13参照)を生成する場合と比べて、パルス圧縮部5においてパルス圧縮されない部分の割合を小さくすることができる。したがって、このパルス圧縮されない部分が隣り合うパルス間で干渉することを抑制することができ、パルス圧縮部5において圧縮された光パルスP3のパルス間隔を短くすることができる。
The short
短光パルス発生装置300では、パルス圧縮部5は、光パルス生成部2にて生成された光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部4と、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部6と、を含み、群速度分散部6は、周波数チャープ部4にてチャープした光パルスに、負の群速度分散を生じさせる。これにより、パルス圧縮部5において、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスP1をパルス圧縮することができる。
In the short
短光パルス発生装置300では、光パルス生成部2は、発光素子20と、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスP1を生成するように発光素子20を駆動させる駆動回路22と、を含む。これにより、光パルス生成部2において、例えば光学素子等を用いることなく、容易に、光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い光パルスP1を生成することができる。
In the short
ここで、本発明に係る短光パルス発生装置では、群速度分散部6の群速度分散特性(正の群速度分散、負の群速度分散)に合わせて、発光素子20の駆動方法を変えることにより、パルス圧縮を行うことができる。具体的には、例えば、群速度分散部6が正の群速度分散特性を有する場合には、第1実施形態に係る短光パルス発生装置100(すなわち、発光素子20に非反転のこぎり波形状の電圧を印加)を用いることでパルス圧縮を行うことができる。また、例えば、群速度分散部6が負の群速度分散特性を有する場合には、第2実施形態に係る短光パルス発生装置200(すなわち発光素子20に反転のこぎり波形状の電圧を印加)を用いることでパルス圧縮を行うことができる。
Here, in the short optical pulse generator according to the present invention, the driving method of the
2.3. 変形例
次に、第2実施形態に係る短光パルス発生装置の変形例について説明する。図26は、第2実施形態の第1変形例に係る短光パルス発生装置400を模式的に示す図である。
2.3. Modified Example Next, a modified example of the short optical pulse generator according to the second embodiment will be described. FIG. 26 is a diagram schematically showing a short
以下、本変形例に係る短光パルス発生装置400において、上述した第2実施形態に係る短光パルス発生装置300の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
Hereinafter, in the short
上述した短光パルス発生装置300では、図25に示すように、群速度分散部6は、2つのプリズム対66,68によって、光パルスP2に負の群速度分散を生じさせていた。
In the short
これに対して、短光パルス発生装置400では、図26に示すように、群速度分散部6は、回折格子対610によって、光パルスP2に負の群速度分散を生じさせている。回折格子対610は、1対の回折格子(第1回折格子610a、第2回折格子610b)によって構成されている。
On the other hand, in the short
第1回折格子610aおよび第2回折格子610bは、例えば、互いに平行に配置されている。回折格子対610では、光パルスP2が回折格子対610に入射すると、光パルスP2内の異なる周波数成分(波長成分)は、異なる方向に回折される。このとき、回折格子対610では、第1回折格子610aと第2回折格子610bとの間の空間において、周波数の低い(長波長)成分がより長い光学的距離を伝搬し、周波数の低い(長波長)成分は時間的に遅く伝搬するように回折される。これにより、光パルスP2に負の群速度分散を生じさせることができる。
For example, the
なお、図示はしないが、群速度分散部6として、チャープミラーを用いてもよい。チャープミラーは、誘電体多層膜ミラーの一種であり、周波数の低い(長波長)光ほどより深い膜(ミラー表面からの深さ)によって反射されるように形成されている。そのため、チャープミラーは、光パルスに、負の群速度分散を生じさせることができる。 Although not shown, a chirp mirror may be used as the group velocity dispersion unit 6. The chirp mirror is a kind of dielectric multilayer mirror, and is formed such that light having a lower frequency (long wavelength) is reflected by a deeper film (depth from the mirror surface). Therefore, the chirp mirror can cause negative group velocity dispersion in the optical pulse.
3. 第3実施形態
次に、第3実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1000について、図面を参照しながら説明する。図27は、本実施形態に係るテラヘルツ波発生装置1000の構成を示す図である。
3. Third Embodiment Next, a terahertz
テラヘルツ波発生装置1000は、図27に示すように、本発明に係る短光パルス発生装置と、光伝導アンテナ1010と、を含む。ここでは、本発明に係る短光パルス発生装置として、短光パルス発生装置100を用いた場合について説明する。
As shown in FIG. 27, the
短光パルス発生装置100は、励起光である短光パルス(例えば図7に示す光パルスP3)を発生させる。短光パルス発生装置100が発生させる短光パルスのパルス幅は、例えば、1fs以上800fs以下である。
The short
光伝導アンテナ1010は、短光パルス発生装置100で発生した短光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生する。なお、テラヘルツ波とは、周波数が、100GHz以上30THz以下の電磁波、特に、300GHz以上3THz以下の電磁波をいう。
The
光伝導アンテナ1010は、図示の例では、ダイポール形状光伝導アンテナ(PCA)である。光伝導アンテナ1010は、半導体基板である基板1012と、基板1012上に設けられ、ギャップ1016を介して対向配置された1対の電極1014と、を有している。この電極1014間に、光パルスが照射されると、光伝導アンテナ1010は、テラヘルツ波を発生させる。
In the illustrated example, the
基板1012は、例えば、半絶縁性GaAs(SI−GaAs)基板と、SI−GaAs基板上に設けられている低温成長GaAs(LT−GaAs)層と、を有している。電極1014の材質は、例えば、Auである。1対の電極1014間の距離は、特に限定されず、条件に応じて適宜設定される。1対の電極1014間の距離は、例えば、1μm以上10μm以下である。
The
テラヘルツ波発生装置1000では、まず、短光パルス発生装置100が、短光パルスを発生させ、光伝導アンテナ1010のギャップ1016に向けて射出する。短光パルス発生装置100から射出された短光パルスは、光伝導アンテナ1010のギャップ1016を照射する。光伝導アンテナ1010では、ギャップ1016に短光パルスが照射されることにより、自由電子が励起される。そして、この自由電子を電極1014間に電圧を印加することによって加速させる。これにより、テラヘルツ波が発生する。
In the terahertz
テラヘルツ波発生装置1000では、パルス圧縮部5において圧縮されたパルスのパルス間隔を短くすることができる短光パルス発生装置100を含む。そのため、テラヘルツ波発生装置1000では、例えば、高出力化を図ることができる。
The terahertz
4. 第4実施形態
次に、第4実施形態に係るイメージング装置1100について、図面を参照しながら説明する。図28は、第4実施形態に係るイメージング装置1100を示すブロック図である。図29は、第4実施形態に係るイメージング装置1100のテラヘルツ波検出部1120を模式的に示す平面図である。図30は、対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。図31は、対象物の物質A、BおよびCの分布を示す画像の図である。
4). Fourth Embodiment Next, an
イメージング装置1100は、図28に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘル
ツ波発生部1110と、テラヘルツ波発生部1110から射出し、対象物Oを透過したテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部1120と、テラヘルツ波検出部1120の検出結果に基づいて、対象物Oの画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部1130とを備えている。
As shown in FIG. 28, the
テラヘルツ波発生部1110としては、本発明に係るテラヘルツ波発生装置を用いることができる。ここでは、本発明に係るテラヘルツ波発生装置として、テラヘルツ波発生装置1000を用いた場合について説明する。
As the terahertz
テラヘルツ波検出部1120としては、図29に示すように、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルター80と、フィルター80を通過した前記目的の波長のテラヘルツ波を検出する検出部84とを備えたものを用いる。また、検出部84としては、例えば、テラヘルツ波を熱に変換して検出するもの、すなわち、テラヘルツ波を熱に変換し、そのテラヘルツ波のエネルギー(強度)を検出し得るものを用いる。このような検出部としては、例えば、焦電センサー、ボロメーター等が挙げられる。なお、テラヘルツ波検出部1120の構成は、前記の構成に限定されない。
As shown in FIG. 29, the terahertz
また、フィルター80は、2次元的に配置された複数の画素(単位フィルター部)82を有している。すなわち、各画素82は、行列状に配置されている。
The
また、各画素82は、互いに異なる波長のテラヘルツ波を通過させる複数の領域、すなわち、通過させるテラヘルツ波の波長(以下、「通過波長」とも言う)が互いに異なる複数の領域を有している。なお、図示の構成では、各画素82は、第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823、および第4の領域824を有している。
Each
また、検出部84は、フィルター80の各画素82の第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823および第4の領域824に対応してそれぞれ設けられた第1の単位検出部841、第2の単位検出部842、第3の単位検出部843および第4の単位検出部844を有している。各第1の単位検出部841、各第2の単位検出部842、各第3の単位検出部843、および各第4の単位検出部844は、それぞれ、各画素82の第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823、および第4の領域824を通過したテラヘルツ波を熱に変換して検出する。これにより、各画素82のそれぞれにおいて、4つの目的の波長のテラヘルツ波をそれぞれ確実に検出することができる。
In addition, the
次に、イメージング装置1100の使用例について説明する。
Next, a usage example of the
まず、分光イメージングの対象となる対象物Oが、3つの物質A、BおよびCで構成されているとする。イメージング装置1100は、この対象物Oの分光イメージングを行う。また、ここでは、一例として、テラヘルツ波検出部1120は、対象物Oで反射されたテラヘルツ波を検出することとする。
First, it is assumed that the object O to be subjected to spectral imaging is composed of three substances A, B, and C. The
また、テラヘルツ波検出部1120のフィルター80の各画素82においては、第1の領域821および第2の領域822を使用する。第1の領域821の通過波長をλ1、第2の領域822の通過波長をλ2とし、対象物Oで反射されたテラヘルツ波の波長λ1の成分の強度をα1、波長λ2の成分の強度をα2としたとき、その強度α2と強度α1の差分(α2−α1)が、物質Aと物質Bと物質Cとで、互いに顕著に区別できるように、第1の領域821の通過波長λ1および第2の領域822の通過波長λ2が設定されている。
In each
図30に示すように、物質Aにおいては、対象物Oで反射したテラヘルツ波の波長λ2
の成分の強度α2と波長λ1の成分の強度α1との差分(α2−α1)は、正値となる。また、物質Bにおいては、強度α2と強度α1との差分(α2−α1)は、零となる。また、物質Cにおいては、強度α2と強度α1との差分(α2−α1)は、負値となる。
As shown in FIG. 30, in the substance A, the wavelength λ2 of the terahertz wave reflected by the object O
The difference (α2−α1) between the intensity α2 of the component α2 and the intensity α1 of the component of wavelength λ1 is a positive value. In the substance B, the difference (α2−α1) between the strength α2 and the strength α1 is zero. In the substance C, the difference (α2−α1) between the strength α2 and the strength α1 is a negative value.
イメージング装置1100により、対象物Oの分光イメージングを行う際は、まず、テラヘルツ波発生部1110により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物Oに照射する。そして、対象物Oで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部1120で、α1およびα2として検出する。この検出結果は、画像形成部1130に送出される。なお、この対象物Oへのテラヘルツ波の照射および対象物Oで反射したテラヘルツ波の検出は、対象物Oの全体に対して行う。
When spectral imaging of the object O is performed by the
画像形成部1130においては、前記検出結果に基づいて、フィルター80の第2の領域822を通過したテラヘルツ波の波長λ2の成分の強度α2と、第1の領域821を通過したテラヘルツ波の波長λ1の成分の強度α1との差分(α2−α1)を求める。そして、対象物Oのうち、前記差分が正値となる部位を物質A、前記差分が零となる部位を物質B、前記差分が負値となる部位を物質Cと判断し、特定する。
In the
また、画像形成部1130では、図31に示すように、対象物Oの物質A、BおよびCの分布を示す画像の画像データを作成する。この画像データは、画像形成部1130から図示しないモニターに送出され、そのモニターにおいて、対象物Oの物質A、BおよびCの分布を示す画像が表示される。この場合、例えば、対象物Oの物質Aの分布する領域は黒色、物質Bの分布する領域は灰色、物質Cの分布する領域は白色に色分けして表示される。このイメージング装置1100では、以上のように、対象物Oを構成する各物質の同定と、その各部質の分布測定とを同時に行うことができる。
Further, the
なお、イメージング装置1100の用途は、前記のものに限らず、例えば、人物に対してテラヘルツ波を照射し、その人物を透過または反射したテラヘルツ波を検出し、画像形成部1130において処理を行うことにより、その人物が、拳銃、ナイフ、違法な薬物等を所持しているか否かを判別することもできる。
Note that the use of the
5. 第5実施形態
次に、第5実施形態に係る計測装置1200について、図面を参照しながら説明する。図32は、第5実施形態に係る計測装置1200を示すブロック図である。以下で説明する第5実施形態に係る計測装置1200において、上述したイメージング装置1100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
5. Fifth Embodiment Next, a
計測装置1200は、図32に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部1110と、テラヘルツ波発生部1110から射出し、対象物Oを透過するテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部1120と、テラヘルツ波検出部1120の検出結果に基づいて、対象物Oを計測する計測部1210と、を備えている。
As shown in FIG. 32, the
次に、計測装置1200の使用例について説明する。計測装置1200により、対象物Oの分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生部1110により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Oに照射する。そして、対象物Oを透過したテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部1120で検出する。この検出結果は、計測部1210に送出される。なお、この対象物Oへのテラヘルツ波の照射および対象物Oを透過したテラヘルツ波または対象物Oで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Oの全体に対して行う。
Next, a usage example of the
計測部1210においては、前記検出結果から、フィルター80の各画素82の第1の領域821、第2の領域822、第3の領域823、および第4の領域824を通過したテラヘルツ波のそれぞれの強度を把握し、対象物Oの成分およびその分布の分析等を行う。
In the
6.第6実施形態
次に、第6実施形態に係るカメラ1300について、図面を参照しながら説明する。図33は、第6実施形態に係るカメラ1300を示すブロック図である。図34は、第6実施形態に係るカメラ1300を模式的に示す斜視図である。以下で説明する第6実施形態に係るカメラ1300において、上述したイメージング装置1100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
6). Sixth Embodiment Next, a
カメラ1300は、図33および図34に示すように、テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生部1110と、テラヘルツ波発生部1110から射出し、対象物Oで反射されたテラヘルツ波または対象物Oを透過したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部1120と、記憶部1301とを備えている。そして、これらの各部1110,1120,1301はカメラ1300の筐体1310に収められている。また、カメラ1300は、対象物Oで反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部1120に収束(結像)させるレンズ(光学系)1320と、テラヘルツ波発生部1110で発生したテラヘルツ波を筐体1310の外部へ射出させるための窓部1330を備える。レンズ1320や窓部1330はテラヘルツ波を透過・屈折させるシリコン、石英、ポリエチレンなどの部材によって構成されている。なお、窓部1330は、スリットのように単に開口が設けられている構成としても良い。
As shown in FIGS. 33 and 34, the
次に、カメラ1300の使用例について説明する。カメラ1300により、対象物Oを撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生部1110により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Oに照射する。そして、対象物Oで反射されたテラヘルツ波をレンズ1320によってテラヘルツ波検出部1120に収束(結像させて)検出する。この検出結果は、記憶部1301に送出され、記憶される。なお、この対象物Oへのテラヘルツ波の照射および対象物Oで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Oの全体に対して行う。また、前記検出結果は、例えば、パーソナルコンピューター等の外部装置に送信することもできる。パーソナルコンピューターでは、前記検出結果に基づいて、各処理を行うことができる。
Next, a usage example of the
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
2…光パルス生成部、4…周波数チャープ部、5…パルス圧縮部、6…群速度分散部、8…コリメートレンズ、20…発光素子、22,22d…駆動回路、40…光導波路、60…群速度分散媒質、61a…第1面、61b…第2面、62a…第1反射ミラー、62b…第2反射ミラー、64a…第1反射防止膜、64b…第2反射防止膜、66…第1プリ
ズム対、66a…第1プリズム、66b…第2プリズム、68…第2プリズム対、68a…第3プリズム、68b…第4プリズム、80…フィルター、82…画素、84…検出部、100,200…短光パルス発生装置、202…基板、202a…第1領域、202b…第2領域、204…バッファー層、206…第1クラッド層、208…コア層、208a…第1ガイド層、208b…MQW層、208c…第2ガイド層、210…第2クラッド層、212…キャップ層、218…光導波路、220…絶縁層、230…第1電極、232…第2電極、260…柱状部、300…短光パルス発生装置、322…駆動回路、400…短光パルス発生装置、602a…光導波路、602b…光導波路、610a…第1回折格子、610b…第2回折格子、821…第1の領域、822…第2の領域、823…第3の領域、824…第4の領域、841…第1の単位検出部、842…第2の単位検出部、843…第3の単位検出部、844…第4の単位検出部、1000…テラヘルツ波発生装置、1010…光伝導アンテナ、1012…基板、1014…電極、1016…ギャップ、1100…イメージング装置、1110…テラヘルツ波発生部、1120…テラヘルツ波検出部、1130…画像形成部、1200…計測装置、1210…計測部、1300…カメラ、1301…記憶部、1310…筐体、1320…レンズ、1330…窓部、2011…エッジ検出部、2012…チャージポンプ、2013…増幅回路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記光パルス生成部にて生成された前記光パルスの周波数をチャープさせ、かつチャープした前記光パルスのパルス幅を圧縮するパルス圧縮部と、
を含む、ことを特徴とする短光パルス発生装置。 An optical pulse generator that generates an optical pulse whose rise time of the light intensity is longer than the fall time of the light intensity;
A pulse compression unit that chirps the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit and compresses the pulse width of the chirped optical pulse;
A short light pulse generator comprising:
前記光パルス生成部にて生成された前記光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部と、
前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部と、
を含み、
前記群速度分散部は、前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、正の群速度分散を生じさせる、ことを特徴とする請求項1に記載の短光パルス発生装置。 The pulse compression unit
A frequency chirp unit for chirping the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit;
A group velocity dispersion unit for generating a group velocity difference according to a wavelength in the optical pulse chirped by the frequency chirp unit;
Including
The short optical pulse generator according to claim 1, wherein the group velocity dispersion unit generates positive group velocity dispersion in the optical pulse chirped by the frequency chirping unit.
前記光パルス生成部は、
発光素子と、
光強度の立ち上がりの時間が光強度の立ち下がりの時間よりも長い前記光パルスを生成するように前記発光素子を駆動させる駆動回路と、
を含む、ことを特徴とする請求項1または2に記載の短光パルス発生装置。 In claim 1 or 2,
The optical pulse generator is
A light emitting element;
A drive circuit for driving the light emitting element so as to generate the light pulse whose rise time of light intensity is longer than the fall time of light intensity;
The short light pulse generator according to claim 1, wherein the short light pulse generator is included.
前記光パルス生成部にて生成された前記光パルスの周波数をチャープさせ、かつ当該チャープした前記光パルスのパルス幅を圧縮するパルス圧縮部と、
を含む、ことを特徴とする短光パルス発生装置。 An optical pulse generator that generates an optical pulse whose light intensity fall time is longer than the light intensity rise time;
A pulse compression unit that chirps the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit and compresses the pulse width of the chirped optical pulse;
A short light pulse generator comprising:
前記光パルス生成部にて生成された前記光パルスの周波数をチャープさせる周波数チャープ部と、
前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部と、
を含み、
前記群速度分散部は、前記周波数チャープ部にてチャープした前記光パルスに、負の群速度分散を生じさせる、ことを特徴とする請求項4に記載の短光パルス発生装置。 The pulse compression unit
A frequency chirp unit for chirping the frequency of the optical pulse generated by the optical pulse generation unit;
A group velocity dispersion unit for generating a group velocity difference according to a wavelength in the optical pulse chirped by the frequency chirp unit;
Including
The short optical pulse generator according to claim 4, wherein the group velocity dispersion unit generates negative group velocity dispersion in the optical pulse chirped by the frequency chirping unit.
前記短光パルス発生部は、
発光素子と、
光強度の立ち下がりの時間が光強度の立ち上がりの時間よりも長い前記光パルスを生成するように前記発光素子を駆動させる駆動回路と、
を含む、ことを特徴とする請求項4または5に記載の短光パルス発生装置。 In claim 4 or 5,
The short light pulse generator is
A light emitting element;
A drive circuit for driving the light emitting element so as to generate the light pulse whose light intensity fall time is longer than the light intensity rise time;
The short light pulse generator according to claim 4, wherein the short light pulse generator is included.
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
を含む、ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 6,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
The terahertz wave generator characterized by including.
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を含む、ことを特徴とするカメラ。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 6,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
A storage unit for storing a detection result of the terahertz wave detection unit;
Including a camera.
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を含む、ことを特徴とするイメージング装置。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 6,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
An image forming unit that generates an image of the object based on a detection result of the terahertz wave detection unit;
An imaging apparatus comprising:
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を含む、ことを特徴とする計測装置。 The short light pulse generator according to any one of claims 1 to 6,
A photoconductive antenna that generates a terahertz wave by being irradiated with a short light pulse generated by the short light pulse generator;
A terahertz wave detecting unit that detects the terahertz wave emitted from the photoconductive antenna and transmitted through the object or the terahertz wave reflected from the object;
Based on the detection result of the terahertz wave detection unit, a measurement unit that measures the object,
A measuring device comprising:
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019505844A (en) * | 2016-01-22 | 2019-02-28 | セントレ ナシオナル デ ラ ルシェルシェ シエンティフィーク | Apparatus for generating a polychromatic photon beam having substantially constant energy |
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2013
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JP7092434B2 (en) | 2016-01-22 | 2022-06-28 | セントレ ナシオナル デ ラ ルシェルシェ シエンティフィーク | A device for generating a multicolored photon beam with substantially constant energy |
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