(57)【要約】本発明による電磁波放射装置１は、二つの波長成分λ１、λ２を有する励起光Ｌｐを受け、テラヘルツ波Ｌ１〜Ｌ６を出力する非線形結晶１０と、非線形結晶１０に接し非線形結晶１０から出力されたテラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６を全反射する全反射層１２と、全反射層１２が載せられた基板１４と、非線形結晶１０の対向面１０ｂの上に配置され、テラヘルツ波Ｌ１〜Ｌ６が透過する上部クラッド１６ａ，１６ｂ，１６ｃを備える。
2012035924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により０．０１［ＴＨｚ］以上１００［ＴＨｚ］以下の周波数の電磁波を出力する非線形結晶と、
前記非線形結晶に接し、前記非線形結晶から出力された前記電磁波を全反射する全反射層と、
を備えた電磁波放射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁波放射装置であって、
前記非線形結晶の厚さをｔ、前記電磁波の波長をλ、前記非線形結晶の前記電磁波の波長における屈折率ｎＴＨｚ、前記電磁波の前記全反射層へのしみ出し長をδＴＨｚとした場合、
前記非線形結晶の厚さｔが、下記の式
2012035924.tif 000010
を満たす電磁波放射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁波放射装置であって、
前記非線形結晶が、前記全反射層に接する接触面と、前記接触面と対向する対向面を有し、
前記非線形結晶から見て前記対向面の方に配置され、前記電磁波が透過する電磁波透過部を備えた電磁波放射装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁波放射装置であって、
前記電磁波透過部の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔ＿ｃｌが、前記非線形結晶の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔよりも小さい、
電磁波放射装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電磁波放射装置であって、
前記電磁波透過部は、
前記非線形結晶の前記対向面に接する励起光反射部と、
前記励起光反射部を透過した前記電磁波が透過する透過部と、
を有し、
前記励起光反射部の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔ＿ｂが、前記非線形結晶の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔよりも小さい、
電磁波放射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電磁波放射装置であって、
前記電磁波が前記励起光反射部を透過できる程度に、前記励起光反射部の厚さｔｂが、前記電磁波の波長λよりも薄く、
前記励起光が前記励起光反射部を透過できない程度に、前記励起光反射部の厚さｔｂが厚いものである、
電磁波放射装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電磁波放射装置であって、
前記全反射層が載せられた基板を備え、
前記全反射層が、前記非線形結晶と前記基板との間に配置される、
電磁波放射装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の電磁波放射装置であって、
前記励起光は、フェムト秒光パルスである、
電磁波放射装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の電磁波放射装置であって、
前記励起光を受ける前記非線形結晶の面の幅が、前記全反射層の幅よりも狭い、
電磁波放射装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電磁波放射装置であって、
前記全反射層は、前記励起光を全反射する、
電磁波放射装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電磁波放射装置であって、
前記全反射層の厚さｔａｄは、前記電磁波のしみ出し長δＴＨｚよりも大きい、
電磁波放射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波（周波数が０．０１［ＴＨｚ］以上１００［ＴＨｚ］以下）（例えば、テラヘルツ波（例えば、周波数が０．０３［ＴＨｚ］以上１０［ＴＨｚ］以下））の放射に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、チェレンコフ放射を用いた差周波テラヘルツ波発生による広帯域テラヘルツ発生方法が提案されている（非特許文献１のＦｉｇ．２を参照）。非特許文献１のＦｉｇ．２によれば、２波長を出力する光源（例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザにより励起されるＫＴＰ−ＯＰＯ）からの励起光を非線形結晶（例えば、ＭｇＯドープＬＮ結晶）内に入射している。入射した２波長の励起光によりＭｇＯドープＬＮ結晶内に非線形分極が誘起される。ＭｇＯドープＬＮ結晶が、チェレンコフ放射の条件（ｎＴＨｚ＞ｎｏｐｔ）を満足する場合、コヒーレンス長の２倍毎に極大となる球面波が発生する。この球面波は下記の関係を満たす放射角θ方向に波面が揃っており、この方向にテラヘルツ波が放射される。ただし、ｎｏｐｔはＭｇＯドープＬＮ結晶の励起光波帯の屈折率であり、ｎＴＨｚはＭｇＯドープＬＮ結晶のテラヘルツ波帯の屈折率である。
2012035924.tif 000003
ここで、ＭｇＯドープＬＮ結晶は、ドープされていないＬＮ基板上に形成されている。ＭｇＯドープＬＮ結晶において発生したテラヘルツ波（チェレンコフ光）は球面波であり、円錐状に広がって放射される。よって、ＭｇＯドープＬＮ結晶において発生したテラヘルツ波には、ドープされていないＬＮ基板から遠ざかる方向に進行するテラヘルツ波と、ドープされていないＬＮ基板に向かって進行するテラヘルツ波とが存在する。
【非特許文献１】Ｋ．Ｓｕｉｚｕ，Ｋ．Ｋｏｋｅｔｓｕ，Ｔ．Ｓｈｉｂｕｙａ，Ｔ．Ｔｓｕｔｓｕｉ，Ｔ．Ａｋｉｂａ，ａｎｄ  Ｋ．Ｋａｗａｓｅ，“Ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｗｉｄｅｎｅｄｔｅｒａｈｅｒｔｚ  ｗａｖｅ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｃｈｅｒｅｎｋｏｖ−ｔｙｐｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ，”Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ  １７（８），６６７６−６６８１ページ  ２００９年
【発明の概要】
【０００３】
ここで、ＬＮ結晶のテラヘルツ波帯の吸収が大きいため、ドープされていないＬＮ基板に向かって進行するテラヘルツ波は、ＬＮ基板内で吸収され減衰する。このため、ドープされていないＬＮ基板から遠ざかる方向に進行するテラヘルツ波のみが利用可能である。しかしながら、これでは、テラヘルツ波を発生する効率が良くないので、テラヘルツ波の出力パワーを充分大きいものにすることが困難である。
そこで、本発明は、テラヘルツ波の出力パワーを大きくすることを課題とする。
本発明にかかる電磁波放射装置は、二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により０．０１［ＴＨｚ］以上１００［ＴＨｚ］以下の周波数の電磁波を出力する非線形結晶と、前記非線形結晶に接し、前記非線形結晶から出力された前記電磁波を全反射する全反射層とを備えるように構成される。
上記のように構成された電磁波放射装置によれば、非線形結晶が、二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により０．０１［ＴＨｚ］以上１００［ＴＨｚ］以下の周波数の電磁波を出力する。全反射層が、前記非線形結晶に接し、前記非線形結晶から出力された前記電磁波を全反射する。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記非線形結晶の厚さをｔ、前記電磁波の波長をλ、前記非線形結晶の前記電磁波の波長における屈折率ｎＴＨｚ、前記電磁波の前記全反射層へのしみ出し長をδＴＨｚとした場合、前記非線形結晶の厚さｔが、ｔ≦λ／４ｎＴＨｚ−δＴＨｚを満たすようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記非線形結晶が、前記全反射層に接する接触面と、前記接触面と対向する対向面を有し、前記非線形結晶から見て前記対向面の方に配置され、前記電磁波が透過する電磁波透過部を備えるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記電磁波透過部の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔ＿ｃｌが、前記非線形結晶の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔよりも小さいようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記電磁波透過部が、前記非線形結晶の前記対向面に接する励起光反射部と、前記励起光反射部を透過した前記電磁波が透過する透過部とを有し、前記励起光反射部の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔ＿ｂが、前記非線形結晶の前記励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔよりも小さいようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記電磁波が前記励起光反射部を透過できる程度に、前記励起光反射部の厚さｔｂが、前記電磁波の波長λよりも薄く、前記励起光が前記励起光反射部を透過できない程度に、前記励起光反射部の厚さｔｂが厚いものであるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記全反射層が載せられた基板を備え、前記全反射層が、前記非線形結晶と前記基板との間に配置されるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記励起光がフェムト秒光パルスであるようにしてもよい。
なお、本発明にかかる電磁波放射装置は、前記励起光を受ける前記非線形結晶の面の幅が、前記全反射層の幅よりも狭いようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図は、本発明の実施形態にかかる電磁波放射装置１の正面図である。
第２図は、電磁波放射装置１の部分拡大正面図である。
第３図は、励起光Ｌｐが、非線形結晶１０の最も高い部分（対向面１０ｂ）に、横から入射された場合の、テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２との光路を示す図である。
第４図は、本発明の実施形態の第一変形例にかかる電磁波放射装置１の正面図である。
第５図は、本発明の実施形態の第二変形例にかかる電磁波放射装置１の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第１図は、本発明の実施形態にかかる電磁波放射装置１の正面図である。第２図は、電磁波放射装置１の部分拡大正面図である。ただし、第２図において、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃは図示省略する。
電磁波放射装置１は、０．０１［ＴＨｚ］以上１００［ＴＨｚ］以下の周波数の電磁波を放射する。電磁波放射装置１から放射される電磁波は、例えば、テラヘルツ波帯（例えば、０．０３［ＴＨｚ］以上１０［ＴＨｚ］以下）の電磁波（テラヘルツ波）である。以下、本発明の実施形態においては、電磁波放射装置１から放射される電磁波を、テラヘルツ波とする。
電磁波放射装置１は、励起光源２、非線形結晶１０、全反射層１２、基板１４、上部クラッド（電磁波透過部）１６ａ、１６ｂ、１６ｃを備える。
励起光源２は、二つの波長成分（波長λ１、λ２）を有する励起光Ｌｐを出力する。波長λ１、λ２は、例えば、１２５０ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の範囲内の値をとる。励起光Ｌｐは、例えば、フェムト秒光パルスである。なお、フェムト秒光パルスは、二つの波長成分（波長λ１、λ２）以外の波長成分も有するので、二つ以上の波長成分を有することとなる。
非線形結晶１０は、例えば、ＭｇＯドープＬＮ結晶である。非線形結晶１０の側面（すなわち、ＹＺ面）に垂直に、励起光Ｌｐを入射する。ただし、励起光Ｌｐの偏光面はＺ軸（第１図の紙面に垂直な軸）に平行である。励起光Ｌｐの二つの波長成分により、非線形結晶１０内に非線形分極が形成され、その分極に対応した周波数の電磁波（テラヘルツ波）が放射される。なお、励起光Ｌｐの波長における非線形結晶１０の屈折率をｎｏｐｔとし、テラヘルツ波の波長における非線形結晶１０の屈折率をｎＴＨｚとすると、ｎＴＨｚ＞ｎｏｐｔである。非線形結晶１０の屈折率分散により、励起光Ｌｐに含まれる２つの波長（λ１，λ２）の屈折率は異なる。しかし、λ１とλ２の波長の差は、テラヘルツ波の波長に対して非常に小さく、λ１とλ２との間の屈折率分散の影響をほとんど無視できる。従って、励起光Ｌｐ（波長λ１、λ２））の非線形結晶内における屈折率（ｎ１，ｎ２）（それぞれ、λ１、λ２に対応）はほぼ等しく、ｎｏｐｔとすることが出来る。
なお、チェレンコフ位相整合を満足する角度をθとすると、ｃｏｓθ＝（λＴＨｚ／ｎＴＨｚ）／（λ１λ２／（ｎ１λ２−ｎ２λ１））である。ただし、テラヘルツ波の波長をλＴＨｚとする。
下記の式で記述されるチェレンコフ位相整合を満足する角度θ（第２図参照）方向に球面波のテラヘルツ波が、非線形結晶１０から放射される。なお、角度θは、第２図を参照して、励起光Ｌｐの進行方向と、テラヘルツ波の進行方向とのなす角度である。なお、下記の式は、ｃｏｓθ＝（λＴＨｚ／ｎＴＨｚ）／（λ１λ２／（ｎ１λ２−ｎ２λ１））において、ｎ１＝ｎ２＝ｎｏｐｔとみなした場合の式である。
2012035924.tif 000004
第１図に示すように、上方向に進行するテラヘルツ波Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５と、下方向に進行するテラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６とがある。
なお、非線形結晶１０は、全反射層１２に接する接触面１０ａと、接触面１０ａと対向する対向面１０ｂを有する。また、非線形結晶１０の厚さｔは、例えば、３．８μｍである。
全反射層１２は、例えば、光学接着剤である。全反射層１２は、非線形結晶１０に接し、非線形結晶１０から出力されたテラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６を全反射する。テラヘルツ波を全反射することから、テラヘルツ波の波長における全反射層１２の屈折率をｎＴＨｚ＿ａｄとすると、ｎＴＨｚ＞ｎＴＨｚ＿ａｄである。しかも、テラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６を全反射するため、テラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６の入射角（π／２−θ）が臨界角よりも大きいこととなる。すなわち、以下の式が成立する。
2012035924.tif 000005
しかも、非線形結晶１０内を進行する励起光が、全反射層１２を透過せずに、非線形結晶１０内に閉じ込められるようにするために、励起光の波長における全反射層１２の屈折率をｎｏｐｔ＿ａｄとすると、ｎｏｐｔ＞ｎｏｐｔ＿ａｄであるようにする。
さらに、全反射層１２の厚さｔａｄを、テラヘルツ波の全反射層１２へのしみ出し長δＴＨｚよりも厚くする。すなわち、以下の式が成立する。ただし、λは、非線形結晶１０が放射するテラへルツ波の波長である。
2012035924.tif 000006
テラヘルツ波の全反射層１２へのしみ出しを考慮すると、第２図を参照して、テラヘルツ波Ｌ２は、全反射層１２が非線形結晶１０に接する面よりも、しみ出し長δＴＨｚだけ内側で、全反射される。もし、全反射層１２がしみ出し長δＴＨｚよりも薄ければ、テラヘルツ波が全反射層１２を透過してしまい、好ましくない。
基板１４には、全反射層１２が載せられている。全反射層１２が、非線形結晶１０と基板１４との間に配置される。基板１４は、例えば、ドープされていないＬＮ基板である。
上部クラッド（電磁波透過部）１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、非線形結晶１０の対向面１０ｂ上に配置されている。すなわち、非線形結晶１０から見て対向面１０ｂの方に配置されている。しかも、テラヘルツ波は、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを透過する。上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、例えばシリコンプリズムである。上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃから、テラヘルツ波が放射され（テラヘルツ放射）、電磁波放射装置１からテラヘルツ波を取り出すことができる。なお、取り出し角α（第１図参照）を適宜定めて、テラヘルツ波が全反射しないようにすることは、周知であり、詳細な説明を省略する。
なお、テラヘルツ波が、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを透過するためには、テラヘルツ波が、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより全反射しないことを要する。テラヘルツ波の波長における上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃの屈折率をｎＴＨｚ＿ｃｌとすると、ｎＴＨｚ＜ｎＴＨｚ＿ｃｌであればよい。ただし、ｎＴＨｚ≧ｎＴＨｚ＿ｃｌである場合は、テラヘルツ波Ｌ１〜Ｌ６の入射角（π／２−θ）が、臨界角よりも小さい必要がある。この場合、以下の式が成立する。
2012035924.tif 000007
しかも、非線形結晶１０内を進行する励起光が、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを透過せずに、非線形結晶１０内に閉じ込められるようにするために、励起光の波長における上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃの屈折率をｎｏｐｔ＿ｃｌとすると、ｎｏｐｔ＞ｎｏｐｔ＿ｃｌであるようにする。
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
励起光源２から、励起光Ｌｐが、非線形結晶１０に与えられる。励起光Ｌｐは、非線形結晶１０内をほぼ直進する。励起光Ｌｐの二つの波長成分（波長λ１、λ２）により、非線形結晶１０内に非線形分極が形成され、その分極に対応した周波数のテラヘルツ波が放射される。しかも、ｎＴＨｚ＞ｎｏｐｔの条件を満足する非線形結晶１０より放射されるテラヘルツ波の進行方向は、励起光Ｌｐの進行方向と、チェレンコフ位相整合を満足する角度θをなす。
全反射層１２から離れ、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃへ向かうテラヘルツ波Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５が、非線形結晶１０から放射される。テラヘルツ波Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５は、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを透過する。
さらに、全反射層１２へ向かって、テラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６が、非線形結晶１０から放射される。テラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６は、全反射層１２により全反射され、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃへ向かう。そして、テラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６は、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを透過する。
ここで、テラヘルツ波Ｌ１の進行方向と、全反射層１２により反射された後のテラヘルツ波Ｌ２の進行方向とは平行である。テラヘルツ波Ｌ３、Ｌ４についても、テラヘルツ波Ｌ５、Ｌ６についても同様である。
テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２との光路差によっては、テラヘルツ波面Ｄ（テラヘルツ波Ｌ１の進行方向に垂直）において、テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２とが逆位相となり、テラヘルツ波が弱まってしまう。このようなことを防止するために、非線形結晶１０の厚さｔを所定の値以下にすることが好ましい。この所定の値（λ／４ｎＴＨｚ−δＴＨｚ）について、以下に説明する。
第３図は、励起光Ｌｐが、非線形結晶１０の最も高い部分（対向面１０ｂ）に、横から入射された場合の、テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２との光路を示す図である。なお、第３図に示す場合は、励起光Ｌｐが、非線形結晶１０の厚さｔと同じ直径のビーム径を有するビームである場合に生じうる。
テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２とは、共に点Ｏから放射されるものとする。点Ｏからテラヘルツ波面Ｄまでのテラヘルツ波Ｌ１の光路長ＯＡと、点Ｏからテラヘルツ波面Ｄまでのテラヘルツ波Ｌ２の光路長ＯＢ＋ＯＣとの差が、テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２との光路差Δである。よって、テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２との光路差Δ＝２（ｔ＋δＴＨｚ）ｓｉｎθである。
ところで、光路差Δは、点Ｏが対向面１０ｂ上にあるときに最大であり、点Ｏが接触面１０ａに近づくにつれて小さくなる。よって、所定のθにおける、光路差Δの最大値は、２（ｔ＋δＴＨｚ）ｓｉｎθである。ここで、ｓｉｎθの最大値は１である。よって、光路差Δの最大値は、２（ｔ＋δＴＨｚ）である。よって、光路差Δの最大値２（ｔ＋δＴＨｚ）について、以下の式を満たせば、テラヘルツ波面Ｄにおいて、テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２とが逆位相にならない。
2012035924.tif 000008
よって、非線形結晶１０の厚さｔが、以下の式を満たせば、テラヘルツ波面Ｄにおいて、テラヘルツ波Ｌ１とテラヘルツ波Ｌ２とが逆位相にならない。よって、テラヘルツ波面Ｄにおいて、テラヘルツ波Ｌ１とテラへルツ波Ｌ２とが弱めあうことを防止できる。
2012035924.tif 000009
本発明の実施形態によれば、全反射層１２へ向かって放射されたテラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６が、全反射層１２により反射され、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃに向かって進行する。よって、テラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６を、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して、電磁波放射装置１から取り出すことができる。
非特許文献１（Ｆｉｇ．２を参照）に記載の技術によれば、テラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６に相当するテラヘルツ波は、基板１４により吸収されてしまう。このような従来技術に比べて、本発明の実施形態によれば、テラヘルツ波Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５に加えて、同程度のパワーのテラヘルツ波Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６を電磁波放射装置１から取り出すことができるため、テラヘルツ波の出力パワーをおよそ２倍程度に大きくすることができる。
しかも、非線形結晶１０の厚さｔを所定の値（λ／４ｎＴＨｚ−δＴＨｚ）以下にするので、全反射層１２へ向かって放射されたテラヘルツ波Ｌ２と、全反射層１２から離れるように放射されたテラヘルツ波Ｌ１とが、テラヘルツ波面Ｄにおいて、逆位相になって弱めあうことを防止できる。
なお、本発明の実施形態にかかる電磁波放射装置１には色々な変形例が考えられる。
第４図は、本発明の実施形態の第一変形例にかかる電磁波放射装置１の正面図である。ただし、第４図においては、励起光源２、基板１４を図示省略する。第一変形例にかかる電磁波放射装置１は、上部クラッド（透過部）１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、非線形結晶１０との間に、励起光反射部１８を設けたものである。
励起光反射部１８は、非線形結晶１０の対向面１０ｂに接する。しかも、非線形結晶１０内を進行する励起光が、励起光反射部１８を透過せずに、非線形結晶１０内に閉じ込められるようにするために、励起光反射部１８の励起光Ｌｐの波長における屈折率ｎｏｐｔ＿ｂが、非線形結晶１０の励起光の波長における屈折率ｎｏｐｔよりも小さいようにする。
しかも、テラヘルツ波が励起光反射部１８を透過できる程度に、励起光反射部１８の厚さｔｂが、非線形結晶１０が放射するテラヘルツ波の波長λの１／４以下の厚さのものとする。さらに、励起光Ｌｐが励起光反射部１８を透過できない程度に、励起光反射部１８の厚さｔｂが厚いものであるものとする。
なお、上部クラッド（透過部）１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、本発明の実施形態と同様である。ただし、励起光反射部１８があるので、ｎｏｐｔ＞ｎｏｐｔ＿ｃｌでなくてもよい。
第５図は、本発明の実施形態の第二変形例にかかる電磁波放射装置１の側面図である。ただし、励起光源２、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを図示省略する。また、第５図においては、接着層１９を透視して図示している。
第１図〜第４図においては、スラブ導波路を図示していたが、第５図に示すように、非線形結晶１０をリッジ状とし、リッジ導波路化してもよい。すなわち、励起光Ｌｐを受ける非線形結晶１０の面の幅Ｗ１が、全反射層１２の幅Ｗ２よりも狭いものとしてよい。この場合、接着層１９は、全反射層１２の上に配置され、全反射層１２と共に、非線形結晶１０を包囲するようになる。接着層１９の上に、上部クラッド１６ａ、１６ｂ、１６ｃを載せるようにする。非線形結晶１０の面の幅Ｗ１を狭くすることにより、励起光Ｌｐのパワー密度を上げることができ、テラヘルツ波を電磁波放射装置１から取り出す効率をさらに上げることができる。
【図１】
2012035924.tif 000011
【図２】
2012035924.tif 000012
【図３】
2012035924.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年8月13日(2013.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する非線形結晶と、
前記非線形結晶に接し、前記非線形結晶から出力された前記電磁波を全反射する全反射層と、
前記全反射層が載せられた基板と、
を備えた電磁波放射装置であって、
前記全反射層が、前記非線形結晶と前記基板との間に配置され、
前記非線形結晶が、前記全反射層に接する接触面と、前記接触面と対向する対向面を有し、
前記電磁波放射装置は、さらに、
前記非線形結晶から見て前記対向面の方に配置され、前記電磁波が透過する電磁波透過部を備えた電磁波放射装置。
【請求項２】
二つ以上の波長成分を有する励起光を受け、チェレンコフ位相整合により0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する非線形結晶と、
前記非線形結晶に接し、前記非線形結晶から出力された前記電磁波を全反射する全反射層と、
を備えた電磁波放射装置であって、
前記全反射層は、前記励起光を全反射し、
前記非線形結晶が、前記全反射層に接する接触面と、前記接触面と対向する対向面を有し、
前記電磁波放射装置は、さらに、
前記非線形結晶から見て前記対向面の方に配置され、前記電磁波が透過する電磁波透過部を備えた電磁波放射装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電磁波放射装置であって、
前記非線形結晶の厚さをt、前記電磁波の波長をλ、前記非線形結晶の前記電磁波の波長における屈折率nTHz、前記電磁波の前記全反射層へのしみ出し長をδTHzとした場合、
前記非線形結晶の厚さtが、下記の式を満たす電磁波放射装置。
【数１】
2012035924.tif 000016
【請求項４】
請求項３に記載の電磁波放射装置であって、
前記電磁波透過部の前記励起光の波長における屈折率nopt_clが、前記非線形結晶の前記励起光の波長における屈折率noptよりも小さい、
電磁波放射装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電磁波放射装置であって、
前記電磁波透過部は、
前記非線形結晶の前記対向面に接する励起光反射部と、
前記励起光反射部を透過した前記電磁波が透過する透過部と、
を有し、
前記励起光反射部の前記励起光の波長における屈折率nopt_bが、前記非線形結晶の前記励起光の波長における屈折率noptよりも小さい、
電磁波放射装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電磁波放射装置であって、
前記電磁波が前記励起光反射部を透過できる程度に、前記励起光反射部の厚さtbが、前記電磁波の波長λよりも薄く、
前記励起光が前記励起光反射部を透過できない程度に、前記励起光反射部の厚さtbが厚いものである、
電磁波放射装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電磁波放射装置であって、
前記励起光は、フェムト秒光パルスである、
電磁波放射装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の電磁波放射装置であって、
前記励起光を受ける前記非線形結晶の面の幅が、前記全反射層の幅よりも狭い、
電磁波放射装置。
【請求項９】
請求項１または２に記載の電磁波放射装置であって、
前記全反射層の厚さtadは、前記電磁波のしみ出し長δTHzよりも大きい、
電磁波放射装置。
【国際調査報告】
2012035924.tif 000017
2012035924.tif 000018
2012035924.tif 000019