(57)【要約】【課題】複合的な検出誤差要因を校正でき、電場ベクトル計測の精度を高めることができる。電場ベクトル計測の校正方法を提供する。【解決手段】この電場ベクトル計測の校正方法は、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得する第１のステップと、第１のステップで取得した複数の電場ベクトルの実測偏光方位をそれぞれ導出する第２のステップと、複数の誤差要因に関する補正係数を含む式を用い、複数の電場ベクトルの実測偏光方位を複数の設定偏光方位に対してフィッティングする第３のステップと、フィッティングの結果に基づいて複数の誤差要因に関する補正係数を取得する第４のステップと、を備える。【選択図】図７
2020008410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ波の電場ベクトルについて互いに直交するＥｘ成分及びＥｙ成分を計測する電場ベクトル計測の校正方法であって、
前記テラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得する第１のステップと、
前記第１のステップで取得した複数の電場ベクトルの実測偏光方位をそれぞれ導出する第２のステップと、
複数の誤差要因に関する補正係数を含む式を用い、前記複数の電場ベクトルの実測偏光方位を前記複数の設定偏光方位に対してフィッティングする第３のステップと、
前記フィッティングの結果に基づいて前記複数の誤差要因に関する補正係数を取得する第４のステップと、を備える電場ベクトル計測の校正方法。
【請求項２】
前記第３のステップにおいて、前記フィッティングを下記式に基づいて実行し、
前記第４のステップにおいて、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の感度比、基準軸からの角度差、及び非直交性に関する補正係数を取得する請求項１記載の電場ベクトル計測の校正方法。
【数１】
2020008410.tif 000014
（式中、θｓｅｔは設定偏光方位、θｅｘは実測偏光方位、αは感度比、φｘはＥｘ成分の計測角度差、φｙはＥｙ成分の計測角度差を示す。）
【請求項３】
前記補正係数に基づいて前記第２のステップで取得した前記複数の電場ベクトルを補正する第５のステップを備える請求項１又は２記載の電場ベクトル計測の校正方法。
【請求項４】
前記第５のステップにおいて、前記補正を下記式に基づいて実行する請求項３記載の電場ベクトル計測の校正方法。
【数２】
2020008410.tif 000015
（式中、Ｅｙ’は感度比補正後のＥｙ成分、Ｅｙ’’はＥｘ軸上のＥｙ’成分を示す。）
【数３】
2020008410.tif 000016
（式中、Ｅｘ  ｃｏｒｒｅｃｔは真のＥｘ成分、Ｅｙ  ｃｏｒｒｅｃｔは、真のＥｙ成分を示す。）
【請求項５】
前記第１のステップにおいて、直線偏光の前記テラヘルツ波に対してλ／２波長板を回転させることにより、前記テラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得する請求項１〜４のいずれか一項記載の電場ベクトル計測の校正方法。
【請求項６】
前記第１のステップにおいて、円偏光の前記テラヘルツ波に対してワイヤグリッド偏光子を回転させることにより、前記テラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得する請求項１〜４のいずれか一項記載の電場ベクトル計測の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、テラヘルツ波の電場ベクトル計測に用いる校正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波の電場ベクトル計測を行う技術として、例えば特許文献１に記載の電場ベクトル検出方法が挙げられる。この電場ベクトル検出方法では、プローブ光として超短パルス光が用いられ、テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出素子として光学的等方媒質の（１１１）面を切り出した電気光学結晶が用いられている。この方法では、円偏光であるプローブ光でテラヘルツ波をプローブした後、プローブ光を回転検光子で変調して検出する。そして、回転検光子の回転周波数に基づく参照信号を用いてプローブ光の検出信号をロックイン検出し、テラヘルツ波の電場ベクトルを計測する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９９３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
テラヘルツ波の電場ベクトル計測では、具体的には、テラヘルツ波の電場ベクトルの方向及び振幅を計測している。上記特許文献１の電場ベクトル計測においても、互いに直交するＥｘ成分及びＥｙ成分の計測が行われている。電場ベクトル計測の精度を高めるためには、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の検出誤差を抑える必要がある。しかしながら、実際には、計測プロセスにおけるＥｘ成分及びＥｙ成分の感度比や、基準となる直交座標に対する計測系の座標軸の角度ずれ或いは非直交性など、複数の要因によってＥｘ成分及びＥｙ成分の検出誤差が生じることが考えられる。
【０００５】
本開示は、上記課題の解決のためになされたものであり、複合的な検出誤差要因を校正でき、電場ベクトル計測の精度を高めることができる電場ベクトル計測の校正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決のため、本開示の一側面に係る電場ベクトル計測の校正方法は、テラヘルツ波の電場ベクトルについて互いに直交するＥｘ成分及びＥｙ成分を計測する電場ベクトル計測の校正方法であって、テラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得する第１のステップと、第１のステップで取得した複数の電場ベクトルの実測偏光方位をそれぞれ導出する第２のステップと、複数の誤差要因に関する補正係数を含む式を用い、複数の電場ベクトルの実測偏光方位を複数の設定偏光方位に対してフィッティングする第３のステップと、フィッティングの結果に基づいて複数の誤差要因に関する補正係数を取得する第４のステップと、を備える。
【０００７】
この電場ベクトル計測の校正方法では、偏光方位が異なる複数のテラヘルツ波の電場ベクトルを計測し、計測によって取得した複数の電場ベクトルの実測偏光方位を予め設定された複数の設定偏光方位とのフィッティングを行う。フィッティングでは、複数の誤差要因に関する補正係数を含む式を用いる。これにより、フィッティングの結果に基づいて複数の誤差要因に関する補正係数を取得することが可能となり、複合的な検出誤差要因を校正できるので、電場ベクトル計測の精度を高めることができる。
【０００８】
また、第３のステップにおいて、フィッティングを下記式に基づいて実行し、第４のステップにおいて、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の感度比、基準軸からの角度差、及び非直交性に関する補正係数を取得してもよい。
【数１】
2020008410.tif 000003
（式中、θｓｅｔは設定偏光方位、θｅｘは実測偏光方位、αは感度比、φｘはＥｘ成分の計測角度差、φｙはＥｙ成分の計測角度差を示す。）
【０００９】
上記式を用いることにより、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の感度比、基準軸からの角度差、及び非直交性を校正することができる。一般的な感度比の補正を行う場合、既知の強度のＥｘ成分及びＥｙ成分を有するテラヘルツ波をそれぞれ検出して感度を求める必要がある。しかも、計測系の座標軸に非直交性があると、感度の要因と非直交性の要因とを分離することが難しく、感度比の補正の信頼性が得られにくいという問題もある。これに対し、この手法では、複数の偏光状態における電場ベクトルの計測結果に基づいて、感度比を含む複合的な検出誤差要因の校正を一度に且つ精度良く行うことができる。
【００１０】
また、補正係数に基づいて第２のステップで取得した複数の電場ベクトルを補正する第５のステップを備えてもよい。これにより、テラヘルツ波の電場ベクトルのＥｘ成分及びＥｙ成分の真の値を得ることができる。
【００１１】
また、第５のステップにおいて、補正を下記式に基づいて実行してもよい。
【数２】
2020008410.tif 000004
（式中、Ｅｙ’は感度比補正後のＥｙ成分、Ｅｙ’’はＥｘ軸上のＥｙ’成分を示す。）
【数３】
2020008410.tif 000005
（式中、Ｅｘ  ｃｏｒｒｅｃｔは真のＥｘ成分、Ｅｙ  ｃｏｒｒｅｃｔは、真のＥｙ成分を示す。）
【００１２】
上記式を用いて補正を行うことにより、テラヘルツ波の電場ベクトルのＥｘ成分及びＥｙ成分の真の値を好適に得ることができる。
【００１３】
また、第１のステップにおいて、直線偏光のテラヘルツ波に対してλ／２波長板を回転させることにより、テラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得してもよい。この場合、簡単な構成でテラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得できる。
【００１４】
また、第１のステップにおいて、円偏光の前記テラヘルツ波に対してワイヤグリッド偏光子を回転させることにより、テラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得してもよい。この場合、簡単な構成でテラヘルツ波の電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得できる。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、複合的な検出誤差要因を校正でき、電場ベクトル計測の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電場ベクトル計測の校正方法の一実施形態を適用する電場ベクトル計測装置の構成例を示す概略図である。
【図２】テラヘルツ波検出素子におけるテラヘルツ波の電場ベクトルを示す図である。
【図３】解析装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】電場ベクトル計測装置を用いて実行される電場ベクトル計測ステップの一例を示すフローチャートである。
【図５】電場ベクトルの誤差要因と計測への影響を示す図である。
【図６】校正を行う場合のテラヘルツ波発生モジュールの構成例を示す概略図である。
【図７】校正ステップの一例を示すフローチャートである。
【図８】電場ベクトルの計測結果の一例を示す図である。
【図９】フィッティングに用いる式中の係数の定義を示す図である。
【図１０】フィッティング結果の一例を示す図である。
【図１１】校正を行う場合のテラヘルツ波発生モジュールの変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本開示の一側面に係る電場ベクトル計測の校正方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
［電場ベクトル計測装置の構成］
【００１８】
図１は、電場ベクトル計測の校正方法の一実施形態を適用する電場ベクトル計測装置の構成例を示す概略図である。同図に示すように、電場ベクトル計測装置１は、プローブ光Ｌａの偏光を調整する偏光調整部２と、テラヘルツ波Ｔを検出するテラヘルツ波検出素子３と、プローブ光Ｌａを検出する光検出器４（第１の光検出器４Ａ及び第２の光検出器４Ｂ）とを含む光学系ＭＡを有している。また、電場ベクトル計測装置１は、テラヘルツ波Ｔを発生させるテラヘルツ波発生モジュール２０（図６参照）を備えている。
【００１９】
プローブ光Ｌａは、例えばフェムト秒パルスレーザを出射する光源からの出射光である。出射光は、例えば波長８００ｎｍ、パルス幅１００ｆｓ、繰り返し周波数１００ＭＨｚとなっている。プローブ光Ｌａは、ミラー５を経て偏光調整部２に導光される。偏光調整部２は、偏光子６と、λ／４波長板７とによって構成されている。偏光調整部２に導光されたプローブ光Ｌａは、偏光子６によって所定方向の直線偏光となり、さらに、λ／４波長板７によって円偏光となる。円偏光となったプローブ光Ｌａは、無偏光ビームスプリッタ８により偏光状態を維持したまま二分される。二分されたプローブ光Ｌａの一方は、テラヘルツ波検出素子３に導光され、他方は、第２の光検出器４Ｂに導光される。
【００２０】
テラヘルツ波検出素子３は、例えば光学的等方媒質であるＺｎＴｅの（１１１）面を切り出した電気光学結晶によって構成されている。テラヘルツ波検出素子３の一方面は、テラヘルツ波Ｔが入射する入射面となっている。一方面には、テラヘルツ波Ｔを透過し、かつプローブ光Ｌａを反射する反射コーティングが施されている。また、テラヘルツ波検出素子３の他方面は、プローブ光Ｌａが入射する入射面となっている。他方面には、プローブ光Ｌａの反射を抑制する反射防止コーティングが施されている。
【００２１】
図２は、テラヘルツ波検出素子におけるテラヘルツ波の電場ベクトルを示す図である。同図に示すように、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルＥＴは、振幅｜ＥＴ｜と、方位θＴとによって表される。方位θＴは、ＺｎＴｅの（１１１）面における＜−２１１＞方向を０°とし、これを基準として＜０−１１＞方向を正方向としている。＜−２１１＞方向に対するテラヘルツ波Ｔの電場の傾きが２θである場合、複屈折は−θ方向に誘起される。テラヘルツ波Ｔの強さに応じて誘起される複屈折の大きさは、方向によらず一定となる。
【００２２】
テラヘルツ波検出素子３に入射したプローブ光Ｌａは、入射したタイミングでのテラヘルツ波Ｔの電場によって変調され、偏光状態が楕円偏光などに変化する。テラヘルツ波Ｔをプローブした後のプローブ光Ｌａは、テラヘルツ波検出素子３の一方面３ａで反射して無偏光ビームスプリッタ８に再び入射する。二分されたプローブ光Ｌａの一方は、回転検光子９に入射し、他方は戻り光となる。
【００２３】
回転検光子９は、モータなどにより、検光子が面内で回転する素子である。プローブ光Ｌａが検光子に入射すると、特定の直線偏光のみが出力される。したがって、検光子が回転する場合、プローブ光Ｌａが変調される。回転検光子９で変調されたプローブ光Ｌａは、第１の光検出器４Ａに入射する。戻り光は、λ／４波長板７によって直線偏光に近い楕円偏光となり、大部分が偏光子６でカットされる。
【００２４】
第１の光検出器４Ａ及び第２の光検出器４Ｂは、例えばフォトダイオードである。第１の光検出器４Ａは、テラヘルツ波Ｔをプローブした後のプローブ光Ｌａを検出する光検出器であり、回転検光子９によって変調されたプローブ光Ｌａを検出する。第２の光検出器４Ｂは、パワー変動のモニタリングに用いられる光検出器であり、テラヘルツ波検出素子３に向かわずに無偏光ビームスプリッタ８を透過したプローブ光Ｌａを検出する。
【００２５】
図３は、上述した電場ベクトル計測装置１の光学系ＭＡに接続される解析装置ＮＡの構成例を示すブロック図である。同図に示すように、解析装置ＮＡは、差動検出器１１と、ロックイン検出器１２と、電場ベクトル検出部１３とを備えている。
【００２６】
差動検出器１１は、第１の光検出器４Ａからの検出信号と第２の光検出器４Ｂからの検出信号との差分を検出する部分である。差動検出器１１は、第１の光検出器４Ａからの検出信号と第２の光検出器４Ｂからの検出信号との差分に基づく検出信号をロックイン検出器１２に出力する。差動検出を行うことにより、プローブ光Ｌａにおけるパワー変動成分が除去される。このとき、第１の光検出器４Ａ及び第２の光検出器４Ｂは、テラヘルツ波Ｔが入射しない状態で、かつ回転検光子９を配置していないときの差動検出器１１の検出信号の強度がゼロとなるように感度調整されていることが好ましい。
【００２７】
ロックイン検出器１２は、第１の光検出器４Ａからの検出信号（ここでは差動検出器１１からの検出信号）をロックイン検出する部分である。本実施形態のロックイン検出器１２は、２位相ロックイン検出器であり、参照信号の周波数に同期して変化する検出信号の振幅と位相とを同時に検出する。差動検出器１１からの検出信号は、回転検光子９が１／２回転することで１周期分変動する。したがって、回転検光子９の回転周波数をｆ１とした場合、ロックイン検出器１２の参照信号の周波数を２ｆ１とすればよい。ロックイン検出器１２からの検出信号は、電場ベクトル検出部１３に出力される。回転周波数ｆ１は、例えば２０Ｈｚ〜１００Ｈｚである。
【００２８】
電場ベクトル検出部１３は、ロックイン検出器１２からの検出信号に基づいて、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルを検出する部分である。電場ベクトル検出部１３は、物理的には、ＣＰＵ、メモリ、通信インタフェイス等を備えたコンピュータシステムによって構成されている。
【００２９】
ロックイン検出器１２からの検出信号に含まれる振幅ＡＬ及び位相φＬと、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルの振幅｜ＥＴ｜及び方位θＴとの間には、下記の関係が成り立つ。下記式におけるＡＣは、テラヘルツ波検出素子３として用いる電気光学結晶の非線形光学定数及び厚さ、プローブ光Ｌａの波長などに基づいて決定される定数である。下記式により、ロックイン検出器１２からの検出結果に基づいて、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルを一意に決定できる。
【数４】
2020008410.tif 000006
【数５】
2020008410.tif 000007
【００３０】
なお、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルの振幅が十分に小さい場合には、下記式が成立する。この場合には、ロックイン検出器１２の検出信号に含まれる振幅ＡＬを、そのままテラヘルツ波Ｔの電場ベクトルの振幅｜ＥＴ｜としてもよい。
【数６】
2020008410.tif 000008
【００３１】
また、２位相ロックイン検出器は、参照信号の位相に従ってＡＬｃｏｓφＬとＡＬｓｉｎφＬとをそれぞれ出力することができる。テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルの振幅が十分に小さい場合、これらの出力とテラヘルツ波Ｔの電場ベクトルにおける互いに直交する２つの軸方向の成分との間には、下記式が成立する。したがって、ロックイン検出器１２から出力される２つの出力に基づいて、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルにおける互いに直交する２つの軸方向の成分に比例する値Ｅｘ，Ｅｙが得られることとなる。
【数７】
2020008410.tif 000009
【数８】
2020008410.tif 000010
［電場ベクトル計測方法］
【００３２】
図４は、電場ベクトル計測装置１を用いて実行される電場ベクトル計測ステップの一例を示すフローチャートである。
【００３３】
同図に示すように、電場ベクトル計測ステップでは、まず、不図示の光源によって超短パルス光であるプローブ光Ｌａが出射される（ステップＳ０１）。プローブ光Ｌａは、偏光調整部２に導光され、偏光状態が円偏光となる（ステップＳ０２）。偏光状態が円偏光となったプローブ光Ｌａは、テラヘルツ波検出素子３に入射し、テラヘルツ波Ｔのプローブがなされる（ステップＳ０３）。このとき、テラヘルツ波Ｔの偏光状態は、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルによって変化する。プローブ後のプローブ光Ｌａは、回転検光子９によって変調され（ステップＳ０４）、第１の光検出器４Ａによって検出される（ステップＳ０５）。また、プローブに用いられなかったプローブ光Ｌａは、第２の光検出器４Ｂによって検出される。
【００３４】
次に、第１の光検出器４Ａ及び第２の光検出器４Ｂからの検出信号がそれぞれ差動検出器１１に出力され、差動検出が行われる（ステップＳ０６）。また、差動検出器１１からの検出信号がロックイン検出器１２に出力され、回転検光子９の回転周波数の２倍の周波数を参照信号としてロックイン検出が行われる（ステップＳ０７）。ロックイン検出器１２からの検出信号は、電場ベクトル検出部１３に出力され、ロックイン検出器１２からの検出信号に含まれる振幅及び位相に基づいて、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルの振幅及び方向が検出される（ステップＳ０８）。
［電場ベクトル計測の校正方法］
【００３５】
次に、電場ベクトル計測の校正方法について詳細に説明する。
【００３６】
上記の電場ベクトル計測では、互いに直交するＥｘ成分及びＥｙ成分の計測が行われている。電場ベクトル計測の精度を高めるためには、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の検出誤差を抑える必要がある。しかしながら、実際には、計測プロセスにおけるＥｘ成分及びＥｙ成分の感度比や、基準となる直交座標に対する計測系の座標軸の角度ずれや非直交性など、複数の要因によってＥｘ成分及びＥｙ成分の検出誤差が生じることが考えられる。
【００３７】
例えば図５（ａ）に示すように、電場ベクトルＥが４５°の方位をなす場合、理想的にはＥｘ成分及びＥｙ成分は同一の値となる。一方、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の感度に差がある場合、図５（ｂ）に示すように、真の電場ベクトルＥに対し、計測される電場ベクトルＥ’に方位及び振幅の誤差が生じ得る。また、図５（ｃ）に示すように、計測系の座標軸に角度ずれが生じている（座標の直交性を維持したまま座標系全体が基準から回転している）場合、或いは図５（ｄ）に示すように、計測系の座標軸に非直交性が生じている場合も、図５（ｂ）と同様、真の電場ベクトルＥに対し、計測される電場ベクトルＥ’に方位及び振幅の誤差が生じ得る。したがって、電場ベクトルの計測精度を高めるためには、これらの誤差要因を考慮した校正が必要となる。
【００３８】
図６は、校正を行う場合のテラヘルツ波発生モジュール２０の構成例を示す概略図である。同図の例では、テラヘルツ波発生モジュール２０は、偏光子２１と、テラヘルツ波発生素子２２と、λ／２波長板２３とを備えている。偏光子２１は、光源からのポンプ光Ｌｂのうち、例えば０°の直線偏光成分のみを透過させる。
【００３９】
テラヘルツ波発生素子２２は、例えば光学的等方媒質であるＺｅＴｅの（１１１）面を切り出した非線形光学結晶によって構成されている。当該結晶から発生するテラヘルツ波Ｔのパルス幅は、一般的には数ｐｓ程度であり、０．１ＴＨｚ〜３ＴＨｚ程度の帯域の周波数成分を含んでいる。テラヘルツ波発生素子２２では、ポンプ光Ｌｂの入射により、０°の直線偏光のテラヘルツ波Ｔを発生させる。
【００４０】
λ／２波長板２３は、ここでは、プリズム型波長板である。λ／２波長板２３は、例えばテラヘルツ波Ｔの波長域で屈折率が３.４１であるシリコンによって構成されている。λ／２波長板２３は、互いに平行な入射面及び出射面と、入射面と出射面との間の光路上に位置する複数の全反射面とを有している。全反射面それぞれにおいてテラヘルツ波Ｔが全反射することで、ｐ偏光成分とｓ偏光成分との間に位相差が生じる。この位相差は、全反射面におけるテラヘルツ波Ｔの入射角、λ／２波長板２３の屈折率に依存し、位相差をπとすることでλ／２波長板が構成されている。
【００４１】
λ／２波長板２３をテラヘルツ波Ｔの光軸回りに回転させることで、λ／２波長板２３から出力されるテラヘルツ波Ｔの偏光状態は、直線偏光のまま方位のみが変化する。λ／２波長板２３から出力されたテラヘルツ波Ｔは、テラヘルツ波検出素子３に入射し、プローブ光Ｌａによってプローブされる。
【００４２】
図７は、校正ステップの一例を示すフローチャートである。同図に示すように、校正ステップでは、まず、複数の設定偏光方位についてテラヘルツ波Ｔの電場ベクトルを取得する（ステップＳ１１：第１のステップ）。次に、ステップＳ１１で取得した複数の電場ベクトルの実測偏光方位をそれぞれ導出する（ステップＳ１２：第２のステップ）。設定偏光方位は、予め設定された偏光の方位であり、電場ベクトル取得時のλ／２波長板２３の回転角度が基準となる。実測偏光方位は、設定偏光方位毎の計測結果から導出された電場ベクトルの方位である。
【００４３】
図８は、電場ベクトルの計測結果の一例を示す図である。同図の例では、λ／２波長板２３の回転により、直線偏光の方位を９０°〜−９０°の範囲（−９０°を除く）で２２．５°刻みで変化させた場合の電場ベクトルの計測結果を示している。図８では、電場ベクトルのＥｘ成分及びＥｙ成分が時間経過によって振動している様子が捉えられている。電場ベクトルの実測偏光方位の導出には、各電場ベクトルの波形において振幅が最大となる時間での電場ベクトルの方位を用いてもよく、全て或いは一部の計測点における電場ベクトルの方位の平均値としてもよい。また、ＸＹ平面への射影に対する直線近似によって電場ベクトルの方位を導出してもよい。
【００４４】
各電場ベクトルの実測偏光方位を導出した後、図７に示すように、複数の電場ベクトルの実測偏光方位を複数の設定偏光方位に対してフィッティングする（ステップＳ１３：第３のステップ）。具体的には、複数の電場ベクトルの実測偏光方位を複数の設定偏光方位に対してプロットし、下記式を用いてフィッティングを行う。
【数９】
2020008410.tif 000011
【００４５】
図９は、上記の式中の係数の定義を示す図である。図９（ａ）は、見た目上の電場ベクトルの計測系の状態を模式的に示しており、図９（ｂ）は、実際の電場ベクトルの計測系の状態を模式的に示している。θｓｅｔは設定偏光方位、θｅｘは実測偏光方位、αは感度比、φｘはＥｘ成分の計測角度差、φｙはＥｙ成分の計測角度差である。フィッティングを行った後、図７に示すように、フィッティングの結果に基づいて複数の誤差要因に関する補正係数を取得する（ステップＳ１４：第４のステップ）。ここでは、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の感度比、基準軸からの角度差、及び非直交性に関する補正係数として、α、φｘ、φｙを取得する。図１０は、フィッティング結果の一例を示す図である。同図の例では、フィッティング結果に基づいて、αが０．８７、φｘが２．６８、φｙが７．９６と算出される。
【００４６】
最後に、補正係数に基づいて第２のステップで取得した複数の電場ベクトルを補正する（ステップＳ１５：第５のステップ）。感度比の補正では、例えばＥｙ成分に１／αを乗じてＥｙ’成分を得ればよい。また、計測系の座標軸の非直交性は、φｙとφｘとの差分によって求めることができる。計測系の座標軸の非直交性の補正では、例えばＥｙ’成分をＥｘ軸に直交するＥｙ’’軸に投影すると考えると、下記式を用いて補正できる。
【数１０】
2020008410.tif 000012
（式中、Ｅｙ’は感度比補正後のＥｙ成分、Ｅｙ’’はＥｘ軸上のＥｙ’成分を示す。）
【００４７】
Ｅｙ’’成分を求めた後、下記の回転行列を用いて計測系の座標軸の角度ずれを補正し、真のＥｘ成分及び真のＥｙ成分を導出する。
【数１１】
2020008410.tif 000013
（式中、Ｅｘ  ｃｏｒｒｅｃｔは真のＥｘ成分、Ｅｙ  ｃｏｒｒｅｃｔは、真のＥｙ成分を示す。）
【００４８】
以上説明したように、この電場ベクトル計測の校正方法では、偏光方位が異なる複数のテラヘルツ波Ｔの電場ベクトルを計測し、計測によって取得した複数の電場ベクトルの実測偏光方位を予め設定された複数の設定偏光方位とのフィッティングを行う。フィッティングでは、複数の誤差要因に関する補正係数を含む式を用いる。これにより、フィッティングの結果に基づいて複数の誤差要因に関する補正係数を取得することが可能となり、複合的な検出誤差要因を校正できるので、電場ベクトル計測の精度を高めることができる。
【００４９】
本実施形態では、フィッティングにより、Ｅｘ成分及びＥｙ成分の感度比、基準軸からの角度差、及び非直交性を校正することができる。一般的な感度比の補正を行う場合、既知の強度のＥｘ成分及びＥｙ成分を有するテラヘルツ波をそれぞれ検出して感度を求める必要がある。しかも、計測系の座標軸に非直交性があると、感度の要因と非直交性の要因とを分離することが難しく、感度比の補正の信頼性が得られにくいという問題もある。これに対し、この手法では、複数の偏光状態における電場ベクトルの計測結果に基づいて、感度比を含む複合的な検出誤差要因の構成を一度に且つ精度良く行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態では、直線偏光のテラヘルツ波Ｔに対してλ／２波長板２３を回転させることにより、テラヘルツ波Ｔの電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得している。これにより、簡単な構成でテラヘルツ波Ｔの電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得することが可能となる。
［変形例］
【００５１】
本開示は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、図６に示したように、直線偏光のテラヘルツ波Ｔの方位をλ／２波長板２３の回転によって変化させることによって、電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得しているが、複数の電場ベクトルの取得方法はこれに限られるものではない。図１１に示す例では、テラヘルツ波発生モジュール２０において、偏光子２１及びλ／２波長板２３に代えて、λ／４波長板２４と、ワイヤグリッド偏光子２５とが配置されている。
【００５２】
λ／４波長板２４は、λ／２波長板２３と同様のプリズム型波長板である。また、ワイヤグリッド偏光子２５は、例えば平行に配列された複数の金属ワイヤからなる光学素子であり、透過するテラヘルツ波の偏光方向を一方向に制限することができる。このような構成によれば、テラヘルツ波発生素子２２で発生したテラヘルツ波Ｔの偏光状態をλ／４波長板２４によって円偏光に変換し、さらに、円偏光のテラヘルツ波Ｔに対してワイヤグリッド偏光子２５を回転させることにより、簡単な構成で電場ベクトルを複数の設定偏光方位について取得することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１…電場ベクトル計測装置、２３…λ／２波長板、２５…ワイヤグリッド偏光子、Ｔ…テラヘルツ波。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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