(57)【要約】【課題】照射された光の電場ベクトルの所定方向の成分を検出する素子によって、光の検出をなるべく可能とする。【解決手段】光検出装置が、被測定物２に入射光が与えられたことに対する被測定物２からの応答光を受ける受光面を有し、応答光の受光面における電場ベクトルの所定方向の成分を検出する応答光検出部（光伝導スイッチ）２１と、応答光の受光面における電場ベクトルの方向を、時間に応じて変化させる（例えば、円偏光）電場変化部（フォトニック結晶板）４とを備える。電場変化部（フォトニック結晶板）４が、応答光の受光面における電場ベクトルの所定方向の成分が、応答光検出部（光伝導スイッチ）２１により検出できる最小の電場以上となる時点が存在するようにする。【選択図】図１
2010002214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物に入射光が与えられたことに対する前記被測定物からの応答光を受ける受光面を有し、前記応答光の前記受光面における電場ベクトルの所定方向の成分を検出する応答光検出部と、
前記応答光の前記受光面における前記電場ベクトルの方向を、時間に応じて変化させる電場変化部と、
を備えた光検出装置であって、
前記電場変化部が、前記応答光の前記受光面における前記電場ベクトルの前記所定方向の成分が、前記応答光検出部により検出できる最小の電場以上となる時点が存在するようにする、
光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記電場変化部が、前記応答光を円偏光とする、
光検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記電場変化部が、前記応答光を楕円偏光とする、
光検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記電場変化部が、前記被測定物と前記応答光検出部との間に配置されている、
光検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記被測定物が、前記電場変化部を介して、前記入射光を受ける、
光検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記電場変化部はフォトニック結晶を有し、
前記フォトニック結晶の互いに直交する二本の光学軸が含まれる平面が、前記入射光または前記応答光の光路と交わるように、前記フォトニック結晶が配置されている、
光検出装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光検出装置であって、
前記電場変化部は複数の前記フォトニック結晶を有し、
前記フォトニック結晶の各々が、異なる方向の光学軸を有する、
光検出装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記応答光は、
前記入射光が前記被測定物を透過した光、または、
前記入射光が前記被測定物により反射された光である、
光検出装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記応答光検出部が、
前記受光面上に配置された光伝導膜と、
前記光伝導膜上に配置され、所定の間隔離れた二つの導電膜と、
を有する光検出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光検出装置であって、
前記入射光がテラヘルツ光である、
光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ光の検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、テラヘルツパルス光を被測定物に与え、テラヘルツパルス光が被測定物を透過した光、または、テラヘルツパルス光が被測定物により反射された光をテラヘルツパルス光検出器で検出し、被測定物を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１、２の要約を参照）。
【０００３】
また、テラヘルツパルス光検出器としては、例えば、特許文献３の図６、図１４に示すようなものが知られている。この素子は、導電膜間の間隙（ギャップ）に、テラヘルツパルス光およびフェムト秒パルスレーザー光を照射し、発生した電流を検出するものである。発生した電流は、導電膜間の間隙に照射されたテラヘルツパルス光の電場ベクトルの所定方向の成分に対応する大きさを有する。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９２８７４号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−１６３２８４号公報
【特許文献３】特開２００２−２２３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、導電膜間の間隙に照射されたテラヘルツパルス光の電場ベクトルが、所定方向と直交する場合がある。この場合、電場ベクトルの所定方向の成分が０となる。よって、特許文献３に示すようなテラヘルツパルス光検出器では、テラヘルツパルス光を検出できない。このように、特許文献３に示すようなテラヘルツパルス光検出器では、テラヘルツパルス光を検出できなくなる場合が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、照射された光の電場ベクトルの所定方向の成分を検出する素子によって、光の検出をなるべく可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる光検出装置は、被測定物に入射光が与えられたことに対する前記被測定物からの応答光を受ける受光面を有し、前記応答光の前記受光面における電場ベクトルの所定方向の成分を検出する応答光検出部と、前記応答光の前記受光面における前記電場ベクトルの方向を、時間に応じて変化させる電場変化部と、を備えた光検出装置であって、前記電場変化部が、前記応答光の前記受光面における前記電場ベクトルの前記所定方向の成分が、前記応答光検出部により検出できる最小の電場以上となる時点が存在するようにするように構成される。
【０００８】
上記のように構成された光検出装置によれば、応答光検出部が、被測定物に入射光が与えられたことに対する前記被測定物からの応答光を受ける受光面を有し、前記応答光の前記受光面における電場ベクトルの所定方向の成分を検出する。電場変化部が、前記応答光の前記受光面における前記電場ベクトルの方向を、時間に応じて変化させる。さらに、前記電場変化部が、前記応答光の前記受光面における前記電場ベクトルの前記所定方向の成分が、前記応答光検出部により検出できる最小の電場以上となる時点が存在するようにする。
【０００９】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記電場変化部が、前記応答光を円偏光とするようにしてもよい。
【００１０】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記電場変化部が、前記応答光を楕円偏光とするようにしてもよい。
【００１１】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記電場変化部が、前記被測定物と前記応答光検出部との間に配置されているようにしてもよい。
【００１２】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記被測定物が、前記電場変化部を介して、前記入射光を受けるようにしてもよい。
【００１３】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記電場変化部がフォトニック結晶を有し、前記フォトニック結晶の互いに直交する二本の光学軸が含まれる平面が、前記入射光または前記応答光の光路と交わるように、前記フォトニック結晶が配置されているようにしてもよい。
【００１４】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記電場変化部が複数の前記フォトニック結晶を有し、前記フォトニック結晶の各々が、異なる方向の光学軸を有するようにしてもよい。
【００１５】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記応答光が、前記入射光が前記被測定物を透過した光、または、前記入射光が前記被測定物により反射された光であるようにしてもよい。
【００１６】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記応答光検出部が、前記受光面上に配置された光伝導膜と、前記光伝導膜上に配置され、所定の間隔離れた二つの導電膜と、を有するようにしてもよい。
【００１７】
なお、本発明にかかる光検出装置は、前記入射光がテラヘルツ光であるようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１９】
第一の実施形態
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示すブロック図である。本発明の実施形態にかかる光測定装置１は、被測定物(DUT : Device Under Test)２に入射光（テラヘルツ光）を与え、それに対する被測定物２からの応答光（図１の場合は、被測定物２をテラヘルツ光が透過したもの）を検出して、被測定物２を測定する装置である。
【００２０】
光測定装置１は、光出力装置１０、フォトニック結晶板（電場変化部）４、受光装置２０を備える。なお、フォトニック結晶板４および受光装置２０が光検出装置を構成する。
【００２１】
光出力装置１０は、被測定物２に与える入射光（テラヘルツ光）を出力する。光出力装置１０は、レーザ光源１１、光チョッパ用信号源１２、光チョッパ１４、バイアス電圧源１６、光伝導スイッチ１８を有する。
【００２２】
レーザ光源１１は、数十フェムト秒のパルス幅を有する近赤外領域波長のレーザーパルス光を出力する。レーザーパルス光は、ハーフミラーＭ１により、光チョッパ１４へ与えられるものと、ミラーＭ２に与えられる光に分けられる。ミラーＭ２に与えられた光は、ミラーＭ２により光路を変更され、受光装置２０に与えられる。
【００２３】
光チョッパ用信号源１２は、所定の周波数を有する光チョッパ用信号を生成する。光チョッパ用信号は光チョッパ１４に与えられる。
【００２４】
光チョッパ１４は、レーザ光源１１の出力したレーザーパルス光を（１）通過させる、（２）遮断する、を繰り返す。この繰り返しの周波数は、光チョッパ用信号の周波数である。
【００２５】
バイアス電圧源１６は、光伝導スイッチ１８に直流電圧を与える。
【００２６】
光伝導スイッチ１８は、光チョッパ１４からレーザーパルス光を受けると、テラヘルツ光を出力する。なお、光伝導スイッチ１８の構成は光伝導スイッチ２１と同様であり、また周知でもあるので、説明を省略する。
【００２７】
受光装置２０は、光伝導スイッチ（応答光検出部）２１、電流アンプ２２、ロックインアンプ２４、Ａ／Ｄコンバータ２６、ＦＦＴ部２８、遅延器２９を有する。
【００２８】
光伝導スイッチ（応答光検出部）２１は、被測定物２からの応答光をフォトニック結晶板４を介して受ける。光伝導スイッチ２１の構成については、後に記載する。なお、図１における光伝導スイッチ２１は簡略化して図示しており、光伝導スイッチ２１の詳細な形状は図３に図示している。
【００２９】
電流アンプ２２は、光伝導スイッチ２１に発生した電流を増幅する。
【００３０】
ロックインアンプ２４は、光チョッパ用信号を光チョッパ用信号源１２から受ける。さらに、ロックインアンプ２４は、電流アンプ２２の出力を受け、光チョッパ用信号の周波数の成分を増幅する。
【００３１】
Ａ／Ｄコンバータ２６は、ロックインアンプ２４の出力（アナログ信号である）をデジタル信号に変換する。
【００３２】
ＦＦＴ部２８は、Ａ／Ｄコンバータ２６の出力をFFT(Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換)して、Ａ／Ｄコンバータ２６の出力の、周波数ごとの振幅および位相（周波数特性）を求めることができる。これは、応答光の周波数特性を求めることになる。応答光の周波数特性を求めた結果が、被測定物２の測定結果である。
【００３３】
被測定物２の測定結果として、例えば、被測定物２による入射光の振幅および位相の変化が考えられる。ただし、被測定物２の測定結果から、既知のフォトニック結晶板４による応答光の振幅および位相の変化を減じることで、被測定物２の真の特性が得られる。
【００３４】
例えば、被測定物２の測定結果として透過率（ゲイン）が−30dB、位相の変化が+5π/6であったとする。ここで、フォトニック結晶板４の透過率（ゲイン）が−10dB、位相の変化が+π/3であることが既知であるとする。すると、被測定物２の透過率（ゲイン）が−20dB、位相の変化が+π/2ということになる。
【００３５】
遅延器２９は、ミラーＭ２から受光装置２０に与えられた光を受け、所定時間、遅延させて、ミラーＭ３により光路を変えてから、光伝導スイッチ２１に与えられる。例えば、遅延器２９は、0.1psずつ遅延時間を増加させていき、最大100ps程度、ミラーＭ２から受光装置２０に与えられた光を遅延させる。
【００３６】
光伝導スイッチ（応答光検出部）２１の構成を説明する。図２は、光伝導スイッチ２１から光伝導膜２１４および導電膜２１５ａ、２１５ｂを除去したときの側面図である。図３は、光伝導スイッチ２１の側面図（図３（ａ））、正面図（図３（ｂ））である。光伝導スイッチ２１は、基板２１２、光伝導膜２１４、導電膜２１５ａ、２１５ｂを有する。
【００３７】
光伝導スイッチ２１は半球状のレンズを有し、半球状のレンズの平面部分２１０の上に、基板２１２が配置されている（図２参照）。基板２１２の、平面部分２１０に接する面とは反対側の面が受光面２１２ａ（図２参照）である。光伝導スイッチ２１の半球状のレンズにより応答光が収束され、受光面２１２ａに与えられる。よって、受光面２１２ａが応答光を受ける。
【００３８】
図３を参照して、光伝導膜２１４は受光面２１２ａ上に配置されている。導電膜２１５ａ、２１５ｂは、光伝導膜２１４上に配置され、所定の間隔ｄだけ離れている。導電膜２１５ａ、２１５ｂの間の部分（間隔ｄ）を電極ギャップ２１５ｃという。電極ギャップ２１５ｃの直下の受光面２１２ａの部分に、応答光が収束される。
【００３９】
電極ギャップ２１５ｃには、遅延器２９からの光（レーザーパルス光である）が、半球状のレンズとは反対側から与えられる。この状態で、応答光が、電極ギャップ２１５ｃの直下の受光面２１２ａの部分に与えられると、光伝導膜２１４の中に光励起キャリアが生成される。生成された光励起キャリアは、応答光の電界により加速されるため、二つの導電膜２１５ａ、２１５ｂの間（電極ギャップ２１５ｃ）に電流が流れる。この電流を、電流アンプ２２が増幅する。
【００４０】
ただし、図３（ｂ）に示すような導電膜２１５ａ、２１５ｂの配置では、電極ギャップ２１５ｃに縦（上下）方向の電界が生じる場合しか、電極ギャップ２１５ｃに電流が流れない。これにより、電極ギャップ２１５ｃの直下の受光面２１２ａの部分に与えられた応答光が直線偏光である場合、その電場を含む面の向きによっては、電極ギャップ２１５ｃに電流が流れない（すなわち、応答光を検出できない）場合が生じる。
【００４１】
図４は、光伝導スイッチ２１により検出できる直線偏光（図４（ａ））、光伝導スイッチ２１により検出できない直線偏光（図４（ｂ））を説明するための図である。ただし、図４における直線ｄ１は、電極ギャップ２１５ｃの直下の受光面２１２ａの部分に与えられた応答光の電場を含む面を、光伝導膜２１４上に投影したものである。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、直線ｄ１が縦（上下）方向に伸びる場合は、電極ギャップ２１５ｃに縦（上下）方向の電界が生じる。よって、電極ギャップ２１５ｃに電流が流れ、応答光を検出できることになる。なお、電極ギャップ２１５ｃに縦（上下）方向に生じる電界は、電極ギャップ２１５ｃの直下の受光面２１２ａの部分に与えられた応答光の電場ベクトルの縦（上下）方向の成分に相当する。よって、光伝導スイッチ（応答光検出部）２１は、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの所定方向（図３の例では、縦（上下）方向）の成分を検出している。
【００４３】
図４（ｂ）に示すように、直線ｄ１が横（左右）方向に伸びる場合は、電極ギャップ２１５ｃに横（左右）方向の電界が生じる。よって、電極ギャップ２１５ｃに電流が流れないので、応答光を検出できないことになる。
【００４４】
フォトニック結晶板（電場変化部）４は、被測定物２と光伝導スイッチ（応答光検出部）２１との間に配置されている。フォトニック結晶板４は、テラヘルツ帯導波路である。
【００４５】
図５は、フォトニック結晶板４の平面図（図５（ａ））、ｂ−ｂ断面図（図５（ｂ））、正面図（図５（ｃ））である。
【００４６】
フォトニック結晶板４には、複数の孔４ａがあけられている。この孔４ａは図５（ｂ）において縦（上下）向きにあいている。すると、図５（ｃ）に示すように、縦（上下）方向にFast軸（進相軸）、横（左右）方向にSlow軸（遅相軸）が配置される。
【００４７】
フォトニック結晶板４の正面４ｃに向けてテラヘルツ光を照射すると、テラヘルツ光がフォトニック結晶板４を透過する。このとき、テラヘルツ光のFast軸成分は、テラヘルツ光のSlow軸成分よりも、フォトニック結晶板４を早く透過する。これにより、テラヘルツ光のFast軸成分と、テラヘルツ光のSlow軸成分との間に位相差が生じる。
【００４８】
次に、第一の実施形態の動作を説明する。
【００４９】
光出力装置１０のレーザ光源１１がレーザーパルス光を出力する。レーザーパルス光は、光チョッパ１４による、通過、遮断、通過、遮断、…を繰り返しながら（この繰り返しの周波数は、光チョッパ用信号源１２の光チョッパ用信号の周波数と同じ）、光伝導スイッチ１８に与えられる。光伝導スイッチ１８には、バイアス電圧源１６により直流電圧が与えられている。この状態で、光伝導スイッチ１８にレーザーパルス光が与えられると、光伝導スイッチ１８からテラヘルツ光が出力される。光伝導スイッチ１８から出力されたテラヘルツ光は、その電場を含む面を光伝導膜２１４上に投影したものが、例えば、図４（ａ）に示す縦（上下）方向の直線ｄ１である。
【００５０】
ここで、仮にフォトニック結晶板４が無いと仮定した場合の動作を説明する。
【００５１】
光伝導スイッチ１８から出力されたテラヘルツ光（入射光）は、被測定物２を透過して、応答光となり、受光装置２０の光伝導スイッチ２１に向かう。応答光は、光伝導スイッチ２１の受光面２１２ａが受ける。
【００５２】
ここで、被測定物２により、テラヘルツ光の電場を含む面の向きが変化しなければ、応答光の電場を含む面を光伝導膜２１４上に投影したものは、図４（ａ）の直線ｄ１に示すようなものとなる。よって、光伝導スイッチ２１により応答光を測定できる。
【００５３】
すなわち、応答光を受光面２１２ａが受けている状態で、レーザ光源１１からのレーザーパルス光をミラーＭ２、遅延器２９、ミラーＭ３を介して光伝導スイッチ２１が受けると、電極ギャップ２１５ｃに電流が流れ、その電流が電流アンプ２２により増幅され、ロックインアンプ２４に与えられる。ロックインアンプ２４は、電流アンプ２２の出力を受け、光チョッパ用信号の周波数の成分を増幅する。ロックインアンプ２４の出力はＡ／Ｄコンバータ２６によりデジタル信号に変換されてから、ＦＦＴ部２８により高速フーリエ変換される。これにより、応答光の周波数特性（被測定物２の測定結果）を求めることができる。
【００５４】
しかし、被測定物２が、必ずしも、テラヘルツ光の電場を含む面の向きを変化させないとは限らない。被測定物２が、テラヘルツ光の電場を含む面の向きを９０度変化させる場合も考えられる。
【００５５】
この場合、応答光の電場を含む面を光伝導膜２１４上に投影したものは、図４（ｂ）の直線ｄ１に示すようなものとなる。よって、光伝導スイッチ２１により応答光を測定できない。
【００５６】
そこで、フォトニック結晶板（電場変化部）４を配置して、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの方向を、時間に応じて変化させる。
【００５７】
図６は、第一の実施形態におけるフォトニック結晶板４を被測定物２側から見た正面図（図６（ａ））、側面図（図６（ｂ））である。ただし、図６（ａ）における直線ｄ２は、応答光の電場を含む面を、正面４ｃ上に投影したものである。被測定物２が、テラヘルツ光の電場を含む面の向きを９０度変化させるので、直線ｄ２は横向きになっている。
【００５８】
フォトニック結晶板４は、そのFast軸が直線ｄ２と４５度の角度をなすように、傾斜させて配置されている（図６（ａ）参照）。なお、Slow軸はFast軸と直交しているが、図示省略している。
【００５９】
フォトニック結晶板４は、被測定物２と光伝導スイッチ２１との間に配置されている（図６（ｂ）参照）。ただし、フォトニック結晶板４の互いに直交する二本の光学軸Fast軸およびSlow軸が含まれる平面の一部である正面４ｃが、応答光の光路と交わるように配置するものとする。
【００６０】
図７は、応答光がフォトニック結晶板４を透過する前と透過した後の電場ベクトルを示す図である。応答光がフォトニック結晶板４を透過する前は、その電場ベクトルは、横向きである。しかし、応答光がフォトニック結晶板４を透過すると、Fast軸方向の成分（Fast成分）およびSlow軸方向の成分（Slow成分）に分けられる。応答光がフォトニック結晶板４を透過する前の電場ベクトルと、Fast軸との間の角度は４５度なので、Fast成分とSlow成分とは同じ大きさとなる。
【００６１】
ここで、応答光がフォトニック結晶板４を透過した時点で、Fast成分とSlow成分との間の位相差が９０度になるようにする。すると、応答光がフォトニック結晶板４を透過すると、円偏光となる。すなわち、フォトニック結晶板４が応答光を円偏光とする。なお、円偏光は、ある位置で見た電場ベクトルが時間に応じて回転する偏光である。
【００６２】
図８は、フォトニック結晶板４を透過した応答光（円偏光）の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの先端の軌跡T1を示す図である。
【００６３】
応答光が円偏光である以上、受光面２１２ａにおいても、応答光の電場ベクトルの先端の軌跡T1は円となる。例えば、時間tがt0, t1, t2 (t0<t1<t2)と経過するにしたがい、応答光の電場ベクトルの先端は、左回りに円上を移動していく。すなわち、フォトニック結晶板４が応答光を円偏光にすることにより、応答光（円偏光）の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの方向を、時間に応じて変化させている。
【００６４】
ただし、フォトニック結晶板４が応答光を円偏光にすることにより、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの所定方向（図３の例では、縦（上下）方向）の成分が、光伝導スイッチ２１により検出できる最小の電場以上となる時点が存在するようにする。
【００６５】
例えば、軌跡T1の直径Dが、光伝導スイッチ２１により検出できる最小の電場の大きさの２倍以上になるようにすることが考えられる。このようにすれば、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルが縦（上下）方向になったときに、電場ベクトルの縦方向成分が、光伝導スイッチ２１により検出できる最小の電場の大きさ以上となる。
【００６６】
よって、応答光が光伝導スイッチ２１により検出できる。光伝導スイッチ２１による応答光の検出以後の動作は、上記と同様である。
【００６７】
第一の実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
【００６８】
光伝導スイッチ１８から出力されたテラヘルツ光の偏光面が、被測定物２により９０度回転されることにより、応答光をそのまま光伝導スイッチ２１に与えたのでは、検出不能（図４（ｂ）参照）となる場合がある。
【００６９】
しかし、フォトニック結晶板４が応答光を同じ大きさのFast成分とSlow成分とに分け、さらに両者の位相差が９０度になるようにするため、応答光が円偏光となって、光伝導スイッチ２１に与えられる。光伝導スイッチ２１の受光面２１２ａ上において、応答光の電場ベクトルの先端が円を描くように、応答光の電場ベクトルが変化する。よって、応答光の電場ベクトルに縦（上下）方向の成分が生じ、光伝導スイッチ２１による応答光の検出が可能となる。
【００７０】
なお、フォトニック結晶板４が応答光を円偏光とする例を説明したが、応答光を楕円偏光にしてもよい。図９は、フォトニック結晶板４が応答光を楕円偏光とした場合の、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの先端の軌跡T2を示す図である。
【００７１】
応答光が楕円偏光である以上、受光面２１２ａにおいても、応答光の電場ベクトルの先端の軌跡T2は楕円（縦方向が短軸、横方向が長軸）となる。例えば、時間tがt0, t1, t2 (t0<t1<t2)と経過するにしたがい、応答光の電場ベクトルの先端は、左回りに楕円上を移動していく。すなわち、フォトニック結晶板４が応答光を楕円偏光にすることにより、応答光（楕円偏光）の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの方向を、時間に応じて変化させている。
【００７２】
ただし、フォトニック結晶板４が応答光を楕円偏光にすることにより、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの所定方向（図３の例では、縦（上下）方向）の成分が、光伝導スイッチ２１により検出できる最小の電場以上となる時点が存在するようにする。
【００７３】
例えば、軌跡T2の短軸の長さDsが、光伝導スイッチ２１により検出できる最小の電場の大きさの２倍以上になるようにすることが考えられる。このようにすれば、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルが縦（上下）方向になったときに、電場ベクトルの縦方向成分が、光伝導スイッチ２１により検出できる最小の電場の大きさ以上となる。
【００７４】
また、フォトニック結晶板４が応答光を円偏光または楕円偏光にする例を挙げたが、偏光状態（円偏光、楕円偏光および直線偏光）が時間に応じて変化するようにしてもよい。これは、フォトニック結晶板４のFast軸とSlow軸との屈折率の差を時間に応じて変化させ、応答光のFast成分とSlow成分との位相差を色々な値に変えることにより可能である。
【００７５】
第二の実施形態
第二の実施形態にかかる光測定装置１は、フォトニック結晶板４１、４２を備える点が、第一の実施形態と異なる。
【００７６】
第二の実施形態にかかる光測定装置１は、第一の実施形態のフォトニック結晶板４にかえて、複数のフォトニック結晶板（電場変化部）４１、４２を備える。他の点は第一の実施形態と同様であり説明を省略する。
【００７７】
図１０は、第二の実施形態にかかる光測定装置１におけるフォトニック結晶板４１、４２の側面図（図１０（ａ））、フォトニック結晶板４１を被測定物２側から見た正面図（図１０（ｂ））、フォトニック結晶板４２を被測定物２側から見た正面図（図１０（ｃ））である。
【００７８】
フォトニック結晶板４１、４２の形状は、フォトニック結晶板４（図５参照）の形状と同様であるため説明を省略する。
【００７９】
フォトニック結晶板４１は、そのFast軸が横方向と４５度の角度をなすように、傾斜させて配置されている（図１０（ｂ）参照）。なお、Slow軸はFast軸と直交しているが、図示省略している。
【００８０】
フォトニック結晶板４２は、そのFast軸が横方向と９０度の角度をなすように配置されている（図１０（ｃ）参照）。なお、Slow軸はFast軸と直交しているが、図示省略している。
【００８１】
このように、フォトニック結晶板４１、４２の各々が、異なる方向の光学軸（Fast軸、Slow軸）を有する。
【００８２】
フォトニック結晶板４１、４２は、被測定物２と光伝導スイッチ２１との間に配置されている（図１０（ａ）参照）。ただし、フォトニック結晶板４１、４２の互いに直交する二本の光学軸Fast軸およびSlow軸が含まれる平面の一部である正面４１ｃ、４２ｃが、応答光の光路と交わるように配置するものとする。
【００８３】
また、フォトニック結晶板４１が、フォトニック結晶板４２と被測定物２との間に配置されている。
【００８４】
次に、第二の実施形態の動作を説明する。
【００８５】
光出力装置１０の動作は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８６】
第一の実施形態においては、被測定物２を透過した応答光の電場を含む面を光伝導膜２１４上に投影したものが、図４（ｂ）の直線ｄ１に示すようなものとなる場合について説明した。
【００８７】
しかし、被測定物２を透過した応答光の電場を含む面を光伝導膜２１４上に投影したものが、必ずしも、図４（ｂ）の直線ｄ１に示すようなものとなるとは限らず、例えば、フォトニック結晶板４１のFast軸と直交する場合も考えられる。この場合、フォトニック結晶板４（図６参照）だけを配置すれば、応答光の電場を含む面の向きはフォトニック結晶板４によっては変わらない。すると、応答光の電場の縦方向の成分は、応答光の電場の大きさの1/(21/2)倍となり、小さくなってしまう。
【００８８】
フォトニック結晶板４１は、フォトニック結晶板４（図６参照）と同様に配置されているので、応答光の電場を含む面の向きはフォトニック結晶板４１によっては変わらない。しかし、応答光の電場を含む面を正面４２ｃに投影したものは、フォトニック結晶板４２のFast軸と４５度の角度をなす。よって、応答光がフォトニック結晶板４２を透過すると、Fast軸方向の成分（Fast成分）およびSlow軸方向の成分（Slow成分）に分けられる。なお、Fast成分とSlow成分とは同じ大きさとなる。
【００８９】
ここで、応答光がフォトニック結晶板４２を透過した時点で、Fast成分とSlow成分との間の位相差が９０度になるようにする。すると、応答光がフォトニック結晶板４２を透過すると、円偏光となる。すなわち、フォトニック結晶板４１、４２が応答光を円偏光とする。
【００９０】
応答光が円偏光となってから後の動作は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、第一の実施形態と同様に、フォトニック結晶板４２が応答光を楕円偏光としてもよいし、応答光の偏光状態（円偏光、楕円偏光および直線偏光）が時間に応じて変化するようにしてもよい。
【００９１】
なお、応答光の電場を含む面の向きが上記以外であっても、応答光の電場を含む面がフォトニック結晶板４１およびフォトニック結晶板４２の光学軸の少なくとも一方とは重ならないので、いくらかは応答光の電界の縦方向の成分が生ずる。
第二の実施形態によれば、応答光の電場を含む面の向きが色々な値をとる場合であっても、応答光の電場を含む面がフォトニック結晶板４１およびフォトニック結晶板４２の光学軸の少なくとも一方とは重ならないので、いくらかは応答光の電界の縦方向の成分が生ずる。これにより、応答光を図３に示すような光伝導スイッチ２１により検出できる。
【００９２】
なお、第二の実施形態においては、フォトニック結晶板４１、４２のFast軸の角度が、それぞれ横方向と４５度、９０度の角度を有すると説明した。しかし、フォトニック結晶板４１、４２の各々が異なる方向の光学軸を有していればよい。４５度、９０度という数値は一例である。また、フォトニック結晶板４１、４２と二枚配置しているが、三枚以上配置することも考えられる。
【００９３】
第三の実施形態
第三の実施形態は、第一の実施形態におけるフォトニック結晶板（電場変化部）４を、光出力装置１０の光伝導スイッチ１８と被測定物２との間に配置したものである。
【００９４】
図１１は、第三の実施形態におけるフォトニック結晶板４を光伝導スイッチ１８側から見た正面図（図１１（ａ））、側面図（図１１（ｂ））である。ただし、図１１（ａ）における直線ｄ３は、光伝導スイッチ１８の出力するテラヘルツ光の電場を含む面を、正面４ｃ上に投影したものである。
【００９５】
フォトニック結晶板４を、光出力装置１０の光伝導スイッチ１８と被測定物２との間に配置したこと以外は、第一の実施形態と同様である。ただし、フォトニック結晶板４の互いに直交する二本の光学軸Fast軸およびSlow軸が含まれる平面の一部である正面４ｃが、入射光の光路と交わるように配置するものとする。
【００９６】
次に、第三の実施形態の動作を説明する。
【００９７】
光出力装置１０の動作は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００９８】
なお、第一の実施形態と同様に、被測定物２が、入射光の電場を含む面の向きを９０度変化させるものとする。
【００９９】
光伝導スイッチ１８の出力する入射光（テラヘルツ光）の電場を含む面を正面４ｃに投影したものは、フォトニック結晶板４のFast軸と４５度の角度をなす。よって、テラヘルツ光がフォトニック結晶板４を透過すると、Fast軸方向の成分（Fast成分）およびSlow軸方向の成分（Slow成分）に分けられる。なお、Fast成分とSlow成分とは同じ大きさとなる。
【０１００】
ここで、テラヘルツ光がフォトニック結晶板４を透過した時点で、Fast成分とSlow成分との間の位相差が９０度になるようにする。すると、テラヘルツ光がフォトニック結晶板４を透過すると、円偏光となる。
【０１０１】
被測定物２は、フォトニック結晶板４を介して、光出力装置１０の光伝導スイッチ１８から入射光を受ける。入射光は、被測定物２を透過して、応答光となる。被測定物２が、入射光（円偏光）の電場を含む面の向きを９０度変化させた光も、円偏光であることに変わりはない。よって、応答光も円偏光である。
【０１０２】
応答光が円偏光となってから後の動作は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、第一の実施形態と同様に、フォトニック結晶板４が入射光を楕円偏光としてもよいし、入射光の偏光状態（円偏光、楕円偏光および直線偏光）が時間に応じて変化するようにしてもよい。入射光を楕円偏光とした場合、応答光も楕円偏光となる。
【０１０３】
第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１０４】
第四の実施形態
第四の実施形態は、第二の実施形態におけるフォトニック結晶板（電場変化部）４１、４２を、光出力装置１０の光伝導スイッチ１８と被測定物２との間に配置したものである。
【０１０５】
図１２は、第四の実施形態におけるフォトニック結晶板４１、４２の側面図である。なお、フォトニック結晶板４１、４２の正面図は図１０（ｂ）、図１０（ｃ）と同様である。
【０１０６】
フォトニック結晶板４１、４２を、光出力装置１０の光伝導スイッチ１８と被測定物２との間に配置したこと以外は、第二の実施形態と同様である。ただし、フォトニック結晶板４１、４２の互いに直交する二本の光学軸Fast軸およびSlow軸が含まれる平面の一部である正面４１ｃ、４２ｃが、入射光の光路と交わるように配置するものとする。
【０１０７】
なお、第一の実施形態と同様に、被測定物２が、入射光の電場を含む面の向きを９０度変化させるものとする。
【０１０８】
次に、第四の実施形態の動作を説明する。
【０１０９】
光伝導スイッチ１８から出力された入射光（テラヘルツ光）は、その電場を含む面を光伝導膜２１４上に投影したものが、例えば、図４（ａ）に示す縦（上下）方向の直線ｄ１である。テラヘルツ光がフォトニック結晶板４１を透過すると、Fast軸方向の成分（Fast成分）およびSlow軸方向の成分（Slow成分）に分けられる。なお、Fast成分とSlow成分とは同じ大きさとなる。
【０１１０】
ここで、入射光がフォトニック結晶板４１を透過した時点で、Fast成分とSlow成分との間の位相差が９０度になるようにする。すると、入射光がフォトニック結晶板４１を透過すると、円偏光となる。
【０１１１】
また、フォトニック結晶板４１を透過した時点で、入射光はFast成分とSlow成分とを有する。入射光のFast成分（Slow成分）が、フォトニック結晶板４２のFast軸（Slow軸）との４５度の角度をなすので、上記と同様に、入射光がフォトニック結晶板４２を透過した時点で円偏光とすることができる。
【０１１２】
フォトニック結晶板４１、４２を透過した入射光が円偏光になって、被測定物２に与えられる。入射光は、被測定物２を透過して、応答光となる。被測定物２が、入射光（円偏光）の電場を含む面の向きを９０度変化させた光も、円偏光であることに変わりはない。よって、応答光も円偏光である。
【０１１３】
応答光が円偏光となってから後の動作は、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、第一の実施形態と同様に、フォトニック結晶板４１、４２が入射光を楕円偏光としてもよいし、入射光の偏光状態（円偏光、楕円偏光および直線偏光）が時間に応じて変化するようにしてもよい。入射光を楕円偏光とした場合、応答光も楕円偏光となる。
【０１１４】
第四の実施形態によれば、第一の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１５】
なお、光伝導スイッチ１８から出力された入射光の電場を含む面の向きが、上記とは異なる場合であっても、フォトニック結晶板４１およびフォトニック結晶板４２の光学軸の少なくとも一方とは重ならない。よって、いくらかは入射光の電界の横方向（図４（ｂ）の直線ｄ１の方向）の成分が生ずる。
【０１１６】
そのような入射光を被測定物２に与える。被測定物２が、入射光の電場を含む面の向きを９０度変化させると、いくらかは含まれる電界の横方向成分が縦方向成分（図４（ａ）の直線ｄ１の方向）に変化する。よって、応答光にいくらかは電界の縦方向成分が生ずる。よって、応答光の検出は可能となる。
【０１１７】
なお、図１においては、被測定物２を入射光が透過したものが応答光である。しかし、いずれの実施形態においても、応答光を、入射光が被測定物２により反射された光とすることも可能である。
【０１１８】
図１３は、入射光が被測定物２により反射される場合の被測定物２の近傍の光路を示す図である。なお、光測定装置１の構成自体は、図１に示すものと同じである。入射光が入射側ミラーにより反射され被測定物２に与えられると、被測定物２により反射されて応答光となる。応答光はさらに応答側ミラーにより光路が変更される。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる光測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】光伝導スイッチ２１から光伝導膜２１４および導電膜２１５ａ、２１５ｂを除去したときの側面図である。
【図３】光伝導スイッチ２１の側面図（図３（ａ））、正面図（図３（ｂ））である。
【図４】光伝導スイッチ２１により検出できる直線偏光（図４（ａ））、光伝導スイッチ２１により検出できない直線偏光（図４（ｂ））を説明するための図である。
【図５】フォトニック結晶板４の平面図（図５（ａ））、ｂ−ｂ断面図（図５（ｂ））、正面図（図５（ｃ））である。
【図６】第一の実施形態におけるフォトニック結晶板４を被測定物２側から見た正面図（図６（ａ））、側面図（図６（ｂ））である。
【図７】応答光がフォトニック結晶板４を透過する前と透過した後の電場ベクトルを示す図である。
【図８】フォトニック結晶板４を透過した応答光（円偏光）の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの先端の軌跡T1を示す図である。
【図９】フォトニック結晶板４が応答光を楕円偏光とした場合の、応答光の受光面２１２ａにおける電場ベクトルの先端の軌跡T2を示す図である。
【図１０】第二の実施形態にかかる光測定装置１におけるフォトニック結晶板４１、４２の側面図（図１０（ａ））、フォトニック結晶板４１を被測定物２側から見た正面図（図１０（ｂ））、フォトニック結晶板４２を被測定物２側から見た正面図（図１０（ｃ））である。
【図１１】第三の実施形態におけるフォトニック結晶板４を光伝導スイッチ１８側から見た正面図（図１１（ａ））、側面図（図１１（ｂ））である。
【図１２】第四の実施形態におけるフォトニック結晶板４１、４２の側面図である。
【図１３】入射光が被測定物２により反射される場合の被測定物２の近傍の光路を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  光測定装置
２  被測定物
４  フォトニック結晶板（電場変化部）
４ｃ  正面
４１、４２  フォトニック結晶板（電場変化部）
４１ｃ、４２ｃ  正面
２１  光伝導スイッチ（応答光検出部）
２１２  基板
２１２ａ  受光面
２１４  光伝導膜
２１５ａ、２１５ｂ  導電膜
２１５ｃ  電極ギャップ
【図１】
2010002214.tif 000003
【図２】
2010002214.tif 000004
【図３】
2010002214.tif 000005
【図４】
2010002214.tif 000006
【図５】
2010002214.tif 000007
【図６】
2010002214.tif 000008
【図７】
2010002214.tif 000009
【図８】
2010002214.tif 000010
【図９】
2010002214.tif 000011
【図１０】
2010002214.tif 000012
【図１１】
2010002214.tif 000013
【図１２】
2010002214.tif 000014
【図１３】
2010002214.tif 000015