(57)【要約】【課題】テラヘルツ波を発生する発生素子等の冷却又は放熱を促進する。【解決手段】テラヘルツ波計測装置（１００）は、第１レーザ光（ＬＢ１）が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段（１１０）と、第２レーザ光（ＬＢ２）が照射されることで、前記発生手段から計測対象物に対して照射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段（１３０）と、入射光を反射して出射する反射手段（１２１）、及び反射手段を入射光の光軸方向に移動させる移動手段（１２４，２２１）を有し、反射手段の移動により第１レーザ光の光路長と第２レーザ光の光路長との間の光路長差を調整する調整手段（１２０，２２０）と、調整手段に設けられており、反射手段の移動に応じて移動する空気の移動方向を、冷却すべき被冷却体を冷却可能な所定の方向に向ける偏向手段（１２５，２３０，２３５）とを備える。【選択図】図５
2014174154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、
第２レーザ光が照射されることで、前記発生手段から計測対象物に対して照射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、
入射光を反射して出射する反射手段、及び前記反射手段を前記入射光の光軸方向に移動させる移動手段を有し、前記反射手段の移動により前記第１レーザ光の光路長と前記第２レーザ光の光路長との間の光路長差を調整する調整手段と、
前記調整手段に設けられており、前記反射手段の移動に応じて移動する空気の移動方向を、冷却すべき被冷却体を冷却可能な所定の方向に向ける偏向手段と
を備えることを特徴とするテラヘルツ波計測装置。
【請求項２】
前記調整手段を少なくとも部分的に覆うように設けられ、前記偏向手段により前記所定の方向に向けられた空気を前記被冷却体に導く導風手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波計測装置。
【請求項３】
前記移動手段は、回転型又は直動型であることを特徴とする請求項１又は２に記載のテラヘルツ波計測装置。
【請求項４】
前記反射手段は、再帰性反射体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
【請求項５】
前記被冷却体は、前記発生手段、前記第１レーザ光を発生する手段及び前記第２レーザ光を発生する手段の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のテラヘルツ波計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテラヘルツ波を用いて計測対象物の特性を分析するテラヘルツ波計測装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波計測装置として、テラヘルツ時間領域分光法（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を利用する装置が知られている。テラヘルツ波計測装置は、以下の手順で、計測対象物の特性を分析する。まず、超短パルスレーザ光（例えば、フェムト秒パルスレーザ光）を分岐することで得られる一のレーザ光であるポンプ光（言い換えれば、励起光）が、バイアス電圧が印加されているテラヘルツ波発生素子に照射される。その結果、テラヘルツ波発生素子は、テラヘルツ波を発生する。テラヘルツ波発生素子が発生したテラヘルツ波は、計測対象物に照射される。計測対象物に照射されたテラヘルツ波は、計測対象物からの反射光又は透過光として、超短パルスレーザ光を分岐することで得られる他のレーザ光であって且つポンプ光に対する光学的な遅延（つまり、光路長差）が付与されたプローブ光（言い換えれば、励起光）が照射されているテラヘルツ波検出素子に照射される。その結果、テラヘルツ波検出素子は、計測対象物で反射又は透過したテラヘルツ波の強度に応じた電流信号を検出する。当該検出されたテラヘルツ波（つまり、時間領域のテラヘルツ波であり、電流信号）をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波のスペクトル（つまり、振幅及び位相の周波数応答特性）等が取得される。その結果、当該テラヘルツ波のスペクトルを解析することで、計測対象物の特性が分析される。
【０００３】
ところで、テラヘルツ波発生素子を相対的に長時間使用し続けると、テラヘルツ波発生素子が備える２つの導電素子（例えば、ダイポールアンテナ）間のギャップ部に流れる電流が急激に増加してしまうという技術的課題が発生する（例えば、特許文献１参照）。このような技術的課題が発生する一つの原因としては、例えば、テラヘルツ波発生素子内で熱的に励起されたキャリアの増加があげられる。このような技術的課題を解決するために、特許文献１には、テラヘルツ波発生素子を冷却する冷却機構又はテラヘルツ波発生素子の放熱を促進する放熱機構を採用することで、テラヘルツ波発生素子が備える２つの導電素子間のギャップに流れる電流の急激な増加を抑制する技術が開示されている。
【０００４】
その他、本発明に関連する文献として、特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０２２７６６号公報
【特許文献２】特開２００７−１７２７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、冷却機構又は放熱機構という新たな物理的構造物が必要になってくる。従って、テラヘルツ波計測装置のサイズ及びコストの増大につながるという技術的課題が新たに生ずる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、テラヘルツ波計測装置のサイズ及びコストの増大を抑制しながら、テラヘルツ波を発生する発生素子等の冷却又は放熱を促進することを可能とならしめるテラヘルツ波計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するテラヘルツ波計測装置は、第１レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、第２レーザ光が照射されることで、前記発生手段から計測対象物に対して照射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、入射光を反射して出射する反射手段、及び前記反射手段を前記入射光の光軸方向に移動させる移動手段を有し、前記反射手段の移動により前記第１レーザ光の光路長と前記第２レーザ光の光路長との間の光路長差を調整する調整手段と、前記調整手段に設けられており、前記反射手段の移動に応じて移動する空気の移動方向を、冷却すべき被冷却体を冷却可能な所定の方向に向ける偏向手段とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施例に係るテラヘルツ波計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子の夫々の構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施例に係る光遅延器の構成を動作時の空気の流れと共に示す側面図である。
【図４】第２実施例に係る光遅延器の構成を示す上面図である。
【図５】第２実施例に係る光遅延器の構成を示す側面図である。
【図６】第２実施例に係る光遅延器の構成を動作時の空気の流れと共に示す拡大斜視図である。
【図７】第２実施例に係る光遅延器の変形例を示す拡大斜視図（その１）である。
【図８】第２実施例に係る光遅延器の複数の変形例を示す側面図である。
【図９】第２実施例に係る光遅延器の変形例を示す拡大斜視図（その２）である。
【図１０】第２実施例に係る光遅延器の変形例を示す拡大斜視図（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係るテラヘルツ波計測装置は、第１レーザ光が照射されることで、テラヘルツ波を発生する発生手段と、第２レーザ光が照射されることで、前記発生手段から計測対象物に対して照射された前記テラヘルツ波を検出する検出手段と、入射光を反射して出射する反射手段、及び前記反射手段を前記入射光の光軸方向に移動させる移動手段を有し、前記反射手段の移動により前記第１レーザ光の光路長と前記第２レーザ光の光路長との間の光路長差を調整する調整手段と、前記調整手段に設けられており、前記反射手段の移動に応じて移動する空気の移動方向を、冷却すべき被冷却体を冷却可能な所定の方向に向ける偏向手段とを備える。
【００１１】
本実施形態のテラヘルツ波計測装置によれば、発生手段、検出手段及び調整手段の動作により、テラヘルツ時間領域分光法を用いて、測定対象物に照射されたテラヘルツ波が検出される。検出されたテラヘルツ波は、測定対象物の特性の分析に利用される。尚、テラヘルツ時間領域分光法を用いたテラヘルツ波の検出方法自体は、既存の検出方法を用いてもよい。以下、テラヘルツ時間領域分光法を用いたテラヘルツ波の検出方法の概略について、簡単に説明する。
【００１２】
具体的には、発生手段は、当該発生手段に第１レーザ光が励起光（例えば、ポンプ光）として照射されることで、テラヘルツ波を発生させる。発生手段が発生したテラヘルツ波は、測定対象物に照射される。
【００１３】
検出手段は、当該検出手段に第２レーザ光が励起光（例えば、プローブ光）として照射されることで、測定対象物によって反射された又は測定対象物を透過したテラヘルツ波を検出する。
【００１４】
このとき、調整手段は、第１レーザ光の光路と第２レーザ光の光路との間の光路長差を調整する。言い換えれば、調整手段は、第１レーザ光の光路と第２レーザ光の光路との間の光路長差を所望値に設定する。調整手段は、入射光を反射して出射する反射手段、及び反射手段を入射光の光軸方向に移動させる移動手段を有しており、反射手段の移動により光路長差を調整する。具体的には、反射手段が入射光の光軸方向に移動されることで、反射手段から出射される光の光路長が変化する。よって、第１レーザ光の光路長及び第２レーザ光の光路長のうちの少なくとも一方を反射手段に入射させれば、光路長差を好適に調整することができる。尚、このような光路長差の調整は、サブピコ秒というオーダーで現れるテラヘルツ波の波形を好適に検出するために行われる。
【００１５】
本実施形態では特に、上述した調整手段に偏向手段が設けられている。偏向手段は、反射手段の移動に応じて移動する空気の移動方向を、冷却すべき被冷却体を冷却可能な所定の方向に向ける。具体的には、偏向手段は、例えば調整手段における反射手段又は移動手段の付加構造物や溝部等として設けられる。そして偏向手段は、調整手段における反射手段の移動動作により共に移動し、空気の移動を所定の方向へと向ける。言い換えれば、偏向手段は、調整手段における反射手段の移動動作を利用して、被冷却体を冷却するための冷却風を発生させる。
【００１６】
上述した構成によれば、被冷却体を冷却するための冷却装置を別途設けることなく冷却が行える。また、調整手段の動作に応じて冷却が行われるため、冷却のための制御を行わずに済む。よって、冷却用の制御回路等も必要ない。従って、テラヘルツ波計測装置のサイズ及びコストの増大を抑制しながら、被冷却体の冷却又は放熱を促進することができる。
【００１７】
本実施形態に係るテラヘルツ波計測装置の一態様では、前記調整手段を少なくとも部分的に覆うように設けられ、前記偏向手段により前記所定の方向に向けられた空気を前記被冷却体に導く導風手段を備える。
【００１８】
この態様によれば、調整手段を少なくとも部分的に覆うように導風手段が設けられているため、偏向手段によって所定の方向に向けられた空気を、より好適に被冷却体へと導くことができる。従って、冷却効果を更に向上させることが可能である。
【００１９】
本実施形態に係るテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記移動手段は、回転型又は直動型である。
【００２０】
この態様によれば、例えば移動手段が回転可能なターンテーブルとして構成され、ターンテーブル上に複数の反射手段が設けられる。このように、移動手段が回転型として構成される場合には、移動手段の回転動作により光路長差の調整が実行される。そして偏向手段は、移動手段の回転動作に応じて移動する空気を所定方向へと向ける。
【００２１】
或いは移動手段は、例えば送りネジ機構上を直線的に移動可能な可動部材として構成され、可動部材上に反射手段が設けられる。このように、移動手段が直動型として構成される場合には、移動手段の直動動作により光路長差の調整が実行される。そして偏向手段は、移動手段の直動動作に応じて移動する空気を所定方向へと向ける。
【００２２】
以上のように、移動手段を回転型又は直動型とすれば、好適に光路長差を調整できると共に、調整動作に伴って生じる空気の流れを確実に所定の方向へと向けることができる。
【００２３】
本実施形態に係るテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記反射手段は、再帰性反射体である。
【００２４】
この態様によれば、反射手段は、例えば互いに直角に交わる２つの反射面を有する反射体として構成され、入射光と平行な反射光を出射する。再帰性反射体によれば、入射光の光路長を好適に調整することができる。また、再帰性反射体の構造を利用して偏向手段を設けることが可能であるため、比較的簡単な構成で冷却効果を得ることができる。
【００２５】
本実施形態に係るテラヘルツ波計測装置の他の態様では、前記被冷却体は、前記発生手段、前記第１レーザ光を発生する手段及び前記第２レーザ光を発生する手段の少なくとも１つである。
【００２６】
この態様によれば、偏向手段によって所定の方向に向けられた空気によって、発生手段、第１レーザ光を発生する手段及び第２レーザ光を発生する手段の少なくとも１つが冷却される。ここで特に、発生手段、第１レーザ光を発生する手段及び第２レーザ光を発生する手段は、他の部位と比較して熱による不具合を起こし易い。よって、冷却効果を高めることで、効果的に装置の不具合を抑制できる。
【００２７】
本実施形態に係るテラヘルツ波計測装置の作用及び他の利得については、以下に示す実施例において、より詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
以下では、図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。
【００２９】
＜１：第１実施例＞
初めに、図１から図３を参照しながら、第１実施例のテラヘルツ波計測装置１００について説明する。
【００３０】
＜１−１：装置構成＞
先ず、図１を参照しながら、第１実施例のテラヘルツ波計測装置１００の構成について説明する。ここに図１は、第１実施例に係るテラヘルツ波計測装置１００の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図１において、テラヘルツ波計測装置１００は、テラヘルツ波ＴＨｚを測定対象物に照射すると共に、測定対象物を透過した又は測定対象物から反射したテラヘルツ波ＴＨｚ（つまり、測定対象物に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚ）を検出する。
【００３２】
テラヘルツ波ＴＨｚは、１テラヘルツ（１ＴＨｚ＝１０１２Ｈｚ）前後の周波数領域（つまり、テラヘルツ領域）に属する電磁波である。テラヘルツ領域は、光の直進性と電磁波の透過性を兼ね備えた周波数領域である。テラヘルツ領域は、様々な物質が固有の吸収スペクトルを有する周波数領域である。従って、テラヘルツ波計測装置１００は、測定対象物に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの周波数スペクトルを解析することで、測定対象物の特性を分析することができる。
【００３３】
測定対象物に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚの周波数スペクトルを取得するために、テラヘルツ波計測装置１００は、テラヘルツ時間領域分光法（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を採用している。テラヘルツ時間領域分光法は、テラヘルツ波ＴＨｚを測定対象物に照射すると共に、測定対象物を透過した又は測定対象物から反射したテラヘルツ波ＴＨｚの時間波形をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波の周波数スペクトル（つまり、周波数毎の振幅及び位相）を取得する方法である。
【００３４】
ここで、テラヘルツ波ＴＨｚの周期は、サブピコ秒のオーダーの周期であるがゆえに、当該テラヘルツ波ＴＨｚの時間波形を直接的に検出することが技術的に困難である。そこで、テラヘルツ波計測装置１００は、時間遅延走査に基づくポンプ・プローブ法を採用して、テラヘルツ波ＴＨｚの時間波形を間接的に検出する。
【００３５】
図１に示すように、このようなテラヘルツ時間領域分光法及びポンプ・プローブ法を採用するテラヘルツ波計測装置１００は、パルスレーザ装置１０１と、テラヘルツ波発生素子１１０と、ビームスプリッタ１６１と、反射鏡１６２と、反射鏡１６３と、光遅延器１２０と、テラヘルツ波検出素子１３０と、バイアス電圧生成部１４１と、測定区間信号生成部１４２と、テラヘルツ波発生制御部１４３と、Ｉ−Ｖ（電流−電圧）変換部１４４と、演算処理部１５０とを備えている。
【００３６】
パルスレーザ装置１０１は、当該パルスレーザ装置１０１に入力される駆動電流に応じた光強度を有するサブピコ秒オーダー又はフェムト秒オーダーのパルスレーザ光ＬＢを生成する。パルスレーザ装置１０１が生成したパルスレーザ光ＬＢは、不図示の導光路（例えば、光ファイバ等）を介して、ビームスプリッタ１６１に入射する。
【００３７】
ビームスプリッタ１６１は、パルスレーザ光ＬＢを、「第１レーザ光」の一具体例であるポンプ光ＬＢ１と「第２レーザ光」の一具体例であるプローブ光ＬＢ２とに分岐する。ポンプ光ＬＢ１は、不図示の導光路を介して、テラヘルツ波発生素子１１０に入射する。一方で、プローブ光ＬＢ２は、不図示の導光路及び反射鏡１６２を介して、光遅延器１２０に入射する。
【００３８】
光遅延器１２０は、「調整手段」の一具体例であり、ポンプ光ＬＢ１の光路長とプローブ光ＬＢ２の光路長との間の差分（つまり、光路長差）を調整する。具体的には、光遅延器１２０は、プローブ光ＬＢ２の光路長を調整することで、ポンプ光ＬＢ１の光路長とプローブ光ＬＢ２の光路長との間の光路長差を調整する。尚、ポンプ光ＬＢ１の光路長とプローブ光ＬＢ２の光路長との間の光路長差を調整することで、ポンプ光ＬＢ１がテラヘルツ波発生素子１１０に入射するタイミング（或いは、テラヘルツ波発生素子１１０から出射するテラヘルツ波ＴＨｚがテラヘルツ検出素子１３０に入射するタイミング）と、プローブ光ＬＢ２がテラヘルツ波検出素子１３０に入射するタイミングとの間の相対的なずれ量を調整することができる。例えば、光遅延器１２０によってプローブ光ＬＢ２の光路が０．３ミリメートル（但し、空気中での光路長）だけ長くなると、プローブ光ＬＢ２がテラヘルツ波検出素子１３０に入射するタイミングが１ピコ秒だけ遅くなる。この場合、テラヘルツ波検出素子１３０がテラヘルツ波ＴＨｚを検出するタイミングが、１ピコ秒だけ遅くなる。テラヘルツ波検出素子１３０に対して同一の波形を有するテラヘルツ波ＴＨｚが数十ＭＨｚ程度の間隔で繰り返し入射することを考慮すれば、テラヘルツ波検出素子１３０がテラヘルツ波ＴＨｚを検出するタイミングを徐々にずらすことで、テラヘルツ検出素子１３０は、テラヘルツ波ＴＨｚの時間波形を間接的に検出することができる。
【００３９】
但し、光遅延器１２０は、プローブ光ＬＢ２の光路長に加えて又は代えて、ポンプ光ＬＢ１の光路長を調整することで、ポンプ光ＬＢ１の光路長とプローブ光ＬＢ２の光路長との間の光路長差を調整してもよい。この場合、光遅延器１２０は、ビームスプリッタ１６１とテラヘルツ波発生素子１１０との間のポンプ光ＬＢ１の光路上に配置されることが好ましい。
【００４０】
プローブ光ＬＢ２の光路長を調整するために、光遅延器１２０は、再帰反射鏡１２１と、送りネジ機構１２２と、モータ１２３とを備えている。
【００４１】
再帰反射鏡１２１は、「反射手段」の一具体例であり、当該再帰反射鏡１２１に入射してくるプローブ光ＬＢ２を再帰反射する。つまり、再帰反射鏡１２１は、当該再帰反射鏡１２１に入射してくるプローブ光ＬＢ２を、当該プローブ光ＬＢ２の入射方向と平行な方向に向けて反射する。第１実施例では、再帰反射鏡１２１は、９０度の角度で交わる第１反射面１２１ａと第２反射面１２１ｂとを備えている。第１反射面１２１ａは、再帰反射鏡１２１に入射してくるプローブ光ＬＢ２を、第２反射面１２１ｂに向けて反射する。第２反射面１２１ｂは、第１反射面１２１ａから第２反射面１２１ｂに入射してくるプローブ光ＬＢ２を、再帰反射鏡１２０の外部（例えば、反射鏡１６３）に向けて反射する。
【００４２】
再帰反射鏡１２１は、「移動手段」の一具体例である送りネジ機構１２２に嵌合する送り溝を備えた可動部材上に設けられている。その結果、再帰反射鏡１２１は、モータ１２３の駆動による送りネジ機構１２２の回転に合わせて、プローブ光ＬＢ２の光路（具体的には、再帰反射光１２１に入射する時点でのプローブ光ＬＢ２の光路であって、図１中の上下方向）に沿って移動する。再帰反射鏡１２１の移動により、プローブ光ＬＢ２の光路長が調整される。
【００４３】
尚、再帰反射鏡１２１の移動は、演算処理部１５０の制御の下で行われる。つまり、演算処理部１５０は、モータ１２３の駆動量を指定する制御信号をモータ１２３に出力することで、モータ１２３の動作を制御する。
【００４４】
光遅延器１２０から出射したプローブ光ＬＢ２は、不図示の導光路及び反射鏡１６３を介して、テラヘルツ波検出素子１３０に入射する。
【００４５】
ここで、図２を参照しながら、ポンプ光ＬＢ１が照射されるテラヘルツ波発生素子１１０及びプローブ光ＬＢ２が照射されるテラヘルツ検出素子１３０について更に詳細に説明する。ここに図２は、テラヘルツ波発生素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０の夫々の構成を示す斜視図である。尚、図２に示すテラヘルツ波発生素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０の構成はあくまで一例であり、図２に示す構成とは異なる構成を有する光伝導アンテナ又は光伝導スイッチが、テラヘルツ波発生素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０として用いられてもよい。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、テラヘルツ波発生素子１１０は、基板１１１と、アンテナ（言い換えれば、伝送線路）１１２と、アンテナ（言い換えれば、伝送線路）１１３とを備えている。
【００４７】
基板１１１は、例えば、ＧａＡｓ（Ｇａｌｌｉｕｍ  Ａｒｓｅｎｉｄｅ）基板等の半導体基板である。アンテナ１１２及びアンテナ１１３の夫々は、長手方向に延在する形状を有するモノポールアンテナである。アンテナ１１２及びアンテナ１１３は、短手方向に沿って並列するように基板１１１上に配置される。アンテナ１１２とアンテナ１１３との間には、数マイクロメートル程度のギャップ（つまり、間隙）１１４が確保される。従って、アンテナ１１２及びアンテナ１１３全体として、ダイポールアンテナを構成する。
【００４８】
ギャップ１１４には、アンテナ１１２及びアンテナ１１３並びにテラヘルツ波発生制御部１４３を介して、バイアス電圧生成部１４１から出力されるバイアス電圧が印加されている。有効なバイアス電圧（例えば、０Ｖでないバイアス電圧）がギャップ１１４に印加されている状態でポンプ光ＬＢ１がギャップ１１４に照射されると、テラヘルツ波発生素子１１０には、ポンプ光ＬＢ１による光励起によってキャリアが発生する。その結果、テラヘルツ波発生素子１１０には、発生したキャリアに応じたサブピコ秒オーダーの又はフェムト秒オーダーのパルス状の電流信号が発生する。その結果、テラヘルツ波発生素子１１０には、当該パルス状の電流信号に起因したテラヘルツ波ＴＨｚが発生する。
【００４９】
図２（ｂ）に示すように、テラヘルツ波検出素子１３０もまた、テラヘルツ波発生素子１１０と同様の構成を有している。つまり、テラヘルツ波検出素子１３０は、基板１３１と、アンテナ（言い換えれば、伝送線路）１３２と、アンテナ（言い換えれば、伝送線路）１３３とを備えている。基板１３１、アンテナ１３２及びアンテナ１３３は、夫々、基板１１１、アンテナ１１２及びアンテナ１１３と同様の構成を有している。
【００５０】
プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射されると、テラヘルツ検出素子１３０には、プローブ光ＬＢ２による光励起によってキャリアが発生する。プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射されている状態でテラヘルツ検出素子１３０にテラヘルツ波ＴＨｚが照射されると、ギャップ１３４には、テラヘルツ波ＴＨｚの光強度に応じた信号強度を有する電流信号が発生する。当該電流信号は、アンテナ１３２及びアンテナ１３３を介して、Ｉ−Ｖ変換部１４４に出力される。
【００５１】
再び図１において、テラヘルツ波発生素子１１０から出射したテラヘルツ波ＴＨｚは、不図示の光学系（例えば、レンズ等）を介して、測定対象物に照射される。測定対象物に照射されたテラヘルツ波ＴＨｚは、測定対象物からの反射光又は透過光として、不図示の光学系（例えば、レンズ等）を介して、テラヘルツ波検出素子１３０に入射する。その結果、テラヘルツ波検出素子１３０からは、テラヘルツ波ＴＨｚの光強度に応じた信号強度を有する電流信号が出力される。
【００５２】
テラヘルツ波検出素子１３０から出力される電流信号は、Ｉ−Ｖ変換部１４４によって、電圧信号に変換される。その後、演算処理部１５０は、電圧信号に対して、バイアス電圧を参照信号とする同期検波を行う。その結果、演算処理部１５０は、テラヘルツ波ＴＨｚのサンプル値を検出する。その後、ポンプ光ＬＢ１の光路長とプローブ光ＬＢ２の光路長との間の光路長差を適宜調整しながら同様の動作が繰り返されることで、演算処理部１５０は、テラヘルツ波形の時間波形を検出することができる。合わせて、演算処理部１５０は、検出されたテラヘルツ波形の時間波形をフーリエ変換することで、当該テラヘルツ波の周波数スペクトル（つまり、周波数毎の振幅及び位相）を取得してもよい。更に、演算処理部１５０は、テラヘルツ波の周波数スペクトルを解析することで、測定対象物の特性を分析してもよい。
【００５３】
尚、上述の説明では、バイアス電圧生成部１４１、測定区間信号生成部１４２及びテラヘルツ波発生制御部１４３が、ＣＰＵである演算処理部１５０から独立した構成要件（例えば、ハードウェア回路）として構成されている。しかしながら、バイアス電圧生成部１４１、測定区間信号生成部１４２及びテラヘルツ波発生制御部１４３は、ＣＰＵである演算処理部１５０の内部にコンピュータプログラムによって実現される論理的な処理ブロックであってもよい。
【００５４】
ここで、テラヘルツ波発生素子１１０が長時間継続してテラヘルツ波ＴＨｚを出射し続けると、テラヘルツ波発生素子１１０のギャップ１１４に流れる電流が過度に又は急激に大きくなってしまうという技術的問題が生ずる。ギャップ１１４に流れる電流が過度に又は急激に大きくなる原因の一つとして、テラヘルツ波発生素子１１０内で熱的に励起されたキャリアの増加があげられる。従って、第１実施例では、テラヘルツ波発生制御部１４３は、テラヘルツ波発生素子１１０における発熱を抑制するために、光遅延器１２０の動作を利用して冷却風を発生させる。
【００５５】
＜１−２：光遅延器の具体的構成及び動作＞
以下では、テラヘルツ波発生素子１１０を冷却するための、光遅延器１２０の具体的な構成及び動作について、図３を参照しながら説明する。ここに図３は、第１実施例に係る光遅延器の構成を動作時の空気の流れと共に示す側面図である。
【００５６】
図３（ａ）に示すように、光遅延器１２０は、送りネジ機構１２２によって、図の左右方向に可動部材１２４が移動可能に構成されている。可動部材１２４の上には再帰反射鏡１２１が設けられており、更に再帰反射鏡上には、「偏向手段」の一具体例である付加構造物１２５が設けられている。
【００５７】
ここで、再帰反射鏡１２１が光の進入してくる方向へと移動される場合、再帰反射鏡１２１上に設けられた付加構造物１２５によって、空気の流れが図の上方向に向けられる。具体的には、図中に示すように、付加構造物１２５における図の右側の斜面に沿って空気が移動するため、上方向への空気の流れが生ずる。
【００５８】
図３（ｂ）に示すように、再帰反射鏡１２１が光の進入してくる方向とは反対方向に移動される場合も同様に、再帰反射鏡１２１上に設けられた付加構造物１２５によって、空気の流れが図の上方向に向けられる。具体的には、図中に示すように、付加構造物１２５における図の左側の斜面に沿って空気が移動するため、上方向への空気の流れが生ずる。
【００５９】
以上説明したように、第１実施例に係る光遅延器１２０では、再帰反射鏡１２１の直線的な移動に応じて上方向への空気の流れが生ずる。即ち、再帰反射鏡１２１の移動を利用して、所定の方向へ空気の流れを生じさせることができる。よって、このように発生した空気の流れを、冷却すべきテラヘルツ発生素子１１０に導けば、冷却ファン等の冷却装置を別途設けることなく冷却が行える。また、光遅延器１２０における動作に応じて冷却が行われるため、冷却のための制御を行わずに済む。よって、冷却用の制御回路等も必要ない。従って、テラヘルツ波計測装置１００のサイズ及びコストの増大を抑制しながら、テラヘルツ波発生素子１１０の冷却又は放熱を促進することができる。
【００６０】
なお、ここではテラヘルツ波発生素子を「被冷却体」の一具体例とする場合について説明したが、例えば、パルスレーザ装置１０１やテラヘルツ波検出素子１３０等の他の部位を冷却するようにしてもよい。
【００６１】
また、上述した付加構造物１２５の形状は一例であり、空気の流れを所定の方向に向ける効果を有するものであれば、異なる形状とされてもよい。また、付加構造物を設けるのではなく、再帰反射鏡１２１や可動部材１２４の形状を変更して「偏向手段」の一具体例として機能させても構わない。
【００６２】
＜２：第２実施例＞
続いて、図４から図１０を参照しながら、第２実施例に係るテラヘルツ波計測装置２００について説明する。尚、第２実施例に係るテラヘルツ波計測装置２００は、第１実施例に係るテラヘルツ波計測装置１００と比較して、光遅延器２２０の構成が異なるという点において異なっている。そして、第２実施例のテラヘルツ波計測装置２００のその他の構成要素は、第１実施例のテラヘルツ波計測装置１００のその他の構成要素と同一である。従って、以下では、上述した第１実施例と異なる部分について詳細に説明し、重複する部分については適宜説明を省略するものとする。
【００６３】
＜２−１：装置構成＞
先ず、図４及び図５を参照しながら、第２実施例に係る光遅延器の全体構成について説明する。ここに図４は、第２実施例に係る光遅延器の構成を示す上面図である。また図５は、第２実施例に係る光遅延器の構成を示す側面図である。
【００６４】
図４及び図５において、第２実施例に係る光遅延器２２０は、モータ２２４の動作によりシャフト２２５を回転軸として回転可能な回転基板２２１と、複数の（図４では、４つの）再帰反射鏡１２１とを備えている。複数の再帰反射鏡１２１は、回転基板２２１の回転軸を中心とする円Ｃ上に、等間隔に配置されている。従って、複数の再帰反射鏡１２１の夫々は、回転基板２２１の回転に伴って、円Ｃ上を周回する。
【００６５】
尚、第２実施例に係る光遅延器２２０は特に、「導風手段」の一具体例である流路部２５０によって覆われている。流路部２５０の機能については、後に詳述する。
【００６６】
光遅延器２２０の動作時には、ビームスプリッタ１６１より反射ミラー１６２を介してプローブ光ＬＢ２が入射される。入射されたプローブ光ＬＢ２は、光路上に存在する再帰反射鏡１２１によって反射され、反射ミラー１６３を介してテラヘルツ波検出素子１３０へと出射される。この際、回転基板２２１の回転動作により再帰反射鏡１２１までの光路を変化させることができるため、ポンプ光ＬＢ２とプローブ光ＬＢ１との光路長差を好適に調整できる。
【００６７】
＜２−２：光遅延器の具体的構成及び動作＞
続いて、テラヘルツ波発生素子１１０を冷却するための、光遅延器２２０の具体的な構成及び動作について、図６から図１０を参照しながら説明する。ここに図６は、第２実施例に係る光遅延器の構成を動作時の空気の流れと共に示す拡大斜視図である。また図７、図９及び図１０は夫々、第２実施例に係る光遅延器の変形例を示す拡大斜視図であり、図８は、第２実施例に係る光遅延器の複数の変形例を示す側面図である。
【００６８】
図６に示すように、再帰反射鏡１２１が光の進入してくる方向へと移動される場合、２つの反射鏡が９０度の角度で配置された再帰反射鏡１２１自身によって、空気の流れが図の上方向に向けられる。即ち、ここでは、再帰反射鏡１２１が「偏向手段」の一具体例として機能する。よって、新たな部材を配置せずに済み、装置構成の複雑化やコストの増大を抑制できる。
【００６９】
図７に示すように、再帰反射鏡１２１の反射面の裏側に、「偏向手段」の一具体例である付加構造物２３０が設けられてもよい。このような構成によれば、再帰反射共１２１が光の進入してくる方向の反対方向へと移動される場合にも、空気の流れが図の上方向に向けられる。具体的には、図中に示すように、付加構造物２３０における斜面に沿って空気が移動するため、上方向への空気の流れが生ずる。このように構成すれば、回転基板２２１の回転方向によらずに、空気の流れを上方向に向けることが可能である。
【００７０】
図８に示すように、付加構造物２３０は、再帰反射鏡１２１の上部に設けられてもよい。具体的には、図８（ａ）に示す構成によれば、回転基板２２１の回転動作により、付加構造物２３０の斜面に沿う空気の流れが発生する。また、図８（ｂ）に示す構成によれば、付加構造物２３０の斜面が湾曲しているため、図８（ａ）の場合より効果的に空気の流れを上方向に向けることができる。更に、図８（ｃ）に示す構成によれば、再帰反射鏡１２１の上部から抜けてくる空気も上方向へと向けられる。よって、上方向への空気の流れを効率的に発生させることができる。
【００７１】
図９に示すように、付加構造物２３０の形状は、斜面を有するものでなくとも構わない。図９で示される付加構造物２３０は、再帰反射鏡１２１の形状によって上方向に向けられる空気の流れを整える機能及び強める機能を有している。
【００７２】
図１０に示すように、付加構造物２３０に加えて又は代えて、回転基板２２１上に溝部２３５を形成してもよい。この場合も、上述した付加構造物２３０を設ける場合と同様に、回転基板２２１の回転動作により上方向への空気の流れを発生させることができる。
【００７３】
以上のように上方向へと流される空気は、上述した流路部２５０によって、テラヘルツ波発生素子１１０へと導かれる。即ち、流路部２５０は、光遅延器１２０によって生じた上方向への空気の流れを、より好適に被冷却体へと導く機能を有している。従って、第２実施例に係るテラヘルツ波計測装置によれば、極めて好適に被冷却体を冷却することが可能である。なお、流路部２５０は、上述した第１実施例に係るテラヘルツ波計測装置にも適用可能である。
【００７４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うテラヘルツ波計測装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７５】
１００、２００  テラヘルツ波計測装置
１０１  パルスレーザ装置
１１０  テラヘルツ波発生素子
１２０、２２０  光遅延器
１２１  再帰反射鏡
１２２  送りネジ機構
１２３  モータ
１２４  可動部材
１２５、２３０  付加構造物
２２１  回転基板
２２４  モータ
２２５  シャフト
２３５  溝部
２５０  流路部
１３０  テラヘルツ波検出素子
１４１  バイアス電圧生成部
１４２  測定区間信号生成部
１４３  テラヘルツ波発生制御部
１４４  Ｉ−Ｖ変換部
１５０  演算処理部
１６１  ビームスプリッタ
１６２、１６３  反射鏡
ＬＢ  パルスレーザ光
ＬＢ１  ポンプ光
ＬＢ２  プローブ光
ＴＨｚ  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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