(57)【要約】【課題】テラヘルツ波光伝導素子における、光伝導アンテナの位置ずれに起因するテラヘルツ波の検出強度の低下を防止する。【解決手段】テラヘルツ波光伝導素子（１１０、１３０）は、光伝導基板（１１１、１３１）と該光伝導基板の一の面上に形成されたアンテナ電極とを備えている。アンテナ電極は、第１電極部及び第２電極部（１１２、１１３、１３２、１３３）を有している。第１電極部及び第２電極部各々は、一の面上において一の方向に延びる主部と、他の方向に延びると共に主部に電気的に接続された複数の枝部とを有する。一の面上で平面的に見て、第１電極部の複数の枝部各々と、第２電極部の複数の枝部各々とは、一の方向に間隔をあけて交互に配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝導基板と前記光伝導基板の一の面上に形成されたアンテナ電極とを備え、前記一の面上の前記アンテナ電極が形成された領域内の一か所にレーザ光が集光されることにより、テラヘルツ波を発生可能又はテラヘルツ波を検出可能なテラヘルツ波光伝導素子であって、
前記アンテナ電極は、第１電極部及び第２電極部を有し、
前記第１電極部及び前記第２電極部各々は、前記一の面上において一の方向に延びる主部と、前記一の方向と交わる他の方向に延びると共に前記主部に電気的に接続された複数の枝部とを有し、
前記一の面上で平面的に見て、前記第１電極部の複数の枝部各々と、前記第２電極部の複数の枝部各々とは、前記一の方向に間隔をあけて交互に配置されている
ことを特徴とするテラヘルツ波光伝導素子。
【請求項２】
前記光伝導基板の前記一の面の反対側の他の面上には、球面状レンズが積層されていることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波光伝導素子。
【請求項３】
前記第１電極部の複数の枝部及び前記第２電極部の複数の枝部の各々は、前記一の面上において蛇行しながら前記他の方向に延びてい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光伝導素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテラヘルツ時間領域分光法（Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて測定対象物の特性を分析するテラヘルツ波計測装置等に用いられるテラヘルツ波光伝導素子の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波測定装置では、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光伝導素子（特に、テラヘルツ波光伝導素子が備える光伝導アンテナのギャップ部）に照射される。
【０００３】
例えば特許文献１及び２に記載のテラヘルツ波測定装置では、ポンプ光がマイクロレンズアレイを介してテラヘルツ波光伝導素子に照射されることにより、該テラヘルツ波光伝導素子上にポンプ光の複数のスポットが形成される。ここでは特に、該テラヘルツ波光伝導素子は、複数のスポットに対応するように光伝導アンテナのギャップ部を複数有することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許第１０２００６０５９５７３号
【特許文献２】独国特許第１０２００８０３１７５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
他方で、マイクロレンズアレイを用いないテラヘルツ波測定装置では、テラヘルツ波光伝導素子上に形成されるポンプ光のスポットは１つである。このため、該テラヘルツ波光伝導素子では、光伝導アンテナのギャップ部は１つのみである。ここで、光伝導アンテナのギャップ部（又は、ポンプ光が照射されるべき領域）は、その大きさが、例えば数μｍ（マイクロメートル）〜十数μｍ程度である。
【０００６】
このため、テラヘルツ波光伝導素子の製造時に、光伝導アンテナの配置位置が所定位置からわずかにずれただけであっても、光伝導アンテナのギャップ部にポンプ光を照射させるために光軸がずらされることに起因して、該テラヘルツ波光伝導素子により発生されたテラヘルツ波の検出強度が低下するという技術的問題点がある。尚、光伝導アンテナを所定位置に正確に配置することは可能であるが、例えば光伝導アンテナを配置するために比較的高額な装置を導入する必要があったり、作業時間が増加したりする可能性があるという技術的問題点がある。
【０００７】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、光伝導アンテナの配置位置が多少ずれたとしても、テラヘルツ波の検出強度の低下を防止することができるテラヘルツ波光伝導素子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】
本発明のテラヘルツ波光伝導素子は、上記課題を解決するために、光伝導基板と前記光伝導基板の一の面上に形成されたアンテナ電極とを備え、前記一の面上の前記アンテナ電極が形成された領域内の一か所にレーザ光が集光されることにより、テラヘルツ波を発生可能又はテラヘルツ波を検出可能なテラヘルツ波光伝導素子であって、前記アンテナ電極は、第１電極部及び第２電極部を有し、前記第１電極部及び前記第２電極部各々は、前記一の面上において一の方向に延びる主部と、前記一の方向と交わる他の方向に延びると共に前記主部に電気的に接続された複数の枝部とを有し、前記一の面上で平面的に見て、前記第１電極部の複数の枝部各々と、前記第２電極部の複数の枝部各々とは、前記一の方向に間隔をあけて交互に配置されている。
【０００９】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図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】実施例に係るテラヘルツ波発生素子の構成を示す斜視図である。
【図３】実施例に係るテラヘルツ波検出素子の構成を示す斜視図である。
【図４】実施例に係るテラヘルツ波発生素子のアンテナを拡大して示す拡大図である。
【図５】比較例に係るテラヘルツ波光伝導素子をアンテナ側から平面的に見た平面図である。
【図６】素子ずれ半径とテラヘルツ波検出強度との関係の一例を示す図である。
【図７】実施例の変形例に係るアンテナを拡大して示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のテラヘルツ波光伝導素子に係る実施形態について説明する。
【００１２】
実施形態に係るテラヘルツ波光伝導素子は、光伝導基板と該光伝導基板の一の面上に形成されたアンテナ電極とを備えて構成されている。当該テラヘルツ波光伝導素子は、例えばテラヘルツ波測定装置に搭載された際に、該テラヘルツ波測定装置の光源から出射されたレーザ光が、光伝導基板の一の面上のアンテナ電極が形成された領域内の一か所（つまり、光伝導アンテナのギャップ部）に集光されることにより、テラヘルツ波を発生可能又はテラヘルツ波を検出可能なように構成されている。
【００１３】
アンテナ電極は、第１電極部及び第２電極部を有している。第１電極部及び第２電極部各々は、光伝導基板の一の面上において一の方向に延びる主部と、該一の方向に交わる他の方向に延びると共に該主部に電気的に接続された複数の枝部とを有している。
【００１４】
ここで特に、光伝導基板の一の面上で平面的に見て、第１電極部の複数の枝部各々と、第２電極部の複数の枝部各々とは、一の方向に間隔をあけて交互に配置されている。本実施形態に係るテラヘルツ波光伝導素子では、第１電極部の一の枝部と、該第１電極部の一の枝部と間隔をあけて隣に配置される第２電極部の枝部と、の間がギャップ部に相当する。
【００１５】
テラヘルツ波光伝導素子では、アンテナ電極（光伝導アンテナ）のギャップ部にレーザ光が集光されることにより、テラヘルツ波光伝導素子からテラヘルツ波が発生、又は該テラヘルツ波光伝導素子によりテラヘルツ波が検出される。
【００１６】
アンテナ電極が所定位置からずれて配置されている場合、上述の如く、テラヘルツ波光伝導素子に入射するレーザ光の光軸がずらされることに起因してテラヘルツ波の検出強度が低下してしまう。
【００１７】
しかるに本実施形態では、第１電極部の一の枝部と、該第１電極部の一の枝部と間隔をあけて隣に配置される第２電極部の枝部と、の間のいずれかにレーザ光が集光されれば、当該テラヘルツ波光伝導素子からテラヘルツ波が発生、又は当該テラヘルツ波光伝導素子によりテラヘルツ波を検出することができる。このため、アンテナ電極が、光伝導基板の一の面上で所定位置から多少ずれて配置されたとしても、当該テラヘルツ波光伝導素子に入射するレーザ光の光軸をずらす必要はない。従って、当該テラヘルツ波光伝導素子によれば、テラヘルツ波の検出強度の低下を防止することができる。
【００１８】
実施形態に係るテラヘルツ波光伝導素子の一態様では、光伝導基板の一の面の反対側の他の面上には、球面状レンズが積層されている。「球面上レンズ」には、例えば半球レンズ、超半球レンズ、コリメーションレンズ等を適用可能である。
【００１９】
実施形態に係るテラヘルツ波光伝導素子の他の態様では、第１電極部の複数の枝部及び第２電極部の複数の枝部の各々は、光伝導基板の一の面上において蛇行しながら他の方向に延びている。
【００２０】
このように構成すれば、アンテナ電極に係る寄生容量を低減することができる。特に、当該テラヘルツ波光伝導素子が、テラヘルツ波検出に用いられる場合には、暗電流を低減することができるので、実用上非常に有利である。
【実施例】
【００２１】
本発明のテラヘルツ波光伝導素子に係る実施例を、図面に基づいて説明する。ここでは、実施例の一例として、本発明のテラヘルツ波光伝導素子を備えるテラヘルツ波計測装置を挙げる。
（テラヘルツ波計測装置の構成）
実施例に係るテラヘルツ波計測装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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・プローブ法を採用することでして、テラヘルツ波ＴＨｚの時間波形を間接的に検出する。
【００２６】
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、反射鏡１６４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、Ｉ−Ｖ（電流−電圧）変換部１４４と、ロックイン検出部１４５と、演算処理部１５０とを備えている。
【００２７】
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。パルスレーザ光ＬＢの繰り返し周波数は数十ＭＨｚ程度である。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）及び不図示のレンズを介して、ビームスプリッタ１６１に入射する。
【００２８】
ビームスプリッタ１６１は、パルスレーザ光ＬＢを、ポンプ光ＬＢ１とプローブ光ＬＢ２とに分岐する。ポンプ光ＬＢ１は、不図示のレンズを介して、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、反射鏡１６２を介して、光遅延器１２０に入射する。
【００２９】
光遅延器１２０は、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がテラヘルツ波検出素子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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、テラヘルツ波検出素子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。
【００３２】
尚、図１は、光遅延器１２０がプローブ光ＬＢ２の光路に配置されているテラヘルツ波計測装置１００を示している。しかしながら、光遅延器１２０は、プローブ光ＬＢ２の光路に加えて又は代えて、ポンプ光ＬＢ１の光路に配置されてもよい。つまり、光遅延器１２０は、プローブ光ＬＢ２の光路長を調整すること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。
【００３３】
プローブ光ＬＢ２の光路長を調整するために、光遅延器１２０は、可動再帰反射鏡１２１と、固定再帰反射鏡１２２と、送りネジ機構１２３と、モータ１２４とを備えている。
【００３４】
可動再帰反射鏡１２１は、当該可動再帰反射鏡１２１に入射してくるプローブ光ＬＢ２を再帰反射する。つまり、可動再帰反射鏡１２１は、当該可動再帰反射鏡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、可動再帰反射鏡１２１は、９０度の角度で交わる第１反射面１２１−１と第２反射面１２１−２とを備えている。
【００３５】
同様に、固定再帰反射鏡１２２は、当該固定再帰反射鏡１２２に入射してくるプローブ光ＬＢ２を再帰反射する。つまり、固定再帰反射鏡１２２は、当該固定再帰反射鏡１２２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、固定再帰反射鏡１２２は、９０度の角度で交わる第１反射面１２２−１と第２反射面１２２−２とを備えている（図１参照）。
【００３６】
可動再帰反射鏡１２１は、送りネジ機構１２３に嵌合する送り溝を備えている。その結果、可動再帰反射鏡１２１は、モータ１２４の駆動による送りネジ機構１２３の回転に合わせて、プローブ光ＬＢ２の光路（具体的には、可動再帰反射鏡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。但し、可動再帰反射鏡１２１は移動しなくともよい（つまり、固定されていてもよい）。
【００３７】
一方で、固定再帰反射鏡１２２は、移動しない（つまり、固定されている）ことが好ましい。但し、固定再帰反射鏡１２２は、プローブ光ＬＢ２の光路（具体的には、固定再帰反射鏡１２２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）に沿って移動してもよい。
【００３８】
このような可動再帰反射鏡１２１の移動により、プローブ光ＬＢ２の光路長が調整される。
【００３９】
尚、可動再帰反射鏡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１２４の駆動量を指定する制御信号をモータ１２４に出力することで、モータ１２４の動作を制御する。
【００４０】
ここで、光遅延器１２０におけるプローブ光ＬＢ２の光路の一例について説明する。図１に示す例では、光遅延器１２０に入射してくるプローブ光ＬＢ２は、まず、可動再帰反射鏡１２１の第１反射面１２１−１によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡１２１の第１反射面１２１−１は、プローブ光ＬＢ２を、可動再帰反射鏡１２１の第２反射面１２１−２に向けて反射する。
【００４１】
その後、プローブ光ＬＢ２は、可動再帰反射鏡１２１の第２反射面１２１−２によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡１２１の第２反射面１２１−２は、プローブ光ＬＢ２を、固定再帰反射鏡１２２の第１反射面１２２−１に向けて反射する。
【００４２】
その後、プローブ光ＬＢ２は、固定再帰反射鏡１２２の第１反射面１２２−１によって反射される。このとき、固定再帰反射鏡１２２の第１反射面１２２−１は、プローブ光ＬＢ２を、固定再帰反射鏡１２２の第２反射面１２２−２に向けて反射する。
【００４３】
その後、プローブ光ＬＢ２は、固定再帰反射鏡１２２の第２反射面１２２−２によって反射される。このとき、固定再帰反射鏡１２２の第２反射面１２２−２は、プローブ光ＬＢ２を、可動再帰反射鏡１２１の第２反射面１２１−２に向けて反射する。
【００４４】
その後、プローブ光ＬＢ２は、可動再帰反射鏡１２１の第２反射面１２１−２によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡１２１の第２反射面１２１−２は、プローブ光ＬＢ２を、可動再帰反射鏡１２１の第１反射面１２１−１に向けて反射する。
【００４５】
その後、プローブ光ＬＢ２は、可動再帰反射鏡１２１の第１反射面１２１−１によって反射される。このとき、可動再帰反射鏡１２１の第１反射面１２１−１は、プローブ光ＬＢ２を、光遅延器１２０の外部（例えば、反射鏡１６３）に向けて反射する。
【００４６】
このように、図１に示す例では、光遅延器１２０内では、プローブ光ＬＢ２は、可動再帰反射鏡１２１と固定再帰反射鏡１２２との間を往復する光路に沿って伝搬する。可動再帰反射鏡１２１と固定再帰反射鏡１２２との間を往復する光路に沿ってプローブ光ＬＢ２を伝搬させるために、可動再帰反射鏡１２１及び固定再帰反射鏡１２２は、可動再帰反射鏡１２１の第１反射面１２１−１及び第２反射面１２１−２と固定再帰反射鏡１２２の第１反射面１２２−１及び第２反射面１２２−２とが対向するように配置されることが好ましい。
【００４７】
特に、可動再帰反射鏡１２１及び固定再帰反射鏡１２２は、可動再帰反射鏡１２１がプローブ光ＬＢ２を再帰反射している状態での当該プローブ光ＬＢ２の光路と固定再帰反射鏡１２２がプローブ光ＬＢ２を再帰反射している状態での当該プローブ光ＬＢ２の光路とが平行になる（或いは、揃う）ように配置されることが好ましい。このような態様で可動再帰反射鏡１２１及び固定再帰反射鏡１２２が配置される結果、光遅延器１２０は、プローブ光ＬＢ２を再帰反射することができる。
【００４８】
ここで、第１実施例では特に、可動再帰反射鏡１２１及び固定再帰反射鏡１２２は、テラヘルツ波検出素子１３０によるテラヘルツ波ＴＨｚの検出精度（言い換えれば、テラヘルツ波計測装置１００による測定対象物の特性の分析精度）に対して可動再帰反射鏡１２１の傾き（言い換えれば、位置ずれ）が与える影響を軽減するという観点から定まる所定条件を満たすように配置される。
【００４９】
言い換えれば、可動再帰反射鏡１２１及び固定再帰反射鏡１２２は、可動再帰反射鏡１２１がプローブ光ＬＢ２を再帰反射することができない程度に傾いてしまった場合であってもプローブ光ＬＢ２を再帰反射することができる光遅延器１２０を実現するという観点から定まる所定条件を満たすように配置される。
【００５０】
光遅延器１２０から出射したプローブ光ＬＢ２は、反射鏡１６３、反射鏡１６４及び不図示のレンズを介して、テラヘルツ波検出素子１３０に入射する。
【００５１】
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、ロックイン検出部１４５は、電圧信号に対して、バイアス電圧生成部１４１が生成するバイアス電圧を参照信号とする同期検波を行う。
【００５３】
その結果、ロックイン検出部１４５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、ロックイン検出部１４５は、テラヘルツ波形の時間波形を検出することができる。ただし、ノイズに対して十分な信号強度が得られる場合はバイアス電圧生成部１４１より直流電圧をバイアス電圧として出力し、ロックイン検出を用いなくてもよい。
【００５４】
その後、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。
【００５５】
（テラヘルツ波光伝導素子の構成）
次に、本発明のテラヘルツ波光伝導素子の具体例としての、テラヘルツ波発生素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０について、図２乃至図４を参照して、説明を加える。図２は、実施例に係るテラヘルツ波発生素子の構成を示す斜視図である。図３は、実施例に係るテラヘルツ波検出素子の構成を示す斜視図である。
【００５６】
尚、図２及び図３に夫々示される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及び図３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。
【００５７】
図２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、球面状レンズ１１５とを備えている。尚、実施例に係る「アンテナ１１２」及び「アンテナ１１３」は、夫々、本発明に係る「第１電極部」及び「第２電極部」の一例である。
【００５８】
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、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、図２の左右方向に沿って並列するように基板１１１上に配置される。
【００５９】
ここで、アンテナ１１２及びアンテナ１１３について、図４を参照して説明を加える。図４は、実施例に係るテラヘルツ波発生素子のアンテナを拡大して示す拡大図である。
【００６０】
図４において、アンテナ１１２は、図４の上下方向に延在する主部１１２ａと、該主部１１２ａに電気的に接続され、図４の左右方向に延在する複数の枝部１１２ｂと、を有している。同様に、アンテナ１１３は、図４の上下方向に延在する主部１１３ａと、該主部１１３ａに電気的に接続され、図４の左右方向に延在する複数の枝部１１３ｂと、を有している。
【００６１】
ここで特に、図４に示すように、複数の枝部１１２ｂと複数の枝部１１３ｂとは、長手方向に、所定の間隔をあけて交互に配置されている。この枝部１１２ｂと枝部１１３ｂとの間の距離Ｇ（即ち、ギャップ）は、数マイクロメートル程度（例えば５μｍ等）である。
【００６２】
枝部１１２ｂと枝部１１３ｂとにより挟まれた領域がギャップ１１４（図２参照）となるので、本実施例に係るテラヘルツ波発生装置１１０には、図４において破線で囲まれた領域内に複数のギャップ１１４が形成されることとなる。尚、破線で囲まれた領域は、例えば上下方向が１〜２ｍｍであり、左右方向が１〜２ｍｍである。また、図４中の距離Ｌは、例えば数μｍ〜４０μｍである。
【００６３】
上記ギャップ１１４が存在するがゆえに、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。
【００６４】
再び図２に戻り、ギャップ１１４には、アンテナ１１２及びアンテナ１１３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。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。
【００６５】
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。
【００６６】
図３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、球面状レンズ１３５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ので、詳細な説明は割愛する。
【００６７】
プローブ光ＬＢ２がギャップ１３４に照射されると、テラヘルツ波検出素子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波検出素子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。
【００６８】
（比較例）
ここで、比較例に係るテラヘルツ波光伝導素子について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、比較例に係るテラヘルツ波光伝導素子をアンテナ側から平面的に見た平面図である。
【００６９】
アンテナ電極は、そのサイズが、上述の如く、数マイクロメートル程度である。このため、テラヘルツ波光伝導素子の製造時に、アンテナ電極が所定位置からずれて配置されることがある。
【００７０】
例えば図５では、本来、球面状レンズの中心（破線の交点）に、アンテナ電極のギャップ部がくるようにアンテナ電極が配置されるべきところ、該ギャップ部が球面状レンズの中心からずれて配置されている。すると、当該テラヘルツ波光伝導素子がテラヘルツ波計測装置に搭載された場合、アンテナ電極のギャップ部にレーザ光が照射されるように、該レーザ光の光軸がずらされる（図５における“素子ずれ半径Ｒ”参照）。
【００７１】
すると、図６に示すように、アンテナ電極のギャップ部の、球面状レンズの中心からのずれ量に応じて、テラヘルツ波の検出強度が低下してしまう。尚、図６は、素子ずれ半径とテラヘルツ波検出強度との関係の一例を示す図である。
【００７２】
（本発明の効果）
しかるに実施例に係るテラヘルツ波発生素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０では、上述の如く、アンテナ１１２及びアンテナ１１３の間に、或いは、アンテナ１３２及びアンテナ１３３の間に、複数のギャップ部１１４又は１３４が形成されている。
【００７３】
このため、基板１１１又は１３１上で、アンテナ１１２及びアンテナ１１３、或いはアンテナ１３２及びアンテナ１３３の配置位置が、所定位置から多少ずれたとしても（具体的には、図４に示した破線の範囲内に球面状レンズの中心があれば）、レーザ光（即ち、ポンプ光ＬＢ１又はプローブ光ＬＢ２）の光軸をずらす必要はない。
【００７４】
尚、本願発明者の研究によれば、アンテナが人の手により配置される場合、±０．５ｍｍ程度の素子ずれが生じることが判明している。この事実に鑑みて、図４に示す破線の範囲は、１辺が１〜２ｍｍに設定されている。
【００７５】
この結果、実施例に係るテラヘルツ波発生素子１１０及びテラヘルツ波検出素子１３０によれば、テラヘルツ波検出強度の低下を防止することができる。
【００７６】
＜変形例＞
実施例に係るテラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子１３０の変形例について、図７を参照して説明する。図７は、図４と同趣旨の、実施例の変形例に係るアンテナを拡大して示す拡大図である。
【００７７】
変形例では、図７に示すように、アンテナ（ここでは、テラヘルツ波発生素子１１０のアンテナ１１２及びアンテナ１１３（図４参照）に相当する、アンテナ１１２´及びアンテナ１１３´）の枝部は、蛇行しながら、図７の左右方向に延在している。
【００７８】
このように構成すれば、アンテナに係る寄生容量を低減することができる。更に、暗電流（即ち、ノイズ）を低減することができる。
【００７９】
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光伝導素子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】
【００８０】
１１０…テラヘルツ波発生素子、１１１、１３１…基板、１１２、１１３、１３２、１３３…アンテナ、１１２ａ、１１３ａ…主部、１１２ｂ、１１３ｂ…枝部、１１４、１３４…ギャップ、１１５、１３５…球面状レンズ、１３０…テラヘルツ波検出素子
【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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