(57)【要約】【課題】本発明は、テラヘルツ波を透過でき、破損が発生し難く且つ製造が容易である材料の光学部品、これを備えるテラヘルツ波用モジュール、及び当該光学部品の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光学部品は、アルミナで形成され、前記アルミナ内をテラヘルツの電磁波が透過する光学部品である。アルミナはテラヘルツ波を透過させる。そして、アルミナ部品は強度が高く、射出成型或いは粉体成型で成型が可能であることから上記課題を解決することができる。【選択図】図３
2014081448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナで形成され、前記アルミナ内をテラヘルツの電磁波が透過する光学部品。
【請求項２】
少なくとも表面の一部が非球面のレンズ形状を有することを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
シリンドリカルレンズ、プリズム、コーナキューブ、ビームスプリッタ、ミラー、ウィンドウ、又はマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光学部品と、
前記光学部品の前記アルミナ内へテラヘルツの電磁波を放射する電磁波放射手段と、
を備えるテラヘルツ波用モジュール。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の光学部品と、
前記光学部品の前記アルミナ内からテラヘルツの電磁波を受信する電磁波受信手段と、
を備えるテラヘルツ波用モジュール。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかに記載の光学部品を製造する光学部品製造方法であって、
所望形状の金型を用い、前記金型空洞内にアルミナを充填して成型する射出成型工程と、
前記射出成型工程後のアルミナ成型体を焼結して前記光学部品とする焼結工程と、
を含むことを特徴とする光学部品製造方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれかに記載の光学部品を製造する光学部品製造方法であって、
所望形状の金型を用い、前記金型空洞内にアルミナ粉末を充填して押し固める粉体成型工程と、
前記粉体成型工程後のアルミナ成型体を焼結して前記光学部品とする焼結工程と、
を含むことを特徴とする光学部品製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波用の光学部品、これを搭載したテラヘルツ波用モジュール、及び当該光学部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テラヘルツ波（本明細書では周波数０．１〜１０テラヘルツ波の電磁波を指す）用のレンズとしては、ポリエチレン、シクロオレフィン、及びポリメチルペンテンに代表されるプラスチックレンズ、又は高抵抗シリコン単結晶材料を用いたレンズが使用されている。特に、テラヘルツ波発生或いは受信用の光伝導アンテナ、フォトミキサ、及びショットキーバリアダイオードを用いたモジュールに実装されるレンズとしては、テラヘルツ波発生用或いはテラヘルツ波受信用チップが半導体で高屈折率であることから、プラスチックレンズではなくシリコン単結晶レンズが使用されている。
【０００３】
このようなテラヘルツ波を発生させることが適用可能なモジュールとして、アンテナ集積ＰＤ素子をシリコン球面レンズ（半球面レンズ）の中心上に搭載したフォトミキサモジュールが特許文献１に記載されている。このフォトミキサモジュールによりミリ波やサブミリ波（テラヘルツ波帯〉の信号を発生することができる。
【０００４】
図１は、特許文献１で開示されたシリコン球面レンズを用いたフォトミキサモジュールの図である。１−１はモジュールの筐体、１−２はシリコン球面レンズ（半球面レンズ）、１−３はアンテナ集積受光素子、１−５〜１−８は光学系の反射鏡、レンズを示す。光ファイバ１−９を介して光信号を入射することにより、シリコン球面レンズ１−２よりミリ波またはサブミリ波のビームを取り出すことができる。アンテナ集積受光素子１−３は端面入射型の素子である。
【０００５】
光信号からテラヘルツ波への変換を用いる代表的デバイスとしては、（１）光導電アンテナ半導体チップ、（２）ホトダイオード半導体チップと当該ホトダイオード半導体チップ上に形成されたテラヘルツ波アンテナ、がある。この動作については非特許文献１〜３に記載されている。
【０００６】
また、電気信号から直接テラヘルツ波を発生させるデバイスとしては、ＲＴＤ（共鳴トンネルダイオード）あるいは量子カスケードレーザがある。この動作については、非特許文献３に記載されている。
【０００７】
テラヘルツ波受信に使用するデバイスとしては、ショットキーバリアダイオ一ドや光伝導アンテナを用いる方法がある。これらのデバイスについても、非特許文献３に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−６４９８７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】萩行  他「フェムト秒レーザを用いたテラヘルツ波の発生と応用」、Ｊ．Ｐｌａｓｍａ  Ｆｕｓｉｏｎ  Ｒｅｓ．，  Ｖｏｌ．８４，  Ｎｏ．１１，  ｐｐ．７３１−７３９，  ２００８．
【非特許文献２】Ｈ．ｌｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  ａｎｄ  ｈｉｇｈ−ｏｕｔｐｕｔ  ＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓ  ｕｎｉｔｒａｖｅｌｉｎｇ−ｃａｒｒｉｅｒ  ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  ｔｏｐｉｃｓ  ｉｎ  ＱＥ，  Ｖｏｌ．１０，  Ｎｏ．４，  ｐｐ．７０９−７２７，  ２００４．
【非特許文献３】Ｔ．  Ｎａｇａｔｕｍａ，“Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ：  ｐｒｅｓｅｎｔ  ａｎｄ  ｆｕｔｕｒｅ”，  ＩＥＩＣＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ，  Ｖｏｌ．８，  Ｎｏ．１４，  ｐｐ．１１２７−１１４２，  ２０１１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
テラヘルツ波を送受信するモジュールに搭載されるテラヘルツ波透過用光学部品は、上述のように高屈折率が求められており、現在、高抵抗シリコン単結晶が唯一の材料である。しかしながら単結晶素材である事に起因し、レンズ加工時およびレンズをホルダーに固定する際に材料の破損が発生しやすいことが課題（第一課題）となっている。また、レンズ面の形成方法としては切削或いは研磨によるしかなく、このために球面以外の面形状の形成は高度な加工技術が必要であり、低廉な非球面レンズを実現できないという課題（第二課題）もある。
【００１１】
まず、第一課題について説明する。前述のように、Ｓｉレンズは結晶材料であるために、加工方法としては切削或いは研磨により行わざるを得ない。この加工により表面に微少なクラックが生じることは避けがたく、この微少クラックが成長することによる破壊が生じる可能性があることは避けがたかった。また、モジュールとして実装する際に、レンズ固定用の接着により加わる応力のために、レンズのクラックが成長し破壊に至ることもあり、信頼性の向上が求められている。
【００１２】
次に、第二課題について説明する。球面レンズでは、レンズ中心を通る光とレンズ周辺を通る光では焦点位置がずれる現象（収差）があるが、この収差の問題を解決するために一般的に用いられるレンズが非球面レンズである。
【００１３】
図２はＳｉ半球面レンズの平面側にテラヘルツ波の点発振源を配置した場合に、放射されるテラヘルツ波ビームの光線を示した図である。球面レンズの中心位置から中心軸上で３種類のオフセットを持たせて点発振源を配置している。図２（ｂ）に示すように、ある特定のオフセットを持たせた位置にテラヘルツ波点発振源を配置するとレンズ面より放射されるテラヘルツ波ビームは球面収差無く放射される。一方、よりオフセットを大きくした配置（図２（ｃ））或いはより小さくした配置（図２（ａ））では、レンズ中心部を通る光線とレンズ周辺部を通る光線の焦点位置が大きく異なる（球面収差）。球面レンズを使用する事の問題は、球面収差がなくなるオフセット位置では原理的にコリメートされたビームとはならないことである。このため、球面レンズを使用したモジュールでは、球面収差がないオフセット位置にテラヘルツ波点発振源を配置し、モジュールの出射ビームの光軸状に別のレンズあるいは軸外し放物面鏡を配置してコリメート化する方法がとられる。
【００１４】
このような球面収差を回避するには、レンズ形状を非球面にする必要がある。この非球面形状は、切削や研磨で製造する場合には非常に高度な加工技術が必要であり、量産性に欠けるという問題があった。非晶質であるガラスの場合には、モールド成型（射出成型）法により量産性に優れた方法で非球面レンズが製造されているが、シリコンレンズの場合、Ｓｉ単結晶材であるためにモールド加工は不可能であった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記２つの課題に鑑みてなされたものであり、テラヘルツ波を透過でき、破損が発生し難く且つ製造が容易である材料の光学部品、これを備えるテラヘルツ波用モジュール、及び当該光学部品の製造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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学部品はアルミナを材料とする。
【００１７】
具体的には、本発明に係る光学部品は、アルミナで形成され、前記アルミナ内をテラヘルツの電磁波が透過する光学部品である。アルミナはテラヘルツ波を透過させる。そして、アルミナ部品は強度が高く、射出成型或いは粉体成型で成型が可能であることから上述した第一課題及び第二課題を解決することができる。従って、本発明は、テラヘルツ波を透過でき、破損が発生し難く且つ製造が容易である材料の光学部品を提供することができる。
【００１８】
本発明に係る光学部品は、少なくとも表面の一部が非球面のレンズ形状を有することを特徴とする。材料がアルミナであるから上述のように射出成型或いは粉体成型で光学部品の一部に非球面レンズ形状を形成することができる。従って、本発明は、テラヘルツ波用Ｓｉレンズに存在した球面収差の課題も解決できる。
【００１９】
本発明に係る光学部品は、シリンドリカルレンズ、プリズム、コーナキューブ、ビームスプリッタ、ミラー、ウィンドウ、又はマイクロレンズアレイとすることができる。
【００２０】
本発明に係るテラヘルツ波用モジュールは、前記光学部品と、前記光学部品の前記アルミナ内へテラヘルツの電磁波を放射する電磁波放射手段と、を備える。
【００２１】
本発明に係る他のテラヘルツ波用モジュールは、前記光学部品と、前記光学部品の前記アルミナ内からテラヘルツの電磁波を受信する電磁波受信手段と、を備える。
【００２２】
本モジュールは、テラヘルツ波の発生あるいは受信用のチップについては従来技術を使用するが、それらチップから出射されるあるいは入射するテラヘルツ波を整形する光学部品として、アルミナで形成された光学部品を備える。当該光学部品は強度が強いため、モジュールの信頼性を高めることができ、製造が容易であるため、モジュールのコストを低減することができる。
【００２３】
従って、本発明は、テラヘルツ波を透過でき、破損が発生し難く且つ製造が容易である材料の光学部品を備えるテラヘルツ波用モジュールを提供することができる。
【００２４】
本発明に係る光学部品製造方法は、前記光学部品を製造する光学部品製造方法であって、所望形状の金型を用い、前記金型空洞内にアルミナを充填して成型する射出成型工程と、前記射出成型工程後のアルミナ成型体を焼結して前記光学部品とする焼結工程と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る他の光学部品製造方法は、前記光学部品を製造する光学部品製造方法であって、所望形状の金型を用い、前記金型空洞内にアルミナ粉末を充填して押し固める粉体成型工程と、前記粉体成型工程後のアルミナ成型体を焼結して前記光学部品とする焼結工程と、を含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る光学部品は、原料としてアルミナを用い射出成型法或いは粉体成型法で量産することが可能である。また、金型形状を変更することで非球面を含む任意の面形状光学部品を生産することができる。従って、本発明は、テラヘルツ波を透過でき、破損が発生し難く且つ製造が容易である材料の光学部品の製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、テラヘルツ波を透過でき、破損が発生し難く且つ製造が容易である材料の光学部品、これを備えるテラヘルツ波用モジュール、及び当該光学部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】シリコン球面レンズを用いたテラヘルツ波用モジュールの構成を説明する図である。
【図２】Ｓｉ半球面レンズの平面側にテラヘルツ波の点発振源を配置した場合に、放射されるテラヘルツ波ビームの光線を示した図である。
【図３】本発明に係る光学部品製造方法を説明する図である。
【図４】本発明に係る光学部品の屈折率及び吸収係数を評価した結果を説明する図である。
【図５】本発明に係る光学部品（非球面レンズ）の設計値である。
【図６】本発明に係るテラヘルツ波用モジュールの構成を説明する図である。
【図７】本発明に係るテラヘルツ波用モジュールから出力されるテラヘルツ波の強度を測定した結果を説明する図である。
【図８】本発明に係る光学部品を説明する二面図である。
【図９】本発明に係る光学部品を説明する斜視図である。
【図１０】本発明に係る光学部品に入射するテラヘルツ波を説明する図である。
【図１１】本発明に係る光学部品を説明する二面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。
【００３０】
［実施形態１］
本実施形態では、射出成型および粉体成型により製造したアルミナ板材の複素屈折率を評価した結果について以下に記載する。
【００３１】
評価するアルミナ板材の製造方法は、所望形状の金型を用い、前記金型空洞内にアルミナを充填して成型する射出成型工程と、前記射出成型工程後のアルミナ成型体を焼結して前記光学部品とする焼結工程と、を含む。
【００３２】
射出成型による板材製造について簡単に説明する。図３は、板材製造方法を簡単に説明した図である。板材の形が削られた上部金型（３−１）と、原料投入通路（３−３）および原料排出通路（３−４）が形成された下部金型（３−２）を用い、両金型を密着させた状態で原料投入通路（３−３）よりアルミナと成型用バインダーとの混合物を送り込み、金型空洞部に充填する。この際十分に充填するために、投入部に対向する位置に原料排出通路（３−４）を設ける。このようにして成型されたアルミナ材料は、金型より取り出された後、脱脂のための熱処理、およびより高温での焼成により図３に示すアルミナ成型体（３−５）として得られる。
【００３３】
上記射出成型により製造した板状アルミナ成型体は１００％アルミナである。図４は、当該板状アルミナ成型体のテラヘルツ波領域での屈折率と吸収係数を評価した結果である。測定範囲は、０．５ＴＨｚから２．５ＴＨｚである。当該測定範囲で、アルミナ成型体の屈折率はおおよそ３．１であり、Ｓｉ単結晶の屈折率３．４よりは若干低い。しかし、当該測定範囲で、アルミナ成型体の吸収係数がＳｉ単結晶の吸収係数と同程度に低く、テラヘルツ波用の高屈折率透過材料として十分使えることが分かった。また、屈折率及び吸収係数のスペクトル形状の評価結果からは、２．５ＴＨｚ以上でも十分使用出来ることが分かった。
【００３４】
アルミナ板材の製造方法は、所望形状の金型を用い、前記金型空洞内にアルミナ粉末を充填して押し固める粉体成型工程と、前記粉体成型工程後のアルミナ成型体を焼結して前記光学部品とする焼結工程と、を含む製造方法であってもよい。粉体成型で製造した板状アルミナ成型体も、射出成型と同様にテラヘルツ波領域で３．１前後の高屈折率と低い吸収係数を持っており、テラヘルツ波用の高屈折率透過材料として有用なことが分かった。
【００３５】
金型形状を変更することで、テラヘルツ波を透過する所望形状のアルミナ成型体を量産することができる。すなわち、上記製造方法は、アルミナで形成され、前記アルミナ内をテラヘルツの電磁波が透過する光学部品を製造することができる。
【００３６】
［実施形態２］
本実施形態では、テラヘルツ波の電磁波を透過する光学部品として非球面レンズを製造した結果について示す。図５は、屈折率３．１６のアルミナに対して設計した非球面レンズの形状（設計値）を示した図である。レンズ形状は、片面が平面で、反対面が非球面凸形状である。横軸（Ｒ軸）はレンズの光軸からの距離（Ｒ；単位はｍｍ）、縦軸はレンズ平面から光軸方向のレンズの厚み（ｙ；単位はｍｍ）である。図中には、レンズ形状の数値データを表にして示した。このレンズでは、（Ｒ，ｙ）＝（０，−０．２）の位置にテラヘルツ波点発振源を置くことにより、アルミナレンズ側にコリメートされたテラヘルツ波ビームが取り出せる設計となる。
【００３７】
実施形態１の射出成型法を用いて図５の設計値の非球面レンズを製造した。製造した非球面レンズの光軸を含み直交する２平面での断面形状を、三次元測定器を用いて測定した結果、設計値通りの非球面レンズが製造できていることを確認した。なお、「設計値通り」とは次の意味である。非球面レンズの製造誤差はμｍオーダーであった。１ＴＨｚのテラヘルツ波の波長が３００μｍであるので製造誤差は波長の１／１０以下である。このため、製造した非球面レンズは光学部品として十分な精度を有している。
【００３８】
また、このレンズを用いて実施形態１と同様に屈折率と吸収係数を測定した結果、実施形態１と同様に屈折率３．１６、吸収係数が低いことが分かった。射出成型においては、金型で成型されたアルミナ成型体は脱脂および焼成の熱処理を行ったのみで、非球面側の研磨加工は行ってないにもかかわらず精度良く非球面形状が実現できた。このことは、アルミナ材料が量産性に優れたテラヘルツ波用透過材料である事を示すものである。
【００３９】
［実施形態３］
本実施形態では、アルミナで形成された光学部品と、前記光学部品の前記アルミナ内へテラヘルツの電磁波を放射する電磁波放射手段と、を備えるテラヘルツ波用モジュールについて説明する。
【００４０】
実施形態２で示したアルミナ非球面レンズを用い、その裏面にＵＴＣ−ＰＤ（単一走行キャリア−フォトダイオード）構造のフォトミキサチップを実装したテラヘルツ波発生モジュールを製造した結果について説明する。図６は、本実施形態のテラヘルツ波発生モジュールの構造を説明する図である。テラヘルツ波発生モジュールは、筐体１−１’の装着孔１−１ａ’に実施形態２で製造した非球面レンズ１−２’がはめ込まれている。そして、非球面レンズ１−２’の裏面（反レンズ側）中心部にフォトミキサチップ１−３’が配置されている。フォトミキサチップ１−３’は裏面入射型である。さらに筐体１−１’内に上部反射鏡１−５’、第１レンズ１−６’、レンズ保持部品１−７’、及び第２レンズ１−８’を所定位置に配置している。テラヘルツ波発生モジュールは、光ファイバ１−９’から入射する光信号を第２レンズ１−８’、第１レンズ１−６’、及び上部反射鏡１−５’を経由させフォトミキサチップ１−３’の裏面に照射させる。フォトミキサチップ１−３’は、当該光信号をテラヘルツ波の電磁波に変換して非球面レンズ１−２’側へ放出する。このため、テラヘルツ波発生モジュールは、入力される光信号に応じたテラヘルツ波の電磁波を出力する。なお、テラヘルツ波発生モジュールは、上部反射鏡１−５’の無い、第１レンズ１−６’から直接チップ裏面に入射する構造であってもよい。
【００４１】
次に、テラヘルツ波発生モジュールの特性を評価した結果について次に説明する。測定には、テラヘルツ波発生モジュールに光ファイバ１−９’から１．５５μｍ帯の周波数の異なる２波長の光を入射し、その光周波数の差を３００ＧＨｚから１８００ＧＨｚまで変化させ、そのときに発生し、非球面レンズ１−２’を透過したテラヘルツ波ビームをゴーレーセル（テラヘルツ波用パワーメータ）で測定した。
【００４２】
光ファイバ入力部に入射された周波数の異なる２光波は、フォトミキサチップ１−３’上に集光される。フォトミキサチップ１−３’内では、各々の光波に対応してキャリア（電子及びホール）が発生する。このキャリアによりフォトカレントがアノードカソード間を流れるが、２光波の周波数が異なるために、その周波数差に応じたビートが発生する。このビートに対応しフォトカレントが変調され、結果としてアノードカソード間に交流電場が発生する。この交流電場でフォトミキサチップ１−３’上に集積されたアンテナが励振され、ビート周波数（２光波の差周波数）に対応したテラヘルツ波が放射される。テラヘルツ波は、非球面レンズ１−２’により集光され外部に取り出される。２種類の光はほぼ同じ光量とし、合計の光量は２８ｍＷとした。２８ｍＷの光を入射した状態でフォトミキサチップ１−３’で発生する光電流は６ｍＡであった。
【００４３】
図７は、図６のテラヘルツ波発生モジュールからのテラヘルツ波出力を、入力光の差周波数を変えて測定した結果である。１テラヘルツ波で１μＷのテラヘルツ波が観測された。この値は、図６のテラヘルツ波発生モジュールでアルミナ非球面レンズ１−２’の代わりにＳｉ球面レンズを使用した場合とほぼ同等のテラヘルツ波出力であった。Ｓｉレンズに関しては、球面収差がゼロになる条件でＵＴＣ−ＰＤチップが貼り付けられている。Ｓｉ球面レンズの場合には、モジュールから出射されるテラヘルツ波光が拡散ビームであるため、モジュールとゴーレーセル間にテラヘルツ波用レンズを２枚用いた共焦点系を構成しないとゴーレーセルにテラヘルツ波ビームを効率よく入射できないが、本実施形態のアルミナ非球面レンズ１−２’の場合には、モジュールとゴーレーセル間に共焦点系を構成することなくゴーレーセルにテラヘルツ波ビームを効率よく入射できた。このことは、非球面レンズ１−２’によりテラヘルツ波ビームがコリメート状態で出射されていることの証である。
【００４４】
［実施形態４］
本実施形態のテラヘルツ波発生モジュールは、図６のテラヘルツ波発生モジュールと構造が同じであるが、フォトミキサチップ１−３’がＵＴＣ−ＰＤではなくＬＴ（低温成長）ＩｎＧａＡｓを用いた光伝導アンテナチップである。ＵＴＣ−ＰＤの場合と同様に、アルミナ非球面レンズの平面部分より０．２ｍｍ離した位置に、光伝導アンテナのアンテナ面が位置するように実装した。
【００４５】
本実施形態のテラヘルツ波発生モジュールの特性評価を次のように行った。光ファイバ１−９’から１．５５μｍ帯のパルス光を入射した。実際には、１．６５μ帯のフェムト秒のパルス発振ファイバレーザを使用した。
光パルスの時間幅をΔｔ（ｓｅｃ）とし、このパルス光のスペクトル幅をΔｆ（ｓｅｃ−１）とすると、
ΔｔΔｆ＝ｋ
（ｋはパルス波形形状により決まる定数、ガウスパルスの場合ｋ＝０．４４１）
が成立する。すなわち、パルス光を入射することは、Δｆの範囲で多数の周波数の光を同時に入射したことと等価となる。このため、当該パルス光が入射される光伝導アンテナチップからはΔｆの範囲のテラヘルツ波が発生する。たとえば、ガウス型の光パルス（Δｔ＝０．１ｐｓｅｃ）を入射すると、当該光パルスの入射はΔｆ＝４．４ＴＨｚまでの周波数成分を持った光を入射したことになるので、光伝導アンテナチップからは４．４ＴＨｚまでのテラヘルツ波が発生する。
また、実施形態３で説明したように、本モジュールで発生したテラヘルツ波は非球面レンズ１−２’でコリメートされ外部に出力されることが分かった。
【００４６】
［実施形態５］
本実施形態では、アルミナで形成された光学部品と、前記光学部品の前記アルミナ内からテラヘルツの電磁波を受信する電磁波受信手段と、を備えるテラヘルツ波用モジュールについて説明する。
【００４７】
本実施形態のテラヘルツ波受信モジュールは、図６のテラヘルツ波発生モジュールと構造が同じであるが、フォトミキサチップ１−３’の代替として受信チップを配置する。受信チップは、例えば、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）上にボータイ型のアンテナを集積したものである。
【００４８】
テラヘルツ波送信機としては実施形態３に記載のテラヘルツ波発生モジュールを使用した。テラヘルツ波送信機には、差周波１テラヘルツ波の２光波を２８ｍＷで入力した。テラヘルツ波送信機と本実施形態のテラヘルツ波受信モジュールとを１０ｃｍ離して対向させた。
【００４９】
比較のため、レンズ部分のみをＳｉ球面レンズを使用したテラヘルツ波受信モジュールでも同様の実験を行った。Ｓｉ球面レンズを使用した比較用テラヘルツ波受信モジュールではＳＢＤに検波電流を検出することはできなかった。一方、本実施形態のテラヘルツ波受信モジュールではＳＢＤに検波電流を検出できており、アルミナ非球面レンズのコリメート出力が実証できると共に、アルミナ非球面レンズがテラヘルツ波透過用光学材料として優れた性能を持っていることが分かった。
【００５０】
（本実施形態の効果）
以上述べたように、本発明によれば、射出成型或いは粉体成型が可能なアルミナを材料とした各種光学部品を実現することができる。切削加工ではなく、成型技術を用いることで量産性と同時に製造にかかる価格低減が期待できる。テラヘルツ光において高屈折率でかつ低損失なアルミナを用いることで、テラヘルツ光発生あるいは受信用の半導体チップをアルミナ製レンズに直接搭載した簡易な構造のモジュールが実現できる。また、上記実施形態では、フォトミキサやショットキーバリアダイオードなどと組み合わせた送受信モジュールについて示したが、送受信機能を持たせる半導体デバイスとしてはこれらに限定されるものでなく、共鳴型トンネルダイオードのような純電子デバイスも含まれる。
【００５１】
（他の実施形態）
上記実施形態では非球面レンズについて述べたが、上述した製造方法により球面レンズ、シリンドリカルレンズ、コーナキューブ、プリズム、ビームスプリッタ、ミラー、ポラライザー、ウィンドウ、マイクロレンズアレイ等についてもアルミナで成型することができ、テラヘルツ光において高屈折率でかつ低損失な光学部品を提供できる。
【００５２】
［シリンドリカルレンズ］
シリンドリカルレンズとして、図８のような形状のレンズを製造した。製造方法は実施形態１で説明した射出成型である。シリンドリカルレンズのパラメータの設計値と実測値は下記の通りである。
設計値  Ａ＝Ｂ＝１０ｍｍ  実測値  Ａ＝９．９８ｍｍ  Ｂ＝１０．０１ｍｍ
設計値  ｆｂ＝６．０ｍｍ  実測値  ｆｂ＝５．９８ｍｍ    
【００５３】
［プリズム、コーナキューブ］
プリズムとして、図９のような形状の光学部品を製造した。製造方法は実施形態１で説明した射出成型である。プリズムのパラメータの設計値と実測値は下記の通りである。
設計値  Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝１０ｍｍ
実測値  Ａ＝９．９８ｍｍ  Ｂ＝１０．０１ｍｍ  Ｃ＝１０．０２ｍｍ
このプリズムで、図１０のようにテラヘルツ波を入射させた。Ａ面に対して垂直に入射させた。アルミナの臨界角は約１８度であり、予想通りＣ面で全反射され、Ｂ面より出射されることが確認され、プリズムとして機能していることが分かった。なお、コーナキューブも製造したが、上記プリズムと同じように所望の機能を実現できた。
【００５４】
［ビームスプリッタ、ミラー、ウィンドウ］
ビームスプリッタとして、図１１のようなウエッジ形状の光学部品を製造した。製造方法は実施形態１で説明した粉体成型である。ビームスプリッタのパラメータの設計値と実測値は下記の通りである。
設計値  Ｄ＝２０ｍｍ  実測値  Ｄ＝１９．９８ｍｍ
設計値  ｔ＝２ｍｍ    実測値  ｔ＝１．９８ｍｍ
設計値  Ｗ＝２度    実測値  Ｗ＝１．９度
入射角４５°のテラヘルツ波による設計上の特性は、ｐ偏光入射でのアルミナの屈折率で期待される反射率は９．６％である。このビームスプリッタでの実測値は８．５％であり、期待した機能が実現できていることが分かった。なお、このビームスプリッタ上に金属を蒸着することで、ミラーとしての機能も確認された。また、ウィンドウは、上記ビームスプリッタを用いてテラヘルツ波を垂直入射させて使用するが、これについても期待した特性が得られた。ミラーとしては、平面のみでなく軸外し放物面鏡なども、型の形状偏光で対応出来ることは言うまでもない。
【００５５】
［非球面マイクロレンズアレイ］
非球面マイクロレンズアレイとして、次のパラメータの光学部品を製造した。製造方法は実施形態１で説明した射出成型である。
設計値：レンズ配置（３×３）で各々のレンズ間の距離は１２５μｍのマス目配置
レンズ形状：図５に記載のレンズ形状を１／４０に縮小した形状
実際に作成したマイクロレンズアレイは、非球面部分の設計置からのずれが約５μあったが、テラヘルツ波の波長に比べて１／１０以下であり、レンズとしての機能は問題無いことが確認できた。
【符号の説明】
【００５６】
１−１、１−１’：筐体
１−１ａ、１−１ａ’：装着孔
１−２：球面レンズ（シリコン）
１−２’：非球面レンズ（アルミナ）
１−３、１−３’：フォトミキサチップ
１−４：下部反射鏡
１−５、１−５’：上部反射鏡
１−６、１−６’：第１レンズ
１−７、１−７’：レンズ保持部品
１−８、１−８’：第２レンズ
１−９、１−９’：光ファイバ
２−１：球面レンズ中心
２−２：球面レンズ面
３−１：上部金型
３−２：下部金型
３−３：原料投入通路
３−４：原料排出通路
３−５：アルミナ成型体
【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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