(57)【要約】【課題】強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる光伝導アンテナを提供する。【解決手段】本発明に係る光伝導アンテナ１００は、光パルスＬが照射されてテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナ１００であって、半絶縁性基板によって構成された第１層１０と、第１層１０上に位置し、かつ、半絶縁性基板のキャリア移動度よりも小さいキャリア移動度を有する材料によって構成された第２層２０と、第２層２０上に位置し、かつ、第１層１０に電圧を印加する第１電極３０および第２電極３４と、を備え、第１層１０上に第２層２０が形成される第１領域３と、第１層１０上に第２層２０が形成されない第２領域５と、を有し、第２領域５は、第１層１０および第２層２０の積層方向からの平面視において、第１電極３０と第２電極３４との間に位置し、第２領域５に光パルスＬが照射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
半絶縁性基板によって構成された第１層と、
前記第１層上に位置し、かつ、前記半絶縁性基板のキャリア移動度よりも小さいキャリア移動度を有する材料によって構成された第２層と、
前記第２層上に位置し、かつ、前記第１層に電圧を印加する第１電極および第２電極と、
を備え、
前記第１層上に前記第２層が形成される第１領域と、
前記第１層上に前記第２層が形成されない第２領域と、
を有し、
前記第２領域は、前記第１層および前記第２層の積層方向からの平面視において、前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、
前記第２領域に前記光パルスが照射される、ことを特徴とする光伝導アンテナ。
【請求項２】
前記第１電極は、前記平面視において、前記第１電極から前記第２電極側に突出する第１突出部を有し、
前記第２電極は、前記平面視において、前記第２電極から前記第１電極側に突出する第２突出部を有し、
前記平面視における前記第１突出部と前記第２突出部とに挟まれる領域に、前記第１領域と前記第２領域とが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の光伝導アンテナ。
【請求項３】
前記第１電極および前記第２電極は、前記第１層に直流電圧を印加し、
前記第１電極は、正極であり、
前記第２電極は、負極であり、
前記平面視において、前記第２領域と前記第１突出部との間の距離は、前記第２領域と前記第２突出部との間の距離よりも大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の光伝導アンテナ。
【請求項４】
前記第１電極および前記第２電極は、前記第１層に交流電圧を印加し、
前記平面視において、前記第２領域と前記第１突出部との間の距離と、前記第２領域と前記第２突出部との間の距離とは、等しい、ことを特徴とする請求項２に記載の光伝導アンテナ。
【請求項５】
前記第１電極は、前記平面視において、前記第１電極から前記第２電極側に突出する第１突出部を有し、
前記第２電極は、前記平面視において、前記第２電極から前記第１電極側に突出する第２突出部を有し、
前記平面視における前記第１突出部と前記第２突出部とに挟まれる領域が、前記第２領域である、ことを特徴とする請求項１に記載の光伝導アンテナ。
【請求項６】
前記第１層の表面に設けられた被覆層を備える、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光伝導アンテナ。
【請求項７】
前記第２層の表面には、凹部が形成され、
前記第１電極および前記第２電極は、前記凹部に設けられている、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光伝導アンテナ。
【請求項８】
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
を備える、ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項９】
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから出射され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を備える、ことを特徴とするカメラ。
【請求項１０】
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから出射され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を備える、ことを特徴とするイメージング装置。
【請求項１１】
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから出射され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を備える、ことを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝導アンテナ、カメラ、イメージング装置、および計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波であるテラヘルツ波が注目されている。テラヘルツ波は、例えば、イメージング、分光計測等の各種計測、非破壊検査等に用いることができる。
【０００３】
このテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置は、例えば、サブピコ秒（数百フェムト秒）程度のパルス幅をもつ光パルスを発生させる光パルス発生装置と、光パルス発生装置で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナ（Ｐｈｏｔｏ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ａｎｔｅｎｎａ：ＰＣＡ）と、を有している。
【０００４】
例えば特許文献１には、半絶縁性ＧａＡｓ基板と、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に低温ＭＢＥ（分子線エピタキシー法）によって形成されたＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）層と、ＬＴ−ＧａＡｓ層上に形成された一対の電極と、を備えた光伝導アンテナが記載されている。さらに、特許文献１には、ＬＴ−ＧａＡｓ層で励起された自由キャリアがバイアス電圧による電場で加速されて電流が流れ、この電流の変化によって、テラヘルツ波が発生することが記載されている。
【０００５】
上記のような光伝導アンテナにおいて発生するテラヘルツ波の強度は、大きいことが望ましく、これにより、例えば検出感度の高いイメージング装置や計測装置を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２４４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光伝導アンテナにおいて発生するテラヘルツ波の強度は、光伝導アンテナにおけるパルス光の受光部の電子移動度（キャリア移動度）に依存することが知られている。すなわち、受光部のキャリア移動度が大きいほど、光伝導アンテナにおいて発生するテラヘルツ波の強度は大きくなる。
【０００８】
特許文献１の光伝導アンテナでは、ＬＴ−ＧａＡｓ層のキャリア移動度が小さいため、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができず、検出感度の高いイメージング装置や計測装置を実現することができない場合があった。
【０００９】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、従来よりも、キャリア移動度を高め、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる光伝導アンテナを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記の光伝導アンテナを備える、カメラ、イメージング装置、および計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光伝導アンテナは、
光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
半絶縁性基板によって構成された第１層と、
前記第１層上に位置し、かつ、前記半絶縁性基板のキャリア移動度よりも小さいキャリア移動度を有する材料によって構成された第２層と、
前記第２層上に位置し、かつ、前記第１層に電圧を印加する第１電極および第２電極と、
を備え、
前記第１層上に前記第２層が形成される第１領域と、
前記第１層上に前記第２層が形成されない第２領域と、
を有し、
前記第２領域は、前記第１層および前記第２層の積層方向からの平面視において、前記第１電極と前記第２電極との間に位置し、
前記第２領域に前記光パルスが照射される。
【００１１】
このような光伝導アンテナによれば、半絶縁性基板によって構成された第１層に、光パルスが照射される。半絶縁性基板のキャリア移動度は、第２層を構成する材料のキャリア移動度よりも大きい。そのため、このような光伝導アンテナは、キャリア移動度を高め、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる。
【００１２】
さらに、このような光伝導アンテナでは、第１層と第１電極および第２電極との間には、第２層が位置し、第２層は、第１層を構成する半絶縁性基板のキャリア移動度よりも小さいキャリア移動度を有する材料によって構成されている。そのため、第１層内で生成したキャリア（電子）が第１電極および第２電極に到達する可能性を小さくすることができる。すなわち、第２層によって、第１層内で生成したキャリアが第１電極および第２電極に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、このような光伝導アンテナは、高い耐圧を有することができる。
【００１３】
本発明に係る光伝導アンテナによれば、
前記第１電極は、前記平面視において、前記第１電極から前記第２電極側に突出する第１突出部を有し、
前記第２電極は、前記平面視において、前記第２電極から前記第１電極側に突出する第２突出部を有し、
前記平面視における前記第１突出部と前記第２突出部とに挟まれる領域に、前記第１領域と前記第２領域とが設けられていてもよい。
【００１４】
このような光伝導アンテナによれば、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる。
【００１５】
本発明に係る光伝導アンテナによれば、
前記第１電極および前記第２電極は、前記第１層に直流電圧を印加し、
前記第１電極は、正極であり、
前記第２電極は、負極であり、
前記平面視において、前記第２領域と前記第１突出部との間の距離は、前記第２領域と前記第２突出部との間の距離よりも大きくてもよい。
【００１６】
このような光伝導アンテナによれば、第１層内で生成した電子が第１電極（正極）に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、このような光伝導アンテナは、高い耐圧を有することができる。
【００１７】
本発明に係る光伝導アンテナによれば、
前記第１電極および前記第２電極は、前記第１層に交流電圧を印加し、
前記平面視において、前記第２領域と前記第１突出部との間の距離と、前記第２領域と前記第２突出部との間の距離とは、等しくてもよい。
【００１８】
このような光伝導アンテナによれば、第１層内で生成した電子が正極に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、このような光伝導アンテナは、高い耐圧を有することができる。
【００１９】
本発明に係る光伝導アンテナによれば、
前記第１電極は、前記平面視において、前記第１電極から前記第２電極側に突出する第１突出部を有し、
前記第２電極は、前記平面視において、前記第２電極から前記第１電極側に突出する第２突出部を有し、
前記平面視における前記第１突出部と前記第２突出部とに挟まれる領域が、前記第２領域であってもよい。
【００２０】
本発明に係る光伝導アンテナによれば、
前記第１層の表面に設けられた被覆層を備えていてもよい。
【００２１】
このような光伝導アンテナによれば、被覆層によって、リーク電流の発生を抑制することでき、高い耐圧を有することができる。
【００２２】
本発明に係る光伝導アンテナによれば、
前記第２層の表面には、凹部が形成され、
前記第１電極および前記第２電極は、前記凹部に設けられていてもよい。
【００２３】
このような光伝導アンテナによれば、第１電極および第２電極によって第１層に印加される電圧を高くすることができる。そのため、このような光伝導アンテナは、より強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる。
【００２４】
本発明に係るテラヘルツ波発生装置は、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
を備える。
【００２５】
このようなテラヘルツ波発生装置によれば、本発明に係る光伝導アンテナを備えているため、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる。
【００２６】
本発明に係るカメラは、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから出射され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を備える。
【００２７】
このようなカメラによれば、本発明に係る光伝導アンテナを備えているため、高い検出感度を有することができる。
【００２８】
本発明に係るイメージング装置は、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから出射され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を備える。
【００２９】
このようなイメージング装置によれば、本発明に係る光伝導アンテナを備えているため、高い検出感度を有することができる。
【００３０】
本発明に係る計測装置は、
前記光パルスを発生する光パルス発生装置と、
前記光パルスが照射されて前記テラヘルツ波を発生する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから出射され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を備える。
【００３１】
このような計測装置によれば、本発明に係る光伝導アンテナを備えているため、高い検出感度を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図２】第１実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。
【図３】低温成長ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）および半絶縁性ＧａＡｓ（ＳＩ−ＧａＡｓ）における電界強度とキャリア速度との関係を示すグラフ。
【図４】ＬＴ−ＧａＡｓおよびＳＩ−ＧａＡｓにおける電界強度とキャリア走行距離との関係を示すグラフ。
【図５】第１実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図６】第１実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。
【図７】第１実施形態に係る光伝導アンテナの製造工程を模式的に示す断面図。
【図８】第１実施形態に係る光伝導アンテナの製造工程を模式的に示す断面図。
【図９】第１実施形態に係る光伝導アンテナの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１０】第１実施形態に係る光伝導アンテナの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】第１実施形態に係る光伝導アンテナの製造工程を模式的に示す断面図。
【図１２】第１実施形態の変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図１３】第２実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図１４】第２実施形態に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。
【図１５】第２実施形態の第１変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図１６】第２実施形態の第１変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。
【図１７】第２実施形態の第２変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図１８】第２実施形態の第２変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。
【図１９】第２実施形態の第３変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図２０】第２実施形態の第３変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す平面図。
【図２１】第２実施形態の第４変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図２２】第２実施形態の第５変形例に係る光伝導アンテナを模式的に示す断面図。
【図２３】第３実施形態に係るテラヘルツ波発生装置を模式的に示す図。
【図２４】第４実施形態に係るイメージング装置を模式的に示すブロック図。
【図２５】第４実施形態に係るイメージング装置のテラヘルツ波検出部を模式的に示す平面図。
【図２６】対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフ。
【図２７】対象物の物質Ａ、Ｂ、およびＣの分布を示す画像の図。
【図２８】第５実施形態に係る計測装置を模式的に示すブロック図。
【図２９】第６実施形態に係るカメラを模式的に示すブロック図。
【図３０】第６実施形態に係るカメラを模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３４】
１．  第１実施形態
１．１．  光伝導アンテナ
まず、第１実施形態に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る光伝導アンテナ１００を模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る光伝導アンテナ１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。
【００３５】
光伝導アンテナ１００は、図１および図２に示すように、第１層１０と、第２層２０と、第１電極３０と、第２電極３４と、を備える。
【００３６】
第１層１０は、半絶縁性基板によって構成されている。ここで、「半絶縁性基板」とは、化合物半導体によって構成される基板であって、高抵抗（比抵抗が１０７Ω・ｃｍ以上）な基板のことをいう。具体的には、第１層１０を構成する半絶縁性基板は、不純物を含まない（ドーピングされていない）ＧａＡｓ基板やＩｎＰ基板である。第１層１０を構成するＧａＡｓ基板（半絶縁性ＧａＡｓ基板）やＩｎＰ基板（半絶縁性ＩｎＰ基板）は、ストイキオメトリーな状態であってもよい。すなわち、ＧａＡｓ基板を構成するＧａとＡｓとは、１：１の割合で存在していてもよいし、ＩｎＰ基板を構成するＩｎとＰとは、１：１の割合で存在していてもよい。なお、第１層１０を構成する半絶縁性基板は、ＩｎＡｓ基板やＩｎＳｂ基板であってもよい。
【００３７】
第２層２０は、第１層１０上に位置している。光伝導アンテナ１００は、第１層１０上に第２層２０が形成される第１領域３と、第１層１０上に第２層２０が形成されない第２領域５と、を有している。第１層１０および第２層２０の積層方向からの平面視において（以下、単に「平面視において」ともいう）、第１領域３は、第２層２０と重なっている領域であり、第２領域５は、第２層２０と重なっていない領域である。
【００３８】
第２層２０には、開口部２２が形成されている。開口部２２の形状は、特に限定されないが、図２に示す例では、長方形である。開口部２２は、第１層１０の表面１１が露出するように、第２層２０を貫通して形成されている。すなわち、開口部２２の底面は、表面１１によって規定されている。第２領域５は、平面視において、開口部２２と重なる領域である。言い換えると、第２領域５は、開口部２２によって規定される領域である。第２領域５は、平面視において、第１電極３０と第２電極３４との間に位置している。
【００３９】
第２層２０は、第１層１０を構成する半絶縁性基板のキャリア移動度よりも小さいキャリア移動度を有する材料によって構成されている。ここで、「キャリア移動度」とは、キャリア（電子および正孔）が固体の物質中を移動するとき、単位電界強度の下で単位時間当たりに移動する距離のことであり、固体の物質中でのキャリアの移動のしやすさをいう。
【００４０】
第２層２０を構成する材料は、具体的には、再結合中心を有する半導体材料や、酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁性材料である。ここで、「再結合中心」とは、ドナーおよびアクセプター以外の不純物や格子欠陥などによるエネルギー準位のことで、電子と正孔とを再結合させる仲介の役割をする。第２層２０を構成する半導体材料の比抵抗は、第１層１０を構成する半絶縁性基板の比抵抗よりも低い。
【００４１】
第２層２０を構成する半導体材料は、再結合中心を有していれば、特に限定されないが、具体的には、低温成長ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）、不純物を含まない（ドーピングされていない）ＧａＡｓ（ｉ−ＧａＡｓ）、ＡｌＧａＡｓ、酸素がドーピングされたＧａＡｓやＩｎＰである。
【００４２】
ここで、「ＬＴ−ＧａＡｓ」とは、低温で成長させたＧａＡｓのことであり、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法において成長させる場合は、成長温度は、２００℃〜３００℃程度である。ＬＴ−ＧａＡｓは、平衡状態における固溶限度よりも数桁多い約１ａｔｍ％の過剰Ａｓを含んでいる。この過剰Ａｓが凝集することにより、ＬＴ−ＧａＡｓは、再結合中心となる欠陥を有する。例えば、ストイキオメトリーな状態にあるＧａＡｓにＡｓをイオン注入することにより、再結合中心を有するＧａＡｓを形成してもよい。
【００４３】
ＬＴ−ＧａＡｓの他、凝集物が含まれているＩｎＡｓ、ＡｌＡｓ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳｅも再結合中心を有する半導体材料として、第２層２０を構成する材料に用いることができる。
【００４４】
ＬＴ−ＧａＡｓのキャリア移動度（電子移動度）は、１００ｃｍ２／Ｖｓ程度であり、キャリア寿命（電子が発生してから消滅するまでの時間）は、０．２ｐｓ程度であり、キャリア飽和速度（電界強度に対して飽和状態となる電子の速度）は、３×１０４ｍ／ｓ程度である。一方、半絶縁性ＧａＡｓのキャリア移動度は、２０００ｃｍ２／Ｖｓ程度であり、キャリア寿命は、２００ｐｓ程度であり、キャリア飽和速度は、２×１０５ｍ／ｓ程度である。このように、ＬＴ−ＧａＡｓは、半絶縁性ＧａＡｓよりも小さなキャリア移動度を有している。なお、これらの数値は一例であり、諸条件によって変更される場合がある。
【００４５】
ここで、図３は、ＬＴ−ＧａＡｓおよび半絶縁性ＧａＡｓ（ＳＩ−ＧａＡｓ）における電界強度とキャリア速度との関係を示すグラフである。図４は、ＬＴ−ＧａＡｓおよびＳＩ−ＧａＡｓにおける電界強度とキャリア走行距離との関係を示すグラフである。図３および図４から、ＳＩ−ＧａＡｓの方が、ＬＴ−ＧａＡｓよりも、キャリア速度およびキャリア走行距離も大きいことがわかる。なお、キャリア走行距離は、キャリア速度にキャリア寿命をかけることにより算出することができる。
【００４６】
第１電極３０および第２電極３４は、図１および図２に示すように、第２層２０上に位置している。すなわち、電極３０，３４と第１層１０との間には、第２層２０が位置している。電極３０，３４には、第１層１０に電圧を印加する電極である。電極３０，３４は、第１層１０に直流（ＤＣ）電圧を印加してもよいし、第１層１０に交流（ＡＣ）電圧を印加してもよい。電極３０，３４は、第２層２０とオーミックコンタクトしていてもよい。第２層２０の厚さは、電極３０，３４によって第１層１０に電圧を印加することができれば、特に限定されず、第２層２０を成膜できる最小膜厚以上であればよい。成膜方法によって異なるが、例えば、数ｎｍ以上１μｍ以下である。電極３０，３４の材質は、例えば、金、白金、チタン、アルミニウム、銅、クロムである。なお、金を用いる場合は、密着力を増すためにクロムを成膜した上に金を形成する場合もある。
【００４７】
第１電極３０は、平面視において、第１電極３０から第２電極３４側に突出する第１突出部３２を有している。図示の例では、第１電極３０は、基部３３を有し、第１突出部３２は、基部３３から突出している。第２電極３４は、平面視において、第２電極３４から第１電極３０側に突出する第２突出部３６を有している。図示の例では、第２電極３４は、基部３７を有し、第２突出部３６は、基部３７から突出している。電極３０，３４は、第１電極３０から第２電極３４に向かう方向と直交する方向に沿う仮想直線であって、平面視における突出部３２，３６に挟まれる領域７の中心Ｃを通る仮想直線（図示せず）に関して、線対称であってもよい。
【００４８】
第１突出部３２および第２突出部３６の平面形状は、図示の例では、長方形（すなわちダイポール型）であるが、特に限定されず、例えば台形（すなわちボウタイ型）であってもよい。同様に、基部３３，３７の平面形状も長方形に限定されない。図示の例では、平面視における第１突出部３２と第２突出部３６とに挟まれる領域７が、第２領域５である。すなわち、平面視における突出部３２，３６に挟まれる領域７に、第１領域３は、設けられておらず、図１に示すように、第１突出部３２は、開口部２２の内面を規定する第２層２０の側面と面一な側面を有し、第２突出部３６は、開口部２２の内面を規定する第２層２０の側面と面一な側面を有している。
【００４９】
第１突出部３２と第２突出部３６との間の距離は、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下であり、より具体的には、５μｍ程度である。光伝導アンテナ１００に発生する（光伝導アンテナ１００から放射される）テラヘルツ波のスペクトルは、電極３０，３４の形状に依存する。
【００５０】
次に、光伝導アンテナ１００の動作について説明する。電極３０，３４により第１層１０に電圧を印加した状態で、第２領域５の第１層１０に、光パルスＬを照射する。ここで、「光パルス」とは、短時間に急峻に強度が変化する光をいう。光パルスＬのパルス幅（半値全幅ＦＷＨＭ）は、特に限定されないが、例えば、１ｆｓ（フェムト秒）以上８００ｆｓ以下である。
【００５１】
光パルスＬの照射によって、第１層１０中にキャリア（電子および正孔）が瞬時に生成する。キャリアは、電極３０，３４により印加された電圧によって加速されて移動し、第１層１０中に瞬間的に電流（光電流）が流れる。そして、光電流の時間変化に比例した強度を有するテラヘルツ波が発生する。光電流の時間変化は、第１層１０を構成する半絶縁性基板のキャリア移動度に比例する。したがって、光伝導アンテナ１００には、第１層１０を構成する半絶縁性基板のキャリア移動度に比例したテラヘルツ波が発生する。なお、「テラヘルツ波」とは、周波数が、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の電磁波、特に、３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ以下の電磁波をいう。
【００５２】
第１電極３０を正極、第２電極３４を負極として、電極３０，３４によって第１層１０に直流電圧が印加される場合、光パルスＬは、図１および図２に示すように、第２電極３４よりも第１電極３０側に照射されることが好ましい。すなわち、平面視において、光パルスＬが照射されてキャリアが生成するキャリア生成位置Ｐと第１電極３０との間の距離（最短距離）は、キャリア生成位置Ｐと第２電極３４との間の距離（最短距離）よりも大きいことが好ましい。キャリア生成位置Ｐにおいて生成したキャリア（電子）は、第１電極３０（正極）側に向かうが、キャリア生成位置Ｐと第１電極３０との間の距離を大きくすることにより、電子が第１電極３０に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。
【００５３】
例えば、光パルスＬを正極側に照射した場合は、キャリア生成位置Ｐと正極との間の距離が小さく、生成した電子が正極に到達する可能性が高くなる。そのため、耐圧が低下することがある。
【００５４】
電極３０，３４によって第１層１０に交流電圧が印加される場合、光パルスＬは、図５および図６に示すように、平面視における電極３０，３４間の中間点に照射されることが好ましい。すなわち、平面視において、光パルスＬが照射されてキャリアが生成するキャリア生成位置Ｐと第１電極３０との間の距離と、キャリア生成位置Ｐと第２電極３４との間の距離とは、等しいことが好ましい。交流電圧では、電極３０，３４において正極負極が切り替わる。そのため、電子の移動方向は、反転する。したがって、電極３０，３４間の中間点に光パルスＬを照射することにより、キャリア生成位置Ｐにおいて生成した電子が正極に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。
【００５５】
例えば、キャリア生成位置Ｐが電極３０，３４のいずれか一方側に位置していると（電極３０，３４間の中間点からずれていると）、キャリア生成位置Ｐと正極との間の距離が小さくなることがあり、耐圧が低下することがある。なお、図５は、図６に示すＶ−Ｖ線断面図である。
【００５６】
半絶縁性ＧａＡｓの電子移動度は、ＬＴ−ＧａＡｓの電子移動度よりも大きいため、上記のように、光パルスＬを照射する位置（キャリア生成位置Ｐ）を特定することは、耐圧向上の観点から特に好ましいことである。
【００５７】
なお、図１および図５に示す例に限定されず、光パルスＬは、平面視における突出部３２，３６に挟まれた領域６の全体に照射されてもよい。
【００５８】
光伝導アンテナ１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５９】
光伝導アンテナ１００によれば、半絶縁性基板によって構成された第１層１０に、光パルスＬが照射される。半絶縁性基板のキャリア移動度は、第２層２０を構成する材料のキャリア移動度よりも大きい。そのため、光伝導アンテナ１００は、第２層２０に光パルスＬが照射される場合に比べて、キャリア移動度を高め、強度の大きなテラヘルツ波を発生（放射）することができる。より具体的には、光伝導アンテナ１００は、第２層２０に光パルスＬが照射される場合に比べて、１桁以上強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる。
【００６０】
さらに、光伝導アンテナ１００では、第１層１０と電極３０，３４との間には、第２層２０が位置し、第２層２０は、第１層１０を構成する半絶縁性基板のキャリア移動度よりも小さいキャリア移動度を有する材料によって構成されている。そのため、第１層１０内で生成したキャリア（電子）が電極３０，３４に到達する可能性を小さくすることができる。すなわち、第２層２０によって、第１層１０内で生成したキャリアが電極３０，３４に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、光伝導アンテナ１００は、高い耐圧を有することができる。さらに、キャリアが電極に到達すると、光伝導アンテナに発生するテラヘルツ波のスペクトルが変形し、所望のスペクトル形状を得られない場合があるが、光伝導アンテナ１００では、このような問題を回避することができる。
【００６１】
光伝導アンテナ１００によれば、電極３０，３４は、第１層１０に直流電圧を印加し、光パルスＬを、第２電極３４（負極）側に照射することができる。これにより、第１層１０内で生成した電子が第１電極３０（正極）に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、光伝導アンテナ１００は、高い耐圧を有することができる。
【００６２】
光伝導アンテナ１００によれば、電極３０，３４は、第１層１０に交流電圧を印加し、光パルスＬを、電極３０，３４間の中間点に照射することができる。これにより、第１層１０内で生成した電子が正極に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、光伝導アンテナ１００は、高い耐圧を有することができる。
【００６３】
１．２．  光伝導アンテナの製造方法
次に、第１実施形態に係る光伝導アンテナの製造方法について、図面を参照しながら説明する。図７〜図１０は、第１実施形態に係る光伝導アンテナ１００の製造工程を模式的に示す断面図であって、図１に対応している。
【００６４】
図７に示すように、第１層１０上に第２層２０を形成する。第２層２０は、例えば、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって形成される。第２層２０を構成する材料がＬＴ−ＧａＡｓである場合、ＭＢＥ法による成長温度は、例えば２００℃〜２７０℃、ＭＯＣＶＤ法による成長温度は、例えば４００℃〜７００℃である。ＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法によってＬＴ−ＧａＡｓを成膜した後に、例えば、アルシン雰囲気において、６００℃〜８００℃で熱処理を行ってもよい。ＬＴ−ＧａＡｓをＭＯＣＶＤ法によって成膜する場合、Ｇａのソースは、ＴＥＧａ（トリエチルガリウム）であってもよく、Ａｓのソースは、ＴＢＡｓ（タ−シャルブチルアルシン）であってもよい。
【００６５】
図８に示すように、第２層２０上に、所定形状のマスク層Ｍ１を形成する。マスク層Ｍ１の材質は、例えば、フォトレジスト、酸化シリコン（ＳｉＯ２）である。マスク層Ｍ１は、例えば、スピンコート法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。
【００６６】
図９に示すように、マスク層Ｍ１をマスクとして、第２層２０をエッチングし、第１層１０の表面１１を露出する。該エッチングによって、第１層１０が少し削れてもよい。その後、例えば公知の方法により、マスク層Ｍ１を除去する。
【００６７】
図１０に示すように、露出された第１層１０の表面１１に、所定形状のマスク層Ｍ２を形成する。マスク層Ｍ２の材質および形成方法は、マスク層Ｍ１と同じであってもよい。次に、マスク層Ｍ２上および第２層２０上に、電極層３０ａを形成する。電極層３０ａは、例えば、真空蒸着法により形成される。
【００６８】
図１に示すように、例えば公知の方法により、マスク層Ｍ２を除去する（リフトオフ）。これにより、マスク層Ｍ２の表面に形成されていた電極層３０ａが除去され、電極３０，３４を形成することができる。
【００６９】
以上の工程により、光伝導アンテナ１００を製造することができる。
【００７０】
なお、光伝導アンテナ１００の製造方法では、図１１に示すように、第１層１０上に、所定形状のマスク層Ｍ３を形成し、マスク層Ｍ３が形成されていない第１層１０の表面１１上に、選択的に第２層２０をエピタキシャル成長させてもよい。マスク層Ｍ３の材質および形成方法は、マスク層Ｍ１と同じであってもよい。
【００７１】
１．３．  変形例
次に、第１実施形態の変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図１２は、第１実施形態の変形例に係る光伝導アンテナ１１０を模式的に示す断面図であって、図１に対応している。以下、光伝導アンテナ１１０において、上述した光伝導アンテナ１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７２】
光伝導アンテナ１１０では、図１２に示すように、被覆層１１２を備えている点において、光伝導アンテナ１００と異なる。被覆層１１２は、第１層１０の表面１１に設けられている。より具体的には、被覆層１１２は、平面視における第１突出部３２と第２突出部３６とに挟まれる領域７（第２領域５）に設けられている。図示の例では、被覆層１１２は、さらに、電極３０，３４の表面および第２層２０の表面に設けられている。
【００７３】
被覆層１１２は、光パルスＬを透過することができる。被覆層１１２の材質は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、樹脂である。被覆層１１２は、例えば、ＣＶＤ法により形成される。
【００７４】
光伝導アンテナ１１０によれば、被覆層１１２によって、リーク電流の発生を抑制することでき、高い耐圧を有することができる。例えば第１層１０の表面１１が露出していると、表面１１に不純物が付着し、リークパスが形成される場合がある。その結果、リーク電流が発生する場合がある。光伝導アンテナ１１０では、このような問題を回避することができる。
【００７５】
２．  第２実施形態
２．１．  光伝導アンテナ
次に、第２実施形態に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図１３は、第２実施形態に係る光伝導アンテナ２００を模式的に示す断面図である。図１４は、第２実施形態に係る光伝導アンテナ２００を模式的に示す平面図である。なお、図１３は、図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。以下、光伝導アンテナ２００において、上述した光伝導アンテナ１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７６】
光伝導アンテナ１００では、図１および図２に示すように、平面視における第１突出部３２と第２突出部３６とに挟まれる領域７が、第２領域５であった。すなわち、平面視における突出部３２，３６に挟まれる領域７に、第１領域３は、設けられておらず、図１に示すように、第１突出部３２は、開口部２２の内面を規定する第２層２０の側面と面一な側面を有し、第２突出部３６は、開口部２２の内面を規定する第２層２０の側面と面一な側面を有していた。
【００７７】
これに対し、光伝導アンテナ２００では、図１３および図１４に示すように、平面視における突出部３２，３６に挟まれる領域７に、第１領域３と第２領域５とが設けられている。
【００７８】
第２領域５を規定する開口部２２は、複数設けられている。図１４に示す例では、開口部２２は、１６つ設けられているが、その数は特に限定されず、１つでもよい。図１４に示す例では、開口部２２の平面形状は、円形であるが、その形状は特に限定されず、四角形、五角形、六角形、楕円であってもよい。複数の開口部２２の平面形状は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、開口部２２の位置も特に限定されないが、図示の例では、複数の開口部２２は、隣り合う開口部２２の間隔が等しくなるように、配置されている。
【００７９】
光伝導アンテナ２００では、光パルスＬは、図１３に示すように、平面視における突出部３２，３６に挟まれる領域７全体に照射されてもよい。これにより、第１層１０中および第２層２０中にキャリアを生成させることができる。なお、図示はしないが、光パルスＬは、第２領域５に選択的に照射されてもよい。
【００８０】
光伝導アンテナ２００によれば、開口部２２の大きさや数を変えることにより、光パルスＬによって照射される第１層１０の面積を調整することができる。したがって、開口部２２の大きさや数を変えることにより、光伝導アンテナ２００から放射されるテラヘルツ波の強度を制御することができる。さらに、光伝導アンテナ２００では、開口部２２の大きさや間隔を変えることにより、光伝導アンテナ２００から放射されるテラヘルツ波の周波数を制御することができる。
【００８１】
２．２．  光伝導アンテナの製造方法
次に、第２実施形態に係る光伝導アンテナの製造方法について、説明する。第２実施形態に係る光伝導アンテナ２００の製造方法は、上述した光伝導アンテナ１００の製造方法と、基本的に同じである。したがって、その詳細な説明を省略する。
【００８２】
２．３．  変形例
２．３．１．  第１変形例
次に、第２実施形態の第１変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図１５は、第２実施形態の第１変形例に係る光伝導アンテナ２１０を模式的に示す断面図である。図１６は、第２の実施形態の第１変形例に係る光伝導アンテナ２１０を模式的に示す平面図である。なお、図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。
【００８３】
以下、光伝導アンテナ２１０において、上述した光伝導アンテナ１００，２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す変形例に係る光伝導アンテナ２２０，２３０，２４０についても同様である。
【００８４】
光伝導アンテナ２１０では、図１５および図１６に示すように、光伝導アンテナ２００に比べて、突出部３２，３６付近に、第２領域５を規定する開口部２２が設けられていない。具体的には、突出部３２，３６間距離が５μｍ程度ある場合、光伝導アンテナ２１０では、平面視において、第１突出部３２と開口部２２との間の距離（最短距離）、および第２突出部３６と開口部２２との間の距離（最短距離）は、２μｍ程度（突出部３２，３６間距離の４割程度）以上離れている。
【００８５】
光伝導アンテナ２１０によれば、光伝導アンテナ２００に比べて、光パルスＬの照射により第１層１０内に生成されるキャリアの生成位置から、電極３０，３４までの距離を、大きくすることができる。そのため、第１層１０内に生成したキャリアが電極３０，３４に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、光伝導アンテナ２１０は、高い耐圧を有することができる。
【００８６】
２．３．２．  第２変形例
次に、第２実施形態の第２変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図１７は、第２の実施形態の第２変形例に係る光伝導アンテナ２２０を模式的に示す断面図である。図１８は、第２の実施形態の第２変形例に係る光伝導アンテナ２２０を模式的に示す平面図である。なお、図１７は、図１８のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。
【００８７】
光伝導アンテナ２００では、図１３および図１４に示すように、開口部２２（第２領域５）は、複数設けられていた。これに対し、光伝導アンテナ２２０では、図１７および図１８に示すように、開口部２２（第２領域５）は、例えば１つ設けられている。
【００８８】
光伝導アンテナ２２０では、平面視において、第２領域５と第１突出部３２との間の距離（最短距離）Ｌ１は、第２領域５と第２突出部３６との間の距離（最短距離）Ｌ２よりも大きい。すなわち、第２領域５は、第１突出部３２よりも第２突出部３６側に設けられている。図示の例では、距離Ｌ２は、零（ゼロ）である。すなわち、第２突出部３６は、開口部２２の内面を規定する第２層２０の側面と面一な側面を有している。言い換えると、平面視において、第２突出部３６は、開口部２２と接している。
【００８９】
なお、図示はしないが、第２突出部３６は、開口部２２の内面を規定する第２層２０の側面と面一な側面を有しておらず、平面視において、第２突出部３６と開口部２２とは、離間していてもよい。
【００９０】
また、図示はしないが、距離Ｌ１が距離Ｌ２よりも大きければ、平面視における突出部３２，３６に挟まれる領域７に、複数の開口部２２（第２領域５）が設けられていてもよい。
【００９１】
光伝導アンテナ２２０では、電極３０，３４は、第１層１０に直流電圧を印加する。第１電極３０は正極であり、第２電極３４は負極である。
【００９２】
光伝導アンテナ２２０によれば、第１層１０内で生成したキャリア（電子）は、第１電極３０（正極）側に向かう。したがって、光伝導アンテナ２２０では、距離Ｌ１を距離Ｌ２よりも大きくすることにより、光伝導アンテナ２００に比べて、第１層１０内で生成した電子が第１電極３０（正極）に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、光伝導アンテナ２２０は、高い耐圧を有することができる。
【００９３】
２．３．３．  第３変形例
次に、第２実施形態の第３変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図１９は、第２実施形態の第３変形例に係る光伝導アンテナ２３０を模式的に示す断面図である。図２０は、第２実施形態の第３変形例に係る光伝導アンテナ２３０を模式的に示す平面図である。なお、図１９は、図２０のＸＩＸ−ＸＩＸ線断面図である。
【００９４】
光伝導アンテナ２００では、図１３および図１４に示すように、開口部２２（第２領域５）は、複数設けられていた。これに対し、光伝導アンテナ２３０では、図１９および図２０に示すように、第２領域５（開口部２２）は、例えば１つ設けられている。
【００９５】
光伝導アンテナ２３０では、平面視において、第２領域５と第１突出部３２との間の距離（最短距離）Ｌ１と、第２領域５と第２突出部３６との間の距離（最短距離）Ｌ２とは、等しい。図示の例では、第２領域５（開口部２２）は、平面視においる突出部３２，３６に挟まれる領域７の中心Ｃと重なって設けられている。
【００９６】
なお、図示はしないが、距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等しければ、平面視における突出部３２，３６に挟まれる領域７に、複数の開口部２２（第２領域５）が設けられていてもよい。
【００９７】
光伝導アンテナ２３０では、電極３０，３４は、第１層１０に交流電圧を印加する。すなわち、光伝導アンテナ２３０では、電極３０，３４は、正極負極が切り替わる。
【００９８】
光伝導アンテナ２３０によれば、第１層１０内に生成した電子の移動方向は、反転する。したがって、距離Ｌ１と距離Ｌ２とを等しくすることにより、第１層１０内で生成した電子が正極に到達する前に消滅する可能性を高くすることができる。その結果、光伝導アンテナ２３０は、高い耐圧を有することができる。
【００９９】
２．３．４．  第４変形例
次に、第２実施形態の第４変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図２１は、第２実施形態の第４変形例に係る光伝導アンテナ２４０を模式的に示す断面図であって、図１３に対応している。
【０１００】
光伝導アンテナ２４０では、図２１に示すように、第２層２０に凹部２４が形成されている点において、光伝導アンテナ２００と異なる。凹部２４の底面は、第２層２０の面によって規定されている。凹部２４は、例えば、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって形成される。
【０１０１】
光伝導アンテナ２４０では、電極３０，３４は、凹部２４に設けられている。すなわち、電極３０，３４の下に位置する第２層２０の厚さは、電極３０，３４の下に位置しない第２層２０の厚さよりも小さい。電極３０，３４は、その全体が凹部２４に設けられていてもよいし、電極３０，３４の突出部３２，３６のみが凹部２４に設けられていてもよい。凹部２４の平面形状は、突出部３２，３６と重なる形状であれば、特に限定されない。
【０１０２】
光伝導アンテナ２４０によれば、電極３０，３４は、凹部２４に設けられているため、光伝導アンテナ２００に比べて、電極３０，３４によって第１層１０に印加される電圧を高くすることができる。そのため、光伝導アンテナ２４０は、より強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる。
【０１０３】
２．３．５．  第５変形例
次に、第２実施形態の第５変形例に係る光伝導アンテナについて、図面を参照しながら説明する。図２２は、第２実施形態の第５変形例に係る光伝導アンテナ２５０を模式的に示す断面図であって、図１３に対応している。以下、光伝導アンテナ２５０において、上述した光伝導アンテナ１００，１１０，２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１０４】
光伝導アンテナ２５０では、図２２に示すように、被覆層１１２を備えている点において、光伝導アンテナ２００と異なる。被覆層１１２は、第１層１０の表面１１に設けられている。図示の例では、被覆層１１２は、さらに、第２層２０の表面および電極３０，３４の表面に設けられている。
【０１０５】
光伝導アンテナ２５０によれば、被覆層１１２によって、リーク電流の発生を抑制することでき、高い耐圧を有することができる。例えば第１層１０の表面１１が露出していると、表面１１に不純物が付着し、リークパスが形成される場合がある。その結果、リーク電流が発生する場合がある。光伝導アンテナ２５０では、このような問題を回避することができる。
【０１０６】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係るテラヘルツ波発生装置について、図面を参照しながら説明する。図２３は、第３実施形態に係るテラヘルツ波発生装置３００を模式的に示す図である。
【０１０７】
テラヘルツ波発生装置３００は、図２３に示すように、光パルス発生装置３１０と、本発明に係る光伝導アンテナと、を備える。以下では、本発明に係る光伝導アンテナとして、光伝導アンテナ１００を用いた例について説明する。
【０１０８】
光パルス発生装置３１０は、励起光である光パルスを発生させる。光パルス発生装置３１０は、光伝導アンテナ１００を照射することができる。光パルス発生装置３１０が発生させる光パルスの幅は、例えば、１ｆｓ以上８００ｆｓ以下である。光パルス発生装置３１０としては、例えば、フェムト秒ファイバーレーザー、チタンサファイヤレーザーを用いる。
【０１０９】
光伝導アンテナ１００は、上記のとおり、光パルスが照射されて、テラヘルツ波を発生することができる。
【０１１０】
テラヘルツ波発生装置３００は、光伝導アンテナ１００を備えているため、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる。
【０１１１】
４．  第４実施形態
次に、第４実施形態に係るイメージング装置４００について、図面を参照しながら説明する。図２４は、第４実施形態に係るイメージング装置４００を示すブロック図である。図２５は、イメージング装置４００のテラヘルツ波検出部４２０を模式的に示す平面図である。図２６は、対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。図２７は、
対象物の物質Ａ、Ｂ、およびＣの分布を示す画像の図である。
【０１１２】
イメージング装置４００は、図２４に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部４１０と、テラヘルツ波発生部４１０から出射し、対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部４２０と、テラヘルツ波検出部４２０の検出結果に基づいて、対象物Ｏの画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部４３０と、を備えている。
【０１１３】
テラヘルツ波発生部４１０としては、本発明に係るテラヘルツ波発生装置を用いることができる。以下では、本発明に係るテラヘルツ波発生装置として、テラヘルツ波発生装置３００を用いた場合について説明する。
【０１１４】
テラヘルツ波検出部４２０としては、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルター４０と、フィルター４０を通過した前記目的の波長のテラヘルツ波を検出する検出部４４と、を備えたものを用いる。また、検出部４４としては、例えば、テラヘルツ波を熱に変換して検出するもの、すなわち、テラヘルツ波を熱に変換し、そのテラヘルツ波のエネルギー（強度）を検出し得るものを用いる。このような検出部としては、例えば、焦電センサー、ボロメーター等が挙げられる。なお、テラヘルツ波検出部４２０の構成は、上記の構成に限定されない。
【０１１５】
また、フィルター４０は、２次元的に配置された複数の画素（単位フィルター部）４２を有している。すなわち、各画素４２は、行列状に配置されている。
【０１１６】
また、各画素４２は、互いに異なる波長のテラヘルツ波を通過させる複数の領域、すなわち、通過させるテラヘルツ波の波長（以下、「通過波長」とも言う）が互いに異なる複数の領域を有している。なお、図示の構成では、各画素４２は、第１の領域４２１、第２の領域４２２、第３の領域４２３、および第４の領域４２４を有している。
【０１１７】
また、検出部４４は、フィルター４０の各画素４２の第１の領域４２１、第２の領域４２２、第３の領域４２３、および第４の領域４２４に対応してそれぞれ設けられた第１の単位検出部４４１、第２の単位検出部４４２、第３の単位検出部４４３、および第４の単位検出部４４４を有している。各第１の単位検出部４４１、各第２の単位検出部４４２、各第３の単位検出部４４３、および各第４の単位検出部４４４は、それぞれ、各画素４２の第１の領域４２１、第２の領域４２２、第３の領域４２３、および第４の領域４２４を通過したテラヘルツ波を熱に変換して検出する。これにより、各画素４２のそれぞれにおいて、４つの目的の波長のテラヘルツ波をそれぞれ確実に検出することができる。
【０１１８】
次に、イメージング装置４００の使用例について説明する。
【０１１９】
まず、分光イメージングの対象となる対象物Ｏが、３つの物質Ａ、ＢおよびＣで構成されているとする。イメージング装置４００は、この対象物Ｏの分光イメージングを行う。また、ここでは、一例として、テラヘルツ波検出部４２０は、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出することとする。
【０１２０】
また、テラヘルツ波検出部４２０のフィルター４０の各画素４２においては、第１の領域４２１および第２の領域４２２を使用する。第１の領域４２１の通過波長をλ１、第２の領域４２２の通過波長をλ２とし、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度をα１、波長λ２の成分の強度をα２としたとき、その強度α２と強度α１の差分（α２−α１）が、物質Ａと物質Ｂと物質Ｃとで、互いに顕著に区別できるように、前記第１の領域４２１の通過波長λ１および第２の領域４２２の通過波長λ２が設定されて
いる。
【０１２１】
図２６に示すように、物質Ａにおいては、対象物Ｏで反射したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と波長λ１の成分の強度α１の差分（α２−α１）は、正値となる。また、物質Ｂにおいては、強度α２と強度α１の差分（α２−α１）は、零となる。また、物質Ｃにおいては、強度α２と強度α１の差分（α２−α１）は、負値となる。
【０１２２】
イメージング装置４００により、対象物Ｏの分光イメージングを行う際は、まず、テラヘルツ波発生部４１０により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部４２０で、α１およびα２として検出する。この検出結果は、画像形成部４３０に送出される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏで反射したテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。
【０１２３】
画像形成部４３０においては、前記検出結果に基づいて、フィルター４０の第２の領域４２２を通過したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と、第１の領域４２１を通過したテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度α１の差分（α２−α１）を求める。そして、対象物Ｏのうち、前記差分が正値となる部位を物質Ａ、前記差分が零となる部位を物質Ｂ、前記差分が負値となる部位を物質Ｃと判断し、特定する。
【０１２４】
また、画像形成部４３０では、図２７に示すように、対象物Ｏの物質Ａ、Ｂ、およびＣの分布を示す画像の画像データを作成する。この画像データは、画像形成部４３０から図示しないモニターに送出され、そのモニターにおいて、対象物Ｏの物質Ａ、Ｂ、およびＣの分布を示す画像が表示される。この場合、例えば、対象物Ｏの物質Ａの分布する領域は黒色、物質Ｂの分布する領域は灰色、物質Ｃの分布する領域は白色に色分けして表示される。このイメージング装置４００では、以上のように、対象物Ｏを構成する各物質の同定と、その各部質の分布測定とを同時に行うことができる。
【０１２５】
なお、イメージング装置４００の用途は、上記のものに限らず、例えば、人物に対してテラヘルツ波を照射し、その人物を透過または反射したテラヘルツ波を検出し、画像形成部４３０において処理を行うことにより、その人物が、拳銃、ナイフ、違法な薬物等を所持しているか否かを判別することもできる。
【０１２６】
イメージング装置４００によれば、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる光伝導アンテナ１００を備える。そのため、イメージング装置４００は、高い検出感度を有することができる。
【０１２７】
５．  第５実施形態
次に、第５実施形態に係る計測装置５００について、図面を参照しながら説明する。図２８は、第５実施形態に係る計測装置５００を示すブロック図である。
【０１２８】
以下、第５実施形態に係る計測装置５００において、上述した第４実施形態に係るイメージング装置４００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。このことは、以下に示す第６実施形態に係るカメラ６００においても同様である。
【０１２９】
計測装置５００は、図２８に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部４１０と、テラヘルツ波発生部４１０から出射され、対象物Ｏを透過するテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部４２０と、テラヘルツ波検出部４２０の検出結果に基づいて、対象物Ｏを計測する計測部５１０と、を備えている。
【０１３０】
次に、計測装置５００の使用例について説明する。計測装置５００により、対象物Ｏの分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生部４１０により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部４２０で検出する。この検出結果は、計測部５１０に送出される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。
【０１３１】
計測部５１０においては、前記検出結果から、フィルター４０の各画素４２を構成する第１の領域４２１、第２の領域４２２、第３の領域４２３、および第４の領域４２４を通過したテラヘルツ波のそれぞれの強度を把握し、対象物Ｏの成分およびその分布の分析等を行う。
【０１３２】
計測装置５００によれば、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる光伝導アンテナ１００を備える。そのため、計測装置５００は、高い検出感度を有することができる。
【０１３３】
６．  第６実施形態
次に、第６実施形態に係るカメラ６００について、図面を参照しながら説明する。図２９は、第６実施形態に係るカメラ６００を示すブロック図である。図３０は、第６実施形態に係るカメラ６００を模式的に示す斜視図である。
【０１３４】
カメラ６００は、図２９および図３０に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部４１０と、テラヘルツ波発生部４１０から出射され、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波または対象物Ｏを透過したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部４２０と、テラヘルツ波検出部４２０の検出結果を記憶する記憶部６１０と、を備える。そして、これらの各部４１０，４２０，６１０は、カメラ６００の筐体６２０に収められている。また、カメラ６００は、対象物Ｏで反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部４２０に収束（結像）させるレンズ（光学系）６３０と、テラヘルツ波発生部４１０で発生したテラヘルツ波を筐体６２０の外部へ出射させるための窓部６４０と、を備える。レンズ６３０や窓部６４０は、テラヘルツ波を透過・屈折させるシリコン、石英、ポリエチレンなどの部材によって構成されている。なお、窓部６４０は、スリットのように単に開口が設けられている構成としてもよい。
【０１３５】
次に、カメラ６００の使用例について説明する。カメラ６００により、対象物Ｏを撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生部４１０により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をレンズ６３０によってテラヘルツ波検出部４２０に収束（結像させて）検出する。この検出結果は、記憶部６１０に送出され、記憶される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。また、前記検出結果は、例えば、パーソナルコンピューター等の外部装置に送信することもできる。パーソナルコンピューターでは、前記検出結果に基づいて、各処理を行うことができる。
【０１３６】
カメラ６００によれば、強度の大きなテラヘルツ波を発生することができる光伝導アンテナ１００を備える。そのため、カメラ６００は、高い検出感度を有することができる。
【０１３７】
上記の他、本発明に係る光伝導アンテナを備えるテラヘルツ波発生装置は、医療分野で応用されることができ、様々な治療および早期発見に貢献することができる。例えば、癌検診の精度向上、ＤＮＡやたんぱく質の分析精度の向上に貢献することができる。なお、本発明に係る光伝導アンテナは、テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出装置に応用されてもよい。
【０１３８】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１３９】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１４０】
３…第１領域、５…第２領域、７…平面視における突出部に挟まれる領域、１０…第１層、１１…表面、２０…第２層、２２…開口部、２４…凹部、３０…第１電極、３０ａ…電極層、３２…第１突出部、３３…基部、３４…第２電極、３６…第２突出部、３７…基部、４０…フィルター、４２…画素、４４…検出部、１００，１１０…光伝導アンテナ、１１２…被覆層、２００，２１０，２２０，２３０，２４０，２５０…光伝導アンテナ、３００…テラヘルツ波発生装置、３１０…光パルス発生装置、４００…イメージング装置、４１０…テラヘルツ波発生部、４２０…テラヘルツ波検出部、４２１…第１の領域、４２２…第２の領域、４２３…第３の領域、４２４…第４の領域、４３０…画像形成部、４４１…第１の単位検出部、４４２…第２の単位検出部、４４３…第３の単位検出部、４４４…第４の単位検出部、５００…計測装置、５１０…計測部、６００…カメラ、６１０…記憶部、６２０…筐体、６３０…レンズ、６４０…窓部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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