(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域上に前記第１導電領域および前記第２導電領域が設けられ、
前記半導体領域は、前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置する部分を有しており、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とする光伝導アンテナ。
【請求項２】
前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙が、前記半導体領域により埋められている請求項１に記載の光伝導アンテナ。
【請求項３】
前記平面視において前記第１電極と前記第１導電領域とが同一形状をなしている請求項１または２に記載の光伝導アンテナ。
【請求項４】
前記平面視において前記第２電極と前記第２導電領域とが同一形状をなしている請求項１ないし３のいずれかに記載の光伝導アンテナ。
【請求項５】
前記平面視において、前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置する前記半導体領域の界面上の少なくとも一部に設けられた絶縁領域を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の光伝導アンテナ。
【請求項６】
前記半導体領域の半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体である請求項１ないし５のいずれかに記載の光伝導アンテナ。
【請求項７】
パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域上に前記第１導電領域および前記第２導電領域が設けられ、
前記半導体領域は、前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置する部分を有しており、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項８】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物にて反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域上に前記第１導電領域および前記第２導電領域が設けられ、
前記半導体領域は、前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置する部分を有しており、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とするカメラ。
【請求項９】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射した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、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域上に前記第１導電領域および前記第２導電領域が設けられ、
前記半導体領域は、前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置する部分を有しており、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とするイメージング装置。
【請求項１０】
テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射した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、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域上に前記第１導電領域および前記第２導電領域が設けられ、
前記半導体領域は、前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置する部分を有しており、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置してい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、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置に関するものである。
【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、分光計測等の各計測、非破壊検査等に用いることができる。
このテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置は、サブｐ秒（数百ｆ秒）程度のパルス幅をもつ光パルス（パルス光）を発生する光源装置と、光源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する光伝導アンテナとを有している。
【０００３】
前記光伝導アンテナとしては、例えば、特許文献１に、ｎ型半導体層と、ｉ型半導体層と、ｐ型半導体層とを有するｐｉｎ構造の光伝導素子（光伝導アンテナ）が開示されている。この光伝導アンテナでは、ｉ型半導体層の一方の面側にｎ型半導体層が設けられ、他方の面側にｐ型半導体層が設けられている。また、ｉ型半導体層の厚さ方向に対して、ｎ型半導体層とｐ型半導体層とが互いにずれるように配置されている。なお、テラへルツ波は、電界の向きに対して垂直な方向に出射する。
【０００４】
前記特許文献１に記載の光伝導アンテナでは、低温成長ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）基板を用いて製造されたダイポール形状光伝導アンテナ（ＰＣＡ）に対して、発生するテラヘルツ波の強度を１０倍程度大きくすることができる。
しかしながら、特許文献１に記載の光伝導アンテナでは、ｉ型半導体層の一方の面側にｎ型半導体層が設けられ、他方の面側にｐ型半導体層が設けられているので、製造時のｉ型半導体層の厚さのばらつきに応じて、電界の方向が変わり、これにより、テラへルツ波の出射方向にばらつきが生じるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５０２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、出射方向のばらつきを抑え、かつ高い強度のテラヘルツ波を発生することができる光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、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】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の光伝導アンテナは、パルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナであって、
第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置しており、かつ、前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とする。
これにより、電界の方向を一定にすることができ、これによって、テラへルツ波の出射方向のばらつきを抑えることができ、また、高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
【０００８】
本発明の光伝導アンテナでは、前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙が、前記半導体領域により埋められていることが好ましい。
これにより、より高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
本発明の光伝導アンテナでは、前記第１電極は、前記第１導電領域上に設けられており、
前記平面視において前記第１電極と前記第１導電領域とが同一形状をなしていることが好ましい。
これにより、第１導電領域と第１電極との接触抵抗を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。
【０００９】
本発明の光伝導アンテナでは、前記第２電極は、前記第２導電領域上に設けられており、
前記平面視において前記第２電極と前記第２導電領域とが同一形状をなしていることが好ましい。
これにより、第２導電領域と第２電極との接触抵抗を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。
【００１０】
本発明の光伝導アンテナでは、前記平面視において、前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置する前記半導体領域の界面上の少なくとも一部に設けられた絶縁領域を有することが好ましい。
これにより、第１導電領域と第２導電領域との間の間隙におけるリーク電流の発生をより確実に防止することができる。
本発明の光伝導アンテナでは、前記半導体領域の半導体材料は、ＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体であることが好ましい。
これにより、より高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
【００１１】
本発明のテラヘルツ波発生装置は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置しており、かつ、前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するテラヘルツ波発生装置を提供することができる。
【００１２】
本発明のカメラは、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物にて反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、を備え、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置しており、かつ、前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するカメラを提供することができる。
【００１３】
本発明のイメージング装置は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射した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、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１不純物含有半導体層と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置しており、かつ、前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有するイメージング装置を提供することができる。
【００１４】
本発明の計測装置は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部と、
前記テラヘルツ波発生部から出射し、対象物を透過または反射した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、
前記テラヘルツ波発生部は、パルス光を発生する光源と、
前記光源にて発生したパルス光が照射されることによりテラヘルツ波を発生する光伝導アンテナと、を備え、
前記光伝導アンテナは、第１導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第１導電領域と、
前記第１導電領域の層厚方向からの平面視において前記第１導電領域に対して所定の間隙を介して位置しており、かつ、前記第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む半導体材料で構成された層状の第２導電領域と、
前記平面視における前記第１導電領域と前記第２導電領域との間の前記間隙に位置しており、かつ、前記第１導電領域の半導体材料または前記第２導電領域の半導体材料よりもキャリア濃度が低い半導体材料で構成された半導体領域と、
前記第１導電領域に電気的に接続する第１電極と、
前記第２導電領域に電気的に接続する第２電極と、を備え、
前記半導体領域の前記間隙における界面と、前記第１導電領域の一方の界面と、前記第２導電領域の一方の界面と、前記半導体層の一方の界面とが、同一面内に位置し、
前記第１導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面と、前記第２導電領域の前記一方の界面に対向する他方の界面とが、前記半導体領域の前記間隙における界面に対して同一側に位置していることを特徴とする。
これにより、前記本発明の効果を有する計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のテラヘルツ波発生装置（光伝導アンテナ）の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナの平面図である。
【図３】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナのｎ型半導体層およびｐ型半導体層の平面図である。
【図４】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光源装置の断面斜視図である。
【図５】図４中のＡ−Ａ線での断面図である。
【図６】図４中のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図７】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナの製造方法の１例を説明するための断面図である。
【図８】図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナの製造方法の１例を説明するための断面図である。
【図９】本発明の光伝導アンテナの第２実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の光伝導アンテナの第３実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の光伝導アンテナの第４実施形態を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す光伝導アンテナの製造方法の１例を説明するための断面図である。
【図１３】本発明のイメージング装置の実施形態を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示すイメージング装置のテラヘルツ波検出装置を示す平面図である。
【図１５】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１６】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。
【図１７】本発明の計測装置の実施形態を示すブロック図である。
【図１８】本発明のカメラの実施形態を示すブロック図である。
【図１９】本発明のカメラの実施形態を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のテラヘルツ波発生装置の第１実施形態を示す図である。この図１では、光伝導アンテナについては図２中のＳ−Ｓ線での断面図、光源装置についてはブロック図を示す。図２は、図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナの平面図、図３は、図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナのｎ型半導体層およびｐ型半導体層の平面図、図４は、図１に示すテラヘルツ波発生装置の光源装置の断面斜視図、図５は、図４中のＡ−Ａ線での断面図、図６は、図４中のＢ−Ｂ線での断面図、図７および図８は、図１に示すテラヘルツ波発生装置の光伝導アンテナの製造方法の１例を説明するための断面図である。なお、以下では、図１、図４〜８中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
【００１７】
図１に示すように、テラヘルツ波発生装置１は、励起光である光パルス（パルス光）を発生する光源装置３と、光源装置３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する光伝導アンテナ２とを有している。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以下の電磁波を言う。
【００１８】
図４〜図６に示すように、光源装置３は、本実施形態では、光パルスを発生する光パルス発生部４と、光パルス発生部４で発生した光パルスに対し、パルス圧縮を行う第１のパルス圧縮部５と、第１のパルス圧縮部５でパルス圧縮がなされた光パルスに対し、パルス圧縮を行う第２のパルス圧縮部７と、光パルスを増幅する増幅部６とを有している。
増幅部６は、第１のパルス圧縮部５の前段、または第１のパルス圧縮部５と第２のパルス圧縮部７との間に設けられるが、図示の構成では、増幅部６は、第１のパルス圧縮部５と第２のパルス圧縮部７との間に設けられている。これにより、第１のパルス圧縮部５でパルス圧縮がなされた光パルスが、増幅部６で増幅され、増幅部６で増幅された光パルスが、第２のパルス圧縮部７でパルス圧縮がなされる。
【００１９】
また、光源装置３から出射する光パルスのパルス幅（半値幅）は、特に限定されないが、１ｆ秒以上８００ｆ秒以下であることが好ましく、１０ｆ秒以上２００ｆ秒以下であることがより好ましい。
また、光源装置３から出射する光パルスの周波数は、後述する光伝導アンテナ２のｉ型半導体層２４のバンドギャップに対応する周波数以上に設定される。
【００２０】
また、光パルス発生部４は、例えば、ＤＢＲレーザー、ＤＦＢレーザー、モード同期レーザー等、いわゆる半導体レーザーを用いることができる。この光パルス発生部４で発生する光パルスのパルス幅は、特に限定されないが、１ｐ秒以上１００ｐ秒以下であることが好ましい。
また、第１のパルス圧縮部５は、可飽和吸収に基づくパルス圧縮を行うものである。すなわち、第１のパルス圧縮部５は、可飽和吸収体を有しており、その可飽和吸収体により、光パルスを圧縮し、そのパルス幅を減少させる。
【００２１】
また、第２のパルス圧縮部７は、群速度分散補償に基づくパルス圧縮を行うものである。すなわち、第２のパルス圧縮部７は、群速度分散補償媒体、本実施形態では、結合導波路構造を有しており、その結合導波路構造により、光パルスを圧縮し、そのパルス幅を減少させる。
また、光源装置３の光パルス発生部４と、第１のパルス圧縮部５と、増幅部６と、第２のパルス圧縮部７とは、一体化、すなわち同一基板上に集積されている。
【００２２】
具体的には、光源装置３は、半導体基板である基板３１と、基板３１上に設けられたクラッド層３２と、クラッド層３２上に設けられた活性層３３と、活性層３３上に設けられた導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４上に設けられたクラッド層３５と、クラッド層３５上に設けられたコンタクト層３６と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４上に設けられた絶縁層３７と、基板３１の表面に設けられたクラッド層３２側の電極３８と、コンタクト層３６および絶縁層３７の表面に設けられたクラッド層３５側の電極３９１、３９２、３９３、３９４および３９５とを有している。また、光パルス発生部４の導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、クラッド層３５との間には、回折格子３０が設けられている。なお、導波路構成プロセス用エッチングストップ層は、活性層の直上に限らず、例えば、クラッド層の中に設けられていてもよい。
【００２３】
なお、各部の構成材料は、特に限定されないが、一例として、基板３１、コンタクト層３６としては、それぞれ、例えば、ＧａＡｓ等が挙げられる。また、クラッド層３２、３５、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４、回折格子３０としては、それぞれ、例えば、ＡｌＧａＡｓ等が挙げられる。また、活性層３３としては、例えば、多重量子井戸と呼ばれる量子効果を用いた構成等が挙げられる。具体的には、活性層３３としては、例えば、井戸層（ＧａＡｓ井戸層）とバリア層（ＡｌＧａＡｓバリア層）とを交互に複数ずつ設けてなる多重量子井戸等で構成された分布屈折率型多重量子井戸と呼ばれる構造のもの等が挙げられる。
【００２４】
また、図示の構成では、光源装置３における導波路は、クラッド層３２と、活性層３３と、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４と、クラッド層３５とで構成されている。また、クラッド層３５は、導波路の上部にのみ、その導波路に対応した形状に設けられている。また、クラッド層３５は、不要な部分をエッチングにより除去することにより形成されている。なお、製造方法によっては、導波路構成プロセス用エッチングストップ層３４を省略してもよい。
【００２５】
また、クラッド層３５およびコンタクト層３６は、それぞれ、２つずつ設けられている。一方のクラッド層３５およびコンタクト層３６は、光パルス発生部４と、第１のパルス圧縮部５と、増幅部６と、第２のパルス圧縮部７の一部を構成し、連続的に設けられており、他方のクラッド層３５およびコンタクト層３６は、第２のパルス圧縮部７の一部を構成している。すなわち、第２のパルス圧縮部７には、１対のクラッド層３５と、１対のコンタクト層３６とが設けられている。
【００２６】
また、電極３９１は、光パルス発生部４のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９２は、第１のパルス圧縮部５のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９３は、増幅部６のクラッド層３５に対応するように設けられ、また、電極３９４および３９５は、それぞれ、第２のパルス圧縮部７の２つのクラッド層３５に対応するように設けられている。なお、電極３８は、光パルス発生部４、第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７の共通の電極である。そして、電極３８と電極３９１とで光パルス発生部４の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９２とで第１のパルス圧縮部５の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９３とで増幅部６の１対の電極が構成され、また、電極３８と電極３９４、電極３８と電極３９５とで第２のパルス圧縮部７の２対の電極が構成される。
【００２７】
なお、光源装置３の全体形状は、図示の構成では、直方体をなしているが、これに限定されないことは、言うまでもない。
また、光源装置３の寸法は、特に限定されないが、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下×０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下×０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下とすることができる。
なお、本発明では、光源装置の構成は、前述した構成に限定されないことは、言うまでもない。
【００２８】
次に、光伝導アンテナ２について説明する。
図１および図２に示すように、光伝導アンテナ２は、ｎ型半導体層（第１導電領域）２２と、テラヘルツ波を発生するｉ型半導体層（半導体領域）２４と、ｐ型半導体層（第２導電領域）２３と、１対の電極を構成する電極２８（第１電極）および電極（第２電極）２９とを有している。ｉ型半導体層２４は、ｎ型半導体層２２、ｐ型半導体層２３、電極２８および２９を支持し、主に剛性を担う基板を兼ねている。すなわち、ｉ型半導体層２４上にｎ型半導体層２２およびｐ型半導体層２３が設けられ、ｎ型半導体層２２上に電極２８が設けられ、ｐ型半導体層２３上に電極２９が設けられている。
なお、ｉ型半導体層２４が基板を兼ねるのではなく、光伝導アンテナ２は、別途、基板を有し、必要な部位のみにｉ型半導体層が設けられていてもよい。
【００２９】
ｉ型半導体層２４の形状は、図示の構成では、光パルスが入射する方向から見たとき、四角形をなしている。なお、ｉ型半導体層２４の形状は、四角形には限定されず、この他、例えば、円形、楕円形や、三角形、五角形、六角形等の他の多角形等が挙げられる。以下では、「光パルスが入射する方向から見たとき」または「各半導体層の層厚方向から見たとき」を、「平面視」とも言う。
【００３０】
このｉ型半導体層２４は、半導体材料で構成されている。このｉ型半導体層２４を構成する半導体材料は、真性半導体であることが好ましいが、ｐ型不純物やｎ型不純物を少量含んでいてもよい。換言すると、ｉ型半導体層２４は、ｎ型不純物を含む場合は、ｎ型半導体層２２よりもキャリア濃度が低いといえ、また、ｐ型不純物を含む場合は、ｐ型半導体層２３よりもキャリア濃度が低いといえる。なお、ｉ型半導体層２４は、ｎ型不純物、ｐ型不純物のいずれを含む場合でもｎ型半導体層２２およびｐ型半導体層２３よりもキャリア濃度が低いことが好ましい。
具体的には、ｉ型半導体層２４のキャリア濃度は、１×１０１８／ｃｍ３以下であることが好ましく、１×１０１２／ｃｍ３以上１×１０１８／ｃｍ３以下であることがより好ましく、１×１０１２／ｃｍ３以上１×１０１６／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。
【００３１】
また、ｎ型半導体層２２と、ｐ型半導体層２３とは、ｉ型半導体層２４上に、所定の間隙（ギャップ）２５を介して配置されている。これにより、平面視で、ｉ型半導体層２４の少なくとも一部は、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との間の間隙２５に配置されている。本実施形態では、その間隙２５に、ｉ型半導体層２４の一部が配置され、その間隙２５がｉ型半導体層２４の一部で埋められている。より高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。なお、このテラヘルツ波発生装置１では、光源装置３で発生した光パルスは、前記間隙２５を介してその間隙２５内に位置するｉ型半導体層２４に照射されるようになっている。したがって、間隙２５におけるｉ型半導体層２４の表面（空気層との界面）が、光パルスが入射する入射面を構成している。
【００３２】
具体的には、ｎ型半導体層２２の光パルスの入射側の面２２１（電極２８との界面：一方の界面）と、ｐ型半導体層２３の光パルスの入射側の面２３１（電極２９との界面：一方の界面）と、ｉ型半導体層２４の間隙２５に位置する部位の光パルスの入射側の面２４１（一方の界面）とが、同一平面（同一面）内に配置されている。そして、面２２１と対向するｎ型半導体層２２のテラへルツ波の出射側の面２２２（ｉ型半導体層２４との界面：他方の界面）と、面２３１と対向するｐ型半導体層２３のテラへルツ波の出射側の面２３２（ｉ型半導体層２４との界面：他方の界面）とが、同一平面内に配置されている。すなわち、ｎ型半導体層２２の一方の界面と、ｐ型半導体層２３の一方の界面とは、同一面内に配置され、ｎ型半導体層２２の他方の界面と、ｐ型半導体層２３の他方の界面とは、上述の同一平面（ｉ型半導体層２４の間隙２５における面２４１）に対して同一側に配置されている。以下、光パルスの入射側の面を「入射側の面」とも言い、テラへルツ波の出射側の面を「出射側の面」とも言う。
【００３３】
また、ｎ型半導体層２２は、ｎ型（第１導電型）の不純物を含む半導体材料で構成されている。ｎ型半導体層２２のキャリア濃度（不純物濃度）は、１×１０１７／ｃｍ３以上であることが好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上であることがより好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上１×１０２５／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。なお、ｎ型不純物としては、特に限定されず、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ等が挙げられる。
【００３４】
また、ｐ型半導体層２３は、ｐ型（第２導電型）の不純物を含む半導体材料で構成されている。ｐ型半導体層２３のキャリア濃度は、１×１０１７／ｃｍ３以上であることが好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上であることがより好ましく、１×１０２０／ｃｍ３以上１×１０２５／ｃｍ３以下であることがさらに好ましい。なお、ｐ型不純物としては、特に限定されず、例えば、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃ等が挙げられる。
【００３５】
なお、ｎ型半導体層２２およびｐ型半導体層２３は、それぞれ、例えば、ｉ型半導体層２４に対して、ｐ型の不純物をイオン注入法、拡散法等でドープすることにより、形成することができる。すなわち、ｎ型半導体層２２またはｐ型半導体層２３は、ｉ型半導体層２４の表面に沿って所定の深さにｎ型またはｐ型の不純物が注入された領域となるため、層状のｎ型またはｐ型半導体領域を形成しているということができる。
【００３６】
ｎ型半導体層２２、ｐ型半導体層２３、ｉ型半導体層２４の半導体材料としては、それぞれ、特に限定されず、各種のものを用いることができるが、ＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体が好ましい。また、ＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体としては、特に限定されず、例えば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ等が挙げられる。
このようなｎ型半導体層２２と、ｉ型半導体層２４と、ｐ型半導体層２３とによるｐｉｎ構造により、耐電圧が向上し、これにより大きい電界を形成することができ、これによって、高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
【００３７】
また、ｉ型半導体層２４の厚さによらず、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との位置関係が一定であるので、電界の方向を一定にすることができ、これによって、テラへルツ波の出射方向を一定にすることができる。
ｎ型半導体層２２およびｐ型半導体層２３の形状は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、図３（ａ）に図示されるように、ｎ型半導体層２２は、帯状をなす帯状部２２４と、帯状部２２４の途中、すなわち中間部に設けられ、ｐ型半導体層２３側に突出する突出部２２３とで構成されている。また、突出部２２３は、図３（ｂ）に図示されるように、帯状部２２４の端部に設けられても良い。突出部２２３の形状は、図示の構成では、平面視で、四角形をなしている。なお、突出部２２３の形状は、四角形には限定されず、この他、例えば、円形、楕円形や、三角形、五角形、六角形等の他の多角形等が挙げられる。
【００３８】
また、本実施形態では、ｐ型半導体層２３は、ｎ型半導体層２２を反転させた形状をなしている。すなわち、図３（ａ）に図示されるように、ｐ型半導体層２３は、帯状をなす帯状部２３４と、帯状部２３４の途中、すなわち中間部に設けられ、ｎ型半導体層２２側に突出する突出部２３３とで構成されている。また、突出部２３３は、図３（ｂ）に図示されるように、帯状部２３４の端部に設けられても良い。突出部２３３の形状は、図示の構成では、平面視で、四角形をなしている。なお、突出部２３３の形状は、四角形には限定されず、この他、例えば、円形、楕円形や、三角形、五角形、六角形等の他の多角形等が挙げられる。
【００３９】
なお、ｎ型半導体層２２と、ｐ型半導体層２３とは、ｎ型半導体層２２の帯状部２２４とｐ型半導体層２３の帯状部２３４とが平行となるように配置されている。
また、ｎ型半導体層２２の厚さｄ１およびｐ型半導体層２３の厚さｄ２は、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。なお、ｎ型半導体層２２の厚さｄ１とｐ型半導体層２３の厚さｄ２とは、同一でもよく、また、異なっていてもよいが、本実施形態では、同一に設定されている。
【００４０】
また、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との間の間隙２５の距離（間隙距離）ｄは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
また、ｎ型半導体層２２の突出部２２３の幅ｗ１およびｐ型半導体層２３の突出部２３３の幅ｗ２は、それぞれ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。なお、ｎ型半導体層２２の突出部２２３の幅ｗ１とｐ型半導体層２３の突出部２３３の幅ｗ２とは、同一でもよく、また、異なっていてもよいが、本実施形態では、同一に設定されている。
【００４１】
電極２８は、ｎ型半導体層２２上に設けられている。すなわち、電極２８は、ｎ型半導体層２２に接触し、そのｎ型半導体層２２に電気的に接続されている。
また、電極２９は、ｐ型半導体層２３上に設けられている。すなわち、電極２９は、ｐ型半導体層２３に接触し、そのｐ型半導体層２３に電気的に接続されている。
また、電極２８および２９の形状は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、電極２８とｎ型半導体層２２とは、同一形状をなしている。これにより、電極２８とｎ型半導体層２２との接触抵抗を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。具体的には、電極２８は、帯状をなし、配線として機能する帯状部２８２と、帯状部２８２の途中、すなわち中間部に設けられ、電極２９側に突出する突出部２８１とで構成されている。突出部２８１の形状は、図示の構成では、平面視で、四角形をなしている。なお、突出部２８１の形状は、四角形には限定されず、この他、例えば、円形、楕円形や、三角形、五角形、六角形等の他の多角形等が挙げられる。
【００４２】
また、本実施形態では、電極２９とｐ型半導体層２３とは、同一形状をなしている。これにより、電極２９とｐ型半導体層２３との接触抵抗を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。すなわち、電極２９は、ｎ型半導体層２２を反転させた形状をなしている。具体的には、電極２９は、帯状をなし、配線として機能する帯状部２９２と、帯状部２９２の途中、すなわち中間部に設けられ、電極２８側に突出する突出部２９１とで構成されている。突出部２９１の形状は、図示の構成では、平面視で、四角形をなしている。なお、突出部２９１の形状は、四角形には限定されず、この他、例えば、円形、楕円形や、三角形、五角形、六角形等の他の多角形等が挙げられる。
【００４３】
なお、電極２８と、電極２９とは、電極２８の帯状部２８２と電極２９の帯状部２９２とが平行となるように配置されている。
なお、電極２８および２９には、それぞれ、図示しないパッド、導線、コネクター等を介して電源装置１８が電気的に接続され、その電極２８と電極２９との間に、電極２８側が正となるように、直流電圧が印加される。
【００４４】
次に、テラヘルツ波発生装置１の光伝導アンテナ２の製造方法の１例を説明する。
まず、図７（ａ）に示すように、ｉ型半導体層２４の上面に、レジスト層８１を形成し、ｉ型半導体層２４の上面のｐ型半導体層２３を形成する部位のレジスト層８１を除去する。
次に、図７（ｂ）に示すように、ｉ型半導体層２４に対し、ｐ型の不純物を例えば、イオン注入法、拡散法等でドープする。これにより、ｐ型半導体層２３が形成される。そして、レジスト層８１を除去する。
【００４５】
次に、図７（ｃ）に示すように、ｉ型半導体層２４およびｐ型半導体層２３の上面に、レジスト層８２を形成し、ｉ型半導体層２４の上面のｎ型半導体層２２を形成する部位のレジスト層８２を除去する。
次に、図７（ｄ）に示すように、ｉ型半導体層２４に対し、ｎ型の不純物を例えば、イオン注入法、拡散法等でドープする。これにより、ｎ型半導体層２２が形成される。そして、レジスト層８２を除去する。
【００４６】
次に、図８（ａ）に示すように、ｉ型半導体層２４、ｐ型半導体層２３およびｎ型半導体層２２の上面に、レジスト層８３を形成し、ｐ型半導体層２３およびｎ型半導体層２２の上面のレジスト層８３を除去し、ｉ型半導体層２４の上面のみにレジスト層８３を残す。
次に、図８（ｂ）に示すように、ｐ型半導体層２３、ｎ型半導体層２２およびレジスト層８３の上面に、金属層８４を形成する。この金属層８４の構成材料は、電極２８、２９の構成材料と同一のものである。
次に、図８（ｃ）に示すように、レジスト層８３をその上面に形成されている金属層８４ごと除去する。これにより、電極２８、２９が形成される。以上のようにして、光伝導アンテナ２が製造される。
【００４７】
次に、テラヘルツ波発生装置１の作用について説明する。
テラヘルツ波発生装置１では、まず、光源装置３の光パルス発生部４で、光パルスを発生する。光パルス発生部４で発生した光パルスのパルス幅は、目標のパルス幅に比べて大きい。その光パルス発生部４で発生した光パルスは、導波路を通り、第１のパルス圧縮部５、増幅部６、第２のパルス圧縮部７をこの順序で順次通過する。
【００４８】
まず、第１のパルス圧縮部５で、光パルスに対し、可飽和吸収に基づくパルス圧縮がなされ、光パルスのパルス幅が減少する。次に、増幅部６で、光パルスが増幅される。最後に、第２のパルス圧縮部７で、光パルスに対し、群速度分散補償に基づくパルス圧縮がなされ、光パルスのパルス幅がさらに減少する。このようにして、目標のパルス幅の光パルスが発生し、第２のパルス圧縮部７から出射する。
光源装置３から出射した光パルスは、光伝導アンテナ２の間隙２５におけるｉ型半導体層２４の表面に照射され、そのｉ型半導体層２４でテラヘルツ波が発生する。このテラヘルツ波は、ｉ型半導体層２４の下面、すなわち出射面から出射する。
【００４９】
以上説明したように、このテラヘルツ波発生装置１によれば、ｐｉｎ構造により、耐電圧が向上し、これにより大きい電界を形成することができ、これによって、高い強度のテラヘルツ波を発生することができる。
また、ｉ型半導体層２４の厚さによらず、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との位置関係が一定であるので、電界の方向を一定にすることができ、これによって、テラへルツ波の出射方向を一定にすることができる。
【００５０】
また、光源装置３が第１のパルス圧縮部５、増幅部６および第２のパルス圧縮部７を有しているので、光源装置３の小型化、ひいてはテラヘルツ波発生装置１の小型化を図りつつ、所望の波高で、かつ所望のパルス幅の光パルスを発生することができ、これにより、所望のテラヘルツ波を確実に発生することができる。
なお、本実施形態では、平面視で、電極２８とｎ型半導体層２２とは、同一の形状をなしているが、電極２８とｎ型半導体層２２とは、同一の形状をなしていなくてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、平面視で、電極２９とｐ型半導体層２３とは、同一の形状をなしているが、電極２９とｐ型半導体層２３とは、同一の形状をなしていなくてもよい。
具体例としては、例えば、ｎ型半導体層２２の帯状部２２４を省略し、突出部２２３によりｎ型半導体層２２を構成してもよい。同様に、ｐ型半導体層２３の帯状部２３４を省略し、突出部２３３によりｐ型半導体層２３を構成してもよい。
【００５２】
また、例えば、電極２８の突出部２８１を省略し、帯状部２８２により電極２８を構成してもよい。同様に、電極２９の突出部２９１を省略し、帯状部２９２により電極２９を構成してもよい。
また、例えば、ｎ型半導体層２２の帯状部２２４を省略し、突出部２２３によりｎ型半導体層２２を構成し、電極２８の突出部２８１を省略し、帯状部２８２により電極２８を構成してもよい。同様に、ｐ型半導体層２３の帯状部２３４を省略し、突出部２３３によりｐ型半導体層２３を構成し、電極２９の突出部２９１を省略し、帯状部２９２により電極２９を構成してもよい。
【００５３】
＜第２実施形態＞
図９は、本発明の光伝導アンテナの第２実施形態を示す断面図である。なお、以下では、図９中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５４】
図９に示すように、第２実施形態の光伝導アンテナ２では、電極２８とｎ型半導体層２２とが異なる形状をなし、また、電極２９とｐ型半導体層２３とが異なる形状をなしている。
すなわち、ｎ型半導体層２２の突出部２２３の図９中の左右方向の長さが、電極２８の突出部２８１の図９中の左右方向の長さよりも長く、また、ｐ型半導体層２３の突出部２３３の図９中の左右方向の長さが、電極２９の突出部２９１の図９中の左右方向の長さよりも長く設定されている。これにより、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との間の間隙２５におけるリーク電流の発生をより確実に防止することができる。
この光伝導アンテナ２によれば、前述した第１実施形態と同様の効果も得られる。
なお、この第２実施形態は、後述する第３および第４実施形態にも適用することができる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の光伝導アンテナの第３実施形態を示す断面図である。なお、以下では、図１０中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５６】
図１０に示すように、第３実施形態の光伝導アンテナ２では、ｎ型半導体層２２の出射側の面２２２（ｉ型半導体層２４との界面：一方の界面）と、ｐ型半導体層２３の出射側の面２３２（ｉ型半導体層２４との界面：一方の界面）と、ｉ型半導体層２４の入射側の面２４１（一方の界面）とが、同一平面（同一面）内に配置されている。そして、ｎ型半導体層２２の入射側の面２２１（電極２８との界面：他方の界面）と、ｐ型半導体層２３の入射側の面２３１（電極２９との界面：他方の界面）とが、同一平面内に配置されている。
【００５７】
なお、ｎ型半導体層２２およびｐ型半導体層２３は、それぞれ、ｉ型半導体層２４上に、例えば、エピタキシャル法等で形成することができる。すなわち、ｎ型半導体層２２またはｐ型半導体層２３は、ｉ型半導体層２４の表面に沿って所定の厚さで形成されるため、層状のｎ型またはｐ型半導体領域を形成しているということができる。
この光伝導アンテナ２によれば、前述した第１実施形態と同様の効果も得られる。
なお、この第３実施形態は、後述する第４実施形態にも適用することができる。
【００５８】
＜第４実施形態＞
図１１は、本発明の光伝導アンテナの第４実施形態を示す断面図、図１２は、図１１に示す光伝導アンテナの製造方法の１例を説明するための断面図である。である。なお、以下では、図１１および図１２中の上側を「上」、下側を「下」として説明を行う。
以下、第４実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５９】
図１１に示すように第４実施形態の光伝導アンテナ２では、電極２８、２９、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との間の間隙２５におけるｉ型半導体層２４上に、これらを覆う絶縁層（絶縁領域）２６が設けられている。
また、電極２８の帯状部２８２上の絶縁層２６には、欠損部２６１が設けられており、帯状部２８２の一部が露出し、これにより、導通パッド部が形成されている。同様に、電極２９の帯状部２９２上の絶縁層２６には、欠損部２６２が設けられており、帯状部２９２の一部が露出し、これにより、導通パッド部が形成されている。
この絶縁層２６により、間隙２５におけるリーク電流の発生をより確実に防止することができる。また、ｉ型半導体層２４の腐食等を防止することができる。
なお、絶縁層２６の構成材料としては、絶縁材料であれば特に限定されず、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮや、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物等が挙げられる。
【００６０】
次に、光伝導アンテナ２の製造方法の１例を説明する。
なお、図８（ｃ）に示すように、レジスト層８３をその上面に形成されている金属層８４ごと除去し、電極２８、２９を形成するまでは、前述した第１実施形態と同様であるので、そこまでの製造方法の説明は、省略する。
次に、図１２（ａ）に示すように、電極２８、２９、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との間の間隙２５におけるｉ型半導体層２４の上面全体に、絶縁層２６を形成する。
【００６１】
次に、図１２（ｂ）に示すように、絶縁層２６の上面に、レジスト層８５を形成し、絶縁層２６の上面の欠損部２６１および２６２を形成する部位のレジスト層８５を除去する。
次に、図１２（ｃ）に示すように、レジスト層８５をマスクとして、上面側からエッチングを施す。そして、レジスト層８５を除去する。このようにして、電極２８の帯状部２８２上の絶縁層２６に、欠損部２６１が形成され、また、電極２９の帯状部２９２上の絶縁層２６に、欠損部２６２が形成される。以上のようにして、光伝導アンテナ２が製造される。
【００６２】
この光伝導アンテナ２によれば、前述した第１実施形態と同様の効果も得られる。
なお、本実施形態では、絶縁層２６は、電極２８、２９の導通パッド部以外、電極２８、２９、ｎ型半導体層２２とｐ型半導体層２３との間の間隙２５におけるｉ型半導体層２４上全体に設けられているが、これに限定されず、ｉ型半導体層２４間隙２５に配置されている部位上の少なくとも一部に設けられていればよい。
【００６３】
＜イメージング装置の実施形態＞
図１３は、本発明のイメージング装置の実施形態を示すブロック図、図１４は、図１３に示すイメージング装置のテラヘルツ波検出部を示す平面図、図１５は、対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフ、図１６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。
【００６４】
図１３に示すように、イメージング装置１００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部９と、テラヘルツ波発生部９から出射し、対象物１５０を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１と、テラヘルツ波検出部１１の検出結果に基づいて、対象物１５０の画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部１２とを備えている。なお、テラヘルツ波発生部９については、前述のテラヘルツ波発生装置と同様であるため、その説明を省略する。
【００６５】
また、テラヘルツ波検出部１１としては、例えば、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルター１５と、フィルター１５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１７とを備えたものを用いる。また、検出部１７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１１としては、前記の構成のものに限定されないことは、言うまでもない。
【００６６】
また、フィルター１５は、２次元的に配置された複数の画素（単位フィルター部）１６を有している。すなわち、各画素１６は、行列状に配置されている。
また、各画素１６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１６は、第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４を有している。
【００６７】
また、検出部１７は、フィルター１５の各画素１６の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４に対応してそれぞれ設けられた第１の単位検出部１７１、第２の単位検出部１７２、第３の単位検出部１７３および第４の単位検出部１７４を有している。各第１の単位検出部１７１、各第２の単位検出部１７２、各第３の単位検出部１７３および各第４の単位検出部１７４は、それぞれ、各画素１６の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４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１６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。
【００６８】
次に、イメージング装置１００の使用例について説明する。
まず、分光イメージングの対象となる対象物１５０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１００は、この対象物１５０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１１は、対象物１５０を反射したテラヘルツ波を検出することとする。
【００６９】
テラヘルツ波検出部１１のフィルター１５の各画素１６においては、第１の領域１６１および第２の領域１６２を使用する。
また、第１の領域１６１の通過波長をλ１、第２の領域１６２の通過波長をλ２とし、対象物１５０で反射し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１６１の通過波長λ１および第２の領域１６２の通過波長λ２が設定されている。
【００７０】
図１５に示すように、物質Ａにおいては、対象物１５０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。
【００７１】
イメージング装置１００により、対象物１５０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９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１５０に照射する。そして、対象物１５０で反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１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１２に送出される。なお、この対象物１５０へのテラヘルツ波の照射および対象物１５０で反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１５０の全体に対して行う。
【００７２】
画像形成部１２においては、前記検出結果に基づいて、フィルター１５の第２の領域１６２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１６１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１５０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。
【００７３】
また、画像形成部１２では、図１６に示すように、対象物１５０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１２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１５０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１５０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１００では、以上のように、対象物１５０を構成する各物質の同定と、その各物質の分布測定とを同時に行うことができる。
なお、イメージング装置１００の用途は、前記のものに限らず、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１２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。
【００７４】
＜計測装置の実施形態＞
図１７は、本発明の計測装置の実施形態を示すブロック図である。
以下、計測装置の実施形態について、前述したイメージング装置の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図１７に示すように、計測装置２００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部９と、テラヘルツ波発生部９から出射し、対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１と、テラヘルツ波検出部１１の検出結果に基づいて、対象物１６０を計測する計測部１３とを備えている。
【００７５】
次に、計測装置２００の使用例について説明する。
計測装置２００により、対象物１６０の分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生部９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１６０に照射する。そして、対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１で検出する。この検出結果は、計測部１３に送出される。なお、この対象物１６０へのテラヘルツ波の照射および対象物１６０を透過または反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１６０の全体に対して行う。
計測部１３においては、前記検出結果から、フィルター１５の第１の領域１６１、第２の領域１６２、第３の領域１６３および第４の領域１６４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１６０の成分およびその分布の分析等を行う。
【００７６】
＜カメラの実施形態＞
図１８は、本発明のカメラの実施形態を示すブロック図である。また、図１９に本発明のカメラの実施形態を示す概略斜視図を示す。
以下、カメラの実施形態について、前述したイメージング装置の実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については前述の実施形態と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１８および図１９に示すように、カメラ３００は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部９と、テラヘルツ波発生部９から出射し、対象物１７０にて反射したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１と、記憶部１４とを備えている。そして、これらの各部はカメラ３００の筐体３１０に収められている。また、カメラ３００は、対象物１７０にて反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１に収束（結像）させるレンズ（光学系）３２０と、テラヘルツ波発生部９にて発生したテラヘルツ波を筐体３１０の外部へ出射させるための窓部３３０を備える。レンズ３２０や窓部３３０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３３０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良い。
【００７８】
次に、カメラ３００の使用例について説明する。
カメラ３００により、対象物１７０を撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生部９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１７０に照射する。そして、対象物１７０にて反射したテラヘルツ波をレンズ３２０によってテラヘルツ波検出部１１に収束（結像）させて検出する。この検出結果は、記憶部１４に送出され、記憶される。なお、この対象物１７０へのテラヘルツ波の照射および対象物１７０にて反射したテラヘルツ波の検出は、対象物１７０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。
【００７９】
以上、本発明の光伝導アンテナ、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
また、前記実施形態では、第１導電領域をｎ型半導体層とし、第２導電領域をｐ型半導体層としたが、本発明では、これに限定されず、第１導電領域をｐ型半導体層とし、第２導電領域をｎ型半導体層としてもよい。
また、本発明では、光源装置において、光パルス発生部が別体になっていてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…テラヘルツ波発生装置  ２…光伝導アンテナ  ２２…ｎ型半導体層  ２２１…入射側の面  ２２２…出射側の面  ２２３…突出部  ２２４…帯状部  ２３…ｐ型半導体層  ２３１…入射側の面  ２３２…出射側の面  ２３３…突出部  ２３４…帯状部  ２４…ｉ型半導体層  ２４１…入射側の面  ２５…間隙  ２６…絶縁層  ２６１、２６２…欠損部  ２８…電極  ２８１…突出部  ２８２…帯状部  ２９…電極  ２９１…突出部  ２９２…帯状部  ３…光源装置  ３０…回折格子  ３１…基板  ３２、３５…クラッド層  ３３…活性層  ３４…導波路構成プロセス用エッチングストップ層  ３６…コンタクト層  ３７…絶縁層  ３８、３９１〜３９５…電極  ４…光パルス発生部  ５…第１のパルス圧縮部  ６…増幅部  ７…第２のパルス圧縮部  ８１、８２、８３、８５…レジスト層  ８４…金属層  ９…テラヘルツ波発生部  １１…テラヘルツ波検出部  １２…画像形成部  １３…計測部  １４…記憶部  １５…フィルター  １６…画素  １６１…第１の領域  １６２…第２の領域  １６３…第３の領域  １６４…第４の領域  １７…検出部  １７１…第１の単位検出部  １７２…第２の単位検出部  １７３…第３の単位検出部  １７４…第４の単位検出部  １８…電源装置  １００…イメージング装置  １５０、１６０、１７０…対象物  ２００…計測装置  ３００…カメラ  ３１０…筐体  ３２０…レンズ  ３３０…窓部
【図１】
0006003063.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006003063.tif 000006
【図６】
0006003063.tif 000007
【図７】
0006003063.tif 000008
【図８】
0006003063.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0006003063.tif 000013
【図１３】
0006003063.tif 000014
【図１４】
0006003063.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0006003063.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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