(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、ＴＨｚ波のような高周波電磁波における偏光の状態を容易に変更又は制御できる装置及び方法を提供することである。【解決手段】  励起光照射部１により、第１光パルス４と、第２光パルス５とを高周波電磁波生成部２に照射する。ここで、第１光パルス４と第２光パルス５とは、光としての波長及び強度が実質的に等しく、光パルスとしての偏光方向が実質的に異なっている。さらに、第１光パルス４と第２光パルス５とは、高周波電磁波生成部２への照射タイミングが異なっている。高周波電磁波生成部２は、第１光パルス４と第２光パルス５とが照射されることによって高周波電磁波を生成する。第１光パルス４と第２光パルス５との間における、高周波電磁波生成部２への照射タイミングの差を変えることにより、生成される高周波電磁波の偏光状態を変更することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光照射部と、高周波電磁波生成部とを備え、
前記励起光照射部は、第１光パルスと、第２光パルスとを前記高周波電磁波生成部に照射する構成となっており、
前記第１光パルスと前記第２光パルスとは、光としての波長及び強度が実質的に等しく、光としての偏光方向が実質的に異なっており、
さらに、前記第１光パルスと前記第２光パルスとは、前記高周波電磁波生成部への照射タイミングが異なっており、
前記高周波電磁波生成部は、前記第１光パルス又は第２光パルスが照射されることによって高周波電磁波を生成する構成となっている
ことを特徴とする高周波電磁波発生装置。
【請求項２】
前記第１光パルスと前記第２光パルスとの間の、前記照射タイミングの差は、調整可能となっていることを特徴とする、請求項１に記載の高周波電磁波発生装置。
【請求項３】
前記第１光パルスと前記第２光パルスにおける前記偏光方向は実質的に直交していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高周波電磁波発生装置。
【請求項４】
前記高周波電磁波生成部は、光照射によって高周波電磁波を生成する非線形光学結晶であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波電磁波発生装置。
【請求項５】
前記励起光照射部は、パルス光生成部と、偏光ビームスプリッタと、第１反射部と、第２反射部とを備えており、
前記パルス光生成部は、実質的に円偏光のパルス光を前記偏光ビームスプリッタに送る構成となっており、
前記偏光ビームスプリッタは、前記円偏光のパルス光から、互いに直交する偏光成分を持つ前記第１光パルスと前記第２光パルスと生成し、前記第１光パルスを前記第１反射部に、前記第２光パルスを前記第２反射部に送る構成となっており、
さらに、前記偏光ビームスプリッタは、前記第１反射部及び前記第２反射部で反射された前記第１光パルス及び前記第２光パルスを前記高周波電磁波生成部に送る構成となっており、
前記第１反射部及び第２反射部は、前記偏光ビームスプリッタから送られた第１光パルス及び第２光パルスを反射して前記偏光ビームスプリッタに戻す構成となっており、
さらに、前記偏光ビームスプリッタから前記第１反射部までの光路長と、前記偏光ビームスプリッタから前記第２反射部までの光路長とは異なっている
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波電磁波発生装置。
【請求項６】
前記偏光ビームスプリッタと前記第１反射部との間、及び、前記偏光ビームスプリッタと前記第２反射部との間には、偏光制御部がそれぞれ配置されており、
前記偏光制御部は、前記第１光パルス及び前記第２光パルスが、前記偏光ビームスプリッタと前記第１反射部及び第２反射部との間を往復する間に、前記第１光パルス及び前記第２光パルスの偏光を９０°回転させる構成となっている
ことを特徴とする、請求項５に記載の高周波電磁波発生装置。
【請求項７】
前記偏光ビームスプリッタから前記第１反射部までの光路長、又は、前記偏光ビームスプリッタから前記第２反射部までの光路長は、調整可能となっていることを特徴とする、請求項５又は６に記載の高周波電磁波発生装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波電磁波発生装置と、前記高周波電磁波発生装置で発生した高周波電磁波を検出する検出部を備えたことを特徴とする、高周波電磁波分光測定装置。
【請求項９】
次のステップを備えたことを特徴とする、高周波電磁波発生方法：
（１）光としての波長及び強度が実質的に等しく、光としての偏光方向が実質的に異なっている第１光パルスと第２光パルスとを、異なる照射タイミングで、高周波電磁波生成部に照射するステップ
（２）前記第１光パルスと前記第２光パルスの照射により、前記高周波電磁波生成部から、高周波電磁波を生成するステップ。
【請求項１０】
前記第１光パルスと前記第２光パルスとの間における、前記照射タイミングの差を制御することにより、前記高周波電磁波生成部から生成する前記高周波電磁波の偏光を制御することを特徴とする、請求項９に記載の高周波電磁波発生方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の方法で発生した前記高周波電磁波を試料に照射し、前記試料を透過するか、又は、前記試料で反射した前記高周波電磁波を検出することを特徴とする、高周波電磁波分光測定方法。
【請求項１２】
前記第１光パルスと前記第２光パルスとの間における、前記照射タイミングの差は、前記第１光パルスと前記第２光パルスとに対応して前記高周波電磁波生成部で生成されるそれぞれの高周波電磁波が時間的に重なり合う範囲内の時間であることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の高周波電磁波発生方法。
【請求項１３】
前記照射タイミングの差を変化させることにより、前記高周波電磁波生成部から生成する偏光を、左回り円偏光と右回り円偏光との間で変化させることを特徴とする、請求項１０に記載の高周波電磁波発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＴＨｚ電磁波のような高周波電磁波を発生するための装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＨｚ電磁波とは、電波と光との中間領域にある電磁波である。この周波数帯での分光技術は、物理、化学、生物、医療などの広い分野での応用が期待されている。ＴＨｚ電磁波を用いた応用の一例としては、半導体の高周波伝導特性の評価、生体分子や薬物や爆薬の同定などが考えられている。この他にも、光領域の電磁波では難しかった各種の測定や評価が、ＴＨｚ電磁波の利用によって可能になると考えられている。
【０００３】
光領域の電磁波を用いた分光技術においては、ＰＥＭ（piezo elastic modulator）を用いて、偏光の制御をする技術が知られている（下記非特許文献１）。
【０００４】
分光において、使用する光の偏光制御を行うと、種々の媒体についての光学活性や光学異方性の測定が可能となる。光学活性とは、例えば、半導体素子（下記非特許文献２及び３）や超伝導体（下記非特許文献４）におけるファラデー効果やホール効果などである。
【０００５】
ＴＨｚ電磁波の領域でも、水晶板を使って偏光を制御する技術がある。しかしながら、この技術では、次のような問題がある。
・水晶板の厚さによって周波数が規定されてしまい、偏光を制御できる周波数の範囲に制約がある。
・周波数を変化させるためには水晶板を交換する必要があり、実際上、偏光の制御が困難である。
・ＴＨｚ波において左右の円偏波を作り出すことが困難である。
【０００６】
また、下記非特許文献５及び６では、干渉技術を用いて、遠赤外光の偏光を制御する方法が提案されている。しかしながら、この技術は、遠赤外領域でのフーリエ変換分光計を必要とし、実装が難しいという問題がある。また、遠赤外光を直接制御するためには大きな光学系が必要となり、高速度に偏光を変化させることは困難となる。
【非特許文献１】R. M.A. Azzam and N. Bashara, Ellipsometry and polarized light (North-Holland Publishing, Amsterdam,1977)
【非特許文献２】D. M. Mittleman J. Cunningham, M. C. Nuss, and M. Geva, Appl. Phys. Lett.71, 16 (1997).
【非特許文献３】R. Shimano, Y. Ino, Y.Svirko, and M. Kuwata-Gonokami, Appl. Phys. Lett. 81, 199(2002).
【非特許文献４】S. Spielman et al., Phys. Rev. Lett. 73, 1537 (1994).
【非特許文献５】D.H. Martin and E. Puplett, Infrared Physics, 10,105 (1969).
【非特許文献６】P. L.Polavarapu, Infrared Physics 28, 109, (1988).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような状況に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、ＴＨｚ波のような高周波電磁波における偏光の状態を容易に変更又は制御できる装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の高周波電磁波発生装置は、励起光照射部と、高周波電磁波生成部とを備えている。前記励起光照射部は、第１光パルスと、第２光パルスとを前記高周波電磁波生成部に照射する構成となっている。前記第１光パルスと前記第２光パルスとは、光としての波長及び強度が実質的に等しく、光としての偏光方向が実質的に異なっている。さらに、前記第１光パルスと前記第２光パルスとは、前記高周波電磁波生成部への照射タイミングが異なっている。前記高周波電磁波生成部は、前記第１光パルス又は第２光パルスが照射されることによって高周波電磁波を生成する構成となっている。
【０００９】
請求項２に記載の高周波電磁波発生装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記第１光パルスと前記第２光パルスとの間の、前記照射タイミングの差が、調整可能となっているものである。
【００１０】
請求項３に記載の高周波電磁波発生装置は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記第１光パルスと前記第２光パルスにおける前記偏光方向が実質的に直交しているものとなっている。
【００１１】
請求項４に記載の高周波電磁波発生装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記高周波電磁波生成部が、光照射によって高周波電磁波を生成する非線形光学結晶となっているものである。
【００１２】
請求項５に記載の高周波電磁波発生装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のものにおいて、
前記励起光照射部は、パルス光生成部と、偏光ビームスプリッタと、第１反射部と、第２反射部とを備えており、
前記パルス光生成部は、実質的に円偏光のパルス光を前記偏光ビームスプリッタに送る構成となっており、
前記偏光ビームスプリッタは、前記円偏光のパルス光から、互いに直交する偏光成分を持つ前記第１光パルスと前記第２光パルスと生成し、前記第１光パルスを前記第１反射部に、前記第２光パルスを前記第２反射部に送る構成となっており、
さらに、前記偏光ビームスプリッタは、前記第１反射部及び前記第２反射部で反射された前記第１光パルス及び前記第２光パルスを前記高周波電磁波生成部に送る構成となっており、
前記第１反射部及び第２反射部は、前記偏光ビームスプリッタから送られた第１光パルス及び第２光パルスを反射して前記偏光ビームスプリッタに戻す構成となっており、
さらに、前記偏光ビームスプリッタから前記第１反射部までの光路長と、前記偏光ビームスプリッタから前記第２反射部までの光路長とは異なっている
ものである。
【００１３】
請求項６に記載の高周波電磁波発生装置は、請求項５に記載のものにおいて、
前記偏光ビームスプリッタと前記第１反射部との間、及び、前記偏光ビームスプリッタと前記第２反射部との間には、偏光制御部がそれぞれ配置されており、
前記偏光制御部は、前記第１光パルス及び前記第２光パルスが、前記偏光ビームスプリッタと前記第１反射部及び第２反射部との間を往復する間に、前記第１光パルス及び前記第２光パルスの偏光を９０°回転させる構成となっている
ものである。
【００１４】
請求項７に記載の高周波電磁波発生装置は、請求項５又は６に記載のものにおいて、
前記偏光ビームスプリッタから前記第１反射部までの光路長、又は、前記偏光ビームスプリッタから前記第２反射部までの光路長が調整可能となっているものである。
【００１５】
請求項８に記載の高周波電磁波分光測定装置は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波電磁波発生装置と、前記高周波電磁波発生装置で発生した高周波電磁波を検出する検出部を備えたものである。
【００１６】
請求項９に記載の高周波電磁波発生方法は、次のステップを備えている：
（１）光としての波長及び強度が実質的に等しく、光としての偏光方向が実質的に異なっている第１光パルスと第２光パルスとを、異なる照射タイミングで、高周波電磁波生成部に照射するステップ
（２）前記第１光パルスと前記第２光パルスの照射により、前記高周波電磁波生成部から、高周波電磁波を生成するステップ。
【００１７】
請求項１０に記載の高周波電磁波発生方法は、請求項９に記載の方法において、前記第１光パルスと前記第２光パルスとの間における、前記照射タイミングの差を制御することにより、前記高周波電磁波生成部から生成する前記高周波電磁波の偏光を制御するものである。
【００１８】
請求項１１に記載の高周波電磁波分光測定方法は、請求項９又は１０に記載の方法で発生した前記高周波電磁波を試料に照射し、前記試料を透過するか、又は、前記試料で反射した前記高周波電磁波を検出するものである。
【００１９】
請求項１２に記載の高周波電磁波発生方法においては、請求項９〜１１のいずれか１項の方法において、前記第１光パルスと前記第２光パルスとの間における、前記照射タイミングの差は、前記第１光パルスと前記第２光パルスとに対応して前記高周波電磁波生成部で生成されるそれぞれの高周波電磁波が時間的に重なり合う範囲内の時間となっている。
【００２０】
請求項１３に記載の高周波電磁波発生方法は、請求項１０に記載の方法において、前記照射タイミングの差を変化させることにより、前記高周波電磁波生成部から生成する偏光を、左回り円偏光と右回り円偏光との間で変化させるものとなっている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＴＨｚ波のような高周波電磁波における偏光の状態を容易に変更又は制御できる装置及び方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る高周波電磁波発生装置の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
（実施形態の構成）
本実施形態に係る高周波電磁波発生装置は、図１に示されるように、励起光照射部１と、高周波電磁波生成部２とを主要な構成として備えている。
【００２４】
励起光照射部１は、パルス光生成部１１と、偏光ビームスプリッタ１２と、第１反射部１３と、λ／４波長板（偏光制御部に相当）１４と、第２反射部１５と、λ／４波長板（偏光制御部に相当）１６とを備えている。
【００２５】
パルス光生成部１１は、実質的に円偏光のパルス光３を、偏光ビームスプリッタ１２に送る構成となっている。パルス光生成部１１は、実質的に水平面から４５度傾いた直線偏光を、偏光ビームスプリッタ１２に送る構成となっていてもよい。以下では便宜的に円偏光と仮定する。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ１２は、円偏光のパルス光３から、互いに直交する偏光成分を持つ第１光パルス４と第２光パルス５と生成し、第１光パルス４を第１反射部１３に、前記第２光パルス５を第２反射部１５に送る構成となっている。このような特性の偏光ビームスプリッタは既によく知られている。なお、図１では、励起光照射部１から高周波電磁波生成部２に送られる状態の第１光パルス４と第２光パルス５とを示している。
【００２７】
さらに、偏光ビームスプリッタ１２は、第１反射部１３及び第２反射部１５で反射されて戻された第１光パルス４及び第２光パルス５を高周波電磁波生成部２に送る構成となっている。具体的には、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１２と第１反射部１３との間、及び、偏光ビームスプリッタ１２と第２反射部１５との間に、λ／４波長板（偏光制御部に相当）１４と、λ／４波長板（偏光制御部に相当）１６とが配置されている。これらのλ／４波長板１４及び１６は、偏光ビームスプリッタ１２と第１反射部１３及び第２反射部１５との間を往復する第１光パルス及び第２光パルスの偏光を、この往復の間に９０°回転させるものである。例えば、λ／４波長板の軸を水平から４５度傾けておくと、水平偏光の光が一回透過すると円偏光になる。透過した光が反射されて戻り、もう一度λ／４波長板を透過すると、今度は、最初の水平偏光から９０度回転した垂直偏光となる。垂直偏光の光がλ／４波長板を往復すると、同様の原理により、偏光が９０°回転して、水平偏光になる。本実施形態の偏光ビームスプリッタ１２は、このような構成により、第１反射部１３及び第２反射部１５で反射されて戻された第１光パルス４及び第２光パルス５を高周波電磁波生成部２に送ることができるようになっている。
【００２８】
第１反射部１３及び第２反射部１５は、偏光ビームスプリッタ１２から送られた第１光パルス４及び第２光パルス５を反射して偏光ビームスプリッタ１２に戻す構成となっている。このような第１反射部１３や第２反射部１５は、例えばミラーを用いることにより構成することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１２から第１反射部１３までの光路長と、偏光ビームスプリッタ１２から第２反射部１５までの光路長とは、ΔＬだけ異なっている。より具体的には、偏光ビームスプリッタ１２から第２反射部１５までの光路長は、調整可能となっており、これにより、光路長の差ΔＬを作り出せるようになっている。光路長の調整は、例えば、ミラーを移動させることにより実現できる。ミラーの移動は、機械的に行っても、人力によって行っても良い。
【００３０】
本実施形態の装置では、一般に、ΔＬ≠０であるが、ΔＬ＝０となることが可能であっても問題はない。ΔＬ≠０とすることが可能であればよい。また、ΔＬは正負のいずれであってもよい。
【００３１】
前記の構成により、本実施形態の励起光照射部１は、第１光パルス４と、第２光パルス５とを、異なる照射タイミングで、高周波電磁波生成部２に照射する構成となっている。
【００３２】
また、前記の構成により、励起光照射部１から高周波電磁波生成部２に照射される第１光パルス４と第２光パルス５とは、光としての波長及び強度が実質的に等しく、さらに、光としての偏光方向が実質的に異なったものとなっている。
【００３３】
さらに、本実施形態の装置では、光路長差ΔＬを調整することにより、第１光パルス４と第２光パルス５との間における、高周波電磁波生成部２への照射タイミングの差を調整することが可能となっている。
【００３４】
また、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１２を通過して、高周波電磁波生成部２に送られる、第１光パルス４と第２光パルス５における偏光方向は、実質的に直交したものとなる。
【００３５】
高周波電磁波生成部２は、第１光パルス４又は第２光パルス５が照射されることによって高周波電磁波を生成する構成となっている。このような高周波電磁波生成部２は、例えば、光照射によって高周波電磁波を生成する非線形光学結晶によって構成することができる。非線形光学結晶とは、例えば、ＺｎＴｅである。ＺｎＴｅの［１１０］面に光パルスを照射することによってＴＨｚ電磁波パルスを励起できることが知られている（A. Rice, J. Yin, X. F. Ma, X. C. Zhang, D. Bliss, J. Larkin, and M. Alexander, Appl. Phys. Lett. 64, 1324 (1994)）。
【００３６】
（実施形態の方法）
次に、前記した装置を用いて高周波電磁波を発生する方法について説明する。
【００３７】
まず、パルス光生成部１１から、円偏光のパルス光３を偏光ビームスプリッタ１２に送る。
【００３８】
偏光ビームスプリッタ１２では、円偏光のパルス光を、ほぼ直交する直線偏光を持つ二つのパルス光に分離して、それぞれを第１反射部１３と第２反射部１５とに送る。具体的には、円偏光の光のうち、一方の直線偏光成分（第１光パルス４）を反射して第１反射部１３に送り、他方の直線偏光成分（第２光パルス５）を透過させて第２反射部１５に送る。
【００３９】
偏光ビームスプリッタ１２で反射した第１光パルス４は、λ／４波長板１４を通過してから第１反射部１３で反射し、再びλ／４波長板１４を通る。すると、第１光パルス４は、偏光ビームスプリッタ１２を透過して、高周波電磁波生成部２に送り出される。
【００４０】
偏光ビームスプリッタ１２を透過した第２光パルス５は、λ／４波長板１６を通過してから第２反射部１５で反射し、再びλ／４波長板１５を通る。すると、第２光パルス５は、偏光ビームスプリッタ１２で反射して、高周波電磁波生成部２に送り出される。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、光としての波長及び強度が実質的に等しく、さらに、光としての偏光方向が実質的に異なっている第１光パルス４と第２光パルス５とを、高周波電磁波生成部２に照射することができる。
【００４２】
ここで、本実施形態では、偏光ビームスプリッタ１２から第２反射部１５までの光路長が、偏光ビームスプリッタ１２から第１反射部１３までの光路長に比較して、ΔＬだけ変化させられている。したがって、光の往復を考慮すると、高周波電磁波生成部２に向かう第１光パルス４と第２光パルス５とにおける、それぞれの照射タイミングの間には、２ΔＬだけの差が存在する。
【００４３】
第１光パルス４と第２光パルス５が照射されると、それぞれの照射に基づいて、高周波電磁波生成部２から、高周波電磁波を生成する。
【００４４】
具体的には、第１光パルス４の照射によって電磁波ＥＴＨｚ１を生成し、第２光パルス５の照射によって電磁波ＥＴＨｚ２を生成する。得られる電磁波の時間波形の一例を図２に示し、そのスペクトラムを図３に示す。
【００４５】
ここで、高周波電磁波生成部２では、照射された光パルスの偏光に対応した偏光を持つ電磁波が生成される。励起用光パルスの偏光と、生成された電磁波の偏光との対応は、一般に既知である。
【００４６】
したがって、励起用光パルスの偏光と、生成される電磁波の偏光との対応関係を考慮して、二つの励起用光パルス（第１光パルス４及び第２光パルス５）の間の、照射タイミングの差２ΔＬ/ｃ、（ｃは光速度）を調整しておくことにより、得られる電磁波ＥＴＨｚ１＋ＥＴＨｚ２の偏光を変化させることができる。
【００４７】
直交する偏光を持つとの位相差が＋π／２であれば右回り円偏光となり、−π／２であれば左回り円偏光となる。したがって、照射タイミングの差２ΔＬ／ｃを調整することにより、左右の円偏光を容易に生成することができる。ただし、電磁波ＥＴＨｚ１と電磁波ＥＴＨｚ２とが合成電磁波となるためには、一般に、これらの電磁波が時間的に重なり合っている必要がある。よって、照射タイミングの差２ΔＬ／ｃは、このような重なりを生じる範囲内の値とすることが好ましい。実用上意味のある２ΔＬ／ｃの最大値は、実験的又は理論的に容易に決定できる。通常、電磁波ＥＴＨｚ１と電磁波ＥＴＨｚ２との間のずれ量は、その一周期の範囲内であるが、これ以上の差があっても、これらの電磁波が時間的に重なり合っていれば、合成電磁波となることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、光路長差ΔＬを調整することにより、励起用光パルス間の照射タイミングの差２ΔＬ／ｃを容易に調整することができる。したがって、高周波電磁波の偏光を容易に制御することができるという利点がある。ΔＬ＝２ΔＬ／ｃ＝０とすると、直線偏光を得ることができる。
【００４９】
光パルスの光整流過程では、光の位相項は打ち消しあって、光パルスの包絡線のみに比例した分極が高周波電磁波生成部２に生じる。この包絡線は、数十フェムト秒から数ピコ秒程度の時間幅を持ち、その時間変化に基づいて高周波電磁波が放射される。このため、高周波電磁波の位相制御を行うためには、二つの光パルスのタイミングを、高周波電磁波（ＴＨｚ波）の波長のオーダー（３００μｍ×１／１０程度）で制御できればいいことになる。つまり、本実施形態においては、光の位相の精度を要求することなく、簡便に、高周波電磁波（テラヘルツ波）の偏光を制御できるという利点がある。
【００５０】
また、本実施形態に係る高周波電磁波発生装置と、この高周波電磁波発生装置で発生した高周波電磁波を検出する検出部とを備えることにより、高周波電磁波分光測定装置を構成することもできる。このような検出部はよく知られているので詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施形態では、左右の円偏光を持つＴＨｚ波を容易に生成できるので、左右の円偏光に対する媒質の吸収係数の違い（円二色性）の測定が容易となる。
【００５２】
さらに、試料を透過又は反射したＴＨｚ波の位相の違いを取得することにより、ＴＨｚ帯における試料の光学活性を測定することもできるという利点がある。
【００５３】
また、本実施形態では、光路差ΔＬを、わずかに(例えば３０μｍ程度）変化させることで、右回り円偏光から左回り円偏光へと、高周波電磁波の偏光を簡便に変えることができる。光学活性（円二色性）は、この右回り、左回り円偏光に対する吸収の差である。したがって、円二色性が小さいときは、左、右と交互に円偏光を変えて、媒質の吸収の差を計測し、この差を積算することで、検出感度の向上を図ることができる。この制御を高速に行うと、それだけ、単位時間に積算できるデータの数は増し、感度が向上する。可視光領域では、このような手法は既存であるが、本実施形態の装置は、テラヘルツ帯においてもこの操作を実現することができるという利点がある。
【００５４】
ここで、光路長差ΔＬを高速で変化（変調）させる手段としては、例えば、第２反射部１５を、ピエゾ素子を用いて、移動させればよい。この場合は、数ｋＨｚでの周波数でΔＬを変化させることが可能である。
【００５５】
（実験例）
次に、本実施形態の装置を用いた実験例を説明する。
【００５６】
（実験条件）
パルス光生成部：繰り返しレートが７６ＭＨｚで、ｃｗモードロックのチタン・サファイアレーザ
パルス光生成部で生成されるパルス光の中心波長：７８０ｎｍ
パルス光の自己相関パルス幅：２００ｆｓ
高周波電磁波生成部：厚さ２ｍｍのＺｎＴｅ結晶
生成されたＴＨｚ波の検出方法：厚さ１ｍｍのＺｎＴｅ結晶を用いた電気−光サンプリング
光路長差ΔＬ：１５μｍ
【００５７】
（実験例の動作）
パルス光生成部１１から、偏光ビームスプリッタ１２にパルス光を照射する。これにより、第１光パルスと第２光パルスとを得ることができる。ここでは、便宜的に、第１光パルスの偏光方向を０°、第２光パルスの偏光方向を＋９０°としておく。これらの光パルスの偏光方向は直交している。
【００５８】
このような二つの光パルスを高周波電磁波生成部２に照射して得られたＴＨｚ波をそれぞれＥＴＨｚ１とＥＴＨｚ２（高周波電磁波）とする。ＥＴＨｚ１とＥＴＨｚ２は、時間的に、図１に示されるように重なり合っているため、一つの合成された高周波電磁波とみなせる。この合成電磁波の偏光は、直交する二つの方向の成分を計測することにより決定ができる。ここでは、便宜的に−４５°と＋４５°の方向成分について計測しておく。
【００５９】
図４（ａ）は、合成された高周波電磁波の、−４５°度成分と＋４５°成分の時間波形である。この図では、−４５°度成分に対応するＴＨｚ波を実線で、＋４５°成分対応するＴＨｚ波を破線で示している。図から明らかなように、二つのＴＨｚ波の間には、約１／４波長の位相差、すなわちπ/２の位相差が存在している。
【００６０】
図４（ｂ）は、ＴＨｚ波の電界成分の値の時間変動を示したものである。つまり、ある瞬間でのＴＨｚ波のＥ−４５成分（−４５°方向の成分）とＥ４５成分（＋４５°方向の成分）とをプロットし、その値が時間によりどのように変動するかを示している。
【００６１】
この例で分かるように、本実施例の方法により、円偏光を持つＴＨｚ波を容易に生成することができる。
【００６２】
さらに、光路長差ΔＬと、生成された電磁波の周波数と、偏光の楕円率との関係を、図５（ａ）に示す。黒は負の楕円率（左回り楕円偏光）、白は正の楕円率（右回り楕円偏光）を示している。楕円度の正負は図中に付記した。
この図中に理論線を示している。白線は左回り円偏光、黒線は右回り円偏光である。実験結果は理論曲線とよい一致を示している。
【００６３】
また、図５（ｂ）は、周波数１．２１ＴＨｚにおける楕円度と光路長差ΔＬとの関係を示している。この結果は、実験結果（白丸）と理論値（実線）との良い一致を表している。
【００６４】
本実施形態の装置及び方法では、ＴＨｚ波の偏光の情報を取得することができるので、図３に示すようなスペクトラム上のどの周波数でどのような偏光にするかを制御することができる。
【００６５】
したがって、例えば、光路長差ΔＬを調整することにより、円偏波のＴＨｚ波を種々の周波数において生成することができる。よって、試料の円二色性を、ある帯域において、周波数を変化させながら計測していくこともできる。
【００６６】
なお、前記実施形態の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。
【００６７】
また、前記実施形態では、光路長差ΔＬを調整することにより、二つの励起用光パルス（第１光パルス及び第２光パルス）の間に、照射タイミングの差を付与しているが、照射タイミングの差を付与する手段は特に限定されない。
【００６８】
さらに、本実施形態では、高周波電磁波として、ＴＨｚ波を例にして説明しているが、ＴＨｚ帯以外の帯域での高周波電磁波（例えば、近赤外線や可視光線のようにＴＨｚ波よりも短い波長を持つ電磁波や、ミリ波やマイクロ波のようにＴＨｚ波よりも長い波長を持つ電磁波）であってもよい。
さらに、前記した機能要素（機能ブロック）どうしは、複合して一つの機能要素に集約されても良い。また、一つの機能要素の機能が複数の機能要素の協働により実現されても良い。さらに、前記した機能要素は、機能として存在していればよく、機能実現のための手段としては、ハードウエア、コンピュータソフトウエア、これらの組み合わせなどの、任意のものを用いることができる。一つの機能要素が、物理的に離散した位置に配置されたハードウエアやコンピュータソフトウエアの協働により実現されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施形態に係る高周波電磁波発生装置の概略的な構成を示す説明図である。
【図２】得られる高周波電磁波の時間波形を表すグラフである。
【図３】得られる高周波電磁波のスペクトラムを表すグラフである。
【図４】図（ａ）は、実験例において得られた高周波電磁波の時間波形を表すグラフである。図（ｂ）は、実験例において得られた高周波電磁波の偏光状態を表すグラフである。
【図５】図（ａ）は、実験例において得られた高周波電磁波における楕円率及び周波数と、光路長差ΔＬとの関係を表すグラフである。図（ｂ）は、周波数一定の場合における楕円度と光路長差との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１  励起光照射部
１１  パルス光生成部
１２  偏光ビームスプリッタ
１３  第１反射部
１４  λ／４波長板（偏光制御部）
１５  第２反射部
１６  λ／４波長板（偏光制御部）
２  高周波電磁波生成部
３  円偏光パルス光
４  第１光パルス
５  第２光パルス
【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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