(57)【要約】【課題】  小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供する。【解決手段】  入射する光を利用してテラヘルツ波を発生する装置であって、第１の電極１と、第２の電極４と、第１の電極１と第２の電極４との間に、第２の電極４から空間をおいて配置された、光が入射した場合に光電子１２を放出するカーボンナノチューブにより構成された光電子放出部３とを備える。【選択図】      図１
2006216799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光を利用してテラヘルツ波を発生する装置であって、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第２の電極から空間をおいて配置された、光が入射した場合に光電子を放出する光電子放出部と
を備えるテラヘルツ波発生装置。
【請求項２】
前記光電子放出部は、入射した光を前記光電子放出部の内部で複数回反射させる
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項３】
前記光電子放出部は、微細柱状炭素構造体により構成されている
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項４】
更に、
前記光電子放出部が光電子を放出することによって発生したテラヘルツ波を特定の向きに反射する反射部を備える
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項５】
前記第１の電極及び前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されている
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項６】
更に、
前記第１の電極と前記第２の電極との距離を変更する距離変更部を備える
請求項５記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項７】
前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されている
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項８】
前記第２の電極の前記第１の電極と対向する側の面は、前記第１の電極から見て凹状の放物面である
請求項７記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項９】
更に、
前記第１の電極から前記第２の電極の向きに周期的に変化する磁界を発生する磁界発生部を備える
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項１０】
更に、
前記磁界の周期を変更する周期変更部を備える
請求項９記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項１１】
更に、
前記第１の電極、前記第２の電極、及び前記光電子放出部を収納し、内部を真空状態に保持するチャンバーを備える
請求項１記載のテラヘルツ波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近赤外光の周波数とミリ波の周波数との間の、０．１ＴＨｚから１００ＴＨｚまでの周波数帯域（テラヘルツ領域と呼ばれる）の電磁波（以下、「テラヘルツ波」という。）は、様々な物質を透過するミリ波の性質と、直進性を有する赤外光の性質とを共に有する。そのため、テラヘルツ波は様々な用途に応用することができる。近年、半導体技術、生医学応用、セキュリティ、環境調査、通信等の分野において、テラヘルツ波を発生させる技術や、テラヘルツ波を検出する技術が注目されている。
【０００３】
しかしながら、テラヘルツ波の発生及び検出に関する技術の開発は、可視光、赤外光やミリ波等の他の光や電磁波に関する技術ほど進んでいない。それゆえ現在、テラヘルツ波を活用するための研究開発が盛んに行なわれている。
【０００４】
現在は、ピコ秒からフェムト秒のパルス光を放出する近赤外域レーザ（波長約７８０ｎｍ）からのパルス光を非線形光学素子又は光導電（ＰＣ）アンテナに照射することにより、テラヘルツ波を発生させている。
【０００５】
第１の従来のテラヘルツ波発生装置を図１１に示す（例えば、非特許文献１参照。）。図１１に示すテラヘルツ波発生装置は、ＺｎＴｅ、ＧａＳｅ、ＧａＰ、ＬｉＮｂＯ3等の非線形光学材料により形成された非線形光学素子１００である。非線形光学素子１００（テラヘルツ波発生装置）は、高いピークパワーを有するフェムト秒レーザからのパルス光１１が照射されると、テラヘルツ波１３を放射する。
【０００６】
図１２に第２の従来のテラヘルツ波発生装置を示す（例えば、非特許文献２参照。）。図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、半絶縁性ＧａＡｓ基板２０１と、その上に設けられた厚さ１〜３μｍのＬＴ−ＧａＡｓ層２０２と、その上に設けられた電極２０３及び電極２０４とで構成されている。ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２は、温度２００〜２５０℃の環境下で形成された層である。電極２０３と電極２０４との間隔は３〜１０μｍであって、電極２０３と電極２０４との間には、電源１０により電圧が印加される。
【０００７】
高いピークパワーを有するフェムト秒のパルス光１１が電極２０３と電極２０４との間の領域に照射されると、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２内で電子正孔対が発生する。電子は上記電圧により加速されて電極間を移動し、パルス電流が電極間を流れる。このとき、ＧａＡｓ基板２０１の裏側からテラヘルツ波１３が放射する。このようなテラヘルツ波の放射源は、光伝導（ＰＣ）スイッチアンテナとして知られている。なお、正孔は電極間を低速で移動するため、テラヘルツ波の放射には関与しない。
【０００８】
第３の従来のテラヘルツ波発生装置として、自由電子レーザを用いる電磁波放射源が存在する。電磁波放射源は、高出力のテラヘルツ波を放射する。電磁波放射源は、自由電子ビームが周期的磁界（ｗｉｇｇｌｅｒ）を通過するとき、チェレンコフ放射により、深紫外から波長１４μｍの赤外域までの電磁波を放射する。
【非特許文献１】L. Xu et al., "Terahertz beam generation by femtosecond optical pulses in electro optic materials", Appl. Phys. Lett. Vol. 61, No.15, 1784(1992).
【非特許文献２】M. Tani et.al., "Emission characteristics of photoconductive antennas based on low-temperature-grown GaAs and semi-insulating GaAs", Applied Optics, vol.36, No.30, 7853 (1997)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、自由電子レーザは一般に非常に大きい装置であるので、自由電子レーザを用いる電磁波放射源も大きい。そのため、電磁波放射源を容易に利用することは難しい。
【００１０】
図１１に示すテラヘルツ波発生装置は、照射される光をテラヘルツ波に変換する効率が悪い。高出力のテラヘルツ波を得ようとすると、テラヘルツ波発生装置（非線形光学素子１００）に高いパワーの光を照射する必要がある。高いパワーの光を出力する装置は大きい。つまり、図１１に示すテラヘルツ波発生装置と光源とで構成されるシステムにより高出力のテラヘルツ波を得ることはできるが、システムの規模は大きい。
【００１１】
図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、その装置と光源とで構成されるシステムの全体の規模は小さいが、上記装置を用いて高出力のテラヘルツ波を得ることはできない。なぜなら、高出力のテラヘルツ波を得ようとすると、電極間に高い電圧を印加する必要があるが、電極間に高い電圧を印加すると、電極間が短絡し、かつＬＴ−ＧａＡｓ層２０２が劣化するからである。したがって、図１２に示すテラヘルツ波発生装置には低電圧しか印加することができず、その装置から高出力のテラヘルツ波を放出させることはできない。
【００１２】
このように従来の技術では、規模の小さい装置で、高出力のテラヘルツ波を発生させることはできない。
【００１３】
また、図１２に示すテラヘルツ波発生装置では、照射される光の多くは、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２の表面で反射する。つまり、図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、照射される光を有効に利用することができない。そのため、図１２に示すテラヘルツ波発生装置は、低いパワーのテラヘルツ波しか放射することができない。
【００１４】
更に、従来のテラヘルツ波発生装置は、入射光が１種類であれば、複数の周波数のテラヘルツ波を発生し、ユーザは、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができない。ユーザは、１種類の入射光により、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができることを希望する。
【００１５】
本発明は、上記課題を考慮し、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することを目的とする。
【００１６】
また、本発明は、照射された光を有効に利用してテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することを目的とする。
【００１７】
更に、本発明は、１種類の入射光により、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる、チューナブルなテラヘルツ波発生装置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】
【００１８】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のテラヘルツ波発生装置は、入射する光を利用してテラヘルツ波を発生する装置であって、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第２の電極から空間をおいて配置された、光が入射した場合に光電子を放出する光電子放出部とを備える。光電子放出部が放出する光電子が第２の電極に到達するように第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加すると、光電子は空間を移動して第２の電極に到達する。これにより、放出された光電子は有効に利用され、本発明のテラヘルツ波発生装置は、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生することができる。放出された光電子を消滅させないようにするために、第１の電極、第２の電極、及び光電子放出部は、内部を真空状態に保持するチャンバーにより収納されることが好ましい。
【００１９】
また、前記光電子放出部は、入射した光を前記光電子放出部の内部で複数回反射させることが好ましい。これにより、入射した光を有効に利用することができ、光電子放出部からより多くの光電子を放出させることができる。その結果、本発明のテラヘルツ波発生装置は、より高出力のテラヘルツ波を発生することができる。
【００２０】
前記光電子放出部は、例えば、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やカーボンナノロッド等の微細柱状炭素構造体により構成されている。
【００２１】
本発明のテラヘルツ波発生装置は、更に、前記光電子放出部が光電子を放出することによって発生したテラヘルツ波を特定の向きに反射する反射部を備えてもよい。これにより、特定の向きに出力するテラヘルツ波のパワーを高めることができる。
【００２２】
また、前記第１の電極及び前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されていてもよい。これにより、第１の電極と第２の電極との間で特定の周波数のテラヘルツ波が共振するので、上記特定の周波数のテラヘルツ波を高パワーで出力させることができる。その際、本発明のテラヘルツ波発生装置が更に、前記第１の電極と前記第２の電極との距離を変更する距離変更部を備えてもよい。その場合、その距離変更部により、前記第１の電極と前記第２の電極との距離を変更すれば、上記特定の周波数を変更することができる。これにより、ユーザは出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる。
【００２３】
また、前記第２の電極は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されていてもよい。これにより、特定の向きに出力するテラヘルツ波のパワーを高めることができる。その際、前記第２の電極の前記第１の電極と対向する側の面は、前記第１の電極から見て凹状の放物面であってもよい。これにより、特定の向きに出力する各周波数のテラヘルツ波を平行に進行させることができる。
【００２４】
また、本発明のテラヘルツ波発生装置は、更に、前記第１の電極から前記第２の電極の向きに周期的に変化する磁界を発生する磁界発生部を備えてもよい。これにより、特定の周波数帯域のテラヘルツ波を放出させることができる。加えて、本発明のテラヘルツ波発生装置は、更に、前記磁界の周期を変更する周期変更部を備えてもよい。これにより、放出させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することができる。
【００２６】
また、本発明は、照射された光を有効に利用してテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生装置を提供することができる。
【００２７】
更に、本発明は、１種類の入射光により、出力させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる、チューナブルなテラヘルツ波発生装置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】
【００２８】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置を、図１を用いて説明する。
【００２９】
図１は、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１と、その上に配置されたＳｉＣ基板２と、その上に配置されたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）で構成された光電子放出部３と、その上に空間をおいて配置された第２の電極４とを備える。更に、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、及び第２の電極４を収納し、内部を真空状態に保持するチャンバー５を備える。チャンバー５は、光及びテラヘルツ波を透過させることができる透明材料により形成されている。第１の電極１と第２の電極４との間には、電源１０により電圧が印加される。
【００３０】
高いピークパワーを有するパルス光１１を発するレーザ１１ａが、テラヘルツ波発生装置の外部から光電子放出部３にパルス光１１を照射する。パルス光１１は、レーザ１１ａの共振器内に、可飽和吸収体、Ｑ−スイッチ、ゲインスイッチ等を配置することにより得られる。
【００３１】
パルス光１１が、テラヘルツ波発生装置の外部から光電子放出部３に入射すると、光電子放出部３を構成するＣＮＴの第２の電極４側の先端から光電子１２が放出され、第２の電極４へ移動する。このとき、テラヘルツ波１３が、光電子１２の移動方向と直交する方向に放射する。
【００３２】
図１２に示す従来のテラヘルツ波発生装置では、パルス光１１が照射されると、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２内で電子が発生し、その電子はＬＴ−ＧａＡｓ層２０２上に設けられている電極間に印加されている電圧によりＬＴ−ＧａＡｓ層２０２内を移動する。その際、パルス電流が電極間を流れ、テラヘルツ波１３が発生する。しかしながら、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２は固体であるので、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２に印加した電圧は、ＬＴ−ＧａＡｓ層２０２を構成する原子の欠陥によるリーク電流の為降下し、充分な電界が得られない。その結果、発生した電子が有効に利用されず、発生したテラヘルツ波１３の強度は小さい。
【００３３】
それに対し実施の形態１のテラヘルツ波発生装置では、光電子放出部３から放出された光電子１２は、リーク電流の無い真空中を移動し、第２の電極４に到達する。すなわち、光電子放出部３から放出された光電子１２は、有効に利用され、高出力のテラヘルツ波１３が得られる。また、パルス光１１を照射するレーザ１１ａは、図１２に示す従来のテラヘルツ波発生装置を用いてテラヘルツ波１３を発生させる場合にも用いられており、規模が小さい。したがって、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、小さい規模で、高出力のテラヘルツ波を発生する。
【００３４】
また、チャンバー５は、内部を真空状態に保持して第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、及び第２の電極４を収納する。そのため、第１の電極１と第２の電極４との間に高電圧を印加することができる。第１の電極１と第２の電極４との間に高電圧が印加されれば、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、更に高い出力のテラヘルツ波を発生する。
【００３５】
ＣＮＴにより構成された光電子放出部３の厚みは、以下の条件を満たすように設計される。その条件は、入射光であるパルス光１１がＳｉＣ基板２の表面で反射した場合、その反射光が光電子放出部３から空間に出射することなく、光電子放出部３内に戻る、という条件である。すなわち、光電子放出部３の厚みは、入射光であるパルス光１１が無反射共振条件を満足する厚みである。これにより、入射光であるパルス光１１は、光電子放出部３の上面（図１中のＡ１、Ａ２、Ａ３）及び下面（図１中のＢ１、Ｂ２、Ｂ３）で、光電子放出部３の内部側に多数回反射する。その結果、光電子１２を放出させるために、入射光であるパルス光１１を有効に利用することができ、光電子放出部３からより多くの光電子１２を放出させることができる。そのため、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、高出力のテラヘルツ波を発生する。
【００３６】
ところで、無反射共振条件を満足する場合は、反射光が互いに干渉し、互いに打ち消す場合であり、以下の式で与えられる。つまり、入射光の強度をＩ（ｉ）とし、光電子放出部３からの反射光の強度をＩ（ｒ）とすれば、無反射共振条件を満足する場合は、以下の式（１）が成立する場合である。
【００３７】
Ｉ（ｒ）／Ｉ（ｉ）＝[F sin2 (d/2)] / [1 + [F sin2 (d/2)]]  ・・・（１）
ここで、Ｆ＝４Ｒ／（１−Ｒ）2であり、Ｒは光電子放出部３での反射率である（Ｒ＝Ｉ（ｒ）／Ｉ（ｉ））。
【００３８】
δは、δ＝（２π／λ）ｎ’ｔｃｏｓθの式で与えられ、位相差を意味する。ｎ’は光電子放出部３の屈折率であり、ｔは光電子放出部３の厚みであり、θはパルス光１１の光電子放出部３への入射角であり、λはパルス光１１の波長である。
【００３９】
図１において、ｎは真空中の屈折率、ｎ"はＳｉＣ基板２の屈折率である。
空間部（真空部）と光電子放出部３との界面と、光電子放出部３とＳｉＣ基板２との界面とは、干渉計構造のようにファブリペロ共振器を構成する。空間部（真空部）、光電子放出部３、ＳｉＣ基板２の屈折率は、それぞれｎ、ｎ'、ｎ"である。光電子放出部３の厚みは、式（１）に示されるように形成されており、光電子放出部３は、パルス光１１のエネルギーを最大限に吸収して光電子１２を放出する。
【００４０】
なお、光電子放出部３は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）やカーボンナノロッド等の微細柱状炭素構造体等の、光が入射すると光電子を放出する材料により構成されていればよい。したがって、光電子放出部３は、例えば、Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ（Ｓ−１）、Ｂｉ−Ａｇ−Ｏ−Ｃｓ（Ｓ−１０）、Ｋ2ＣｓＳｂ等により構成されていてもよい。
【００４１】
また、第１の電極１及び第２の電極４は、テラヘルツ波を反射しない材料、例えばＩＴＯにより形成されていてもよい。この場合、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、図２に示すように、多数の周波数のテラヘルツ波を放出する。
【００４２】
また、第１の電極１及び第２の電極４は、テラヘルツ波を反射する材料、例えばＡｌにより形成されていてもよい。この場合、第１の電極１と第２の電極４との距離により決定される特定の周波数のテラヘルツ波が第１の電極１と第２の電極４との間で共振する。そのため、実施の形態１のテラヘルツ波発生装置は、図３に示すように、特定の周波数のテラヘルツ波を放出する。
【００４３】
また、チャンバー５は、光及びテラヘルツ波が透過する部位のみがそれらを透過させることができる材料により形成されているチャンバーであってもよい。
【００４４】
また、レーザ１１ａが発するパルス光１１は、紫外から近赤外の波長の光であって、かつパルス幅がナノ秒からピコ秒の光であればよい。
【００４５】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置を図４を用いて説明する。
【００４６】
図４は、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態２のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える各構成部に加えて、反射部６を備える。反射部６は、光電子放出部３が光電子１２を放出することによって発生したテラヘルツ波を特定の向きに反射する。
【００４７】
図４に示すように、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置の上記特定の向きの外部には、テラヘルツ波発生装置と直接接続される、管状の導波路９が設けられている。反射部６がテラヘルツ波を上記特定の向きに反射するので、導波路９に集められるテラヘルツ波１３のパワーは、反射部６が設けられていない場合よりも高い。
【００４８】
このように、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置は、反射部６を備えることにより、特定の向きに出力するテラヘルツ波のパワーを高めることができる。
【００４９】
また、導波路９はテラヘルツ波発生装置と直接接続されているので、発生したテラヘルツ波は大気に曝されることなく、導波路９に導かれる。これにより、テラヘルツ波は、大気中の水分に吸収されることなく、高いパワーの状態でテラヘルツ波発生装置から遠方に到達する。
【００５０】
また、導波路９の直径は、テラヘルツ波の波長より長い、例えば１０μｍ以上、３００μｍ以上であることが好ましい。導波路９の直径がテラヘルツ波の波長よりも長ければ、テラヘルツ波の回折や散乱が生じにくくなるので、テラヘルツ波を、損失を最小限にして出力させることができる。
【００５１】
また、導波路９の直径は、特定の周波数のテラヘルツ波を通過させるように選択されてもよい。このように、導波路９を、バンドパスフィルタとして機能させることができる。
【００５２】
導波路９は、例えばテフロン（登録商標）により形成されている。
また、実施の形態２のテラヘルツ波発生装置は、反射部６によって反射したテラヘルツ波を集めて導波路９に導くレンズ等を備えていてもよい。
【００５３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置を図５及び図６を用いて説明する。
【００５４】
図５は、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える各構成部に加え、距離変更部７を備える。距離変更部７は、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄを変更する構成部であって、第２の電極４に接続されている棒状の接続部７ａと、接続部７ａを上下に移動させる駆動部７ｂとで構成されている。なお、第１の電極１は静止している。また、第１の電極１及び第２の電極４は、Ａｌ等のテラヘルツ波を反射する材料により形成されている。
【００５５】
駆動部７ｂが接続部７ａを上下に移動させることにより、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄが変化する。駆動部７ｂは、例えば１μｍずつ接続部７ａを上下に移動させる。第１の電極１及び第２の電極４は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されているので、発生したテラヘルツ波は第１の電極１と第２の電極４との間で共振する。そのため、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄによって決定される特定の周波数のテラヘルツ波を放出する。
【００５６】
つまり、図６に示すように、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄが短いほど電極間の電界が大きいので、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、距離Ｄが短いほど、高い周波数のテラヘルツ波を放出する。
【００５７】
このように、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１と第２の電極４との距離Ｄを変更する距離変更部７を備える。そのため、ユーザは、実施の形態３のテラヘルツ波発生装置を用いれば、放出させるテラヘルツ波の周波数を選択することができる。光電子放出部３と第２の電極４との距離ｄと、第１の電極１と第２の電極４との間で共振するテラヘルツ波の波長λとは、ｄ＝λ／２の式を満たす関係にある。例えば、距離ｄを１５０μｍから１００μｍまで変更させることにより、１ＴＨｚから１．５ＴＨｚまでの特定の周波数のテラヘルツ波を選択的に放出させることができる。
【００５８】
なお、第１の電極１及び第２の電極４は、ＩＴＯ等のテラヘルツ波を反射しない材料により形成されていてもよい。この場合、図７に示すように、多数の周波数のテラヘルツ波が放出されるが、距離Ｄが短いほど電極間の電界が大きいので、距離Ｄが短いほど、高い周波数までのテラヘルツ波が放出される。
【００５９】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置を図８を用いて説明する。
【００６０】
図８は、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態４のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える、第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、及びチャンバー５に加えて、第２の電極４の替わりに第２の電極４０を備える。第２の電極４０は、テラヘルツ波を反射する材料、例えばＡｌにより形成されている。第２の電極４０の第１の電極１と対向する側の面は、第１の電極１から見て凹状の放物面である。すなわち、第２の電極４０は、電極とテラヘルツ波を集める手段とを兼ねている。
【００６１】
第２の電極４０の放物面の各部位と第１の電極１との距離が異なるので、その放物面の各部位と第１の電極１との電界が異なる。これにより、光電子放出部３から放出された光電子１２が第２の電極４０へ移動する際に、各電界に対応するテラヘルツ波１３が放射する。すなわち、複数の周波数のテラヘルツ波１３が放射する。
【００６２】
第２の電極４０はテラヘルツ波を反射する材料により形成されており、かつ第２の電極４０の第１の電極１と対向する側の面は、第１の電極１から見て凹状の放物面である。これにより、複数の周波数のテラヘルツ波１３は、上記放物面により反射し、特定の向きに平行に進行する。
【００６３】
このように、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置は、テラヘルツ波を反射する材料により形成されていて、放物面を有する第２の電極４０を備える。これにより、実施の形態４のテラヘルツ波発生装置を用いれば、複数の周波数のテラヘルツ波１３を、特定の向きに平行に進行させることができる。
【００６４】
なお、第２の電極４０の第１の電極１と対向する側の面は放物面でなくてもよい。例えば、平面であってもよい。この場合でも、発生したテラヘルツ波を特定の方向に進行させることができる。
【００６５】
（実施の形態５）
次に、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置を図９を用いて説明する。
【００６６】
図９は、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置の断面図である。実施の形態５のテラヘルツ波発生装置は、図１に示す実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が備える、第１の電極１、ＳｉＣ基板２、光電子放出部３、第２の電極４、及びチャンバー５に加えて、磁界発生部８を備える。磁界発生部８は、図９に示すように、第１の電極１から第２の電極４の方向に磁界を周期的に変化させる、複数個のマグネットにより構成されている。
【００６７】
光電子放出部３から放出された光電子１２は、特定の周期で変化する磁界を通過する際、その磁界により光電子１２が進行する軌道が異なる。そのため、上記特定の周期に対応する特定の周波数帯域のテラヘルツ波１３が発生する。
【００６８】
このように、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置は、第１の電極１から第２の電極４の方向に磁界を周期的に変化させる磁界発生部８を備える。これにより、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置を用いれば、特定の周波数帯域のテラヘルツ波１３を発生させることができる。
【００６９】
なお、実施の形態５のテラヘルツ波発生装置の構成では、（ｉ）パルス光１１の周波数又はパワー、（ｉｉ）第１の電極１と第２の電極４との間に印加する電圧の大きさ、及び（ｉｉｉ）第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期、のいずれかを変化させることにより、発生させるテラヘルツ波の周波数を変化させることができる。
【００７０】
図１０を用いて、上記の（ｉｉｉ）第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期を変化させる方法を説明する。図１０（ａ）及び（ｂ）は、第１の電極１から第２の電極４の向きの、右側に６個の電磁石８ａ〜８ｆが等間隔で配置されており、左側に６個の電磁石８ｇ〜８ｌが等間隔で配置されていることを示す図である。
【００７１】
図１０（ａ）では、全ての電磁石８ａ〜８ｌに電流が流れており、第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期は、電磁石８ａと電磁石８ｂとの距離である。それに対して、図１０（ｂ）では、電磁石８ａ，８ｃ，８ｅ，８ｇ，８ｉ，８ｋにのみ電流が流れており、第１の電極１から第２の電極４の方向の磁界の周期は、電磁石８ａと電磁石８ｃとの距離であって、図１０（ａ）に示す場合の２倍である。このようして、磁界の周期を変化させることができる。選択的に電流を流す手段は、本発明のテラヘルツ波発生装置の周期変更部の一例である。
【００７２】
なお、複数の磁石をアクチュエータ（周期変更部の一例）により移動させることにより、磁界の周期を変化させてもよい。
【００７３】
また、磁界はコイルにより発生させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のテラヘルツ波発生装置は、テラヘルツ波を発生する装置として有用であり、医療分野等で使用することができ、産業上の利用価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施の形態１のテラヘルツ波発生装置の断面図である。
【図２】実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。
【図３】実施の形態１のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。
【図４】実施の形態２のテラヘルツ波発生装置の断面図である。
【図５】実施の形態３のテラヘルツ波発生装置の断面図である。
【図６】実施の形態３のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。
【図７】実施の形態３のテラヘルツ波発生装置が出力するテラヘルツ波の一例を示す図である。
【図８】実施の形態４のテラヘルツ波発生装置の断面図である。
【図９】実施の形態５のテラヘルツ波発生装置の断面図である。
【図１０】（ａ）は、テラヘルツ波発生装置の内部の磁界が変化する前を示す図であり、（ｂ）は、テラヘルツ波発生装置の内部の磁界が変化した後を示す図である。
【図１１】第１の従来のテラヘルツ波発生装置の構成図である。
【図１２】第２の従来のテラヘルツ波発生装置の構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  第１の電極
２  ＳｉＣ基板
３  光電子放出部
４  第２の電極
５  チャンバー
６  反射部
７  距離変更部
７ａ  接続部
７ｂ  駆動部
８  磁界発生部
８ａ〜８ｌ  電磁石
９  導波路
１０  電源
１１  パルス光
１１ａ  レーザ
１２  光電子
１３  テラヘルツ波
４０  第２の電極
【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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