(57)【要約】【課題】  任意の周波数のテラヘルツ波を任意の時間に発生させる。【解決手段】  ＫＴＰ結晶１８は、励起光源１１からの光を入射して、配置角度に応じた第１及び第２の波長の光を発生する。ガルバノスキャナ１２は、ふたつのＫＴＰ結晶１８の配置角度を定める。ガルバノスキャナ制御部１７は、主制御部１５からの制御信号に従い、ガルバノスキャナ１８の駆動を制御してＫＴＰ結晶１８の配置角度を定めさせる。主制御部１５の記憶部には、所望の周波数のテラヘルツ波を発生させるための第１及び第２の波長と、該波長を出力するＫＴＰ結晶１８の配置角度を定めるための制御信号とが予め記憶される。主制御部１５は、記憶部を参照して所望の周波数に対応する各制御電圧を取得し、該制御電圧をガルバノスキャナ制御部１７に出力する。テラヘルツ波発生用結晶１３は、ＫＴＰ結晶１８からの第１及び第２の波長の差に応じてテラヘルツ波を出力する。【選択図】  図１
2006215222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた波長の光を発する励起光源と、
前記励起光源からの光を入射して、配置角度に応じた第１及び第２の波長の光を発生する第１及び第２の２波長発生用結晶と、
前記第１及び第２の２波長発生用結晶の各々に対応し、前記第１及び第２の２波長発生用結晶の各々の配置角度を定める第１及び第２のガルバノスキャナと、
周波数に対応して、該周波数のテラヘルツ波を発生させるための第１の波長及び第２の波長が予め記憶された第１のデータベースと、第１の波長に対応して、前記第１の２波長発生用結晶の配置角度を第１の波長を発生させる角度に前記第１のガルバノスキャナにより定めるための第１の制御信号が予め記憶され、及び、第２の波長に対応して、前記第２の２波長発生用結晶の配置角度を第２の波長を発生させる角度に前記第２のガルバノスキャナにより定めるための制御信号が予め記憶された第２のデータベースとを有する記憶部と、
前記第１のデータベースを参照して、所望の周波数に対応する第１及び第２の波長を取得し、前記第２のデータベースを参照して、該第１及び第２の波長にそれぞれ対応する第１及び第２の制御信号を取得して、該第１及び第２の制御信号を出力する装置制御部と、
前記装置制御部からの第１及び第２の制御信号に従い、それぞれ前記第１及び第２のガルバノスキャナを駆動して、前記第１及び第２の２波長発生用結晶の配置角度を定めさせるガルバノスキャナ制御部と、
前記２波長発生用結晶からの第１及び第２の波長の差に応じて、前記所望の周波数のテラヘルツ波を出力するテラヘルツ波発生用結晶と
を備えたテラヘルツ波発生装置。
【請求項２】
前記第１のデータベースに記憶される周波数と、第１及び第２の波長とは、次式で表される条件を満たす請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
１／λＴ＝１／λ１−１／λ２  ・・・（１）
ｎＴ／λＴ＝ｎ１／λ１−ｎ２／λ２  ・・・（２）
ただし、λＴ：テラヘルツ波長、λＴ＝ｃ／ν、ｃ：光の速度、ν：テラヘルツ波の周波数、λ１、λ２：第１及び第２の波長、ｎＴ、ｎ１、ｎ２：それぞれテラヘルツ波長λＴ、第１の波長λ１、第２の波長λ２に対するテラヘルツ波発生用結晶の屈折率
【請求項３】
前記テラヘルツ波発生用結晶から出力されたテラヘルツ波の周波数及び信号強度を検出する検出部
をさらに備え、
前記装置制御部が、第１の波長を固定し、前記検出部により検出される周波数が所望の周波数になるように第２の波長を変化させて、該周波数のテラヘルツ波の信号強度を前記検出部から取得することと、
前記装置制御部が、第１及び第２の波長と、取得された信号強度とを対応して記憶することと、
前記装置制御部が、第１の波長を順次変化させて、前記取得すること、及び、前記記憶することを繰り返すことと、
装置制御部が、記憶された信号強度を参照して、信号強度が最大となる第１及び第２の波長を、テラヘルツ波の周波数に対応して前記第１のデータベースに記憶すること
を含む処理により、前記装置制御部が前記第１のデータベースを作成する請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項４】
前記２波長発生用結晶の配置角度を検出する角度検出部
をさらに備え、
前記記憶部は、前記２波長発生用結晶の配置角度と前記２波長発生用結晶から発せられる波長の対応関係が予め記憶される第３のデータベースをさらに有し、
前記装置制御部が、予め定められた刻み幅毎に制御信号を順次設定して、前記ガルバノスキャナ制御部に出力することと、
前記装置制御部が、前記ガルバノスキャナ制御部の制御により定められる前記２波長発生用結晶の配置角度を、制御信号毎に前記角度検出部から取得することと、
前記装置制御部が、前記第３のデータベースを参照して、取得された配置角度に対応する波長を求め、設定された制御信号と求められた波長とを対応させて前記第２のデータベースに記憶すること
を含む処理により、前記装置制御部が前記第２のデータベースを作成する請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項５】
前記２波長発生用結晶からの光の波長を検出する波長検出部
をさらに備え、
前記装置制御部が、予め定められた刻み幅毎に制御信号を順次設定して、前記ガルバノスキャナ制御部に出力することと、
前記装置制御部が、前記波長検出部から光の波長を制御信号毎に取得することと、
前記装置制御部が、設定された制御信号と取得された波長とを対応させて前記第２のデータベースに記憶すること
を含む処理により、前記装置制御部が前記第２のデータベースを作成する請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項６】
前記励起光源からの出力が、前記第１及び第２の２波長発生用結晶に直列又は並列に入力される請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置からのテラヘルツ波を検出して、信号を出力する検出部と
予め定められた複数の周波数を順次設定し、設定された周波数のテラヘルツ波を前記テラヘルツ波発生装置から出力させ、設定された周波数と前記検出部で検出された信号とを対応して記憶する測定制御部と、
を備えた分光測定装置。
【請求項８】
前記測定制御部は、
予め設定された周波数に、予め定められた第１の変化幅を加えて第１の周波数を設定し、設定された第１の周波数のテラヘルツ波を前記テラヘルツ波発生装置から出力させて、前記検出部から第１の信号強度を入力することと、
設定された第１の周波数から、予め定められた第２の変化幅を引いて第２の周波数を設定し、設定された第２の周波数のテラヘルツ波を前記テラヘルツ波発生装置から出力させて、前記検出部から第２の信号強度を入力することと、
入力された第１の信号強度と第２の信号強度の差分を求めて、求められた差分と設定された第１又は第２の周波数とを対応して記憶すること
を繰り返し、及び、
第１の周波数は、第２の周波数に第１の変化幅を加えて設定される請求項７に記載の分光測定装置。
【請求項９】
前記測定制御部は、
予め定められた第１の周波数のテラヘルツ波を前記テラヘルツ波発生装置から出力させ、前記検出部からの第１の信号を所定時間の間入力して第１の信号を出力又は記憶することと、
予め定められた第２の周波数のテラヘルツ波を前記テラヘルツ波発生装置から出力させて、前記検出部からの第２の信号を所定時間の間入力して第２の信号を出力又は記憶すること
を繰り返す請求項７に記載の分光測定装置。
【請求項１０】
前記記憶部は、テラヘルツ波の周波数と、信号強度が対応して記憶された第４のデータベースをさらに有し、
前記測定制御部は、与えられた出力されるテラヘルツ波の所定の周波数に基づき、前記第４のデータベースを参照して、信号強度を表示又は出力する請求項７に記載の分光測定装置。
【請求項１１】
前記記憶部は、テラヘルツ波の周波数と、信号強度が対応して記憶された第４のデータベースをさらに有し、
前記測定制御部は、与えられた出力されるテラヘルツ波の所定の周波数に基づき前記第４のデータベースを参照して、前記検出部により測定された信号強度のキャリブレーションを行うことを含む請求項７に記載の分光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波発生装置及び分光測定装置に係り、特に、高速波長掃引型のテラヘルツ波発生装置及び分光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光波と電波の中間に位置するテラヘルツ波（ＴＨｚ波）領域は、これまで発生及び検出が難しかったために未開拓の領域として残されている。また、この領域は、次世代の超高速通信、環境計測、イメージングなど幅広い応用が期待されている。しかし、同調周波数範囲、スペクトル線幅、周波数同調の高速性、小型化等、実用上の重要な特性を併せもつ光源はまだ存在していない。
従来のテラヘルツ波を発生させる装置には、例えば差周波発生という方法を用いたものがある。このためには、波長成分として２つの波長λ１、λ２を有する光をそれぞれ発生させ、この２波長の光を結晶に入射することで、その周波数差に相当するテラヘルツ波が発生される（例えば、特許文献１参照）。高出力のテラヘルツ波を発生させるには、最も変換効率が良くなる２波長とテラヘルツ波の波長の組み合わせを満たす（これを、位相整合条件を満たすという）必要がある。テラヘルツ周波数で任意の周波数をスキャンする場合には、それぞれの周波数において最適な波長λ１、λ２を結晶に入射する。
【０００３】
有機非線形光学結晶ＤＡＳＴ（４−ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ−Ｎ−ｍｅｔｈｙｌｓｔｉｌｉｂａｚｏｌｉｕｍ  ｔｏｓｙｌａｔｅ）は非常に高い非線形光学係数と低分散性を有するため、差周波発生（Ｄｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：ＤＦＧ）による高出力で広帯域のＴＨｚ波発生が期待される。ＤＡＳＴを用いた差周波発生において、光波とＴＨｚ波との位相整合が変換効率を決める重要な要素となり、広帯域かつ高効率のＴＨｚ波発生を行うためには位相整合条件を満たすような２波長を選択する必要がある。
また、テラヘルツ波の応用として、分光応用が盛んに行われるようになっている。近年、テラヘルツ波帯での特異な吸収を持つ物質が多々見つかるようになって来ており、特に医学分野において注目されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１９９６７号公報
【非特許文献１】佐藤倫久ら、「２波長同時制御ＫＴＰ−ＯＰＯによるＤＡＳＴ−ＴＨｚ波発生」、第６５回応用物理学会学術講演会講演予稿集、社団法人応用物理学会発行、２００４年９月１日、第３分冊第９７７頁
【非特許文献２】佐藤倫久ら、「２波長同時ＫＴＰ−ＯＰＯによるＤＡＳＴ−ＴＨｚ波発生」、応用物理学会東北支部第５９回学術講演会講演予稿集、応用物理学会東北支部発行、２００４年１２月９日、第６６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のテラヘルツ波光源は、テラヘルツ周波数をスキャンする際、始点となる周波数から終点となる周波数まで一定間隔で変化させるものであり、任意の周波数を任意の時間に発生させることが困難であった。
また、従来のテラヘルツ波光源を用いた分光応用では、吸収のある周波数領域内において、始点となる周波数から終点となる周波数まで、テラヘルツ周波数を一定間隔で変化させ、データを一定間隔で取得することで吸収スペクトルを得ている。また、ラヘルツ波領域において微分分光や特定周波数での繰り返し測定が困難であった。
本発明は、以上の点に鑑み、任意の周波数を任意の時間に発生可能なテラヘルツ波発生装置を提供することを目的とする。また、本発明は、テラヘルツ波領域において微分分光や特定周波数での繰り返し測定が可能な分光測定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】
【０００６】
本発明の第１の解決手段によると、
予め定められた波長の光を発する励起光源と、
前記励起光源からの光を入射して、配置角度に応じた第１及び第２の波長の光を発生する第１及び第２の２波長発生用結晶と、
前記第１及び第２の２波長発生用結晶の各々に対応し、前記第１及び第２の２波長発生用結晶の各々の配置角度を定める第１及び第２のガルバノスキャナと、
周波数に対応して、該周波数のテラヘルツ波を発生させるための第１の波長及び第２の波長が予め記憶された第１のデータベースと、第１の波長に対応して、前記第１の２波長発生用結晶の配置角度を第１の波長を発生させる角度に前記第１のガルバノスキャナにより定めるための第１の制御信号が予め記憶され、及び、第２の波長に対応して、前記第２の２波長発生用結晶の配置角度を第２の波長を発生させる角度に前記第２のガルバノスキャナにより定めるための制御信号が予め記憶された第２のデータベースとを有する記憶部と、
前記第１のデータベースを参照して、所望の周波数に対応する第１及び第２の波長を取得し、前記第２のデータベースを参照して、該第１及び第２の波長にそれぞれ対応する第１及び第２の制御信号を取得して、該第１及び第２の制御信号を出力する装置制御部と、
前記装置制御部からの第１及び第２の制御信号に従い、それぞれ前記第１及び第２のガルバノスキャナを駆動して、前記第１及び第２の２波長発生用結晶の配置角度を定めさせるガルバノスキャナ制御部と、
前記２波長発生用結晶からの第１及び第２の波長の差に応じて、前記所望の周波数のテラヘルツ波を出力するテラヘルツ波発生用結晶と
を備えたテラヘルツ波発生装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の解決手段によると、
上述のテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波発生装置からのテラヘルツ波を検出して、信号を出力する検出部と
予め定められた複数の周波数を順次設定し、設定された周波数のテラヘルツ波を前記テラヘルツ波発生装置から出力させ、設定された周波数と前記検出部で検出された信号とを対応して記憶する測定制御部と、
を備えた分光測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、任意の周波数を任意の時間に発生可能なテラヘルツ波発生装置を提供することができる。また、本発明によると、テラヘルツ波領域において微分分光や特定周波数での繰り返し測定が可能な分光測定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】
【０００９】
１．テラヘルツ波発生装置
図１は、テラヘルツ波発生装置の構成図である。
テラヘルツ波発生装置は、励起光源１１と、ふたつのＫＴｉＯＰＯ４結晶（２波長発生用結晶、以下ＫＴＰ結晶と称す）１８と、ふたつのガルバノスキャナ１２と、テラヘルツ波発生用結晶１３と、主制御部（装置制御部）１５と、入出力制御部１６と、ガルバノスキャナ制御部１７とを備える。さらに、検出器１４を備えてもよい。
励起光源１１は、予め定められた波長の光を発する。励起光源１１は、一例として、Ｎｄ：ＹＡＧレーザを用いることができ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第二高調波（５３２ｎｍ、２５ｎｓ、５０Ｈｚ）を励起光として、ＫＴＰ結晶１８を含む共振器に入射する。
ＫＴＰ結晶１８は、励起光源１１からの光を入射して、内部角（配置角度）に応じたふたつの波長の光を発生する。また、ガルバノスキャナ１２は、各々ＫＴＰ結晶に対応し、ＫＴＰ結晶１８の内部角をそれぞれ独立に定める。例えば、軽量高速で駆動する軸にＫＴＰ結晶１８を取り付け、軸角度の制御によりＫＴＰ結晶１８の内部角の位置決めを行う。例えば、ガルバノスキャナ１２は、Ｙ軸を中心軸として、ＸＺ面内でＫＴＰ結晶１８を回転させて内部角を定める。共振器内には２つのＫＴＰ結晶１８（例えば、θ＝６０°、φ＝０°、６×４×２０ｍｍ３）が配置され、各結晶の位相整合角をガルバノスキャナ１２で制御することにより、所望の波長に高速同調が可能である。各ＫＴＰ結晶１８の内部角を５３°から６７°まで変化させることにより１３００−１９００ｎｍの範囲で波長可変であり、２ＴＨｚから１０ＴＨｚ以上の周波数掃引が同一のシステム構成で可能である。なお、ＫＴＰ結晶１８は、同様な結晶構造を有する他の結晶、例えば、（ＫＲｂ）ＴｉＯ（ＰＡｓ）Ｏ４組成の結晶等を用いてもよい。
【００１０】
テラヘルツ波発生用結晶１３は、ＫＴＰ結晶１８からのふたつの波長の光に基づき、テラヘルツ波を出力する。テラヘルツ波発生用結晶１３は、例えば、有機非線形光学結晶ＤＡＳＴを用いることができる。また、ＬｉＮｂＯ３、ＺｎＴｅ、ＧａＰ、ＧａＡＳ結晶等の無機結晶を用いてもよい。例えば、ＫＴＰ結晶１８と発生した２波長をｆ＝８０ｍｍのレンズによりテラヘルツ波発生用結晶１３に集光させ、差周波混合を行う。なお、ＫＴＰ結晶１８の出力から光波を取り除いて、テラヘルツ波発生用結晶１３に入射するようにしてもよい。また、ＫＴＰ結晶１８からは、励起光源１１からの光により各々シグナル光（Ｓｉｇｎａｌ）とアイドラ光（Ｉｄｌｅｒ）が発生するが、シグナル光とアイドラ光のいずれかがテラヘルツ波発生用結晶１３に入力されるようにしてもよい。例えば、シグナル光に対しては高反射、アイドラ光に対しては高透過のミラーを用い、ＫＴＰ結晶の一方(第１のＫＴＰ結晶)で発生した共振しないアイドラ光はＫＴＰ結晶の他方（第２のＫＴＰ結晶）及びミラーを透過する。第２のＫＴＰ結晶では、第１のＫＴＰ結晶を透過した励起光によりシグナル光とアイドラ光が発生する。第１及び第２のＫＴＰ結晶で発生したアイドラ光は合わせてテラヘルツ波発生装置に入力される。
【００１１】
主制御部１５（例えば装置制御部１５ａ）は、周波数に応じた２つの波長が予め記憶され、及び、波長に応じて制御電圧が予め記憶された記憶部を有する。主制御部１５は、所望の周波数に対応する２つの波長及びその２つの波長をＫＴＰ結晶１８から出力させるための制御電圧を記憶部から取得して、その制御電圧を入出力制御部１６を介してガルバノスキャナ制御部１７に出力する。入出力制御部１６は、主制御部１５の入出力を制御するためのインタフェースである。
ガルバノスキャナ制御部１７は、主制御部１５からの制御電圧に基づきガルバノスキャナ１２を駆動して、ＫＴＰ結晶１８の配置角度を変更させる。検出部１４は、発生したＴＨｚ波を検出する。検出部１４は、例えば、４−Ｋ  Ｓｉボロメータを用いることができる。検出部は、例えば、テラヘルツ波発生装置のキャリブレーション等に用いることができる。
【００１２】
テラヘルツ波発生装置は、所望の周波数νを主制御部１５が入力したときに、主制御部１５が入力された周波数を発生させるための制御電圧Ｖ１及びＶ２を求め、それらをガルバノスキャナ制御部１７に与えることで確実に所望の周波数νを出力し、かつ、所望の周波数νをパルス毎に任意の値で発生できる。
また、テラヘルツ波発生装置の２波長の光を発生させる部分に、高速応答可能なガルバノスキャナ１２を採用する事で、任意の時間に任意の２波長を出す事を可能にしている。結果として、任意の時間に任意の周波数を持つテラヘルツ波の発生が可能である。この特性を利用すれば、従来と同じ分光測定だけで無く、従来のテラヘルツ波光源では困難であった測定が可能となる。例えば、微分分光や特定周波数での繰り返し測定などが可能となる。
【００１３】
テラヘルツ波発生装置は、共振器内に２つのＫＴＰ結晶１８を配置し、各結晶をガルバノスキャナ１２によって独立かつ高速に制御することで理想的なＤＦＧ光源を構築し、ＴＨｚ波発生を行っている。
図２は、主制御部１５の構成図である。
主制御部１５は、中央処理装置（ＣＰＵ）である処理部２１、入力部２２、出力部２３、表示部２４及び記憶部３０を有する。また、処理部２１、入力部２２、出力部２３、表示部２４及び記憶部３０は、スター又はバス等の適宜の接続手段で接続されている。また、記憶部３０は、第１のデータベース３１（周波数−波長データベース）３１と、第２のデータベース３２（波長−電圧データベース）３２とを含む。なお、入力部、出力部及び表示部は、適宜省略することができる。
【００１４】
処理部２１は、所望の周波数を入力部２２から入力し、又は、予め記憶された周波数を記憶部３０から読み出し、記憶部３０を参照してその周波数を発生させるための制御電圧を求めて、求められた制御電圧を入出力制御部１６を介してガルバノスキャナ制御部１７に出力する。なお、処理部２１は、電圧を出力する以外にも適宜の制御信号を出力してもよい。処理部の処理の詳細は後述する。
図３は、第１のデータベース３１のデータフォーマットである。
第１のデータベース３１は、周波数νと、その周波数を発生させるための波長λ１及びλ２とが対応して記憶される。ここで、波長λ１及びλ２と周波数νの関係について説明する。
【００１５】
波長λ１、λ２およびテラヘルツ波νの関係式は、
１／λＴ＝１／λ１−１／λ２    （１）
の関係になる（エネルギー保存則）。ただし、λ２＞λ１である。ここで、テラヘルツ波長λＴとテラヘルツ周波数νの関係は、光の速度をｃとして、λＴ＝ｃ／νで表される。また、上述の関係式（１）に加えて、
ｎＴ／λＴ＝ｎ１／λ１−ｎ２／λ２      （２）
の関係式（位相整合条件）が満たされる時に強くテラヘルツ波が発生可能である。ここで、ｎＴ、ｎ１、ｎ２は、それぞれテラヘルツ波長λＴ、光波長λ１、光波長λ２に対するテラヘルツ波発生用結晶１３の屈折率である。これらの２つの式（１）及び（２）を満たすような波長λ１とλ２を予め求めて、第１のデータベース３１に記憶しておく。
例えば、上記２式を満たす条件を実験的に求めた上で、その際の周波数ν、波長λ１及びλ２の関係をデータベースとして予め記憶しておく。また、任意の周波数νを最も強く発生可能な波長λ１とλ２の組み合わせを予め調べて第１のデータベース３１に記憶しておくことができる。発生させる所望の周波数νを入力すると、主制御部１５は、第１のデータベース３１を参照して入力された周波数νのテラヘルツ波を最も強く発生し得る波長λ１とλ２を取得する。
図４に、テラヘルツ波発生装置の位相整合曲線を示す。図は、テラヘルツ波周波数に対して、位相整合条件を満たす波長λ１とλ２を示す。
なお、テラヘルツ波発生装置におけるコヒーレンス長Ｌｃは以下の式で表される。
【００１６】
【数１】
2006215222.tif 000003
【００１７】
ここで、ｎＴＨｚはテラヘルツ波長λＴＨｚにおけるテラヘルツ波発生用結晶１３の屈折率であり、ｎＴＨｚ、λＴＨｚは上述のｎＴ、λＴに対応する。なお、ｎ１およびｎ２はセルマイヤー方程式により求め、ｎＴＨｚは実験データに基づいて得られた値から類推することができる（例えば、Ｇ．Ｋｎｏｅｐｆｌｅ  ｅｔ  ａｌ．、Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  Ｏｐｔ．９、１４３（１９９５）及びＭ．Ｗａｌｔｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ．、Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ２５、１２（２０００）参照）。テラヘルツ波発生用結晶１３へ入射する２波長を制御することにより、広い周波数域において高効率なテラヘルツ波発生が行われ、広帯域の周波数掃引が可能となる。
【００１８】
図５に、２波長同時発振スペクトルの例を示す。この例では、発振波長は１４５１．４ｎｍと１４６８．７ｎｍであり、発振線幅はほぼ０．４ｎｍである。図５での２波長の強度はほぼ１：１でバランス良く発振しており、他の波長帯においても同様の結果を得ることができる。
図６に、テラヘルツ波発生装置における入出力特性の例を示す。波長λ１を１５００ｎｍに固定し、発生するＴＨｚ波の周波数が２．０ＴＨｚ、２．２ＴＨｚ及び２．４ＴＨｚとなるように波長λ２（＞λ１）を制御して測定を行った。それぞれのグラフにおいて、ＴＨｚ波出力は励起光源１１の出力に対して二乗の特性を示している。図６及び上述の位相整合曲線が示すように、この３つの周波数では周波数２．４ＴＨｚ波が最も効率良くテラヘルツ波を発生している。
【００１９】
図７は、第２のデータベース３２のデータフォーマットである。
第２のデータベース３２は、波長λ１に対応して制御電圧Ｖ１が記憶された第１のテーブルと、波長λ２に対応して制御電圧Ｖ２が記憶された第２のテーブルと含む。なお、第２のデータベース３２は、波長λ１及び波長λ２に対応して、制御電圧Ｖ１及びＶ２が記憶されたひとつのテーブルにより構成されてもよい。また、制御電圧Ｖ１及びＶ２は、電圧以外にも適宜の制御信号であってもよい。
電圧Ｖ１、Ｖ２は、ガルバノスキャナ１２の制御電圧である。ＫＴＰ結晶１８から発生される光波長（λ１とλ２）は、ＫＴＰ結晶１８の角度によって制御できる。ＫＴＰ結晶１８の角度制御はガルバノスキャナ１２により行われる。つまり、ガルバノスキャナ１２の制御電圧Ｖ、ＫＴＰの角度、光波長λがほぼ線形な関係式で結ばれる。
【００２０】
使用されるＫＴＰ結晶１８の切り出し方や、装置の実装によってこの関係式は変化するため、予め電圧Ｖ１と波長λ１の関係、電圧Ｖ２と波長λ２の関係をそれぞれ調べておき、データベースとして記憶しておく。主制御部１５は、第１のデータベース３１を参照して選ばれた波長λ１とλ２の数値を実際に発生させるため、予め作成された第２のデータベース３２から、各波長に対応する制御電圧Ｖ１およびＶ２を取得する。
ここで、制御電圧Ｖ１、Ｖ２と、波長λ１、λ２の関係について説明する。
図８は、テラヘルツ波発生装置の角度同調特性の説明図である。図８左上のグラフに、波長と内部角度の関係を示す。グラフが示すように、波長が決まればＫＴＰ結晶１８の内部角が決まる。なお、例えば、θ＝６０°、φ＝０のＫＴＰ結晶１８では、１３２０ｎｍ−１８００ｎｍのアイドラ光が発生可能である。また、ＫＴＰ結晶１８の例えばθが変わることにより、シグナル光、アイドラ光の波長の可変範囲が変わるため、周波数掃引できる周波数範囲に応じてＫＴＰ結晶１８を選択してもよい。
【００２１】
図９は、ガルバノスキャナ１２の電圧−角度特性の説明図である。
図９（ａ）及び図９（ｂ）に、内部角度とガルバノ制御電圧の関係を示す。例えば、図９（ａ）がＫＴＰ結晶１８の一方、図９（ｂ）が他方のグラフである。各ＫＴＰ結晶１８に対応したガルバノスキャナ１２毎に、予め内部角と制御電圧の関係を図示のように測定しておく。図８及び図９の各グラフより、波長と内部角、及び、内部角と制御電圧の関係がわかるので、波長と制御電圧が対応した第２のテーブルが作成できる。
図１０は、テラヘルツ波発生のフローチャートである。
まず、主制御部１５は、周波数νを入力部から入力する（Ｓ３０１）。なお、主制御部１５は、予め記憶された周波数を記憶部３０から読み込んでもよい。主制御部１５は、入力された周波数νに基づき、対応する波長λ１及びλ２を第１のデータベース３１より取得する（Ｓ３０３）。主制御部１５は、取得された波長λ１及びλ２に基づき、各波長にそれぞれ対応するガルバノ制御電圧Ｖ１及びＶ２を第２のデータベース３２より取得する（Ｓ３０５）。主制御部１５は、取得されたガルバノ制御電圧Ｖ１及びＶ２をガルバノスキャナ制御部１７へ送信する（Ｓ３０７）。
ガルバノスキャナ制御部１７は、主制御部１５からの制御電圧に応じてガルバノスキャナ１２を制御する（Ｓ３０９）。ガルバノスキャナ１２によりＫＴＰ結晶１８の角度が所望の角度になると、入力された所望の周波数νのテラヘルツ波がテラヘルツ波発生用結晶１３から出力される。
【００２２】
（データベースの自動作成）
上述の第１のデータベース３１及び第２のデータベース３２は、自動的に作成されることができる。以下、データベースの作成処理について述べる。
（１）第１のデータベース３１の自動作成
検出部１４は、テラヘルツ波発生用結晶１３からのテラヘルツ波の周波数及び信号強度を検出する。また、記憶部３０は、第１及び第２の波長と信号強度とが対応して記憶された第３のデータベースを有する。主制御部１５は、ＫＴＰ結晶１８からの第１及び第２の波長を変化させて信号強度を測定して第３のデータベースに記憶し、検出部１４で検出される信号強度が最大となる第１及び第２の波長の組み合わせを求める。発生するテラヘルツ波の各周波数について、信号強度が最大となる波長の組み合わせを測定して、第１のデータベース３１に記憶する。以下、具体的な処理を説明する。
【００２３】
図２２に、第１のデータベース３１の自動作成処理のフローチャートを示す。
まず、主制御部１５は、初期設定を行う（Ｓ４０１）。例えば、主制御部１５は、始点周波数、終点周波数νｅｎｄ、周波数刻み幅Δν、波長刻み幅Δλを入力する。なお、これらの値は予め設定しておくこともできる。また、主制御部１５は、周波数νを入力された始点周波数に設定する（Ｓ４０３）。
主制御部１５は、第１の波長λ１を予め定められた値に固定し、検出器１４により検出される周波数が、設定された周波数νになるように第２の波長λ２を変化させる（Ｓ４０５）。また、主制御部１５は、出力されたテラヘルツ波の信号強度Ｓを検出部１４から取得する（Ｓ４０７）。主制御部１５は、第１及び第２の波長λ１及びλ２と、取得された信号強度Ｓとを対応して記憶部３０の第３のデータベースに記憶する（Ｓ４０９）。
次に、主制御部１５は、第１の波長λ１を変化させるか判断する（Ｓ４１１）。例えば、主制御部１５は、上述のステップＳ４０５〜Ｓ４０９の処理を予め定められた回数繰り返していなければ、第１の波長を変化させるとしてステップＳ４１３へ移り、一方、予め定められた回数処理を繰り返していれば、第１の波長の変化を終えるとしてステップＳ４１５へ移る。なお、第１の波長を変化させるか否かの判断は、これ以外にも適宜の条件により判断できる。ステップＳ４１３では、主制御部１５は、第１の波長λ１に、入力された波長刻み幅Δλを加える（Ｓ４１３）。その後、ステップＳ４０５へ移り、Ｓ４０５以降の処理を実行する。
【００２４】
一方、ステップＳ４１５では、主制御部１５は、第３のデータベースに記憶された信号強度Ｓを参照して、信号強度Ｓが最大となる第１及び第２の波長を検索し、検索された第１及び第２の波長を周波数νに対応して第１のデータベース３１に記憶する。次に、主制御部１５は、設定された周波数νが、終点周波数νｅｎｄを越えたか判断する（Ｓ４１９）。主制御部１５は、周波数νが終点周波数を越えていなければ、ステップＳ４２１へ移り、一方、周波数νが終点周波数を越えていれば、処理を終了する。ステップＳ４２１では、主制御部１５は、周波数νに入力された周波数刻み幅Δνを加える（Ｓ４２１）。その後、ステップＳ４０５以降の処理を実行する。
【００２５】
（２）角度測定による第２のデータベース３２の自動作成
次に、第２のデータベース３２の自動作成処理について説明する。記憶部３０は、ＫＴＰ結晶１８の配置角度とＫＴＰ結晶１８から発せられる波長との対応関係が予め記憶された第４のデータベースを有する。また、テラヘルツ波発生装置は、ＫＴＰ結晶１８の配置角度を検出する角度検出部をさらに備える。まず、制御電圧に対するＫＴＰ結晶１８の配置角度を検出し、第４のデータベースを参照して配置角度に対応する波長を求めて、第２のデータベース３２を作成する処理について説明する。
【００２６】
図２３に、角度測定による第２のデータベース３２の自動作成処理のフローチャートを示す。以下の処理は、ふたつのＫＴＰ結晶１８のそれぞれについて実行することができる。
まず、主制御部１５は、始点電圧、終点電圧Ｖｅｎｄ及び電圧刻み幅ΔＶを入力する（Ｓ５０１）。また、主制御部１５は、制御電圧を入力された始点電圧に設定する。主制御部１５は、設定された制御電圧をガルバノスキャナ制御部１７に出力する（Ｓ５０３）。主制御部１５は、ガルバノスキャナ１２の駆動により定められたＫＴＰ結晶１８の配置角度を、角度検出器から取得する（Ｓ５０５）。主制御部１５は、第４のデータベースに記憶されたＫＴＰ結晶１８の配置角度とＫＴＰ結晶１８から発せられる波長との関係を参照して、取得された配置角度に対応する波長を求める（Ｓ５０７）。なお、配置角度と波長の関係は、例えば図８のグラフに示すような対応関係である。
主制御部１５は、設定された制御電圧と、求められた波長とを第２のデータベース３２に記憶する（Ｓ５０９）。主制御部１５は、制御電圧が入力された終点電圧になるまで（Ｓ５１１）、制御電圧Ｖを電圧刻み幅ΔＶだけ増加させて（Ｓ５１３）、上述のステップＳ５０３以降の処理を繰り返す。
【００２７】
（３）波長測定による第２のデータベース３２の作成
次に、波長測定による第２のデータベース３２の自動作成処理について説明する。上述の角度測定による以外にも、ＫＴＰ結晶から出力される光の波長を検出して、第２のデータベースを作成することもできる。
テラヘルツ波発生装置は、ＫＴＰ結晶１８からの光の波長を検出する波長検出部をさらに備える。例えば、ＫＴＰ結晶１８からテラヘルツ波発生用結晶１３の間にハーフミラーなどを設け、ＫＴＰ結晶１８からの光の一部が波長検出部に入力されるようにしてもよい。
主制御部１５は、制御電圧を設定してガルバノスキャナ制御部１７に出力する。主制御部１５は、波長検出部から光の波長を取得する。また、主制御部１５は、設定された制御電圧と取得された波長を第２のデータベース３２に記憶する。主制御部１５は、制御電圧を予め定められた刻み幅で順次変化させて、上述の処理を繰り返す。なお、上述の処理は、例えばふたつのＫＴＰ結晶１８のそれぞれについて実行することができる。以上の処理により、第２のデータベース３２が作成される。
【００２８】
（装置構成の変形例）
図１１は、テラヘルツ波発生装置の変形例である。
励起光源１１からの光は、例えば、ハーフミラー等のミラー４１で分岐し、それぞれがＫＴＰ結晶１８−１及び１８−２に入力される。ＫＴＰ結晶１８を通過した、波長λ１及びλ２の光は、例えばハーフミラー等のミラー４４を通過又は反射して、テラヘルツ波発生用結晶１３に入力される。なお、ミラー４２及び４３等を適宜設けることができる。他の各部については、上述の図１に示す装置と同様であるので説明を省略する。
図１に示す装置に対して、例えば、出力が低くなることが想定されるが、パルスの安定性が良い特徴がある。
【００２９】
２．分光測定装置
図１２は、分光測定装置の構成図である。
分光測定装置は、テラヘルツ波発生装置５０と、検出器６０と、測定制御部１５ｂとを有する。なお、測定制御部１５ｂは、図示のようにテラヘルツ波発生装置の主制御部５１と共通した構成とすることができる。
テラヘルツ波発生装置５０は、上述の構成と同様であるので説明を省略する。検出器６０は、テラヘルツ波発生装置５０から出力されたテラヘルツ波を検出する。また、テラヘルツ波発生装置から出力されたテラヘルツ波のビームパス中にサンプルがおかれ、検出器６０はこのサンプルを通過したテラヘルツ波を検出することもできる。
主制御部５１は、処理部、記憶部、入力部、出力部及び表示部を有する。なお、これら各部は、図２に示すテラヘルツ波発生装置５０の各部と共通した構成とすることができる。主制御部５１（例えば測定制御部１５ｂ）は、例えば、予め記憶された周波数を順次テラヘルツ波発生装置５０から出力させて、入出力制御部１６を介して、検出器６０で検出された信号を入力する。また、主制御部５１は入力された信号を、周波数に対応して記憶する。発振波長の制御およびＴＨｚ波出力の測定は、例えば、ＰＣ制御で行われ、ＴＨｚ波の周波数依存性を自動的に計測することができる。また、主制御部５１は、周波数毎に信号強度を記憶するための第３のデータベース、又は、周波数毎に信号強度の差を記憶するための第６のデータベースを有する。
【００３０】
従来のテラヘルツを発生させる装置では、低速であり、ランダムなテラヘルツ周波数選択ができなかったのに対して、上述のテラヘルツ波発生装置５０は、例えばガルバノスキャナ１２を導入することで高速かつランダム周波数アクセス性を付加することを可能としている。結果として高速・高感度な測定が可能である。上述のテラヘルツ波発生装置５０を有する本分光測定装置は、後述する第１の分光以外にも、例えば微分分光（第２の分光）、特定周波数の繰り返し測定などが可能である。以下、各分光・測定について説明する。
【００３１】
（第１の分光）
まず、第１の分光について説明する。
図１３に、第１の分光の説明図を示す。例えば図１３（ａ）に示すような、吸収のある周波数領域において、始点となる周波数から終点となる周波数まで、テラヘルツ周波数を一定間隔で変化させる（図１３（ｂ））。このときのデータ、例えば信号強度を一定間隔で取得することで吸収スペクトルを得ることができる。なお、本分光測定装置は、テラヘルツ波発生装置５０から任意の時間に任意の周波数のテラヘルツ波が発生可能であるので、例えば吸収スペクトルの変化が大きい（閾値より大きい）ときには周波数の変化を細かくして測定し、一方、スペクトルの変化が小さいときには周波数の変化を粗くして測定することもできる。
図１４に、第５のデータベースの構成例を示す。第５のデータベースは、例えば、テラヘルツ周波数νと、そのときの信号Ｓとの関係が対応して記憶される。分光測定装置の最終的な出力データが各周波数に対する信号強度であり、これらが第５のデータベースに記憶されていく。
【００３２】
制御に関しては、主制御部５１は、ある周波数νに対する波長λ１、λ２を第１のデータベース３１より求め、その波長λ１、λ２を発生させるような制御電圧Ｖ１、Ｖ２を第２のデータベース３２より求めてガルバノスキャナ制御部１７に送信する。その結果、周波数νのテラヘルツ波が発生され、その時のテラヘルツ波の信号強度Ｓを検出部６０から取得して、第５のデータベースに格納する。周波数νを予め定められた間隔で変化させて、順次その周波数のテラヘルツ波を発生させ、信号強度Ｓを取得して格納する。測定信号Ｓは制御の結果得られる値である。このようにして得られた周波数νと信号強度Ｓの関係が、分光測定の結果となる。
図１５は、第１の分光のフローチャートである。
まず、主制御部５１（例えば、処理部）は、始点周波数ν０、終点周波数νｅｎｄ、周波数変化幅Δνを入力する（Ｓ０１）。例えば、主制御部５１は、各データを入力部２２から入力してもよいし、これらの各データが予め記憶された記憶部３０から入力してもよい。また、主制御部５１は、時間ステップｎを初期化（例えば、ｎ＝０）する。
【００３３】
主制御部５１は、周波数νｎに基づき、対応する波長λ１ｎ、λ２ｎを第１のデータベース３１より取得する（Ｓ０３）。なお、時間ステップがｎ＝０であれば、周波数νｎは、入力された始点周波数ν０が用いられることになる。次に、主制御部５１は、取得された波長λ１ｎ、λ２ｎに基づき、対応するガルバノスキャナ１２の制御電圧Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎを第２のデータベース３２より取得する（Ｓ０５）。主制御部５１は、取得されたガルバノスキャナ１２の制御電圧Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎを、入出力制御部１６を介してガルバノスキャナ制御部１７へ送信する（Ｓ０７）。ガルバノスキャナ制御部１７の制御よりＫＴＰ結晶１８の配置角度が定められ、周波数νｎのテラヘルツ波がテラヘルツ波発生装置５０から発せられる。
主制御部５１は、入出力制御部１６を介して、検出部６０から信号Ｓｎを取得する（Ｓ０９）。また、主制御部５１は、データ列格納する（Ｓ１１）。例えば、主制御部５１は、周波数νｎに対応して、信号Ｓｎを第５のデータベースに記憶する。次に、主制御部５１は、周波数νｎが終点周波数νｅｎｄより小さいか判断する（Ｓ１３）。主制御部５１は、周波数νｎが終点周波数νｅｎｄより小さければ（Ｓ１３）、ステップＳ１５へ移る。ステップＳ１５では、主制御部５１は、時間ステップｎをｎ＝ｎ＋１とし、周波数νｎ＋１を、νｎ＋１＝νｎ−Δνとして（Ｓ１５）、ステップＳ０３へ移る。なお、Δνは、ステップＳ０１で入力された周波数変化幅である。一方、主制御部５１は、周波数νｎが終点周波数νｅｎｄより小さくなければ（Ｓ１３）、処理を終了する。
【００３４】
（微分分光）
図１６に、微分分光の説明図を示す。
吸収のある周波数領域内において、始点となる周波数から終点となる周波数まで、テラヘルツ周波数を正負に微小変化させながらデータを取得する。例えば、テラヘルツ周波数を正の方向に予め定められた差分の周波数幅Δν１だけ変化させ、次のステップでは負の方向に予め定められた周波数変化幅Δν２だけ変化させていくことを繰り返す。データ点ｎとデータ点ｎ＋１の信号強度Ｓの差分をプロットすることで微分吸収スペクトルが得られる。こうして得られたスペクトルは従来の吸収スペクトルを微分したものとなり、吸収のピークを精度良く計測する事ができる。本分光測定装置は、テラヘルツ波発生装置５０を用いて、特にテラヘルツ波という特殊な分野においても微分分光に適用可能である。
図１７に、第６のデータベースの構成例を示す。第６のデータベースは、例えば、テラヘルツ周波数νと、信号強度Ｓの差との関係が対応して記憶される。最終的な出力データが、各周波数に対する信号強度の差であり、これらが第６のデータベースに記憶されていく。
【００３５】
図１８は、微分分光のフローチャートである。
まず、主制御部５１は、始点周波数ν０、終点周波数νｅｎｄ、差分の周波数幅Δν１及び次ステップの周波数変化幅Δν２をそれぞれ入力する（Ｓ１０１）。例えば、主制御部５１は、これらが予め記憶された記憶部３０から各データを入力することもできるし、入力部２２から入力してもよい。また、主制御部５１は、時間ステップｎを初期化（例えば、ｎ＝０）する。
主制御部５１は、周波数νｎに基づき、対応する波長λ１ｎ、λ２ｎを第１のデータベース３１より取得する（Ｓ１０３）。また、主制御部５１は、取得された波長λ１ｎ、λ２ｎに基づき、各波長に対応するガルバノ制御電圧Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎを第２のデータベース３２より取得する（Ｓ１０５）。主制御部５１は、取得されたガルバノ制御電圧Ｖ１ｎ、Ｖ２ｎを、ガルバノスキャナ制御部１７へ送信する（Ｓ１０７）。ガルバノスキャナ制御部１７の制御よりＫＴＰ結晶１８の配置角度が定められ、周波数νｎのテラヘルツ波がテラヘルツ波発生装置５０から発せられる。主制御部５１は、入出力制御部１６を介して、検出部６０から信号Ｓｎを取得する（Ｓ１０９）。主制御部５１は、取得した信号Ｓｎを適宜記憶部３０に記憶しておくことができる。
【００３６】
次に、主制御部５１は、周波数νｎ＋１をνｎ＋１＝νｎ＋Δν１とする（Ｓ１１１）。ここで、Δν１は、ステップＳ１０１で入力された差分の周波数幅である。主制御部５１は、新たな周波数νｎ＋１について、上述のステップＳ１０３〜Ｓ１０９の各ステップと同様にして、信号Ｓｎ＋１を取得する。例えば、主制御部５１は、周波数νｎ＋１より波長λ１ｎ＋１、λ２ｎ＋１を第１のデータベース３１より取得し（Ｓ１１３）、ガルバノ制御電圧Ｖ１ｎ＋１、Ｖ２ｎ＋１を第２のデータベース３２より取得し（Ｓ１１５）、ガルバノ制御電圧Ｖ１ｎ＋１、Ｖ２ｎ＋１をガルバノスキャナ制御部１７へ送信する（Ｓ１１７）。また、主制御部５１は、検出部６０からの信号Ｓｎ＋１を取得する（Ｓ１１９）。主制御部５１は、取得した信号Ｓｎ＋１を適宜記憶部３０に記憶しておくことができる。
次に、主制御部５１は、取得された信号の差分Ｓｎ＋１−Ｓｎを計算する（Ｓ１２１）。また、主制御部５１は、データ列格納する（Ｓ１２３）。例えば、主制御部５１は、周波数νｎ＋１又はνｎに対応して、計算された差分Ｓｎ＋１−Ｓｎの値を第６のテーブルに記憶する。
【００３７】
主制御部５１は、周波数νｎが終点周波数νｅｎｄより小さいか判断する（Ｓ１２５）。主制御部５１は、周波数νｎが終点周波数νｅｎｄより小さければ（Ｓ１２５）、ステップＳ１２７へ移る。ステップＳ１２７では、周波数νｎ＋２を、νｎ＋２＝νｎ＋１−Δν２とし、時間ステップｎをｎ＝ｎ＋２とする（Ｓ１２７）。その後、ステップＳ１０３以降の処理を繰り返す。一方、主制御部５１は、周波数νｎが終点周波数νｅｎｄより小さくなければ（Ｓ１２５）、処理を終了する。
【００３８】
（特定の周波数での繰り返し測定）
図１９は、特定周波数での繰り返し測定の説明図である。
この測定は、ある特定の周波数をいわば狙い撃ちする測定方法である。図示の例は、吸収の最も強い周波数ν１と、吸収のあまり無い周波数ν２の二点だけを狙って、その２周波数間を一定間隔で振りながら測定を行うケースである。この二点を以下、観測周波数と呼ぶ。なお、上述までの記載と異なり、上付き文字が時間では無く、測定ポイント（周波数）を表している。こうして得られるデータを、外部装置で位相検波等により測定する事で、検出感度が飛躍的に向上する。また、同様の測定を３点以上の周波数を用いて行う事で、高速イメージングも可能になる。ここでは例として、周波数を２点狙い撃ちする方法について説明する。
【００３９】
図２０は、特定周波数での繰り返し測定のフローチャートである。
まず、主制御部５１は、第１の観測周波数ν１及び第２の観測周波数ν２、変調周期Ｔ及び測定時間Ｔｅｎｄを入力する（Ｓ２０１）。例えば、主制御部５１は、これら各データが予め記憶された記憶部３０から入力することもできるし、入力部２２から入力してもよい。また、主制御部５１は、測定時間ｔを初期化（例えば、ｔ＝０）する。
主制御部５１は、第１の観測周波数ν１に対応する波長λ１１及びλ２１と、第２の観測周波数ν２に対応する波長λ１２及びλ２２を、それぞれ第１のデータベース３１より取得する（Ｓ２０３）。主制御部５１は、取得された波長λ１１、λ２１に基づいて、対応するガルバノ制御電圧Ｖ１１、Ｖ２１を第２のデータベース３２より取得し、また、取得された波長λ１２、λ２２に基づいて、対応するガルバノ制御電圧Ｖ１２、Ｖ２２を取得する（Ｓ２０５）。なお、主制御部５１は、取得された制御電圧を適宜記憶部３０に記憶しておくことができる。
【００４０】
主制御部５１は、取得されたガルバノ制御電圧Ｖ１１、Ｖ２１をガルバノスキャナ制御部１７へ送信する（Ｓ２０７）。ガルバノスキャナ制御部１７の制御によりＫＴＰ結晶１８の配置角度が定められ、第１の観測周波数ν１のテラヘルツ波がテラヘルツ波発生装置５０から発せられる。主制御部５１は、例えばＴ／２秒間、検出部６０からの信号Ｓを取得する（Ｓ２０９）。また、主制御部５１は、信号Ｓを外部装置（例えば、表示部や出力部）に出力する（Ｓ２１１）。例えば、表示部２４は、信号Ｓの時間変化波形を表示することができる。なお、主制御部５１は、信号Ｓの時間変化を記憶部３０に記憶してもよい。
次に、主制御部５１は、ステップＳ２０５で取得されたガルバノ制御電圧Ｖ１２、Ｖ２２をガルバノスキャナ制御部１７へ送信する（Ｓ２１３）。ガルバノスキャナ制御部１７の制御によりＫＴＰ結晶１８の配置角度が定められ、第２の観測周波数ν２のテラヘルツ波がテラヘルツ波発生装置５０から発せられる。主制御部５１は、例えばＴ／２秒間、検出部６０からの信号Ｓを取得する（Ｓ２１５）。また、主制御部５１は、信号Ｓを外部装置に出力する（Ｓ２１７）。例えば、表示部２４は、信号Ｓの時間変化波形を表示することができる。なお、主制御部５１は、信号Ｓの時間変化を記憶部３０に記憶してもよい。
次に、主制御部５１は、測定時間ｔをｔ＝ｔ＋Ｔとする（Ｓ２１９）。また、主制御部５１は、測定時間ｔが測定終了時間Ｔｅｎｄより小さいか判断する（Ｓ２２１）。主制御部５１は、測定時間ｔが測定終了時間Ｔｅｎｄより小さければ（Ｓ２２１）、ステップＳ２０７へ戻り、以降の処理を繰り返す。一方、主制御部５１は、測定時間ｔが測定終了時間Ｔｅｎｄより小さくなければ（Ｓ２２１）、処理を終了する。
【００４１】
図２１に、周波数とテラヘルツ波出力の関係図を示す。図は、ある周波数でのテラヘルツ波出力を１とした場合に、他の周波数におけるテラヘルツ波出力がどの程度になるかを示している。記憶部３０は、テラヘルツ波の周波数と、信号強度が対応して記憶された第４のデータベースをさらに有することができる。
分光測定装置は、分光測定の前に、図２１のような周波数νとテラヘルツ波出力Ｓの関係を予め測定し、第４のデータベースに記憶しておくことができる。また、例えば、主制御部５１は、与えられた出力されるテラヘルツ波の所定の周波数に基づき、第４のデータベースを参照して、信号強度を表示又は出力してもよい。また、主制御部５１は、与えられた出力されるテラヘルツ波の所定の周波数に基づき第４のデータベースを参照して、検出部６０により測定された信号強度Ｓのキャリブレーションを行うこともできる。例えば、テラヘルツ波発生装置５０から出力させた周波数に基づいて、第４のデータベースを参照して得られた信号強度の値が０．１の場合、検出部６０により測定された信号強度Ｓを１０倍する（０．１で割る）ことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、例えば、テラヘルツ波を発生させる装置に関する産業及びその装置からは制したテラヘルツ波を利用する産業に利用可能である。また、本発明は、例えば分光測定に関する産業に利用可能である。さらに、本発明は、例えば超高速通信、環境計測、イメージングなどの分野への応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】テラヘルツ波発生装置の構成図。
【図２】主制御部の構成図。
【図３】第１のデータベースのデータフォーマット。
【図４】テラヘルツ波発生装置の位相整合曲線。
【図５】２波長同時発振スペクトルの例。
【図６】テラヘルツ波発生装置における入出力特性の例。
【図７】第２のデータベースのデータフォーマット。
【図８】テラヘルツ波発生装置の角度同調特性の説明図。
【図９】ガルバノスキャナの電圧−角度特性の説明図。
【図１０】テラヘルツ波発生のフローチャート。
【図１１】テラヘルツ波発生装置の変形例。
【図１２】分光測定装置の構成図。
【図１３】第１の分光の説明図。
【図１４】第３のデータベースの構成例。
【図１５】第１の分光のフローチャート。
【図１６】微分分光の説明図。
【図１７】第４のデータベースの構成例。
【図１８】微分分光のフローチャート。
【図１９】特定周波数での繰り返し測定の説明図。
【図２０】特定周波数での繰り返し測定のフローチャート。
【図２１】分光測定の測定結果。
【図２２】第１のデータベースの自動作成処理のフローチャート。
【図２３】角度測定による第２のデータベースの自動作成処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００４４】
１１  励起光源
１２  ガルバノスキャナ
１３  テラヘルツ波発生用結晶
１４  検出部
１５  主制御部（装置制御部）
１６  入出力制御部
１７  ガルバノスキャナ制御部
１８  ＫＴｉＯＰＯ４結晶（ＫＴＰ結晶）
２１  処理部
２２  入力部
２３  出力部
２４  表示部
３０  記憶部
３１  第１のデータベース
３２  第２のデータベース
５０  テラヘルツ波発生装置
５１  測定制御部
６０  検出器
【図１】
2006215222.tif 000004
【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】
2006215222.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006215222.tif 000019
【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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