(57)【要約】【課題】パラメータの制御性に優れたテラヘルツ波発生装置を提供する。【解決手段】本テラヘルツ波発生装置は、異なる波長を有するレーザ光をテラヘルツ波発生素子に入射し、該テラヘルツ波発生素子からテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置であって、異なる波長を有するレーザ光を発生する複数のレーザ光源と、異なる波長を有する前記レーザ光が入射するテラヘルツ波発生素子と、を有し、複数の前記レーザ光源は、それぞれ独立にパラメータを制御できるファイバーレーザ光源であり、前記テラヘルツ波発生素子は、非線形光学結晶である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長を有するレーザ光をテラヘルツ波発生素子に入射し、該テラヘルツ波発生素子からテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置であって、
異なる波長を有するレーザ光を発生する複数のレーザ光源と、
異なる波長を有する前記レーザ光が入射するテラヘルツ波発生素子と、を有し、
複数の前記レーザ光源は、それぞれ独立にパラメータを制御できるファイバーレーザ光源であり、前記テラヘルツ波発生素子は、非線形光学結晶であることを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項２】
前記非線形光学結晶は、ニオブ酸リチウムであることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項３】
前記非線形光学結晶は、ＭｇＯ添加  ニオブ酸リチウムであることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項４】
前記非線形光学結晶は、リン化ガリウムであることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項５】
異なる波長を有する前記レーザ光が前記テラヘルツ波発生素子に入射するときの入射角度を可変するために、複数の前記レーザ光源の少なくとも一方において、レーザ光を出射するファイバが可動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項６】
複数の前記レーザ光源のそれぞれにおいて、レーザ光を出射するファイバが、平行を保ったまま互いの間隔を変えるように可動可能に構成されていることを特徴とする請求項５に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項７】
それぞれの前記ファイバから出射したレーザ光を１つの光学部材で集光することを特徴とする請求項６に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項８】
前記非線形光学結晶は、ＤＡＳＴ結晶及びＢＮＡ結晶であることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波発生装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載のテラヘルツ波発生装置を有し、
前記テラヘルツ波発生素子が発生する前記テラヘルツ波を検査対象物に照射して前記検査対象物を検査する検査装置。
【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、検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波は、波長が３０μｍ〜３０００μｍ、周波数では０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚの電磁波であり、基礎科学分野や工学分野、更には医用・バイオ分野等で様々な応用が期待されている。
【０００３】
単色のテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置としては、コリニア位相整合による差周波発生を利用したもの、ノンコリニア位相整合のパラメトリック発生を利用したもの、ノンコリニア位相整合のパラメトリック発振を利用したもの等が知られている。
【０００４】
テラヘルツ波発生装置の具体的な一例としては、励起光源が出力した励起光パルスから第１及び第２の発振光パルスをそれぞれ出力する第１及び第２のキャビティー・ダンプ・レーザと、第１及び第２の発振光パルスの差周波発生によりテラヘルツ波を発生する非線形光学結晶とを備えたテラヘルツ波発生装置を挙げることができる（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上に例示したテラヘルツ波発生装置は、光源に固体レーザを用いているため、パルス幅や繰り返し周波数等のパラメータを制御することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、パラメータの制御性に優れた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】
【０００７】
本テラヘルツ波発生装置は、異なる波長を有するレーザ光をテラヘルツ波発生素子に入射し、該テラヘルツ波発生素子からテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置であって、異なる波長を有するレーザ光を発生する複数のレーザ光源と、異なる波長を有する前記レーザ光が入射するテラヘルツ波発生素子と、を有し、複数の前記レーザ光源は、それぞれ独立にパラメータを制御できるファイバーレーザ光源であり、前記テラヘルツ波発生素子は、非線形光学結晶であることを要件とする。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、パラメータの制御性に優れたテラヘルツ波発生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の概要を説明する図である。
【図２】第１の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【図３】第１の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置に用いるレーザ光源の具体的な構成を例示する図である。
【図４】パラメータ制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。
【図５】パラメータ制御手段のＣＰＵの機能ブロックを例示する図である。
【図６】ファイバーレーザの波長とシードレーザの温度との関係を例示する図である。
【図７】入射角度θ１とテラヘルツ波Ｌ３の波長との関係を例示する図である。
【図８】第２の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【図９】第２の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置に用いるレーザ光源の具体的な構成を例示する図である。
【図１０】第３の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【図１１】第４の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【図１２】第５の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【図１３】第６の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【図１４】第７の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【図１５】第８の実施の形態に係る検査装置の構成を例示する図である。
【図１６】検査装置制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。
【図１７】検査装置制御手段のＣＰＵの機能ブロックを例示する図である。
【図１８】第８の実施の形態に係る検査装置の動作を説明するフローチャートの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の概要を説明する図である。図１に示すように、テラヘルツ波発生装置１００は、レーザ光源１１０と、レーザ光源１２０と、テラヘルツ波発生素子１６０とを有している。
【００１２】
テラヘルツ波発生装置１００は、パラメータ制御手段３００に接続可能に構成されており、レーザ光源１１０及び１２０は、パラメータ制御手段３００から独立にパラメータを制御可能に構成されている。レーザ光源１１０及び１２０は、パラメータ制御手段３００から独立にパラメータを制御されて、異なる波長（異なる周波数）を有するレーザ光を発生することができる。
【００１３】
レーザ光源１１０及び１２０から出射された各々のレーザ光は、テラヘルツ波発生素子１６０に入射し、テラヘルツ波発生素子１６０はテラヘルツ波を発生する。テラヘルツ波発生素子１６０が発生するテラヘルツ波の周波数は、レーザ光源１１０及び１２０から出射された各々のレーザ光の周波数の差に等しくなる。
【００１４】
以下、テラヘルツ波発生装置１００の具体的な構成について説明する。図２は、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。図２に示すように、テラヘルツ波発生装置１００は、レーザ光源１１０及び１２０と、アイソレータ１３１及び１４１と、レンズ１３２及び１３３と、レンズ１４２及び１４４と、ミラー１４３及び１４５と、テラヘルツ波発生素子１６０と、プリズム１７０とを有している。
【００１５】
本実施の形態では、レーザ光源１１０及び１２０はファイバーレーザ光源である。レーザ光源１１０及び１２０はパルスレーザ光源であり、パラメータであるレーザ光発生タイミング、波長、パルス幅、繰り返し周波数等をパラメータ制御手段３００から独立に制御することができる。
【００１６】
レーザ光源１１０は、一例として、波長調節範囲が１０６２ｎｍ〜１０６３．４ｎｍ、パルス幅が７６０ｐｓ、平均出力が２．１Ｗ、パルスエネルギーが１０．４μＪ、ピークパワーが１３．６ｋＷ、繰り返し周波数が２００ｋＨｚである。
【００１７】
レーザ光源１２０は、一例として、波長調節範囲が１０６４．６ｎｍ〜１０６６ｎｍ、パルス幅が７６０ｐｓ、平均出力が４．２Ｗ、パルスエネルギーが２０．８μＪ、ピークパワーが２７．４ｋＷ、繰り返し周波数が２００ｋＨｚである。
【００１８】
レーザ光源１１０で発生されたレーザ光Ｌ１（パルス）は、デリバリファイバー１１５（レーザ光Ｌ１を出射するファイバ）を経由してアイソレータ１３１に入射する。レーザ光Ｌ１は、アイソレータ１３１を通過後に垂直偏光となり、レンズ１３２及び１３３で集光され、テラヘルツ波発生素子１６０に対して平行に入射する。
【００１９】
レーザ光源１２０で発生されたレーザ光Ｌ２（パルス）は、デリバリファイバー１２５（レーザ光Ｌ２を出射するファイバ）を経由してアイソレータ１４１に入射する。レーザ光Ｌ２は、アイソレータ１４１を通過後に垂直偏光となり、レンズ１４２で集光されてミラー１４３に入射する。そして、ミラー１４３で光路を変更されてレンズ１４４に入射し、レンズ１４４で集光されてミラー１４５に入射する。そして、ミラー１４５で更に光路を変更され、テラヘルツ波発生素子１６０に対して斜めに入射する。
【００２０】
本実施の形態では、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２がテラヘルツ波発生素子１６０に入射するときの入射角度がθ１となり、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２がテラヘルツ波発生素子１６０の内部の点Ｐ１に集光されるように、各レンズの仕様（焦点距離等）や各光学素子（レンズやミラー）の配置が設定されている。点Ｐ１におけるレーザ光Ｌ１のスポットサイズ（直径）は例えば０．７４ｍｍであり、点Ｐ１におけるレーザ光Ｌ２のスポットサイズ（直径）は例えば０．６１ｍｍである。
【００２１】
本実施の形態では、一例として、レーザ光Ｌ２がミラー１４３及び１４５に入射する位置と点Ｐ１との距離Ｄ１が６００ｍｍとされている。又、レーザ光Ｌ１の光路とレーザ光Ｌ２がミラー１４５に入射する位置との距離Ｄ２が１０．６ｍｍとされている。
【００２２】
又、ミラー１４５の位置や煽りを調節することで、入射角度θ１を調節し、位相整合角度の調節を行うことができる。例えば、レーザ光Ｌ１の波長を１０６２ｎｍ、レーザ光Ｌ２の波長を１０６６ｎｍとし、入射角度θ１を１．０１°に調節することで、テラヘルツ波発生素子１６０から周波数１．０６ＴＨｚのテラヘルツ波Ｌ３を発生させることができる。
【００２３】
本実施の形態では、一例として、テラヘルツ波発生素子１６０に非線形光学結晶であるＬｉＮｂＯ３（ニオブ酸リチウム：ＬＮ）を用いている。テラヘルツ波発生素子１６０に非線形光学結晶であるＬＮを用いることで、高効率にテラヘルツ波を発生することができる。テラヘルツ波発生素子１６０で発生したテラヘルツ波Ｌ３は、プリズム１７０を介して外部に出力される。
【００２４】
なお、テラヘルツ波発生素子１６０に非線形光学結晶であるＭｇＯ添加  ニオブ酸リチウムを用いてもよいし、非線形光学結晶であるリン化ガリウムを用いてもよい。テラヘルツ波発生素子１６０にＭｇＯ添加  ニオブ酸リチウムを用いた場合には、耐光損傷性の点で有利であり、リン化ガリウムを用いた場合にはテラヘルツ波の内部吸収が小さい点で有利である。
【００２５】
テラヘルツ波発生装置１００では、レーザ光源１１０及び１２０の波長（レーザ光Ｌ１及びＬ２の波長）を変更すると共に、入射角度θ１を適切な値に調節することで、テラヘルツ波Ｌ３の周波数を可変することができる。
【００２６】
入射角度θ１を調節するには、入射角度可変手段を設ければよい。入射角度可変手段は、例えば、ミラー１４５をレーザ光Ｌ１の光軸に対し垂直な方向に並進移動させて距離Ｄ２を変更する。そして、テラヘルツ波発生素子１６０内でレーザ光Ｌ２の集光位置がずれた分を補正するために、ミラー１４５を矢印Ｔ方向に回動させ、レーザ光Ｌ２を点Ｐ１に集光させる。
【００２７】
ミラー１４５の並進移動は、例えば、モータを取り付けた直動ステージ、ピエゾ、ボイスコイルモータ等により実現できる。ミラー１４５の回動（円運動）は、例えば、ゴニオステージや回転ステージ等により実現できる。又、ステッピングモータによる位置調整の自動化等を行ってもよい。
【００２８】
レーザ光源１１０及び１２０の波長の変更は、レーザ光源１１０及び１２０の温度を変えることで行う。一例として、レーザ光源１１０及び１２０が、シードレーザであるＤＦＢタイプ（Distributed Feedback : 分布帰還型）の半導体レーザを直接変調するＭＯＰＡ方式（Master Oscillator Power Amplifier：主発振器出力増幅器）ファイバーレーザ光源である場合について説明する。
【００２９】
図３は、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置に用いるレーザ光源の具体的な構成を例示する図である。図３に示すレーザ光源１１０は、シードレーザ光源１１１をパルス発振させてシード光を生成し、直列に接続されたプリアンプ１１２1、１１２２、及び１１２３、並びにメインアンプ１１３を含むファイバ増幅器でシード光を複数段階に増幅し、カプラ１１４及びデリバリファイバー１１５を介して出力する。
【００３０】
プリアンプ１１２1、１１２２、及び１１２３は各々励起レーザ光源１１２ａ、カプラ１１２ｂ、及び光ファイバ１１２ｃにより構成され、メインアンプ１１３は励起レーザ光源１１３ａ、カプラ１１３ｂ、及び光ファイバ１１３ｃにより構成されている。
【００３１】
同様に、レーザ光源１２０は、シードレーザ光源１２１をパルス発振させてシード光を生成し、直列に接続されたプリアンプ１２２1、１２２２、及び１２２３、並びにメインアンプ１２３を含むファイバ増幅器でシード光を複数段階に増幅し、カプラ１２４及びデリバリファイバー１２５を介して出力する。
【００３２】
プリアンプ１２２1、１２２２、及び１２２３は各々励起レーザ光源１２２ａ、カプラ１２２ｂ、及び光ファイバ１２２ｃにより構成され、メインアンプ１２３は励起レーザ光源１２３ａ、カプラ１２３ｂ、及び光ファイバ１２３ｃにより構成されている。
【００３３】
励起レーザ光源１１２ａ、１１３ａ、１２２ａ、及び１２３ａとしては、例えば、ＤＦＢタイプの半導体レーザを用いることができる。光ファイバ１１２ｃ、１１３ｃ、１２２ｃ、及び１２３ｃとしては、例えば、Ｙｂ（イッテルビウム）を添加したファイバを用いることができる。なお、プリアンプの段数は３段には限定されず、任意の段数とすることができる。
【００３４】
図４は、パラメータ制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。図４に示すように、パラメータ制御手段３００は、例えば、ＣＰＵ３１０と、ＲＯＭ３２０と、ＲＡＭ３３０と、Ｉ／Ｆ３４０と、バスライン３５０と、駆動部３６０〜３９０とを有している。ＣＰＵ３１０、ＲＯＭ３２０、ＲＡＭ３３０、及びＩ／Ｆ３４０は、バスライン３５０を介して相互に接続されている。
【００３５】
ＣＰＵ３１０は、パラメータ制御手段３００の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ３２０は、ＣＰＵ３１０がパラメータ制御手段３００の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ３３０は、ＣＰＵ３１０のワークエリア等として使用される。
【００３６】
又、ＲＡＭ３３０は、所定の情報を一時的に記憶することができる。Ｉ／Ｆ３４０は、パラメータ制御手段３００を他の機器等と接続するためのインターフェイスである。パラメータ制御手段３００は、Ｉ／Ｆ３４０を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。
【００３７】
図５は、パラメータ制御手段のＣＰＵの機能ブロックを例示する図である。図５に示すように、ＣＰＵ３１０は、機能ブロックとして、タイミング制御手段３１１と、パルス幅制御手段３１２と、繰り返し周波数制御手段３１３と、波長制御手段３１４とを有している。ＣＰＵ３１０は、これ以外の機能ブロックを適宜有してもよい。
【００３８】
タイミング制御手段３１１は、駆動部３６０及び３７０にトリガ信号を送り、レーザ光源１１０からレーザ光Ｌ１を発生させ、レーザ光源１２０からレーザ光Ｌ２を発生させることができる。タイミング制御手段３１１は、駆動部３６０及び３７０にトリガ信号を送ることで、テラヘルツ波発生素子１６０で発生するテラヘルツ波のオン／オフを任意に制御することができる。
【００３９】
タイミング制御手段３１１が駆動部３６０にトリガ信号を送るタイミングと駆動部３７０にトリガ信号を送るタイミングは任意に設定できるが、テラヘルツ波発生素子１６０の内部の集光位置である点Ｐ１において互いのパルス（レーザ光Ｌ１及びＬ２）が重なるように、駆動部３６０及び３７０にトリガ信号を送るタイミングが調整される。
【００４０】
パルス幅制御手段３１２は、駆動部３６０及び３７０に指令を出して駆動部３６０及び３７０からレーザ光源１１０及び１２０に供給される駆動信号（パルス列）の１パルスの時間幅を可変し、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光Ｌ１のパルス幅、レーザ光源１２０から出射されるレーザ光Ｌ２のパルス幅を制御することができる。
【００４１】
繰り返し周波数制御手段３１３は、駆動部３６０及び３７０に指令を出して駆動部３６０及び３７０からレーザ光源１１０及び１２０に供給される駆動信号（パルス列）の１秒間のパルス数を可変し、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光Ｌ１の繰り返し周波数、レーザ光源１２０から出射されるレーザ光Ｌ２の繰り返し周波数を制御することができる。
【００４２】
波長制御手段３１４は、駆動部３８０に指令を出して駆動部３８０からペルチェ素子２１０に駆動信号を供給し、レーザ光源１１０から出射されるレーザ光Ｌ１の波長を制御することができる。具体的には、温度センサ２３０で検出される温度に基づいてペルチェ素子２１０を駆動し、レーザ光源１１０を所定の温度に制御する。
【００４３】
同様に、波長制御手段３１４は、駆動部３９０に指令を出して駆動部３９０からペルチェ素子２２０に駆動信号を供給し、レーザ光源１２０から出射されるレーザ光Ｌ２の波長を制御することができる。具体的には、温度センサ２４０で検出される温度に基づいてペルチェ素子２２０を駆動し、レーザ光源１２０を所定の温度に制御する。
【００４４】
なお、レーザ光Ｌ１及びＬ２のパルス幅、繰り返し周波数、及び波長は、シードレーザ光源１１１及び１２１のパルス幅、繰り返し周波数、及び波長で決まる。シードレーザ光源１１１及び１２１の波長は、シードレーザ光源１１１及び１２１の制御温度の変更によって可変することができる。
【００４５】
従って、レーザ光源１１０のシードレーザ光源１１１の近傍にペルチェ素子２１０及び温度センサ２３０を配置し、レーザ光源１２０のシードレーザ光源１２１の近傍にペルチェ素子２２０及び温度センサ２４０を配置することが好ましい。但し、レーザ光源１１０及び１２０の波長を制御しない場合には、ペルチェ素子２１０及び２２０、温度センサ２３０及び２４０は設けなくてもよい。
【００４６】
図６は、ファイバーレーザの波長とシードレーザの温度との関係を例示する図である。図６において、丸はレーザ光源１１０（ファイバーレーザ）の波長とシードレーザ光源１１１の温度との関係であり、四角はレーザ光源１２０（ファイバーレーザ）の波長とシードレーザ光源１２１の温度との関係である。
【００４７】
図６に示すように、レーザ光源１１０は波長が１０６２ｎｍ付近で発振し、レーザ光源１２０は波長が１０６６ｎｍ付近で発振する。そして、シードレーザ光源１１１の温度によってレーザ光源１１０の発振波長を変更でき、シードレーザ光源１２１の温度によってレーザ光源１２０の発振波長を変更でき、各々の傾きは約０．０７ｎｍ／℃である。
【００４８】
例えば、シードレーザ光源１１１の制御温度を２０℃に設定すると、レーザ光源１１０の発振波長は１０６２．０１ｎｍとなる。又、シードレーザ光源１２１の制御温度を４０℃に設定すると、レーザ光源１２０の発振波長は１０６５．９９２ｎｍとなる。このとき、テラヘルツ波発生素子１６０から発生するテラヘルツ波Ｌ３の発振周波数は、レーザ光源１１０とレーザ光源１２０の発振周波数の差周波数で決まり、計算より１．０５４ＴＨｚとなる。
【００４９】
図７は、入射角度θ１とテラヘルツ波Ｌ３の波長との関係を例示する図であり、テラヘルツ波発生素子を構成する非線形結晶にＬＮを用いた場合を示している。なお、図７は、Shikata, et al., IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. 48, NO. 4, APRIL 2000, pp. 653-661より引用したものである。図７より、テラヘルツ波発生素子を構成する非線形結晶にＬＮを用いた場合、１．０５４ＴＨｚ（波長２８４．３μｍ）のテラヘルツ波を発生させるための入射角度θ１は約１．０１°である。
【００５０】
シードレーザ光源１１１及び１２１の制御温度は２０℃から４０℃まで変更できるが、シードレーザ光源１１１の制御温度を４０℃に設定し、シードレーザ光源１２１の制御温度を２０℃に設定することで、０．３２４ＴＨｚのテラヘルツ波Ｌ３を発生させることができる。すなわち、テラヘルツ波発生装置１００では、シードレーザ光源１１１及び１２１の制御温度を変えることで、０．３２４ＴＨｚ〜１．０５４ＴＨｚまでの任意のテラヘルツ波Ｌ３を発生させることができる。
【００５１】
なお、ファイバ増幅器を構成する光ファイバ１１２ｃ、１１３ｃ、１２２ｃ、及び１２３ｃにＹｂを添加する場合、レーザ光Ｌ１及びＬ２は１０００〜１２００ｎｍ近傍の波長となるが、ファイバ増幅器を構成する各光ファイバにＹｂに代えてＥｒ（エルビウム）を添加し、レーザ光Ｌ１及びＬ２を１５００ｎｍ〜１６５０ｎｍ近傍の波長としてもよい。又、ファイバ増幅器を構成する各光ファイバにＹｂに代えてＴｍ（ツリウム）を添加し、レーザ光Ｌ１及びＬ２を１８００ｎｍ〜２０００ｎｍ近傍の波長としてもよい。
【００５２】
このように、テラヘルツ波発生装置１００では、レーザ光源１１０及び１２０として独立にパラメータを制御できるファイバーレーザ光源を採用している。これにより、テラヘルツ波発生素子１６０へ入射するレーザ光の波長（周波数）や入射タイミング等のパラメータの制御性を向上することが可能となり、位相整合角度の調節を行うことで、任意のテラヘルツ波を効率よく発生させることができる。
【００５３】
又、レーザ光源１１０及び１２０としてパルスレーザ光源を用いることで、高ピークパワーのテラヘルツ波を発生させることができる。
【００５４】
又、レーザ光源１１０及び１２０としてＭＯＰＡ方式ファイバーレーザ光源を用いることで、シードレーザ光源の温度制御により容易に波長制御を行うことができ、更に駆動電流を容易に制御することができる。
【００５５】
又、上記の説明では、レーザ光源１１０及び１２０のパルス幅が７６０ｐｓ、繰り返し周波数が２００ｋＨｚである例を示したが、これには限定されない。シードレーザ光源１１１及び１２１の発振をテラヘルツ波発生装置１００の外部に設けられたパラメータ制御手段３００により電気的に制御することで、パルス幅及び繰り返し周波数を変更することが可能となり、パルス幅１０ｐｓ〜１０ｎｓ程度、繰り返し周波数１００ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ程度を実現することができる。
【００５６】
パルス幅を可変できるパルスレーザ光源を用いることで、発生するテラヘルツ波の効率を制御することが可能となる。又、繰り返し周波数を可変できるパルスレーザ光源を用いることで、発生するテラヘルツ波のパルスエネルギーを制御することが可能となる。又、パラメータの可変を電気的制御で実施することで、高精度、広範囲かつ、容易にパラメータを制御することが可能となる。
【００５７】
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、テラヘルツ波発生装置を小型化すると共に、より広範囲なテラヘルツ波を発生させる例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００５８】
図８は、第２の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。図８に示すように、テラヘルツ波発生装置１００Ａは、レーザ光源１１０及び１２０と、光学素子１３０Ａ及び１４０Ａと、テラヘルツ波発生素子１６０と、プリズム１７０とを有している。光学素子１３０Ａ及び１４０Ａ、並びにテラヘルツ波発生素子１６０は、例えば、レーザ光Ｌ２の光軸方向の長さＤ３が３００ｍｍの筐体１０５Ａ内に収容されている。
【００５９】
デリバリファイバー１１５の出力端部には微小な光学素子１３０Ａが配置され、デリバリファイバー１２５の出力端部には微小な光学素子１４０Ａが配置されている。光学素子１３０Ａは、例えば、レンズ１３２及び１３３を含むレンズアレイがホルダ１３６内に配置された構造であり、ホルダ１３６の出力端部は直径φ１＝３ｍｍの円形とされている。同様に、光学素子１４０Ａは、例えば、レンズ１４２及び１４４を含むレンズアレイがホルダ１４６内に配置された構造であり、ホルダ１４６の出力端部は直径φ２＝３ｍｍの円形とされている。
【００６０】
このとき、例えば、ホルダ１３６及び１４６の出力端部（レーザ出力端部）からＤ４＝２００ｍｍの位置に、テラヘルツ波発生素子１６０の内部の集光位置である点Ｐ１がくるようにする。発生するテラヘルツ波Ｌ３の発振波長はシードレーザ光源の発振波長とテラヘルツ波発生素子１６０への入射角度θ１に依存して決まるが、ホルダ１３６及び１４６の出力端部φ１及びφ２が直径３ｍｍの場合、互いの光軸の間隔Ｄ５を３ｍｍ以下に近づけることができないため、入射角度θ１は最小で０．８６°程度となる。
【００６１】
第１の実施の形態と同様に、シードレーザ光源１１１及び１２１の温度を変更し、位相整合条件を満たすように入射角度θ１を変更することで、発生させるテラヘルツ波Ｌ３の周波数を変更することができる。本実施の形態では、入射角度θ１の変更は、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との集光点である点Ｐ１を中心とする半径２００ｍｍの円弧に沿って光学素子１３０Ａを回動させることで行う。
【００６２】
例えば、テラヘルツ波Ｌ３の周波数を３ＴＨｚとする場合、レーザ光源１１０の波長を１０６１．６ｎｍ、レーザ光源１２０の波長を１０７２．０ｎｍにし、入射角度θ１を２．９°に設定すればよい。
【００６３】
入射角度θ１を調節する入射角度可変手段は、光学素子１３０Ａを円運動させる機械的な機構であれば特に限定されず、例えば、ゴニオステージや回転ステージ等を用いることができる。又、ステッピングモータによる位置調整の自動化等を行ってもよい。
【００６４】
このように、デリバリファイバー１１５及び１２５の出力端部に微小な光学素子１３０Ａ及び１４０Ａを組み込むことで、レーザ光源１１０及び１２０を近接配置することができる。これにより、光学系を簡略化すると共にテラヘルツ波発生装置１００Ａの小型化が可能となる。
【００６５】
更に、レーザ光源１１０及び１２０に代えて、図９に示すレーザ光源１１０Ａ及び１２０Ａを用いることで、より広範囲なテラヘルツ波Ｌ３を発生させることができる。図９は、レーザ光源１１０Ａ及び１２０Ａの具体的な構成を例示する図である。図９に例示するレーザ光源１１０Ａ及び１２０Ａは、レーザ光源１１０及び１２０と同様に、ＭＯＰＡ方式ファイバーレーザである。
【００６６】
レーザ光源１１０Ａは、２つのシードレーザ光源１１１ａ及び１１１ｂを有する点がレーザ光源１１０（図３参照）と異なり、その他の点でレーザ光源１１０と同様である。又、レーザ光源１２０Ａは、３つのシードレーザ光源１２１ａ、１２１ｂ、及び１２１ｃを有する点がレーザ光源１２０（図３参照）と異なり、その他の点でレーザ光源１２０と同様である。
【００６７】
シードレーザ光源１１１ａ及び１１１ｂ、並びにシードレーザ光源１２１ａ、１２１ｂ、及び１２１ｃは、各々がパラメータ制御手段３００と接続されており、パラメータ制御手段３００から独立してパラメータ制御が可能である。ここでは、一例として、シードレーザ光源１１１ａ及び１１１ｂ、並びにシードレーザ光源１２１ａ、１２１ｂ、及び１２１ｃの制御温度は２０℃から４０℃まで変更できるものとする。
【００６８】
本実施の形態では、一例として、シードレーザ光源１１１ａの中心波長は１０６２ｎｍ、シードレーザ光源１１１ｂの中心波長は１０６４ｎｍとする。又、シードレーザ光源１２１ａの中心波長は１０６４ｎｍ、シードレーザ光源１２１ｂの中心波長は１０６８ｎｍ、シードレーザ光源１２１ｃの中心波長は１０７２ｎｍとする。なお、中心波長とは、制御温度を３０℃に設定したときの各々のレーザの波長である。
【００６９】
【表１】
2018197769.tif 000003
このとき、表１に示すように、シードレーザ光源１１１ａとシードレーザ光源１２１ａの組み合わせで発生させることのできるテラヘルツ波Ｌ３の周波数は、０．１５９〜０．９０２ＴＨｚの範囲となる。同様に、シードレーザ光源１１１ｂとシードレーザ光源１２１ｂの組み合わせで発生させることのできるテラヘルツ波Ｌ３の周波数は、０．６８６〜１．４２５ＴＨｚの範囲となる。
【００７０】
同様に、シードレーザ光源１１１ａとシードレーザ光源１２１ｂの組み合わせで発生させることのできるテラヘルツ波Ｌ３の周波数は、１．２１６〜１．９５６ＴＨｚの範囲となる。同様に、シードレーザ光源１１１ｂとシードレーザ光源１２１ｃの組み合わせで発生させることのできるテラヘルツ波Ｌ３の周波数は、１．７３５〜２．４７１ＴＨｚの範囲となる。
【００７１】
同様に、シードレーザ光源１１１ａとシードレーザ光源１２１ｃの組み合わせで発生させることのできるテラヘルツ波Ｌ３の周波数は、２．２６５〜３．００２ＴＨｚの範囲となる。
【００７２】
このように、レーザ光源１１０Ａ及び１２０Ａが各々複数のシードレーザ光源を備え、発生するテラヘルツ波Ｌ３の発振波長に合わせて最適な条件に設定することで、より広範囲なテラヘルツ波Ｌ３を発生させることが可能になる。
【００７３】
又、レーザ光源１１０Ａ及び１２０Ａの複数のシードレーザ光源のオン／オフを電気的に高速で切り替えることで、温度制御による波長選択では実現できない、ステップ的なテラヘルツ波Ｌ３の高速切り替えが可能となる。
【００７４】
なお、レーザ光源１１０Ａ及び１２０Ａが有するシードレーザ光源の個数は上記の例には限定されず、任意に決定することができる。
【００７５】
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、テラヘルツ波発生装置を更に小型化する例を示す。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００７６】
図１０は、第３の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図であり、図１０（ａ）は全体図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ部の拡大図である。
【００７７】
図１０に示すように、テラヘルツ波発生装置１００Ｂは、レーザ光源１１０及び１２０と、レンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂと、テラヘルツ波発生素子１６０と、プリズム１７０とを有している。レンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂ、並びにテラヘルツ波発生素子１６０は、例えば、レーザ光Ｌ２の光軸方向の長さＤ６が１００ｍｍの筐体１０５Ｂ内に収容されている。
【００７８】
デリバリファイバー１１５の出力端部にはレンズ加工が施され微小なレンズ１３０Ｂが形成されている。同様に、デリバリファイバー１２５の出力端部にはレンズ加工が施され微小なレンズ１４０Ｂが形成されている。すなわち、デリバリファイバー１１５及び１２５は、所謂レンズドファイバである。
【００７９】
本実施の形態では、一例として、レンズ１３０Ｂは直径φ３＝０．２５ｍｍの円形とされている。同様に、レンズ１４０Ｂは直径φ４＝０．２５ｍｍの円形とされている。レンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂの直径を０．２５ｍｍの円形とすることで、レンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂの出力端部でのビームを、ビームの直径が０．２ｍｍ程度で曲率半径が無限大のビームとすることができる。
【００８０】
このとき、例えば、レンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂの出力端部（レーザ出力端部）からＤ７＝５０ｍｍの位置に、テラヘルツ波発生素子１６０の内部の集光位置である点Ｐ１がくるようにする。発生するテラヘルツ波Ｌ３の発振波長はシードレーザ光源の発振波長とテラヘルツ波発生素子１６０への入射角度θ１に依存して決まるが、レンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂの直径φ３及びφ４が０．２５ｍｍの場合、互いの光軸間隔Ｄ８を０．２５ｍｍ以下に近づけることができないため、入射角度θ１は最小で０．３°程度となる。
【００８１】
第１の実施の形態と同様に、シードレーザ光源１１１及び１２１の温度を変更し、位相整合条件を満たすように入射角度θ１を変更することで、発生させるテラヘルツ波Ｌ３の周波数を変更することができる。本実施の形態では、入射角度θ１の変更は、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２との集光点である点Ｐ１を中心とする半径５０ｍｍの円弧に沿って、レンズ１３０Ｂが形成されたデリバリファイバー１１５を回動させることで行う。
【００８２】
【表２】
2018197769.tif 000004
例えば、表２に示すように、テラヘルツ波Ｌ３の周波数を０．３ＴＨｚとする場合、レーザ光Ｌ１の波長を１０６３．４２ｎｍ、レーザ光Ｌ２の波長を１０６４．６５ｎｍにし、入射角度θ１を０．３１°に設定すればよい。このとき、光軸間隔Ｄ８＝０．２７ｍｍとなる。又、テラヘルツ波Ｌ３の周波数を３ＴＨｚとする場合、レーザ光Ｌ１の波長を１０６０．００ｎｍ、レーザ光Ｌ２の波長を１０７１．３８ｎｍにし、入射角度θ１を２．９１°に設定すればよい。このとき、光軸間隔Ｄ８＝２．５４ｍｍとなる。
【００８３】
入射角度θ１を調節する入射角度可変手段は、レンズ１３０Ｂが形成されたデリバリファイバー１１５を円運動させる機械的な機構であれば特に限定されず、例えば、ゴニオステージや回転ステージ等を用いることができる。又、ステッピングモータによる位置調整の自動化等を行ってもよい。
【００８４】
このように、デリバリファイバー１１５及び１２５の出力端部にレンズ加工を施してレンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂを形成することで、第２の実施の形態よりもレーザ光源１１０及び１２０を更に近接配置することができる。これにより、光学系を簡略化すると共に、テラヘルツ波発生装置１００Ｂをテラヘルツ波発生装置１００Ａよりも更に小型化することが可能となる。
【００８５】
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、レーザ光源の一方を固体レーザとする例を示す。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００８６】
図１１は、第４の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図であり、図１１（ａ）は全体図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ部の拡大図である。
【００８７】
図１１に示すように、テラヘルツ波発生装置１００Ｃは、レーザ光源１１０Ｃ及び１２０と、レンズ１３２と、レンズ１４０Ｂと、テラヘルツ波発生素子１６０と、プリズム１７０とを有している。
【００８８】
レーザ光源１１０Ｃは、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧをレーザ媒質とした固体レーザであり、波長は１０６４ｎｍとすることができる。但し、これは一例であり、レーザ光源１１０Ｃの波長は、１０３０ｎｍや１０３４ｎｍ等としてもよい。レーザ光源１１０Ｃの光軸は固定されており、レーザ光源１１０Ｃから出射されたレーザ光Ｌ１は、レンズ１３２で集光され、テラヘルツ波発生素子１６０に対して平行に入射する。レーザ光源１２０、デリバリファイバー１２５、及びレンズ１４０Ｂについては、第３の実施の形態と同様である。レンズ１４０Ｂが形成されたデリバリファイバー１２５は回動可能に構成されている。
【００８９】
なお、レーザ光源１１０Ｃとして、Ｎｄ：ＹＡＧをレーザ媒質とした固体レーザに代えて、その他のレーザ媒質を使用した固体レーザを用いてもよい。具体的には、レーザ光源１１０Ｃは、例えば、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｎｄ：ＹＶＯ４、Ｅｒ：ＹＡＧ、Ｔｍ：ＹＡＧを用いて構成してもよい。
【００９０】
固体レーザは、その媒質により発振波長が狭く制限されるので、発振波長に合わせて最適なファイバーレーザ光源を組み合わせることが好ましい。例えば、Ｎｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：ＫＧＷ、Ｎｄ：ＹＶＯ４では、発振波長が１０００〜１０６０ｎｍの限られた範囲となるので、ファイバ増幅器にＹｂを添加した光ファイバを使用したファイバーレーザ光源を用いることが好ましい。
【００９１】
又、Ｅｒ：ＹＡＧの場合には、ファイバ増幅器にＥｒを添加した光ファイバを使用したファイバーレーザ光源を用いることが好ましい。又、Ｔｍ：ＹＡＧの場合には、ファイバ増幅器にＴｍを添加した光ファイバを使用したファイバーレーザ光源を用いることが好ましい。
【００９２】
上記結晶以外の場合にも、位相整合条件を満たす波長の組み合わせが実現できるよう、適切な固体レーザとファイバーレーザ光源を選定することが好ましい。
【００９３】
〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、２つデリバリファイバーを平行に動かすことで入射角度θ１を調節する例を示す。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【００９４】
図１２は、第５の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図であり、図１２（ａ）は全体図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＣ部の拡大図である。
【００９５】
図１２に示すように、テラヘルツ波発生装置１００Ｄは、レーザ光源１１０及び１２０と、レンズ１３２と、テラヘルツ波発生素子１６０と、プリズム１７０とを有している。
【００９６】
テラヘルツ波発生装置１００Ｄでは、デリバリファイバー１１５及び１２５は、互いの光軸が平行になるように配置されている。デリバリファイバー１１５及び１２５から出射されたレーザ光Ｌ１及びＬ２は光学部材である１枚のレンズ１３２により集光され、テラヘルツ波発生素子１６０に入射する。
【００９７】
このとき、レンズ１３２の光軸Ｏを中心軸として、レーザ光Ｌ１及びＬ２の光軸をレンズ１３２の光軸Ｏと平行で、かつレーザ光Ｌ１及びＬ２の光軸とレンズ１３２の光軸Ｏとが等間隔となるように配置しておく。これにより、レンズ１３２を通過したレーザ光Ｌ１及びＬ２はレンズ１３２の焦点の位置で一点に交わる。
【００９８】
レンズ１３２の焦点の位置にテラヘルツ波発生素子１６０を設置し、テラヘルツ波Ｌ３を発生させる。周波数の異なるテラヘルツ波Ｌ３を発生させるときは、第１の実施の形態等と同様に、レーザ光Ｌ１及びＬ２の波長を発生させたいテラヘルツ波Ｌ３に合うように変更し、かつテラヘルツ波発生素子１６０の位相整合条件を満たすよう、入射角度θ１を変える必要がある。
【００９９】
本実施の形態では、レーザ光Ｌ１及びＬ２の光軸とレンズ１３２の光軸との平行を保ったまま、レンズ１３２の光軸Ｏに対して常に等距離となるように、デリバリファイバー１１５及び１２５を矢印Ｚ１及びＺ２の方向（光軸Ｏに対して互いに反対方向）に移動させ、入射角度θ１の調節を行う。デリバリファイバー１１５及び１２５が図１０のようなレンズドファイバを構成してもよい。
【０１００】
このようにすると、異なるテラヘルツ波Ｌ３を発生させる際に、レーザ光Ｌ１及びＬ２の光軸は直線運動させればよい。そのため、入射角度θ１を調節する入射角度可変手段として直線運動させるための様々な素子が利用できる。直線運動させる素子の代表的なものが直動ステージであり、これはモータを取り付けて電動化することも容易である。他には、ピエゾやボイスコイルモータを用いることも可能である。リニアガイドを用いてもよい。
【０１０１】
このように、入射角度可変手段によりデリバリファイバー１１５及び１２５を平行に動かすと共に、デリバリファイバー１１５及び１２５から出射したレーザ光を１つのレンズで集光することで、構成が簡便になり、テラヘルツ波発生装置のいっそうの小型化を実現できる。又、デリバリファイバー１１５及び１２５を高精度で移動することができるため、入射角度θ１の高精度な調節が可能となる。
【０１０２】
〈第６の実施の形態〉
第６の実施の形態では、コリニア位相整合による差周波発生を利用したテラヘルツ波発生装置の例を示す。なお、第６の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１０３】
図１３は、第６の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図であり、図１３（ａ）は全体図、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＤ部の拡大図である。
【０１０４】
図１３に示すように、テラヘルツ波発生装置１００Ｅは、レーザ光源１１０及び１２０と、テラヘルツ波発生素子１６０とを有している。
【０１０５】
テラヘルツ波発生装置１００Ｅでは、デリバリファイバー１１５及び１２５は、互いの光軸が平行になるように配置されている。図１３（ｂ）に示すように、デリバリファイバー１１５及び１２５の出力端部にレンズ加工を施してレンズ１３０Ｂ及び１４０Ｂを形成してもよいし、図１３（ｃ）に示すように、デリバリファイバー１１５及び１２５から出射されたレーザ光Ｌ１及びＬ２を１枚のレンズ１３２により集光してもよい。
【０１０６】
図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）の何れの場合も、互いに平行なレーザ光Ｌ１及びＬ２がテラヘルツ波発生素子１６０に入射し、テラヘルツ波Ｌ３を発生する。
【０１０７】
テラヘルツ波発生装置１００Ｅでは、テラヘルツ波発生素子１６０としてＤＡＳＴ結晶（4-N,N-dimethylamino-4'-N'-methylstilbazolium tosylate）を用いている。有機非線形結晶であるＤＡＳＴ結晶は、従来の無機非線形結晶にはない大きな非線形性を有するため、テラヘルツ波の発生に有効である。
【０１０８】
ＤＡＳＴ結晶は、テラヘルツ波の発生にコリニアな位相整合条件を満たす差周波発生 （Difference Frequency Generation：ＤＦＧ）を行う。この場合、テラヘルツ波Ｌ３はレーザ光Ｌ１及びＬ２の光軸とほぼ同じ方向に発生するため、小型で取扱いやすい光源が実現できる。
【０１０９】
なお、テラヘルツ波発生素子１６０として、ＤＡＳＴ結晶に代えて、ＢＮＡ結晶（N-benzyl-2-methyl-4-nitroaniline）を用いてもよい。テラヘルツ波発生素子１６０としてＤＡＳＴ結晶又はＢＮＡ結晶を用いることで、高効率かつ広帯域なテラヘルツ波を発生することができる。
【０１１０】
〈第７の実施の形態〉
第７の実施の形態では、コリニア位相整合による差周波発生を利用したテラヘルツ波発生装置の他の例を示す。なお、第７の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１１１】
図１４は、第７の実施の形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を例示する図である。
【０１１２】
図１４に示すように、シードレーザ光源１１１及び１２１と、ファイバ増幅器１８０と、テラヘルツ波発生素子１６０とを有している。
【０１１３】
ファイバ増幅器１８０は、例えば、図３と同様に、直列に接続されたプリアンプ１１２1、１１２２、及び１１２３、並びにメインアンプ１１３を含む構成とすることができる。テラヘルツ波発生素子１６０としては、第６の実施の形態と同様に、ＤＡＳＴ結晶又はＢＮＡ結晶を用いることができる。
【０１１４】
テラヘルツ波発生装置１００Ｆでは、シードレーザ光源１１１からのレーザ光ＷＬ１及びシードレーザ光源１２１からのレーザ光ＷＬ２は互いに波長が異なり、ファイバ増幅器１８０の入射前に結合される。結合後の２波長を含むレーザ光は、ファイバ増幅器１８０で高出力に増幅され、デリバリファイバー１８５を経由してテラヘルツ波発生素子１６０に入射し、テラヘルツ波発生素子１６０でテラヘルツ波Ｌ３を発生する。
【０１１５】
このように、テラヘルツ波発生装置１００Ｆでは、ファイバ増幅器１８０から所望のテラヘルツ波Ｌ３を発生する２波長を含むレーザ光をＤＡＳＴ結晶或いはＢＮＡ結晶に入力すればよく、複雑な光学調整を介さず、容易にテラヘルツ波Ｌ３を得ることができる。
【０１１６】
又、シードレーザ光源を更に増やしてもよく、その場合、複数のシードレーザ光源を高速で切り替えることで、ステップ的なテラヘルツ波Ｌ３の高速切り替えが可能となる。
【０１１７】
なお、テラヘルツ波発生装置１００Ｆでは、シードレーザ光源１１１とファイバ増幅器１８０がレーザ光源１１０と同様に機能し、シードレーザ光源１２１とファイバ増幅器１８０がレーザ光源１２０と同様に機能する。すなわち、シードレーザ光源１１１及び１２１、並びにファイバ増幅器１８０は、シードレーザ光源１１１及び１２１のパラメータを独立に制御できるファイバーレーザ光源である。
【０１１８】
〈第８の実施の形態〉
第８の実施の形態では、テラヘルツ波発生装置を備えた検査装置の例を示す。なお、第８の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
【０１１９】
図１５は、第８の実施の形態に係る検査装置の構成を例示する図である。図１５に示すように、検査装置５００は、テラヘルツ波発生装置１００Ｂと、パラメータ制御手段３００と、ベルトコンベア５１０と、判定部５２０と、ミラー５３０と、受光素子５４０と、検査装置制御手段６００とを有している。７１０は検査対象物であり、７２０はＮＧ品（不良品）回収箱である。ＮＧ品回収箱７２０は、必要に応じて設ければよい。
【０１２０】
図１６は、検査装置制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。図１６に示すように、検査装置制御手段６００は、例えば、ＣＰＵ６１０と、ＲＯＭ６２０と、ＲＡＭ６３０と、Ｉ／Ｆ６４０と、バスライン６５０と、駆動部６６０及び６７０と、変換部６８０とを有している。ＣＰＵ６１０、ＲＯＭ６２０、ＲＡＭ６３０、及びＩ／Ｆ６４０は、バスライン６５０を介して相互に接続されている。
【０１２１】
ＣＰＵ６１０は、検査装置制御手段６００の各機能を制御する。記憶手段であるＲＯＭ６２０は、ＣＰＵ６１０が検査装置制御手段６００の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるＲＡＭ６３０は、ＣＰＵ６１０のワークエリア等として使用される。
【０１２２】
又、ＲＡＭ６３０は、所定の情報を一時的に記憶することができる。Ｉ／Ｆ６４０は、検査装置制御手段６００を他の機器等と接続するためのインターフェイスである。検査装置制御手段６００は、Ｉ／Ｆ６４０を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。
【０１２３】
検査装置制御手段６００のＣＰＵ６１０は、パラメータ制御手段３００のＣＰＵ３１０と信号の送受信が可能に構成されている。検査装置制御手段６００の一部又は全部とパラメータ制御手段３００とを１つの制御手段として実現してもよい。
【０１２４】
図１７は、検査装置制御手段のＣＰＵの機能ブロックを例示する図である。図１７に示すように、ＣＰＵ６１０は、機能ブロックとして、ベルトコンベア制御手段６１１と、良否判定手段６１２と、判定部制御手段６１３とを有している。ＣＰＵ６１０は、これ以外の機能ブロックを適宜有してもよい。
【０１２５】
ベルトコンベア制御手段６１１は、駆動部６６０に駆動信号を送り、ベルトコンベア５１０の搬送速度の制御や停止を行うことができる。ベルトコンベア５１０の搬送速度を検知するセンサを設けてもよい。
【０１２６】
良否判定手段６１２は、ベルトコンベア５１０上に所定間隔で配置され高速で搬送される検査対象物７１０の良否判定をすることができる。具体的には、受光素子５４０が検出するテラヘルツ波は、変換部６８０においてＣＰＵ６１０で取り扱える信号の種類や信号のレベルに変換され、良否判定用信号としてＣＰＵ６１０に入力される。良否判定手段６１２は、良否判定用信号に基づいて検査対象物７１０の良否判定をする。
【０１２７】
判定部制御手段６１３は、良否判定手段６１２の良否判定結果に基づいて、駆動部６７０に駆動信号を送り、判定部５２０をモータ等により回動させてベルトコンベア５１０上の検査対象物７１０の搬送先を切り替えることができる。
【０１２８】
図１８は、第８の実施の形態に係る検査装置の動作を説明するフローチャートの例である。
【０１２９】
図１８に示すように、まず、ステップＳ１０１では、検査装置制御手段６００のベルトコンベア制御手段６１１は、駆動部６６０に駆動信号を送り、ベルトコンベア５１０上に所定間隔で配置された検査対象物７１０の搬送を開始する。
【０１３０】
次に、ステップＳ１０２では、パラメータ制御手段３００のタイミング制御手段３１１がレーザ光源１１０及び１２０からレーザ光Ｌ１及びＬ２を所定のタイミングで出射させ、テラヘルツ波Ｌ３を発生させる。テラヘルツ波Ｌ３は、テラヘルツ波発生装置１００Ｂに設けられたミラー１９０で反射され、更にミラー５３０で反射され、ベルトコンベア５１０上を高速で搬送される検査対象物７１０に順次照射される。検査対象物７１０を透過したテラヘルツ波Ｌ３は、受光素子５４０で受光される。
【０１３１】
次に、ステップＳ１０３では、検査装置制御手段６００の良否判定手段６１２は、受光素子５４０で受光され変換部６８０で変換された良否判定用信号に基づいて検査対象物７１０の良否判定をする。例えば、検査対象物７１０が有機物である場合、検査対象物７１０への金属等の異物の混入を検出することができる。すなわち、テラヘルツ波Ｌ３は多くの有機物に対して透過性があるが、金属等の特定の物質に対しては透過率が低い。そこで、良否判定手段６１２は、良否判定用信号が予め設定した閾値以上であれば良品と判定し、閾値未満であれば不良品と判定することができる。
【０１３２】
検査対象物７１０の一例としては、例えば、食品を挙げることができるが、錠剤等であっても構わない。要は、検査対象物と特定の物質との間にテラヘルツ波Ｌ３の透過性に優位差があれば、検査対象物への特定の物質の混入を検査することができる。
【０１３３】
ステップＳ１０３において良否判定手段６１２の良否判定結果が『良品』であれば、ステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４では、検査装置制御手段６００の判定部制御手段６１３は、良否判定手段６１２の良否判定結果に基づいて判定部５２０を回動させ、ベルトコンベア５１０上の検査対象物７１０の搬送先を『ＯＫ』の矢印方向に切り替える。
【０１３４】
ステップＳ１０３において良否判定手段６１２の良否判定結果が『不良品』であれば、ステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５では、検査装置制御手段６００の判定部制御手段６１３は、良否判定手段６１２の良否判定結果に基づいて判定部５２０を回動させ、ベルトコンベア５１０上の検査対象物７１０の搬送先を『ＮＧ』の矢印方向に切り替える。『ＮＧ』の矢印方向に搬送された検査対象物７１０は、ＮＧ品回収箱７２０に順次収容される。
【０１３５】
なお、図１８では、１回の良否判定のフローを示しているが、実際には、良否判定は必要な回数繰り返して実行される。
【０１３６】
このように、テラヘルツ波発生装置１００Ｂは、検査対象物への特定の物質の混入を検査する検査装置５００に用いることができる。テラヘルツ波発生装置１００Ｂに代えて、テラヘルツ波発生装置１００、１００Ａ、１００Ｃ〜１００Ｆを用いてもよい。
【０１３７】
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１３８】
例えば、各実施に係る形態は、適宜組み合わせて実施することができる。
【０１３９】
又、各実施の形態において、ＭＯＰＡ方式以外のファイバーレーザを用いてもよい。ＭＯＰＡ方式以外のファイバーレーザの一例としては、Ｑスイッチを用いたパルスファイバーレーザを挙げることができる。但し、ＭＯＰＡ方式以外のファイバーレーザでは、パルス幅等の一部のパラメータを制御できないものもあり、ＭＯＰＡ方式ファイバーレーザが最もパラメータ制御性に優れている。
【０１４０】
又、パラメータ制御手段３００をテラヘルツ波発生装置内に取込んでもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１００、１００Ａ〜１００Ｆ  テラヘルツ波発生装置
１０５Ａ、１０５Ｂ  筐体
１１０、１１０Ａ、１１０Ｃ、１２０、１２０Ａ  レーザ光源
１１１、１１１ａ、１１１ｂ、１２１、１２１ａ〜１２１ｃ  シードレーザ光源
１１２1、１１２２、１１２３、１２２1、１２２２、１２２３  プリアンプ
１１２ａ、１１３ａ、１２２ａ、１２３ａ  励起レーザ光源
１１２ｂ、１１３ｂ、１１４、１２２ｂ、１２３ｂ、１２４  カプラ
１１２ｃ、１１３ｃ、１２２ｃ、１２３ｃ  光ファイバ
１１３、１２３  メインアンプ
１１５、１２５、１８５  デリバリファイバー
１３０Ａ、１４０Ａ  光学素子
１３０Ｂ、１３２、１３３、１４０Ｂ、１４２、１４４  レンズ
１３１、１４１  アイソレータ
１３６、１４６  ホルダ
１４３、１４５、１９０、５３０  ミラー
１６０  テラヘルツ波発生素子
１７０  プリズム
１８０  ファイバ増幅器
３００  パラメータ制御手段
５００  検査装置
５１０  ベルトコンベア
５２０  判定部
５４０  受光素子
６００  検査装置制御手段
７１０  検査対象物
７２０  ＮＧ品回収箱
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４２】
【特許文献１】特開２０１４−２１５３１５号公報
【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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