(57)【要約】【課題】  光源からの光を効率的に利用できる情報取得装置を提供することを目的とする。【解決手段】  情報取得装置は、テラヘルツ波を検体に照射して前記検体の情報を取得する情報取得装置であって、光源１からの光が入射することによりテラヘルツ波を発生する光伝導素子２と、光伝導素子で発生したテラヘルツ波と光伝導素子を透過又は前記光伝導素子で反射した光とを分離して、その分離されたテラヘルツ波を検体に照射するテラヘルツ波照射部１２０と、検体からのテラヘルツ波を検出する検出部３と、テラヘルツ波照射部で分離された光を検出部に照射する光照射部１３０と、を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ波を検体に照射して前記検体の情報を取得する情報取得装置であって、
光源からの光が入射することによりテラヘルツ波を発生する光伝導素子と、
前記光伝導素子で発生したテラヘルツ波と前記光伝導素子を透過又は前記光伝導素子で反射した光とを分離して、その分離されたテラヘルツ波を前記検体に照射するテラヘルツ波照射部と、
前記検体からのテラヘルツ波を検出する検出部と、
前記テラヘルツ波照射部で分離された光を前記検出部に照射する光照射部と、を有する
ことを特徴とする情報取得装置。
【請求項２】
前記テラヘルツ波照射部で分離された光を、第１の光と第２の光とに分岐する分岐部と、
前記第１の光を検出する光検出部と、
前記光検出部の検出結果を用いて前記光源からの光の出力を調整する調整部と、を更に有し、
前記光照射部は、前記第２の光を前記検出部に照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報取得装置。
【請求項３】
前記光伝導素子は、半導体を有し、
前記光源からの光の中心波長は、前記半導体のバンドギャップに相当する波長より長い
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の情報取得装置。
【請求項４】
前記光源からの光の中心波長は、０．４μｍ以上２．０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項５】
前記光伝導素子を透過又は前記光伝導素子で反射した光の光軸と前記光伝導素子で発生したテラヘルツ波の光軸とは、同一直線上にある
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項６】
前記テラヘルツ波照射部は、前記光伝導素子で発生したテラヘルツ波と前記光伝導素子からの光とを分離する波長分離素子を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項７】
前記テラヘルツ波照射部は、前記光伝導素子を透過又は前記光伝導素子で反射した光を集光するレンズと、前記光伝導素子で発生したテラヘルツ波を反射するミラーと、を有し、
前記ミラーは、前記レンズで集光された光が通過する穴が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【請求項８】
前記検体に対するテラヘルツ波の照射位置を変更する位置変更部と、
前記検出部の検出結果を用いて前記検体の画像を取得する画像形成部と、を更に有する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波を用いて、検体の情報を取得する情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波帯からテラヘルツ（ＴＨｚ）波帯まで（３０ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下）のうち少なくとも一部の周波数帯域を有する電磁波（以後、単に「テラヘルツ波」という）を用いた非破壊なセンシング技術が開発されている。この周波数帯の電磁波の応用分野として、安全な透視検査を行うイメージング技術、物質内部の吸収スペクトルや複素誘電率を求めて分子の結合状態などを調べる分光技術等が挙げられる。また、キャリア濃度や移動度、導電率などの物性を調べる計測技術、生体分子の解析技術などが開発されている。
【０００３】
特許文献１には、テラヘルツ波時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ：ＴＨｚ−Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた情報取得装置が開示されている。具体的には、光源からの光を２つに分け、一方をポンプ光としてテラヘルツ波の発生部に照射し、他方をプローブ光として検出部に照射してテラヘルツ波の検出を行う情報取得装置である。
【０００４】
ＴＨｚ−ＴＤＳ法では、プローブ光が検出部に到達する時間とポンプ光が発生用の光伝導素子に到達する時間との相対的な時間差を変更することにより、テラヘルツ波の時間波形を取得する。テラヘルツ波の伝搬路に測定対象となる検体を設置すると、検体の物性や光学特性に応じて時間波形が変化するため、時間波形の変化から検体を検査できる。
【０００５】
特許文献１に記載の情報取得装置で用いられるテラヘルツ波の発生部として、光伝導素子が広く用いられる。これは、低温成長によるＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ等の半導体を含む光伝導膜を用いるもので、光照射により励起されたキャリアが移動して流れる変位電流によってテラヘルツ波を発生する方式である。光として周波数差をもつ２つのレーザ光を入射させる差周波発生方式、フェムト秒パルスレーザ光の照射で光整流によりテラヘルツ波パルスを発生する方式が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３２０２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のように光源からの光を２つに分岐する場合、テラヘルツ波発生に用いるポンプ光のパワーが元のパワーよりも弱くなるため、光伝導素子から発生するテラヘルツ波のパワーも弱くなる。テラヘルツ波のパワーを大きくするために、より高い出力をもつ光源を用いる必要があるが、装置の大型化、高コスト化につながることがあった。テラヘルツ波のパワーは情報取得装置における測定精度に影響するため、光源からの励起光を効率的に利用してよりパワーの強いテラヘルツ波を得ることが求められていた。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、光源からの光を効率的に利用できる情報取得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】
【０００９】
本発明の一側面としての情報取得装置は、テラヘルツ波を検体に照射して前記検体の情報を取得する情報取得装置であって、光源からの励起光が入射することによりテラヘルツ波を発生する光伝導素子と、前記光伝導素子で発生したテラヘルツ波と前記光伝導素子を透過又は前記光伝導素子で反射した励起光とを分離して、その分離されたテラヘルツ波を前記検体に照射するテラヘルツ波照射部と、前記検体からのテラヘルツ波を検出する検出部と、前記照射部で分離された励起光を前記検出部に照射する励起光照射部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一側面としての情報取得装置によれば、光源からの光を効率的に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態の情報取得装置の構成図
【図２】第１の実施形態の情報取得装置で取得したテラヘルツ波の時間波形および強度スペクトル
【図３】第２の実施形態の情報取得装置の構成図
【図４】第３の実施形態の情報取得装置の構成図
【図５】第４の実施形態の情報取得装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の情報取得装置の構成について、図１を参照して説明する。本実施形態の情報取得装置は、図１のようなＴＨｚ−ＴＤＳ法を用いたテラヘルツ波時間領域分光装置（ＴＨｚ−ＴＤＳ装置）である。
【００１３】
本実施形態の情報取得装置は、光源１、光伝導素子２、検出部３、変更部９、テラヘルツ波照射部１２０、光源１からの光の一部を前記検出部３に照射する光照射部１３０、を有する。光源１からの光を分岐せずに光伝導素子２に照射することによりテラヘルツ波が発生する。その際、光伝導素子２に吸収されなかった光がテラヘルツ波を同軸で出射するため、その光をプローブ光として検出部３に入射する構成である。ここで、光とテラヘルツ波とが同軸とは、光伝導素子２からの光の光軸と、光伝導素子２から発生したテラヘルツ波の光軸と、が同一直線上にあることを言う。なお、「テラヘルツ波の光軸」とは、伝搬するテラヘルツ波のビームの中心を示す線である。
【００１４】
光源１は、テラへルツ波の発生及び検出を行うための光を出力する部分で、本実施形態の光源１は、フェムト秒レーザ光を出力する。光源１は、ファイバレーザでもよい。光源１からの光は、レンズ４を介して光伝導素子２に照射される。
【００１５】
光伝導素子２は、光源１から光が入射することによりテラヘルツ波を発生する。本実施形態では、フェムト秒レーザが入射して、テラヘルツ波のパルス波が発生する。光伝導素子２は、半導体膜と、半導体膜に設けられた微小な間隙（ギャップ部）を有するアンテナ１５とを有する。
【００１６】
ここで、例えば光源１から出力したフェムト秒レーザの中心波長が１．５μｍである場合には、その波長の光が光伝導素子で効率よく吸収されるように、バンドギャップに相当する波長（以下、バンドギャップ波長と呼ぶ）が１．５μｍ以上の半導体膜を用いる。このような半導体膜として、例えば、低温成長（ＬＴ−）ＩｎＧａＡｓ等を含むものが挙げられる。しかし、このような三元系の半導体を使用した光伝導素子は、素子抵抗が比較的低い。
【００１７】
一方、バンドギャップ波長が１．５μｍより小さい半導体膜を用いた光伝導素子においても、光をほとんど吸収しないものの、テラヘルツ波を発生する。これは、フェムト秒レーザを照射させるような超高速な励起過程の場合に発生する、結晶中に存在する欠陥による中間準位を介した励起及び多光子吸収の効果等による励起フォトキャリアの移動で発生するものである。このような半導体膜として、低温成長（ＬＴ−）ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＰ等を含むものが挙げられる。本実施形態では、光伝導素子２を透過した光をプローブ光として用いるため、光の吸収が少ない後述の半導体膜を用いて光伝導素子２を形成することが望ましい。
【００１８】
そこで本実施形態では、光伝導素子２としてＧａＡｓ基板上もしくはＳｉ基板上にＬＴ−ＧａＡｓをエピタキシャル成長して半導体膜を形成し、半導体膜上にギャップ部を有するアンテナ１５を形成したものを用いる。アンテナ１５は、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ等を用いて形成する。
【００１９】
なお、光源１からの光の波長は、半導体膜に用いる半導体から以下の範囲とすることが望ましい。すなわち、半導体膜に用いる半導体のうち、バンドギャップが大きいＡｌＮ／ＧａＮ／ＩｎＮ系の半導体が挙げられる。ＧａＮのバンドギャップ波長は約０．３７μｍである。また、バンドギャップが小さい半導体としてＡｌＳｂ／ＧａＳｂ系の半導体があり、ＧａＳｂのバンドギャップ波長は約１．８５μｍである。光は超短パルスレーザであるため波長に幅があるが、光の吸収を低減するために、光の中心波長がバンドギャップ波長程度より長いことが望ましい。そこで、光源１からの光は、その中心波長が、０．４μｍ以上２．０μｍ以下であることが望ましい。
【００２０】
光源１からの光を分離せずに、ポンプ光として光伝導素子２のアンテナ１５のギャップ部に照射すると、入射した光のパワーの数１０％のパワーの光１３が射出される。すなわち、光源１からの光のパワーが平均２００ｍＷであった場合、例えば３０ｍＷ以上８０ｍＷ以下程度の光１３が光伝導素子２を透過して、光を照射した面と対向する面より射出される。光伝導素子２に光に対する無反射コーティングを施せば、光の透過率をさらに向上できる。なお、光伝導素子２を透過した光１３のパワーの程度は、光伝導素子２の構成によって変化し得る。
【００２１】
アンテナ１５のギャップ部には不図示の電圧源より電圧が印加されている。この電圧を変調することにより、発生するテラヘルツ波の変調を行うこともできる。例えば、ロックインアンプを用いてテラヘルツ波を検出する場合には、アンテナ１５のギャップ部に印加する電圧による変調を行ってもよい。もちろん、光チョッパーを用いてテラヘルツ波の変調を行ってもよい。
【００２２】
光伝導素子２に光を照射した面と対向する面には、Ｓｉレンズ１６が備えられている。光源１からの光を光伝導素子２に照射することにより発生したテラヘルツ波１２は、Ｓｉレンズ１６を介して射出され、テラヘルツ波照射部１２０によって検体１１に照射される。テラヘルツ波照射部１２０は、光伝導素子２から発生したテラヘルツ波１２と光伝導素子２を透過した光とを分離して、分離したテラヘルツ波１２を検体１１に照射する部分である。具体的には、テラヘルツ波１２は、放物面鏡５によって集光されて分離部１０に到達する。分離部１０に到達したテラヘルツ波は、分離部１０で反射されて検体１１に照射される。検体１１からのテラヘルツ波は、集光されて検出部３に入射する。
【００２３】
検出部３は、検体１１からのテラヘルツ波を検出する部分で、本実施形態では発生用の光伝導素子２と同様の光伝導素子を用いる。すなわち、検出部３は、ＬＴ−ＧａＡｓ膜を含む光伝導膜と、電極を兼ねるアンテナとを備えた光伝導素子である。検出部３としての光伝導素子も、発生部としての光伝導素子１と同様に、Ｓｉ基板上にＬＴ−ＧａＡｓ膜をエピタキシャル成長させたもの等でもよい。また、検出部３には検体１１からのテラヘルツ波をアンテナのギャップ部に結合させるＳｉレンズ１７が設けられる。なお、検出部３はこれに限らず、非線形光学結晶を用いたテラヘルツ波検出器など、光伝導素子以外の既知のテラヘルツ波の検出器を用いることができる。
【００２４】
上述したように、光伝導素子２からはテラヘルツ波１２と同軸を伝搬する光１３がＳｉレンズ１６を介して出射される。図１には、この光１３の中心軸を点線で示している。光伝導素子２を透過した光１３は、図１で示したように放物面鏡５を介して分離部１０に到達する。分離部１０まではテラヘルツ波１２と光１３とは互いに同軸である。分離部１０に到達した光１３は、分離部１０を透過した後、レンズ７、ミラー６、レンズ８、変更部９、レンズ１４を有し、光源１からの光の一部を検出部３に照射する光照射部１３０を介してプローブ光として検出部３に入射される。このとき、光１３は、検出部３としての光伝導素子に対してテラヘルツ波１２とは反対側から入射する。
【００２５】
変更部９は、テラヘルツ波１２が検出部３に入射するタイミングに対するプローブ光１３が検出部３に入射するタイミングを変更する部分である。具体的には、ポンプ光が光源１から発生用の光伝導素子２に到達するまでの時間とプローブ光１３が検出部３に到達するまでの時間との差を調整する。これにより、ＴＨｚ−ＴＤＳ装置として動作させてテラヘルツ波１２の時間波形を観測することが可能となる。
【００２６】
本実施形態の変更部９は、プローブ光を折り返す折り返し光学系と、折り返し光学系を移動する可動部とを有する遅延ステージで、遅延ステージを移動することによりプローブ光の光路長を変更する。変更部９における光路長の変更量は、制御部１８によって制御されている。可動部には回転する系等を適用しても良い。また、この方法に限らず、プローブ光の伝播経路中の屈折率等を変化させることで光路長を変化させる方法等も適用できる。
【００２７】
テラヘルツ波１２と光１３とが入射すると、検出部３がテラヘルツ波の検出を行う。テラヘルツ波１２の信号は、テラヘルツ波１２と光１３とが検出部３に同時に照射されたときにアンテナに流れる電流を出力信号としてアンプなどの信号取得部１０１が取得することにより検出される。処理部１０２は、信号取得部１０１が取得した出力信号を用いて検体１１の情報であるテラヘルツ波１２の時間波形を形成する。処理部１０２には、取得した時間波形を用いて検体１１の光学特性や形状等の情報を取得する機能をさらに設けてもよい。
【００２８】
ここで、テラヘルツ波照射部１２０に含まれる分離部１０について説明する。分離部１０は、光伝導素子２で発生したテラヘルツ波１２と光伝導素子２を透過した光１３とを分離する部分で、本実施形態では照射された光を波長毎に分離する波長分離素子を用いる。具体的には、ガラス基板上にＩＴＯ膜（インジウムスズ酸化物）を成膜したものを使用している。このような構成にすることにより、テラヘルツ波１２は分離部１０で反射され、光１３は分離部１０を透過する。
【００２９】
なお、本実施形態ではテラヘルツ波１２と光１３との分離を板状部材で行っているが、放物面鏡５を透光性材料（例えば、ガラス、樹脂など）にし、表面にＩＴＯコーティングしたものなどでもよい。この場合は、ミラー等を配置した光学系を適切に配置して、放物面鏡５を透過した光１３が検出部３としての光伝導素子に照射されるように光照射部１３０の構成を変更すればよい。また、分離部１０としては、ワイヤーグリッド、メッシュ等の既知の波長分離素子を用いることもできる。
【００３０】
図２（ａ）は、本実施形態のＴＨｚ−ＴＤＳ装置を用いて取得したテラヘルツ波１２の時間波形である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の時間波形をフーリエ変換して取得した強度スペクトルである。なお、図２（ａ）に示した時間波形は、光源１からの光のパルス幅が３０ｆｓの場合に取得したものである。
【００３１】
テラヘルツ波１２の半値幅はおよそ３００ｆｓ、ＳＮ比がゼロとなるフーリエ周波数は５ＴＨｚ程度である。なお、テラヘルツ波の検出においては、検出部３に照射されるプローブ光１３は、第二次高調波発生素子（不図示）によって周波数（波長はおよそ７５０ｎｍ）を２倍に変換した後、検出部３に入射させている。ただし、第二次高調波発生素子は使用しなくてもテラヘルツ波の検出は可能である。
【００３２】
このような情報取得装置を用いて、検体１１の情報として検体１１に照射されたテラヘルツ波の時間波形を取得できる。この時間波形を処理することにより、検体１１の光学特性や状態、形状などを調べることができる。また、検体１１をラスタースキャンすることで、テラヘルツ波による検体１１のイメージング像を取得できる。
【００３３】
本実施形態の情報取得装置では、光源１からの光を分岐せずに発生用の光伝導素子２に照射することができ、さらに光伝導素子２を透過して射出した光をプローブ光として用いることができる。そのため、光源１からの光を効率的に利用できる。
【００３４】
また、従来のように、光源１からの光を分岐してパワーが減少した光を照射してテラヘルツ波を発生させる場合に比べて、より強い光を光伝導素子２に照射できる。そのため、光源１を変更することなくテラヘルツ波１２のパワーを向上できる。特に、本実施形態のように、中間準位を介した励起や多光子吸収の効果を用いる光伝導素子をテラヘルツ波発生部として用いる場合には、非線形現象のため発生するテラヘルツ波のパワーは入射する光のパルスの尖頭値の１．４乗から２乗に比例する。そのため、光源１からの光を分岐せずに利用できる効果は大きい。
【００３５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の情報取得装置について、図３を参照して説明する。本実施形態の情報取得装置は、テラヘルツ波照射部３２０の構成が第１の実施形態と異なる。具体的には、本実施形態のテラヘルツ波照射部３２０は、分離部３９が小型のレンズ３１と穴空き放物面鏡３６とで構成されており、分離部３９で分離されたテラヘルツ波３０は、穴空き放物面鏡３６及び放物面鏡３５を介して検体１１に照射される。小型のレンズ３１はボールレンズである。なお、図３において、第１の実施形態と同様の構成は、符番を省略もしくは同一符番を付しており、同様の構成については説明を省略する。
【００３６】
本実施形態の分離部３９は、ボールレンズ３１と穴３７が設けられた穴空き放物面鏡（ミラー）３６とを有する。ＢＫ７等のガラス製のボールレンズ３１は、テラヘルツ発生側の光伝導素子のＳｉレンズ１６の近くに配置されている。ボールレンズ３１は、Ｓｉレンズ１６の頂点に接着してもよい。なお、本実施形態のボールレンズ３１の直径は３ｍｍ程度であり広帯域ＡＲコーティング行ったものを用いているが、これに限るものではない。
【００３７】
このボールレンズ３１によって、光伝導素子２を透過した光３４が集光されて、平行光として伝搬する。その後、光３４は、テラヘルツ波３０を反射させるための穴空き放物面鏡３６の一部に穿孔された穴３７を通過して複数の反射ミラー３８を含む光学系、変更部９、反射ミラー３３、レンズ１４を含む光照射部３３０を伝搬して検出部３に照射される。穴３７の穴径は、本実施形態では３ｍｍφ程度とする。光照射部３３０は、光源１からの光の一部をプローブ光として検出部３に照射する部分である。
【００３８】
一方、光伝導素子２で発生したテラヘルツ波３０は、その一部がボールレンズ３１に吸収されたり穴３７を抜けたりするものの、大部分は分離部３９の穴空き放物面鏡３６で反射されて放物面鏡３５を通って検体１１に照射される。検体１１に照射されたテラヘルツ波は、光学系とＳｉレンズ１７を通って検出部３に入射する。
【００３９】
光伝導素子２からのテラヘルツ波３０のうちボールレンズ３１に照射された部分は、一部が反射等されるがガラスでの吸収が大きいためほとんど透過しない。しかし、テラヘルツ波３０は、伝搬している間に回折が起こるため、検体１１や検出部３としての光伝導素子のアンテナ部に照射される際に、テラヘルツ波の内部に円環状の抜けが生じることはない。穴空き放物面鏡３６の穴３７における影響も同様にテラヘルツ波３０の伝搬において大きな影響を与えるものではない。情報取得装置の動作や被検体の測定に関しては、第１の実施形態と同様である。
【００４０】
本実施形態の情報取得装置では、光源１からの光を分岐せずに光伝導素子２に照射することができ、さらに光伝導素子２から射出した光をプローブ光として用いることができる。そのため、光源１からの光を効率的に利用できる。
【００４１】
また、本実施形態の分離部３９は、第１の実施形態で用いた分離部１０よりも小型であるため、情報取得装置の小型化に寄与できる。
【００４２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の情報取得装置について、図４を参照して説明する。上述の実施形態では、テラヘルツ波を発生する光伝導素子２からの光をプローブ光として利用していた。それに対し、本実施形態では、光伝導素子２からの光をプローブ光として用いる構成に加え、光源４５が出力する光を安定化するためのフィードバック系にも利用する構成をさらに追加している。光源４５が出力する光を安定化することにより、発生するテラヘルツ波の安定化を可能としたものである。なお、第１の実施形態と同様の構成は、図中の符番を省略もしくは同一符番を付している。
【００４３】
光伝導素子２からのテラヘルツ波１２と光１３とは、第１の実施形態と同様にテラヘルツ波照射部１２０に含まれる分離部１０で分離される。テラヘルツ波１２を検体１１及び検出部３に導く構成は、第１の実施形態と同様であるため詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施形態の光照射部４３０は、光源１からの光の一部を検出部３に照射する部分で、レンズ７、ミラー６、レンズ８、光分岐部４０、変更部９、レンズ１４を有する。分離部１０で分離された光１３はレンズ７、ミラー６、レンズ８を介して光分岐部４０に到達する。光分岐部４０は、光伝導素子２からの光１３を第１の光４１と第２の光４２とに分岐する。光分岐部４０によって分岐された第２の光４２は、第１の実施形態と同様にプローブ光として検出部３に照射される。
【００４５】
光分岐部４０で分岐された第１の光４１（第１の光４１のパワーは、例えば、第２の光４２のパワーの１０％程度とする）は、ミラー４３、４４を通って、光源４５にフィードバックされる。
【００４６】
光源４５は、第１の光４１を検出する光検出部４６と光検出部４６の検出結果を用いて光の出力を調整する出力調整部４７とを含む調整機構を有する。これにより、フィードバックされた第１の光４１を光検出部４６で検出して、その強度変動に基づいて出力調整部４７が出力を一定に保つような調整を行う。これらの調整機構には既知の方法及び装置を用いることができ、例えば、レーザ出力段に可変ＮＤフィルタを設けるなどの方法が可能である。調整機構は光源４５に内蔵されていてもよいし、調整機構の一部又は全部が外部に設けられていてもよい。
【００４７】
本実施形態の情報取得装置では、光源４５からの光を分岐せずに光伝導素子２に照射することができる。さらに、光伝導素子２で吸収されずに射出した光をプローブ光として用いると同時に、光源４５からの光を安定化するために光源４５にフィードバックできる。そのため、光源４５からの光を効率的に利用できる。
【００４８】
また、本実施形態では、光伝導素子２を透過した光をフィードバックすることにより、光伝導素子２に照射されている光のパワーにより近いものをモニターできる。そのため、光のパワーの安定化、ひいては光伝導素子２から発生するテラヘルツ波１２の出力を精度よく安定化できる。
【００４９】
なお、テラヘルツ波照射部及び光照射部の構成は、本実施形態に記載の構成に限らず、前述及び後述する別の実施形態に記載の構成にフィードバック系を追加することも可能である。また、本実施形態では光伝導素子からの光を分岐して一方をプローブ光として用い、他方を光源４５にフィードバックしているが、フィードバック系のみの構成としてもよい。
【００５０】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の情報取得装置について図５を参照して説明する。本実施形態は、テラヘルツ発生側の光伝導素子５０の配置を変更して、光伝導素子５０の光が入射する面で反射した光、及び、光伝導素子５０の光が入射する面から発生したテラヘルツ波を用いる構成である。また、テラヘルツ波照射部５２０の構成も前述の実施形態と異なる。
【００５１】
テラヘルツ波照射部５２０は、分離部５３と放物面鏡５７とを有する。光伝導素子５０で発生したテラヘルツ波５１２と光伝導素子５０で反射した光５１３とは分離部５３で分離される。分離部５３は、光透過性を有する部材の表面にＩＴＯ膜を蒸着した放物面鏡を用いる。なお、分離部５３の構成はこれに限らず上述又は後述の構成を用いることができる。
【００５２】
光伝導素子５０から発生したテラヘルツ波５１２は、分離部５３で反射した後、集光されて平行なテラヘルツ波となって伝搬する。その後、放物面鏡５７を介して検体１１に照射される。検体１１からのテラヘルツ波は、光学系及びＳｉレンズ１７を通って検出部３としての光伝導素子に入射する。
【００５３】
また、光伝導素子５０で反射した光５１３は、分離部５３を透過して、２つの光学レンズ５４、５５、ミラー５６、変更部９、レンズ５８を有する光照射部５３０を介して検出部３に照射される。光照射部５３０は、光源１からの光の一部を検出部３に照射するプローブ光照射部である。具体的には、光５１３は分離部５３でテラヘルツ波５１２と分離された後、２つの光学レンズ５４、５５でビーム径が変換され、ミラー５６を介して変更部９に到達する。その後、第１の実施形態と同様に変更部９、光学レンズ５８を通って検出部３に照射される。試料１１からのテラヘルツ波の時間波形を取得する方法は、上述の実施形態と同様である。
【００５４】
テラヘルツ波を発生する光伝導素子５０は、光源１からの光が入射する面と対向する面にＳｉレンズ５２が配置されている。これは、テラヘルツ波を射出するためではなく、光伝導素子５０に光を入射する面と対向する面でテラヘルツ波が反射して多重パルスが発生することを防ぐものである。
【００５５】
本実施形態の情報取得装置では、光源１からの光を分岐せずに光伝導素子５０に照射することができ、さらに光伝導素子５０で反射した光をプローブ光として用いることができる。そのため、光源１からの光を効率的に利用できる。
【００５６】
また、本実施形態では、光伝導素子５０で発生したテラヘルツ波及び光伝導素子５０で反射した光は、光伝導素子５０の基板を透過しない。そのため、テラヘルツ波及び光のどちらにおいても、半導体結晶における分散の影響を受けずにパルス幅の狭いものが得られるという特徴がある。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５８】
例えば、上述の実施形態では検体を透過したテラヘルツ波を検出する透過型の情報取得装置が記載されているが、検体から反射したテラヘルツ波を検出する反射型の情報取得装置にも適用できる。全反射（ＡＴＲ：Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ  Ｔｏｔａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）型にして全反射面に検体を設置する構成でもよい。また、検体に対するテラヘルツ波の照射位置を変更する位置変更部と、検体の異なる位置毎に取得した検体の情報を用いて、検体のイメージング画像を形成する画像形成部を有する構成としてもよい。また、テラヘルツ波照射部及び光照射部を含め、テラヘルツ波、光が伝搬する種々の光学系は、上述の実施形態に限らず、必要に応じてその構成を変更できる。
【００５９】
光源が出力する光としてフェムト秒レーザの場合を説明したが、わずかに波長の異なる複数の単一波長レーザを光伝導素子に照射する構成としてもよい。その場合、複数の単一波長レーザの差周波に応じたテラヘルツ波が発生する。単一波長レーザの波長を変化させれば、発生するテラヘルツ波の波長を変化させることができる。
【００６０】
また、照射部において光伝導素子で発生したテラヘルツ波と光伝導素子を透過又は光伝導素子で反射した光とを分離する場合の分離部は、上述の実施形態に記載の方法に限らない。具体例として、誘電体の多層膜を有する薄膜鏡（ペリクルミラー）が挙げられる。ポリエステルの薄膜等を有し、全体の厚さが１００μｍ以下、望ましくは数１０μｍ以下のペリクルミラーを照射部に配置することにより、テラヘルツ波がペリクルミラーを透過するようにする。これに対し、光はペリクルミラーで反射されるため、テラヘルツ波と光とを分離できる。
【００６１】
上述の実施形態では、光源からの光が光伝導素子に入射することにより発生したテラヘルツ波と光伝導素子からの光とを分離してから、テラヘルツ波を検体に照射している。この構成に限らず、テラヘルツ波と光とを検体に照射した後に分離して、それぞれ検出部に導く構成にすることもできる。この場合、検体に照射された光は、検体で反射、散乱されるため、光への影響の少ない検体を選択することが望ましい。
【符号の説明】
【００６２】
１  光源
２  光伝導素子
３  検出部
１１  検体
１２０  テラヘルツ波照射部
１３０  光照射部
【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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