(57)【要約】【課題】パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を提供する。【解決手段】本発明に係る短光パルス発生装置１００は、光パルスを生成する光パルス生成部１０と、多層膜ミラーおよび量子井戸構造を有し、かつ、光パルスを反射する半導体可飽和吸収ミラー２０と、半導体可飽和吸収ミラー２０にて反射された光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部３０と、を含む。【選択図】図１
2015118241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パルスを生成する光パルス生成部と、
多層膜ミラーおよび量子井戸構造を有し、かつ、前記光パルスを反射する半導体可飽和吸収ミラーと、
前記半導体可飽和吸収ミラーにて反射された前記光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部と、
を含む、ことを特徴とする短光パルス発生装置。
【請求項２】
前記半導体可飽和吸収ミラーに逆バイアスを印加する電極を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の短光パルス発生装置。
【請求項３】
前記半導体可飽和吸収ミラーは、２つ設けられ、
前記群速度分散部は、２つの前記半導体可飽和吸収ミラーに挟まれて設けられ、
前記群速度分散部に入射した前記光パルスは、２つの前記半導体可飽和吸収ミラーによって複数回反射されて前記群速度分散部中を進行する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の短光パルス発生装置。
【請求項４】
前記半導体可飽和吸収ミラーに対する前記光パルスの入射角度を変える可変機構を含む、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の短光パルス発生装置。
【請求項５】
前記群速度分散部に入射する光パルスを平行光に変換するコリメートレンズを含む、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の短光パルス発生装置。
【請求項６】
前記群速度分散部は、ガラス基板である、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の短光パルス発生装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
を含む、ことを特徴とするテラヘルツ波発生装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を含む、ことを特徴とするカメラ。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を含む、ことを特徴とするイメージング装置。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を含む、ことを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、短光パルス発生装置、テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波であるテラヘルツ波が注目されている。テラヘルツ波は、例えば、イメージング、分光計測等の各種計測、非破壊検査等に用いることができる。
【０００３】
このテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置は、例えば、サブピコ秒（数百フェムト秒）程度のパルス幅をもつ光パルスを発生させる短光パルス発生装置と、短光パルス発生装置で発生した光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、を有している。一般的に、サブピコ秒程度のパルス幅の光パルスを発生させる短光パルス発生装置として、フェムト秒ファイバーレーザー、チタンサファイヤレーザー、および半導体レーザー等が使用されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、半導体レーザーを直接変調させて光パルスの周波数をチャープさせた後、ファイバーからなる光パルス圧縮部（群速度分散部）にてパルス幅を圧縮する光パルス発生装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４０８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の光パルス発生装置では、半導体レーザーを直接変調させて光パルスの周波数をチャープさせているため、チャープ量が少なく、群速度分散部において、十分にパルス幅を圧縮することができなかった。
【０００７】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記短光パルス発生装置を含むテラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置、および計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る短光パルス発生装置は、
光パルスを生成する光パルス生成部と、
多層膜ミラーおよび量子井戸構造を有し、かつ、前記光パルスを反射する半導体可飽和吸収ミラーと、
前記半導体可飽和吸収ミラーにて反射された前記光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部と、
を含む。
【０００９】
このような短光パルス発生装置では、半導体可飽和吸収ミラーは、量子井戸層を通過する光パルスの周波数をチャープさせることができる。したがって、このような短光パルス
発生装置は、例えば半導体可飽和吸収ミラーを有さない形態に比べて、光パルスのチャープ量を多くすることができ、群速度分散部において、十分にパルス幅を圧縮することができる。よって、このような短光パルス発生装置は、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる。
【００１０】
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記半導体可飽和吸収ミラーに逆バイアスを印加する電極を含んでいてもよい。
【００１１】
このような短光パルス発生装置では、半導体可飽和吸収ミラーの吸収特性を制御することができ、周波数のチャープ量を調整することができる。
【００１２】
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記半導体可飽和吸収ミラーは、２つ設けられ、
前記群速度分散部は、２つの前記半導体可飽和吸収ミラーに挟まれて設けられ、
前記群速度分散部に入射した前記光パルスは、２つの前記半導体可飽和吸収ミラーによって複数回反射されて前記群速度分散部中を進行してもよい。
【００１３】
このような短光パルス発生装置では、光パルスに対して、周波数チャープの付与およびパルス圧縮を繰り返すことができる。これにより、光パルスのチャープ量、および光パルスに対する群速度分散値を大きくすることができる。したがって、このような短光パルス発生装置は、パルス幅のより小さい光パルスを発生することができる。
【００１４】
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記半導体可飽和吸収ミラーに対する前記光パルスの入射角度を変える可変機構を含んでいてもよい。
【００１５】
このような短光パルス発生装置では、光パルスの半導体可飽和吸収ミラーにおける反射回数を変えることができる。その結果、このような短光パルス発生装置では、光パルスのチャープ量および群速度分散部の群速度分散値を変えることができ、短光パルス発生装置で発生する光パルスのパルス幅を変えることができる。
【００１６】
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記群速度分散部に入射する光パルスを平行光に変換するコリメートレンズを含んでいてもよい。
【００１７】
このような短光パルス発生装置では、光パルス生成部で生成された光パルスが発散することを抑制することができる。
【００１８】
本発明に係る短光パルス発生装置において、
前記群速度分散部は、ガラス基板であってもよい。
【００１９】
このような短光パルス発生装置では、低コスト化を図ることができる。さらに、ガラス基板は、パルス生成部で生成された光パルスを、極度に吸収しない。そのため、このような短光パルス発生装置では、光パルスの強度が低下することを抑制することができる。
【００２０】
本発明に係るテラヘルツ波発生装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
を含む。
【００２１】
このようなテラヘルツ波発生装置では、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。
【００２２】
本発明に係るカメラは、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果を記憶する記憶部と、
を含む。
【００２３】
このようなカメラでは、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。
【００２４】
本発明に係るイメージング装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物の画像を生成する画像形成部と、
を含む。
【００２５】
このようなイメージング装置では、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。
【００２６】
本発明に係る計測装置は、
本発明に係る短光パルス発生装置と、
前記短光パルス発生装置で発生した短光パルスが照射されてテラヘルツ波を発生させる光伝導アンテナと、
前記光伝導アンテナから射出され、対象物を透過した前記テラヘルツ波または対象物で反射された前記テラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波検出部の検出結果に基づいて、前記対象物を計測する計測部と、
を含む。
【００２７】
このような計測装置では、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる短光パルス発生装置を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る短光パルス発生装置を模式的に示す図。
【図２】本実施形態に係る短光パルス発生装置の半導体可飽和吸収ミラーを模式的に示す断面図。
【図３】光パルス生成部で生成される光パルスの一例を示すグラフ。
【図４】半導体可飽和吸収ミラーのチャープ特性の一例を示すグラフ。
【図５】群速度分散部で生成された光パルスの一例を示すグラフ。
【図６】群速度分散部で生成された光パルスの一例を示すグラフ。
【図７】本実施形態の第１変形例に係る短光パルス発生装置の半導体可飽和吸収ミラーを模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態の第２変形例に係る短光パルス発生装置を模式的に示す図。
【図９】半導体可飽和吸収ミラーに対する光パルスの入射角度と、チャープ量および群速度分散値と、の関係を説明するためのモデルを模式的に示す図。
【図１０】半導体可飽和吸収ミラーに対する光パルスの入射角度と、群速度分散値と、の関係を示すグラフ。
【図１１】本実施形態に係るテラヘルツ波発生装置の構成を示す図。
【図１２】本実施形態に係るイメージング装置を示すブロック図。
【図１３】本実施形態に係るイメージング装置のテラヘルツ波検出部を模式的に示す平面図。
【図１４】対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフ。
【図１５】対象物の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の図。
【図１６】本実施形態に係る計測装置を示すブロック図。
【図１７】本実施形態に係るカメラを示すブロック図。
【図１８】本実施形態に係るカメラを模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３０】
１．  短光パルス発生装置
まず、本実施形態に係る短光パルス発生装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る短光パルス発生装置１００を模式的に示す図である。図２は、本実施形態に係る短光パルス発生装置１００の半導体可飽和吸収ミラー２０を模式的に示す断面図である。
【００３１】
短光パルス発生装置１００は、図１および図２に示すように、光パルス生成部１０と、半導体可飽和吸収ミラー（ＳＥＳＡＭ）２０と、群速度分散部３０と、反射防止膜４０，４２と、コリメートレンズ５０と、を含む。なお、便宜上、図１では、半導体可飽和吸収ミラー２０を簡略化して図示している。
【００３２】
光パルス生成部１０は、光パルスを生成する。ここで、光パルスとは、短時間に急峻に強度が変化する光をいう。光パルス生成部１０が生成する光パルスのパルス幅（半値全幅ＦＷＨＭ）は特に限定されないが、例えば１ｐｓ（ピコ秒）以上１００ｐｓ以下である。光パルス生成部１０は、例えば、半導体レーザー、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）などである。
【００３３】
半導体可飽和吸収ミラー２０は、光パルス生成部１０で生成された光パルスの周波数をチャープさせる。半導体可飽和吸収ミラー２０は、例えば半導体材料で構成されており、量子井戸構造を有している。図２に示す例では、半導体可飽和吸収ミラー２０は、量子井戸構造を有している量子井戸層２４を有している。光パルスが量子井戸層２４中を通過すると、光カー効果により量子井戸層２４の屈折率が変化し、電界の位相が変化する（自己位相変調効果）。この自己位相変調効果により、光パルスの周波数がチャープされる。ここで、周波数がチャープされるとは、光パルスの周波数が時間的に変化することをいう。
【００３４】
半導体可飽和吸収ミラー２０の量子井戸層２４は、半導体材料で構成されているため、１ｐｓから１００ｐｓ程度のパルス幅を持つ光パルスに対して応答速度が遅い。そのため、量子井戸層２４では、光パルスの周波数を、当該光パルスの強度（電界振幅の２乗）に
比例してチャープ（アップチャープやダウンチャープ）させる。ここで、アップチャープとは、光パルスの周波数が時間とともに増加する場合をいい、ダウンチャープとは、光パルスの周波数が時間とともに減少する場合をいう。言い換えると、アップチャープとは、光パルスの波長が時間とともに短くなる場合をいい、ダウンチャープとは、光パルスの波長が時間とともに長くなる場合をいう。
【００３５】
半導体可飽和吸収ミラー２０は、図２に示すように、支持基板２１上に多層膜ミラー２２と量子井戸層２４とが積層された半導体素子であって、量子井戸層２４を通過した光パルスを多層膜ミラー２２にて反射する半導体素子である。以下、半導体可飽和吸収ミラー２０の具体的な構成について説明する。
【００３６】
半導体可飽和吸収ミラー２０は、支持基板２１と、多層膜ミラー２２と、第１層２３と、量子井戸層２４と、第２層２５と、を有している。なお、第１層２３、第２層２５は、そのどちらか一方または両方が設けられていなくてもよい。
【００３７】
支持基板２１は、例えば、ＧａＡｓ基板である。
【００３８】
多層膜ミラー２２は、支持基板２１上に設けられている。多層膜ミラー２２は、高屈折率層（図示せず）と低屈折率層（図示せず）とが交互に積層された分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーである。高屈折率層は、例えば、ＧａＡｓ層である。低屈折率層は、例えば、ＡｌＡｓ層である。多層膜ミラー２２は、半導体可飽和吸収ミラー２０に入射した光パルスを反射する。光パルスは、多層膜ミラー２２の上面（第１層２３と接触している面）に対して、斜めに入射する。
【００３９】
第１層２３は、多層膜ミラー２２上に設けられている。第１層２３は、例えば、バッファー層として機能し、ＡｌＧａＡｓ層である。半導体可飽和吸収ミラー２０に入射した光パルスは、第１層２３を透過することができる。第１層２３は、量子井戸層２４の多層膜ミラー２２に対する格子不整合を緩和することができる。なお、第１層２３はバッファー層でなくてもよく、屈折率の調整層として設けられてもよい。
【００４０】
量子井戸層２４は、第１層２３上に設けられている。量子井戸層２４は、例えば、ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸構造を有している。半導体可飽和吸収ミラー２０に入射した光パルスは、量子井戸層２４を透過することができる。量子井戸層２４は、上記のとおり、量子井戸層２４を通過する光パルスの周波数をチャープする。量子井戸層２４は、例えば、可飽和吸収体として機能する。すなわち、量子井戸層２４は、強度が低い入射光（パルス）に対しては吸収体として機能し、強度が高い入射光に対しては吸収体としての能力が飽和し透明体として機能する。
【００４１】
なお、量子井戸構造とは、半導体発光装置分野における一般的な量子井戸構造を指し、異なるバンドギャップを持つ２種以上の材料を用いて、バンドギャップの小さい材料の薄膜（ｎｍオーダー）を、バンドギャップの大きい材料の薄膜でサンドイッチにした構造である。
【００４２】
第２層２５は、量子井戸層２４上に設けられている。第２層２５は、例えば、保護層として機能し、ＡｌＧａＡｓ層である。半導体可飽和吸収ミラー２０に入射した光パルスは、第２層２５を透過することができる。第２層２５は、量子井戸層２４に異物等が付着することを抑制することができる。第２層２５の上面２６には、第１反射防止膜４０が設けられている。なお、第２層２５は、保護層でなくてもよく、屈折率の調整層として設けられてもよい。
【００４３】
半導体可飽和吸収ミラー２０は、図１に示すように、２つ設けられている（第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａ、第２半導体可飽和吸収ミラー２０ｂ）。半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂは、群速度分散部３０を挟んで、第２層２５が（具体的には第２層２５の上面２６が）互いに向き合うように配置されている。すなわち、第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａの第２層２５の上面（第１反射防止膜４０と接触している面）２６と、第２半導体可飽和吸収ミラー２０ｂの第２層２５の上面２６とは、群速度分散部３０を挟んで、互いに対向している。図示の例では、光パルス生成部で生成された光パルスは、第２半導体可飽和吸収ミラー２０ｂよりも先に、第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａに入射する。
【００４４】
群速度分散部３０は、半導体可飽和吸収ミラー２０にて反射された光パルス（すなわち周波数がチャープした光パルス）に対して波長（周波数）に応じた群速度差を生じさせる。具体的には、群速度分散部３０は、周波数がチャープした光パルスに対して、光パルスのパルス幅が小さくなるような群速度差を生じさせることができる（パルス圧縮）。
【００４５】
群速度分散部３０は、例えば、ガラス基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、プラスチック基板、サファイア基板などである。この場合、群速度分散部３０は、正常分散媒質である。したがって、群速度分散部３０では、ダウンチャープした光パルスに、正の群速度分散を生じさせて、パルス幅を小さくすることができる。このように群速度分散部３０では、群速度分散に基づくパルス圧縮を行う。なお、群速度分散とは、光パルスの伝搬速度が波長によって異なることで、周波数に依存して群速度が変化する現象をいう。また、正の群速度分散とは、波長が長くなるにしたがって、群速度が速くなる現象をいう。言い換えると、正の群速度分散とは、周波数が低くなるにしたがって、群速度が速くなる現象をいう。
【００４６】
群速度分散部３０は、２つの半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂに挟まれて設けられている。群速度分散部３０に入射した光パルスは、２つの半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂによって複数回反射されて群速度分散部３０中を進行する。ここで、「群速度分散部３０中を進行する」とは、光パルスが常に群速度分散部３０中を進行する場合と、図１に示すように光パルスが群速度分散部３０から外部（大気）に射出された後、再度、外部から群速度分散部３０に入射する場合を含む。光パルスの半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂにおける反射回数は、特に限定されない。群速度分散部３０で圧縮された後、短光パルス発生装置１００から射出される光パルスのパルス幅は、特に限定されないが、例えば、１ｆｓ（フェムト秒）以上８００ｆｓ以下である。
【００４７】
群速度分散部３０は、第１面３２と、第１面３２とは反対側の第２面３４と、を有している。第１面３２および第２面３４は、半導体可飽和吸収ミラー２０の第２層２５の上面２６と対向している。第１面３２および第２面３４は、群速度分散部３０において、光パルスが入射し、かつ光パルスを射出する面である。群速度分散部３０の厚さ（第１面３２と第２面３４との間の距離）は、特に限定されないが、例えば、１００μｍ以上２０ｍｍ以下である。
【００４８】
第１反射防止膜４０は、半導体可飽和吸収ミラー２０の、光パルスが入射し、かつ光パルスを射出する面に設けられている。具体的には、第１反射防止膜４０は、半導体可飽和吸収ミラー２０の第２層２５上に（上面２６に）設けられている。第１反射防止膜４０は、例えば、ＳｉＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＮ層、ＴｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層や、これらの多層膜である。第１反射防止膜４０は、光パルスの上面２６における反射率を低くすることができる。
【００４９】
第２反射防止膜４２は、群速度分散部３０の第１面３２および第２面３４に設けられている。第２反射防止膜４２は、例えば、ＳｉＯ２層、Ｔａ２Ｏ５層、Ａｌ２Ｏ３層、Ｔｉ
Ｎ層、ＴｉＯ２層、ＳｉＯＮ層、ＳｉＮ層や、これらの多層膜である。第２反射防止膜４２は、光パルスの面３２，３４における反射率を低くすることができる。
【００５０】
なお、図１に示す例では、第１反射防止膜４０と第２反射防止膜４２とは、互いに離間しているが、互いに接触していてもよい。これにより、短光パルス発生装置１００の小型化を図ることができる。さらに、反射防止膜４０，４２の表面に異物が付着することを抑制することができる。
【００５１】
コリメートレンズ５０は、光パルス生成部１０と群速度分散部３０との間に設けられている。コリメートレンズ５０の材質は、例えば、ガラスである。コリメートレンズ５０には、光パルス生成部１０で生成された光パルスが入射する。コリメートレンズ５０は、群速度分散部３０に入射する光パルスを平行光に変換することができる。
【００５２】
次に、短光パルス発生装置１００の動作について説明する。図３は、光パルス生成部１０で生成された光パルスＰ１の一例を示すグラフである。図４は、半導体可飽和吸収ミラー２０のチャープ特性の一例を示すグラフである。図５は、群速度分散部３０で生成された光パルスＰ３の一例を示すグラフである。図６は、群速度分散部３０で生成された光パルスＰ４の一例を示すグラフである。
【００５３】
なお、図１に示すように、図３に示す光パルスＰ１は、光パルス生成部１０から射出されてコリメートレンズ５０および群速度分散部３０を通過した後、第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａに入射する前の状態の光パルスである。図５に示す光パルスＰ３は、光パルスＰ１が第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａにおいて反射されて群速度分散部３０を通過した後、第２半導体可飽和吸収ミラー２０ｂに入射する前の状態の光パルスである。図６に示す光パルスＰ４は、光パルスＰ３が半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂ間において複数回反射しながら群速度分散部３０中を通過した後、群速度分散部３０から射出された状態（短光パルス発生装置１００から射出された状態）の光パルスである。
【００５４】
また、図３に示すグラフの横軸ｔは、時間であり、縦軸Ｉは光強度（電界振幅の２乗に比例）である。図４に示すグラフの横軸ｔは時間であり、縦軸Δωはチャープ量（周波数の変化量）である。図４では、光パルスＰ１を一点鎖線で示し、光パルスＰ１に対応するチャープ量Δωを実線で示している。図５および図６に示すグラフの横軸ｔは時間であり、縦軸Ｉは光強度である。図５および図６に示すグラフは、図３に示すグラフに対応している。
【００５５】
光パルス生成部１０で生成された光パルスＰ１は、図３に示すように、例えば、ガウス波形である。図示の例では、光パルスＰ１のパルス幅（半値全幅ＦＷＨＭ）ｔは、１０ｐｓである。光パルス生成部１０で生成し群速度分散部３０を通過した光パルスＰ１は、第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａに入射する（図１参照）。第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａに入射した光パルスＰ１は、第２層２５、量子井戸層２４、および第１層２３を通過し、多層膜ミラー２２において反射されて、再度、第１層２３、量子井戸層２４、および第２層２５を通過して、第１半導体可飽和吸収ミラー２０ａから射出される。
【００５６】
半導体可飽和吸収ミラー２０の量子井戸層２４は、光強度に比例したチャープ特性を有する。下記式（１）は、周波数チャープの効果を示す式である。
【００５７】
【数１】
2015118241.tif 000003
【００５８】
ここで、Δωはチャープ量（周波数の変化量）、ｃは光速、τｒは非線形屈折率効果の応答時間、ｎ２は非線形屈折率、ｌは光パルスが量子井戸層２４を通過する際の移動距離、ω０は初期周波数、Ｅは電界の振幅である。
【００５９】
半導体可飽和吸収ミラー２０の量子井戸層２４は、量子井戸層２４を通過する光パルスＰ１に対して、式（１）に示す周波数チャープを付与する。具体的には、図４に示すように、量子井戸層２４は、光パルスＰ１に対して、光パルスＰ１の前部では周波数を時間とともに減少させ、光パルスＰ１の後部では周波数を時間とともに増加させる。すなわち、量子井戸層２４は、光パルスＰ１の前部をダウンチャープさせ、光パルスＰ１の後部をアップチャープさせる。したがって、光パルスＰ１は、量子井戸層２４を通過することで、前部がダウンチャープし、後部がアップチャープした光パルス（以下「光パルスＰ２」という）となる。チャープがした光パルスＰ２（図示せず）は、群速度分散部３０に入射する。
【００６０】
群速度分散部３０は、チャープした光パルスＰ２に対して、波長（周波数）に応じた群速度差を生じさせて（群速度分散）、パルス圧縮を行う。具体的には、群速度分散部３０は、光パルスＰ２に正の群速度分散を生じさせて、ダウンチャープした光パルスＰ２の前部を圧縮している。これにより、図５に示すように、光パルスＰ３が生成される。光パルスＰ３のパルス幅は、光パルスＰ１のパルス幅よりも小さい。群速度分散部３０から射出された光パルスＰ３は、第２半導体可飽和吸収ミラー２０ｂに入射する。そして、光パルスＰ３の周波数は、第２半導体可飽和吸収ミラー２０ｂの量子井戸層２４において、チャープされる。
【００６１】
以上のように、光パルスは、半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂ間において多重反射しながら群速度分散部３０中を通過する。すなわち、短光パルス発生装置１００では、光パルスに対して、周波数チャープの付与およびパルス圧縮を繰り返す。光パルスのパルス幅は、周波数チャープの付与およびパルス圧縮を繰り返す度に、小さくなる。すなわち、半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂ間における反射回数が多い程、光パルスに付与されるチャープ量は多く、かつ光パルスの大きな群速度差が生じる。そして、短光パルス発生装置１００は、図６に示すように、多重反射してパルス幅が小さくなった光パルスＰ４を射出する。図示の例では、光パルスＰ４のパルス幅ｔは、０．３３ｐｓである。
【００６２】
短光パルス発生装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６３】
短光パルス発生装置１００では、多層膜ミラー２２および量子井戸構造を有し、かつ、光パルスを反射する半導体可飽和吸収ミラー２０と、半導体可飽和吸収ミラー２０にて反射された光パルスに、波長に応じた群速度差を生じさせる群速度分散部３０と、を含む。半導体可飽和吸収ミラー２０は、量子井戸層２４を通過する光パルスの周波数を、チャープさせることができる。したがって、短光パルス発生装置１００は、例えば半導体可飽和吸収ミラーを有さない形態に比べて、光パルスのチャープ量を多くすることができ、群速度分散部３０において、十分にパルス幅を圧縮することができる。よって、短光パルス発生装置１００は、パルス幅の小さい光パルスを発生することができる。
【００６４】
短光パルス発生装置１００では、群速度分散部３０に入射した光パルスは、２つの半導体可飽和吸収ミラー２０ａ，２０ｂによって複数回反射されて群速度分散部３０中を進行する。そのため、短光パルス発生装置１００では、光パルスに対して、周波数チャープの付与およびパルス圧縮を繰り返すことができる。これにより、光パルスのチャープ量、および群速度分散部３０の群速度分散値を大きくすることができる。したがって、短光パルス発生装置１００は、パルス幅のより小さい光パルスを発生することができる。
【００６５】
短光パルス発生装置１００では、群速度分散部３０に入射する光パルスを平行光に変換するコリメートレンズ５０を含む。そのため、短光パルス発生装置１００では、光パルス生成部１０で生成された光パルスが発散することを抑制することができる。
【００６６】
短光パルス発生装置１００では、群速度分散部３０は、ガラス基板である。そのため、短光パルス発生装置１００の低コスト化を図ることができる。さらに、ガラス基板は、光パルス生成部１０で生成された光パルスを、極度に吸収しない。そのため、短光パルス発生装置１００では、光パルスの強度が低下することを抑制することができる。
【００６７】
２．  短光パルス発生装置の変形例
２．１．  第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る短光パルス発生装置について、図面を参照しながら説明する。図７は、本実施形態の第１変形例に係る短光パルス発生装置２００を模式的に示す断面図であって、図２に対応している。
【００６８】
以下、本実施形態の第１変形例に係る短光パルス発生装置２００において、本実施形態に係る短光パルス発生装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、以下に示す本実施形態の第２変形例に係る短光パルス発生装置についても同様である。
【００６９】
短光パルス発生装置２００では、図７に示すように、半導体可飽和吸収ミラー２０に第１電極６０および第２電極６２が設けられている点において、上述した短光パルス発生装置１００と異なる。電極６０，６２は、半導体可飽和吸収ミラー２０に（具体的には量子井戸層２４に）逆バイアスを印加するための電極である。
【００７０】
第１電極６０は、支持基板２１の下面に設けられている。第１電極６０としては、例えば、Ｃｒ層、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層、およびＡｕ層を積層したものを用いる。第２電極６２は、第２層２５上に設けられたコンタクト層２８上に設けられている。第２電極６２は、光パルスが入射する領域および光パルスを射出する領域を避けて設けられている。第２電極６２としては、例えば、Ｃｒ層、ＡｕＺｎ層、およびＡｕ層を積層したものを用いる。
【００７１】
短光パルス発生装置２００では、支持基板２１は、例えば、ｎ型のＧａＡｓ基板である。多層膜ミラー２２は、ｎ型のＤＢＲである。第１層２３は、ｎ型のＡｌＧａＡｓ層である。量子井戸層２４は、ｉ型である。第２層２５は、ｐ型のＡｌＧａＡｓ層である。コンタクト層２８は、ｐ型のＧａＡｓ層である。
【００７２】
なお、電極６０，６２は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などからなる透明電極でもよい。この場合、図示はしないが、第２電極６２は、上面２６の全面に設けられていてもよい。また、図示の例では、第２電極６２上に第１反射防止膜４０が設けられているが、第１反射防止膜４０は、上面２６の、光パルスが入射する領域および光パルスを射出する領域にのみ設けられていてもよい。
【００７３】
短光パルス発生装置２００では、上記のように、半導体可飽和吸収ミラー２０に逆バイアスを印加する電極６０，６２を含む。そのため、短光パルス発生装置２００では、量子井戸層２４の吸収特性を制御することができ、周波数のチャープ量を調整することができる。
【００７４】
２．２．  第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る短光パルス発生装置について、図面を参照しなが
ら説明する。図８は、本実施形態の第２変形例に係る短光パルス発生装置３００を模式的に示す図であって、図１に対応している。
【００７５】
短光パルス発生装置３００は、図８に示すように、半導体可飽和吸収ミラー２０に対する光パルスの入射角度を変える可変機構７０を含む点において、上述した短光パルス発生装置１００と異なる。
【００７６】
可変機構７０は、例えば、光パルス生成部１０が載置されるステージ７２と、ステージ７２を駆動（回転）させるための駆動回路（図示せず）と、を有している。ステージ７２は、駆動回路からの信号に基づいて回転可能である。ステージ７２が回転することによって、光パルス生成部１０を回転させることができ、半導体可飽和吸収ミラー２０に対する光パルスの入射角度を変えることができる。
【００７７】
なお、可変機構７０は、光パルス生成部１０を回転させる形態に限定されず、半導体可飽和吸収ミラー２０を回転させることによって、半導体可飽和吸収ミラー２０に対する光パルスの入射角度を変える形態であってもよい。また、可変機構７０は、半導体可飽和吸収ミラー２０に入射する光パルスの進行方向を変えるミラー等の光学素子（図示せず）を回転させることによって、半導体可飽和吸収ミラー２０に対する光パルスの入射角度を変える形態であってもよい。
【００７８】
また、短光パルス発生装置３００は、図７に示すように半導体可飽和吸収ミラー２０に逆バイアスを印加する電極６０，６２を含んでいてもよいし、図２に示すように電極を含んでいなくてもよい。
【００７９】
短光パルス発生装置３００では、上記のように、半導体可飽和吸収ミラー２０に対する光パルスの入射角度を変える可変機構７０を含む。これにより、短光パルス発生装置３００では、光パルスの半導体可飽和吸収ミラー２０における反射回数を変えることができる。その結果、短光パルス発生装置３００では、光パルスのチャープ量および群速度分散部３０の群速度分散値を変えることができ、短光パルス発生装置３００で発生する光パルスのパルス幅を変えることができる。
【００８０】
以下、半導体可飽和吸収ミラー２０に対する光パルスの入射角度と、チャープ量および群速度分散値と、の関係について説明する。図９は、半導体可飽和吸収ミラー２０に対する光パルスの入射角度と、チャープ量および群速度分散値と、の関係を説明するためのモデルＭを模式的に示す図である。
【００８１】
モデルＭでは、図９に示すように、光パルス生成部１０で生成された光パルスが群速度分散部３０に入射する入射角度をθ１とする。群速度分散部３０における光パルスの屈折角度をθ２とする。光パルスが群速度分散部３０に入射する前の媒質（例えば空気）の屈折率をｎ１とする。群速度分散部３０の屈折率をｎ２とする。群速度分散部３０の長さ（半導体可飽和吸収ミラー２０の長さ）をＸとする。群速度分散部３０の厚さをｄとする。光パルスが２つの半導体可飽和吸収ミラー２０間を反射しながら群速度分散部３０中を進行するとき、光パルスが、一方の半導体可飽和吸収ミラー２０の多層膜ミラー２２から、他方の半導体可飽和吸収ミラー２０の多層膜ミラー２２まで、進行する際の移動距離をＬとする。
【００８２】
図９に示したモデルＭにおいて、所望の群速度分散値を得るために必要な反射回数を算出する。まず、スネルの法則により、下記式（２）が成り立つ。
【００８３】
【数２】
2015118241.tif 000004
【００８４】
距離Ｌは、式（２）を用いると、下記式（３）のように表される。なお、光パルスが半導体可飽和吸収ミラー２０の透過積層体（第１層２３、量子井戸層２４、および第２層２５からなる積層体）２７を通過する際の距離は、無視できるものとする。
【００８５】
【数３】
2015118241.tif 000005
【００８６】
群速度分散部３０の単位長さ当たりの群速度分散値をｐ、所望の群速度分散値をｑとすると、所望の群速度分散値ｑを得るために必要な距離は、ｑ／ｐとなる。よって、必要な反射回数ＲＴｇは、下記式（４）のように表される。
【００８７】
【数４】
2015118241.tif 000006
【００８８】
このときの群速度分散部３０の長さＸは、下記式（５）のように表される。
【００８９】
【数５】
2015118241.tif 000007
【００９０】
式（５）を変形すると、群速度分散部３０で得られる群速度分散値ｑは、下記式（６）のように表される。
【００９１】
【数６】
2015118241.tif 000008
【００９２】
式（６）からわかるように、群速度分散部３０の厚さｄを、群速度分散値ｑに影響しないパラメーターとすることができる。したがって、半導体可飽和吸収ミラー２０における反射損失が無視できるような場合には、群速度分散部３０の厚さｄを小さくすることができ、短光パルス発生装置１００の小型化が可能となる。反射損失が無視できない場合には、群速度分散部３０の厚さｄを大きくして、半導体可飽和吸収ミラー２０における反射回数を減らすことができる。
【００９３】
ここで、光パルス生成部１０で生成された光パルスの波長を８５０ｎｍ、入射角度θ１を０．１°、光パルスが群速度分散部３０に入射する前の媒質を空気（ｎ１＝１）、群速度分散部３０の材質をガラス（ＢＫ７）、群速度分散部３０の厚さｄを１０ｍｍとする。群速度分散部３０の屈折率ｎ２は、波長８５０ｎｍの光に対して、１．５１となる。群速度分散部３０の１ｍｍ当たりの群速度分散値は、波長８５０ｎｍの光に対して、４．７×１０−２９ｓ２／ｍｍとなる。所望の群速度分散値ｑを１×１０−２４ｓ２とすると、式（４）より反射回数ＲＴｇ≒２１２７となる。また、式（５）より群速度分散部３０の長さＸ≒２．５ｃｍとなる。
【００９４】
上記のように、群速度分散部３０の長さＸを２．５ｃｍ、ｎ１を１、ｎ２を１．５１とした場合において、入射角度θ１を変化させたとき、入射角度θ１と群速度分散値ｑとの関係は、式（６）より、図１０のようになる。図１０より、入射角度θ１を変化させることで、群速度分散値をおよそ１．７７×１０−２７ｓ２以上１×１０−２４ｓ２以下の範囲で可変できることがわかる。
【００９５】
次に、光パルスが半導体可飽和吸収ミラー２０において反射するごとに付与されるチャープ量をｒ、所望のチャープ量をｓとすると、必要な反射回数ＲＴｓは、下記式（７）のように表される。ただし、入射角度による影響は無視できるとする。
【００９６】
【数７】
2015118241.tif 000009
【００９７】
ここで、ＲＴｓ＝ＲＴｇとすると、ｒは、式（４）および式（７）より、下記式（８）のように表される。
【００９８】
【数８】
2015118241.tif 000010
【００９９】
式（８）を満たすように、チャープ量ｒを調整する。チャープ量ｒを調整する方法としては、例えば、半導体可飽和吸収ミラー２０の量子井戸層２４の井戸数を調整する方法、電極６０，６２によって半導体可飽和吸収ミラー２０に印加するバイアスを調整する方法、光パルスの半導体可飽和吸収ミラー２０における反射回数を調整する方法などが挙げられる。
【０１００】
３．  テラヘルツ波発生装置
次に、本実施形態に係るテラヘルツ波発生装置１０００について、図面を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係るテラヘルツ波発生装置１０００の構成を示す図である。
【０１０１】
テラヘルツ波発生装置１０００は、図１１に示すように、本発明に係る短光パルス発生装置と、光伝導アンテナ１０１０と、を含む。ここでは、本発明に係る短光パルス発生装置として、短光パルス発生装置１００を用いた場合について説明する。
【０１０２】
短光パルス発生装置１００は、励起光である短光パルス（例えば図６に示す光パルスＰ４）を発生させる。短光パルス発生装置１００が発生させる短光パルスのパルス幅は、例えば、１ｆｓ以上８００ｆｓ以下である。
【０１０３】
光伝導アンテナ１０１０は、短光パルス発生装置１００で発生した短光パルスが照射されることによりテラヘルツ波を発生する。なお、テラヘルツ波とは、周波数が、１００ＧＨｚ以上３０ＴＨｚ以下の電磁波、特に、３００ＧＨｚ以上３ＴＨｚ以下の電磁波をいう。
【０１０４】
光伝導アンテナ１０１０は、図示の例では、ダイポール形状光伝導アンテナ（ＰＣＡ）である。光伝導アンテナ１０１０は、半導体基板である基板１０１２と、基板１０１２上に設けられ、ギャップ１０１６を介して対向配置された１対の電極１０１４と、を有している。この電極１０１４間に、光パルスが照射されると、光伝導アンテナ１０１０は、テラヘルツ波を発生させる。
【０１０５】
基板１０１２は、例えば、半絶縁性ＧａＡｓ（ＳＩ−ＧａＡｓ）基板と、ＳＩ−ＧａＡｓ基板上に設けられている低温成長ＧａＡｓ（ＬＴ−ＧａＡｓ）層と、を有している。電極１０１４の材質は、例えば、Ａｕである。１対の電極１０１４間の距離は、特に限定されず、条件に応じて適宜設定される。１対の電極１０１４間の距離は、例えば、１μｍ以上１０μｍ以下である。
【０１０６】
テラヘルツ波発生装置１０００では、まず、短光パルス発生装置１００が、短光パルスを発生させ、光伝導アンテナ１０１０のギャップ１０１６に向けて射出する。短光パルス発生装置１００から射出された短光パルスは、光伝導アンテナ１０１０のギャップ１０１６を照射する。光伝導アンテナ１０１０では、ギャップ１０１６に短光パルスが照射されることにより、自由電子が励起される。そして、この自由電子を電極１０１４間に電圧を印加することによって加速させる。これにより、テラヘルツ波が発生する。
【０１０７】
４．  イメージング装置
次に、本実施形態に係るイメージング装置１１００について、図面を参照しながら説明する。図１２は、本実施形態に係るイメージング装置１１００を示すブロック図である。図１３は、本実施形態に係るイメージング装置１１００のテラヘルツ波検出部１１２０を模式的に示す平面図である。図１４は、対象物のテラヘルツ帯でのスペクトルを示すグラフである。図１５は、対象物の物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の図である。
【０１０８】
イメージング装置１１００は、図１２に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部１１１０と、テラヘルツ波発生部１１１０から射出し、対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１２０と、テラヘルツ波検出部１１２０の検出結果に基づいて、対象物Ｏの画像、すなわち、画像データを生成する画像形成部１１３０とを備えている。
【０１０９】
テラヘルツ波発生部１１１０としては、本発明に係るテラヘルツ波発生装置を用いることができる。ここでは、本発明に係るテラヘルツ波発生装置として、テラヘルツ波発生装置１０００を用いた場合について説明する。
【０１１０】
テラヘルツ波検出部１１２０としては、図１３に示すように、目的の波長のテラヘルツ波を通過させるフィルター８０と、フィルター８０を通過した前記目的の波長のテラヘルツ波を検出する検出部８４とを備えたものを用いる。また、検出部８４としては、例えば、テラヘルツ波を熱に変換して検出するもの、すなわち、テラヘルツ波を熱に変換し、そのテラヘルツ波のエネルギー（強度）を検出し得るものを用いる。このような検出部とし
ては、例えば、焦電センサー、ボロメーター等が挙げられる。なお、テラヘルツ波検出部１１２０の構成は、前記の構成に限定されない。
【０１１１】
また、フィルター８０は、２次元的に配置された複数の画素（単位フィルター部）８２を有している。すなわち、各画素８２は、行列状に配置されている。
【０１１２】
また、各画素８２は、互いに異なる波長のテラヘルツ波を通過させる複数の領域、すなわち、通過させるテラヘルツ波の波長（以下、「通過波長」とも言う）が互いに異なる複数の領域を有している。なお、図示の構成では、各画素８２は、第１の領域８２１、第２の領域８２２、第３の領域８２３、および第４の領域８２４を有している。
【０１１３】
また、検出部８４は、フィルター８０の各画素８２の第１の領域８２１、第２の領域８２２、第３の領域８２３、および第４の領域８２４に対応してそれぞれ設けられた第１の単位検出部８４１、第２の単位検出部８４２、第３の単位検出部８４３、および第４の単位検出部８４４を有している。各第１の単位検出部８４１、各第２の単位検出部８４２、各第３の単位検出部８４３、および各第４の単位検出部８４４は、それぞれ、各画素８２の第１の領域８２１、第２の領域８２２、第３の領域８２３、および第４の領域８２４を通過したテラヘルツ波を熱に変換して検出する。これにより、各画素８２のそれぞれにおいて、４つの目的の波長のテラヘルツ波をそれぞれ確実に検出することができる。
【０１１４】
次に、イメージング装置１１００の使用例について説明する。
【０１１５】
まず、分光イメージングの対象となる対象物Ｏが、３つの物質Ａ、ＢおよびＣで構成されているとする。イメージング装置１１００は、この対象物Ｏの分光イメージングを行う。また、ここでは、一例として、テラヘルツ波検出部１１２０は、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出することとする。
【０１１６】
また、テラヘルツ波検出部１１２０のフィルター８０の各画素８２においては、第１の領域８２１および第２の領域８２２を使用する。第１の領域８２１の通過波長をλ１、第２の領域８２２の通過波長をλ２とし、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度をα１、波長λ２の成分の強度をα２としたとき、その強度α２と強度α１の差分（α２−α１）が、物質Ａと物質Ｂと物質Ｃとで、互いに顕著に区別できるように、第１の領域８２１の通過波長λ１および第２の領域８２２の通過波長λ２が設定されている。
【０１１７】
図１４に示すように、物質Ａにおいては、対象物Ｏで反射したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と波長λ１の成分の強度α１との差分（α２−α１）は、正値となる。また、物質Ｂにおいては、強度α２と強度α１との差分（α２−α１）は、零となる。また、物質Ｃにおいては、強度α２と強度α１との差分（α２−α１）は、負値となる。
【０１１８】
イメージング装置１１００により、対象物Ｏの分光イメージングを行う際は、まず、テラヘルツ波発生部１１１０により、テラヘルツ波を発生し、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１２０で、α１およびα２として検出する。この検出結果は、画像形成部１１３０に送出される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏで反射したテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。
【０１１９】
画像形成部１１３０においては、前記検出結果に基づいて、フィルター８０の第２の領域８２２を通過したテラヘルツ波の波長λ２の成分の強度α２と、第１の領域８２１を通過したテラヘルツ波の波長λ１の成分の強度α１との差分（α２−α１）を求める。そし
て、対象物Ｏのうち、前記差分が正値となる部位を物質Ａ、前記差分が零となる部位を物質Ｂ、前記差分が負値となる部位を物質Ｃと判断し、特定する。
【０１２０】
また、画像形成部１１３０では、図１５に示すように、対象物Ｏの物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像の画像データを作成する。この画像データは、画像形成部１１３０から図示しないモニターに送出され、そのモニターにおいて、対象物Ｏの物質Ａ、ＢおよびＣの分布を示す画像が表示される。この場合、例えば、対象物Ｏの物質Ａの分布する領域は黒色、物質Ｂの分布する領域は灰色、物質Ｃの分布する領域は白色に色分けして表示される。このイメージング装置１１００では、以上のように、対象物Ｏを構成する各物質の同定と、その各部質の分布測定とを同時に行うことができる。
【０１２１】
なお、イメージング装置１１００の用途は、前記のものに限らず、例えば、人物に対してテラヘルツ波を照射し、その人物を透過または反射したテラヘルツ波を検出し、画像形成部１１３０において処理を行うことにより、その人物が、拳銃、ナイフ、違法な薬物等を所持しているか否かを判別することもできる。
【０１２２】
５．  計測装置
次に、本実施形態に係る計測装置１２００について、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態に係る計測装置１２００を示すブロック図である。以下で説明する本実施形態に係る計測装置１２００において、上述したイメージング装置１１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２３】
計測装置１２００は、図１６に示すように、テラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生部１１１０と、テラヘルツ波発生部１１１０から射出し、対象物Ｏを透過するテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１２０と、テラヘルツ波検出部１１２０の検出結果に基づいて、対象物Ｏを計測する計測部１２１０と、を備えている。
【０１２４】
次に、計測装置１２００の使用例について説明する。計測装置１２００により、対象物Ｏの分光計測を行う際は、まず、テラヘルツ波発生部１１１０により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１２０で検出する。この検出結果は、計測部１２１０に送出される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏを透過したテラヘルツ波または対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。
【０１２５】
計測部１２１０においては、前記検出結果から、フィルター８０の各画素８２の第１の領域８２１、第２の領域８２２、第３の領域８２３、および第４の領域８２４を通過したテラヘルツ波のそれぞれの強度を把握し、対象物Ｏの成分およびその分布の分析等を行う。
【０１２６】
６．  カメラ
次に、本実施形態に係るカメラ１３００について、図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態に係るカメラ１３００を示すブロック図である。図１８は、本実施形態に係るカメラ１３００を模式的に示す斜視図である。以下で説明する本実施形態に係るカメラ１３００において、上述したイメージング装置１１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【０１２７】
カメラ１３００は、図１７および図１８に示すように、テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生部１１１０と、テラヘルツ波発生部１１１０から射出し、対象物Ｏで反射さ
れたテラヘルツ波または対象物Ｏを透過したテラヘルツ波を検出するテラヘルツ波検出部１１２０と、記憶部１３０１とを備えている。そして、これらの各部１１１０，１１２０，１３０１はカメラ１３００の筐体１３１０に収められている。また、カメラ１３００は、対象物Ｏで反射したテラヘルツ波をテラヘルツ波検出部１１２０に収束（結像）させるレンズ（光学系）１３２０と、テラヘルツ波発生部１１１０で発生したテラヘルツ波を筐体１３１０の外部へ射出させるための窓部１３３０を備える。レンズ１３２０や窓部１３３０はテラヘルツ波を透過・屈折させるシリコン、石英、ポリエチレンなどの部材によって構成されている。なお、窓部１３３０は、スリットのように単に開口が設けられている構成としても良い。
【０１２８】
次に、カメラ１３００の使用例について説明する。カメラ１３００により、対象物Ｏを撮像する際は、まず、テラヘルツ波発生部１１１０により、テラヘルツ波を発生させ、そのテラヘルツ波を対象物Ｏに照射する。そして、対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波をレンズ１３２０によってテラヘルツ波検出部１１２０に収束（結像させて）検出する。この検出結果は、記憶部１３０１に送出され、記憶される。なお、この対象物Ｏへのテラヘルツ波の照射および対象物Ｏで反射されたテラヘルツ波の検出は、対象物Ｏの全体に対して行う。また、前記検出結果は、例えば、パーソナルコンピューター等の外部装置に送信することもできる。パーソナルコンピューターでは、前記検出結果に基づいて、各処理を行うことができる。
【０１２９】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【０１３０】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１３１】
１０…光パルス生成部、２０…半導体可飽和吸収ミラー、２１…支持基板、２２…多層膜ミラー、２３…第１層、２４…量子井戸層、２５…第２層、２６…上面、２７…透過積層体、２８…コンタクト層、３０…群速度分散部、３２…第１面、３４…第２面、４０…第１反射防止膜、４２…第２反射防止膜、５０…コリメートレンズ、６０…第１電極、６２…第２電極、７０…可変機構、７２…ステージ、８０…フィルター、８２…画素、８４…検出部、１００，２００，３００…短光パルス発生装置、８２１…第１の領域、８２２…第２の領域、８２３…第３の領域、８２４…第４の領域、８４１…第１の単位検出部、８４２…第２の単位検出部、８４３…第３の単位検出部、８４４…第４の単位検出部、１０００…テラヘルツ波発生装置、１０１０…光伝導アンテナ、１０１２…基板、１０１４…電極、１０１６…ギャップ、１１００…イメージング装置、１１１０…テラヘルツ波発生部、１１２０…テラヘルツ波検出部、１１３０…画像形成部、１２００…計測装置、１２１０…計測部、１３００…カメラ、１３０１…記憶部、１３１０…筐体、１３２０…レンズ、１３３０…窓部
【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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【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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【図１０】
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