(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞共振部を有する導体板と、前記導体板の片面と対向配置されており、前記導体板に対して電子を放出する電子放出器と、を含む発振器と、
前記導体板の板面に対する直交方向の磁界を前記導体板に印加する磁界印加器と、を備え、
前記空洞共振部は、前記導体板に穿たれた貫通孔と、前記貫通孔に対して開口した状態にて前記貫通孔の全周に亘り配列された複数個の共振空洞とにより構成されている
ことを特徴とする電磁波発生器。
【請求項２】
前記電子放出器は、熱電子を放出する発熱部材により構成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項３】
前記電子放出器は、前記電子放出器による電子の放出を補助する補助部材を有することを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項４】
前記共振空洞の大きさは、テラヘルツ（ＴＨｚ）領域内の周波数を有する電磁波の波長に対応する大きさに設定されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項５】
前記共振空洞の大きさは、光の波長に対応する大きさに設定されていることを特徴とする請求項４記載の電磁波発生器。
【請求項６】
前記共振空洞は第１共振空洞と第２共振空洞とを含み、前記第１共振空洞の大きさと前記第２共振空洞の大きさとが互いに異なることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項７】
前記導体板に複数個の前記空洞共振部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項８】
前記空洞共振部は第１空洞共振部と第２空洞共振部とを含み、前記第１空洞共振部における前記共振空洞の大きさと前記第２空洞共振部における前記共振空洞の大きさとが互いに異なることを特徴とする請求項７記載の電磁波発生器。
【請求項９】
前記第１空洞共振部における前記共振空洞の大きさは第１可視光の波長に対応する大きさに設定されており、前記第２空洞共振部における前記共振空洞の大きさは第２可視光の波長に対応する大きさに設定されており、前記第１可視光の色と前記第２可視光の色とが互いに異なることを特徴とする請求項８記載の電磁波発生器。
【請求項１０】
前記導体板及び前記電子放出器は容器に収容されており、前記容器の内部が真空状態であるか又は前記容器の内部にガスが封入されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項１１】
前記空洞共振部は、前記空洞共振部にて発生した電磁波を前記空洞共振部の外部に出力する出力部を有することを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項１２】
前記出力部は、前記導体板に形成された突起により構成されていることを特徴とする請求項１１記載の電磁波発生器。
【請求項１３】
前記出力部は、前記導体板に形成された溝における拡幅部により構成されていることを特徴とする請求項１１記載の電磁波発生器。
【請求項１４】
前記空洞共振部に複数個の前記出力部が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の電磁波発生器。
【請求項１５】
前記電子放出器と前記導体板間に、前記電子放出器から放出された電子を前記導体板のうちの前記空洞共振部に誘導する誘導部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項１６】
前記発振器により発生した電磁波の出力方向を制御する制御部材を備えることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項１７】
前記磁界印加器は、前記発振器に対して磁界を集中させる集中部材を有することを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【請求項１８】
前記磁界印加器は、前記発振器の外部において前記導体板の片面側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電磁波発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁波の発生にマグネトロンが用いられている。例えば、特許文献１には、赤外線、可視光、紫外線及びＸ線などを発生させるマグネトロンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００１／０９７２５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のマグネトロンは、複数個の共振空洞を有する略筒状の陽極と、陽極内に挿通されたフィラメントなどの陰極と、陽極の両端部にそれぞれ配置された磁石とを具備するものである。このため、フィラメントなどの陰極を挿通することができる程度に太径の陽極を用いることが求められる。かかる略筒状かつ太径の陽極を用いた構造により、小型化が困難であるという問題があった。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、従来のマグネトロンよりも小型の電磁波発生器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】
本発明の電磁波発生器は、空洞共振部を有する導体板と、当該導体板の片面と対向配置されており、当該導体板に対して電子を放出する電子放出器と、を含む発振器と、当該導体板の板面に対する直交方向の磁界を当該導体板に印加する磁界印加器と、を備え、空洞共振部は、当該導体板に穿たれた貫通孔と、当該貫通孔に対して開口した状態にて貫通孔の全周に亘り配列された複数個の共振空洞とにより構成されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、上記のように構成したので、従来のマグネトロンよりも小型の電磁波発生器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生器の要部を側方から見た状態を示す断面図である。
【図２】図２Ａは、図１に示す矩形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄで囲まれた領域の拡大図であり、かつ、図２Ｂに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態１に係る電磁波発生器における導体板の一部を拡大した状態を示す背面図である。
【図３】図２Ｂに示す矩形Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈで囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図４Ａは、仮に磁界が印加されていない場合におけるある時点の、導体板内を第１電極から第２電極に流れる電流の向きを示す説明図である。図４Ｂは、仮に磁界が印加されていない場合における図４Ａとは異なる時点の、導体板内を第２電極から第１電極に流れる電流の向きを示す説明図である。
【図５】図５Ａは、磁界が印加された状態におけるある時点の、導体板内を第２電極から第１電極に移動する電子に加わる力の向きと、当該電子の軌道と、第１電極から第２電極に流れる電流の向きとを示す説明図である。図５Ｂは、磁界が印加された状態における図５Ａとは異なる時点の、導体板内を第１電極から第２電極に移動する電子に加わる力の向きと、当該電子の軌道と、第２電極から第１電極に流れる電流の向きとを示す説明図である。
【図６】磁界が印加された状態におけるある時点の、導体板内を第１電極から第２電極に流れる電流の向きと、当該ある時点とは異なる時点の、導体板内を第２電極から第１電極に流れる電流の向きとを合成して示す説明図である。
【図７】図７Ａは、経過時間に対する第１電極の電位及び第１電極における電流値を示す説明図である。図７Ｂは、経過時間に対する第２電極の電位及び第２電極における電流値を示す説明図である。図７Ｃは、経過時間に対する第１電極から第２電極に流れる電流の大きさを示す説明図である。図７Ｄは、経過時間に対する第２電極から第１電極に流れる電流の大きさを示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生器における他の空洞共振部を示す背面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生器における他の空洞共振部を示す背面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生器における他の電子放出器の一部を側方から見た状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生器における他の電子放出器を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る電磁波発生器における他の電子放出器を側方から見た状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生器における空洞共振部及び出力部を示す背面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生器における他の空洞共振部及び出力部を示す背面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生器における他の空洞共振部及び出力部を示す背面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生器における他の空洞共振部及び出力部を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生器における他の空洞共振部及び出力部を示す背面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生器における他の空洞共振部及び出力部を示す背面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る電磁波発生器における他の空洞共振部及び出力部を示す斜視図である。
【図２０】本発明の実施の形態３に係る電磁波発生器の要部を側方から見た状態を示す断面図である。
【図２１】図２１Ａは、図２０に示す矩形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄで囲まれた領域の拡大図であり、かつ、図２１Ｂに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図２１Ｂは、本発明の実施の形態３に係る電磁波発生器における導体板及び誘導部材の一部を拡大した状態を示す背面図である。
【図２２】本発明の実施の形態３に係る電磁波発生器における電子放出器から放出された電子の軌道を示す説明図である。
【図２３】本発明の実施の形態３に係る他の電磁波発生器における電子放出器から放出された電子の軌道を示す説明図である。
【図２４】本発明の実施の形態４に係る電磁波発生器の要部を示す側面図である。
【図２５】本発明の実施の形態４に係る他の電磁波発生器の要部を示す斜視図である。
【図２６】本発明の実施の形態４に係る他の電磁波発生器の要部を示す斜視図である。
【図２７】本発明の実施の形態４に係る他の電磁波発生器の要部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電磁波発生器の要部を側方から見た状態を示す断面図である。図２Ａは、図１に示す矩形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄで囲まれた領域の拡大図であり、かつ、図２Ｂに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図２Ｂは、実施の形態１に係る電磁波発生器における導体板の一部を拡大した状態を示す背面図である。図３は、図２Ｂに示す矩形Ｅ−Ｆ−Ｇ−Ｈで囲まれた領域の拡大図である。図１〜図３を参照して、実施の形態１の電磁波発生器１００について説明する。
【００１１】
図中、１は導体板である。導体板１は電源２の正極と電気的に接続されており、電源２の負極は電子放出器３と電気的に接続されている。電子放出器３は、例えば銅などの金属板により構成されており、間隙４を介して導体板１の片面と対向配置されている。電子放出器３は、電源２がオンされた状態にて導体板１に対して電子ｅを放出するものである。
【００１２】
導体板１及び電子放出器３は、封止用の容器５に収容されている。容器５は、誘電体などの電磁波透過性を有する材料により構成されている。ただし、電磁波発生器１００が可視光の発生に用いられるものである場合、容器５はガラス若しくはセラミック又は透明樹脂などの光透過性を有する材料により構成されている。
【００１３】
容器５の内部が真空状態であるか、又は容器５の内部にネオン若しくはアルゴンなどのガスが封入されている。これらのガスを容器５の内部に封入することにより、電子放出器３から電子ｅが放出され易くなるため、電子ｅの放出に必要な電源２の出力電圧を低くすることができる。
【００１４】
導体板１、電子放出器３及び容器５により発振器６が構成されている。なお、容器５の内部を真空状態にした場合、発振器６は二極真空管と同様の構造を有するものとなり、かつ、真空管ダイオードと同様の特性を有するものとなる。したがって、仮に理想的な特性を有するダイオードがあれば、このダイオードを発振器６の電子放出器３に代替することができる。
【００１５】
磁界印加器７は、例えば、発振器６の外部において導体板１の片面側に配置された永久磁石により構成されている。磁界印加器７は、導体板１の板面と完全に直交する方向又は略直交する方向（以下、総称して「直交方向」という。）の磁界Ｂ、より具体的には電子放出器３から導体板１に向かう方向の略一様な磁界Ｂを導体板１に印加するものである。発振器６及び磁界印加器７により、電磁波発生器１００の要部が構成されている。
【００１６】
ここで、導体板１は複数個の空洞共振部１１を有している。個々の空洞共振部１１は、導体板１に穿たれた貫通孔１２と、貫通孔１２の全周に亘り配列された複数個の貫通孔（以下「共振空洞」という。）１３とにより構成されている。個々の共振空洞１３は貫通孔１２に対する開口部１４を有しており、互いに隣接する開口部１４間の導体により電極１５が構成されている。より具体的には、貫通孔１２の全周に亘り第１電極１５Ａと第２電極１５Ｂとが交互に配置されている。
【００１７】
個々の共振空洞１３の大きさは、当該個々の共振空洞１３にて発生させる電磁波Ｗの波長λに応じた大きさに設定されている。より具体的には、個々の共振空洞１３における内壁部１６の沿面長Ｌ１が波長λに対する１／２の値に設定されている。
【００１８】
電磁波発生器１００は、１〜１０００テラヘルツ（ＴＨｚ）の周波数領域（以下「テラヘルツ領域」という。）内の所定の周波数ｆを有する電磁波Ｗの発生に用いられるものである。テラヘルツ領域内の周波数を有する電磁波は、生体分子の同定、電子材料の物性評価、非破壊計測又は医療機器などの種々の技術分野に対する応用が進められている。
【００１９】
例えば、電磁波Ｗの周波数ｆが１テラヘルツ（ＴＨｚ）である場合、波長λは３００マイクロメートル（μｍ）であり、沿面長Ｌ１は１５０マイクロメートル（μｍ）に設定されている。または、電磁波Ｗの周波数ｆが１０００テラヘルツ（ＴＨｚ）である場合、波長λは０．３マイクロメートル（μｍ）であり、沿面長Ｌ１は０．１５マイクロメートル（μｍ）に設定されている。
【００２０】
なお、テラヘルツ領域には、遠赤外線又は可視光などの光に対応する周波数が含まれている。電磁波Ｗが遠赤外線である場合、波長λは５〜２５μｍ程度の値であり、沿面長Ｌ１は２．５〜１２．５μｍ程度の値に設定されている。電磁波Ｗが可視光である場合、波長λは０．４〜０．８μｍ程度の値であり、沿面長Ｌ１は０．２〜０．４μｍ程度の値に設定されている。ちなみに、電磁波Ｗが黄色の可視光である場合、波長λは約６００ナノメートル（ｎｍ）であり、沿面長Ｌ１は約３００ｎｍに設定されている。
【００２１】
個々の空洞共振部１１における共振空洞１３の個数は、当該個々の空洞共振部１１にて発生させる電磁波Ｗの大きさに応じた個数に設定されている。すなわち、共振空洞１３の個数が増加するにつれて次第に電磁波Ｗの出力が大きくなり、共振空洞１３の個数が減少するにつれて次第に電磁波Ｗの出力が小さくなる。
【００２２】
したがって、個々の空洞共振部１１における貫通孔１２の大きさは、電磁波Ｗの出力と、周波数ｆによる当該個々の空洞共振部１１における共振空洞１３の個数及び個々の共振空洞１３の大きさに応じて設定されている。すなわち、貫通孔１２の大きさは、貫通孔１２の周囲に設ける共振空洞１３の大きさと、その個数によって設定されている。
【００２３】
このような空洞共振部１１を有する導体板１は、例えば、３Ｄプリンタを用いて造形されたものである。または、例えば、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）における導体パターン形成用のメッキ、蒸着、折出又はエッチングなどの微細加工技術を用いて造形されたものである。または、例えば、いわゆる「メタマテリアル」における導電材料用の微細加工技術を用いて造形されたものである。
【００２４】
導体板１の造形に微細加工技術を用いた場合、造形可能な肉厚の最大値は波長λと同程度の値である。このため、導体板１の肉厚は波長λよりも小さい値に設定されている。具体的には、例えば、導体板１の肉厚は波長λに対する１／４以下の値又は１／８以下の値に設定されている。
【００２５】
これに対して、導体板１の板面積は個々の空洞共振部１１の面積に対して十分に大きい値に設定されている。具体的には、例えば、導体板１の板面積は個々の空洞共振部１１の面積に対する２倍以上の値又は４倍以上の値に設定されている。これにより、導体板１は略板状の外形となっている。
【００２６】
次に、図４〜図７を参照して、電磁波発生器１００の動作について説明する。
【００２７】
個々の共振空洞１３における内壁部１６は略環状の形状を有するものであるが、高周波においては表皮効果により電流が導体の表面近傍にしか流れず、内壁部１６は電極１５間（第１電極１５Ａと第２電極１５Ｂの間）を接続する薄い帯状の導体と同等であるために、電気的なコイルを形成している。また、個々の共振空洞１３における開口部１４を形成する第１電極１５Ａと第２電極１５Ｂは、空間を挟んで対向して空間容量を有するために、電気的なキャパシタを形成している。したがって、個々の共振空洞１３は電気的な共振回路、より具体的にはＬＣ共振回路を形成し備えている。
【００２８】
このため、仮に磁界Ｂが印加されていない場合でも、電源２がオンされた状態にて、振動電流が流れたときには、個々の共振空洞１３において内壁部１６に沿うように振動電流が流れる。より具体的には、ある時点に流れる第１電極１５Ａから第２電極１５Ｂに向かう電流ＩＡＢと、当該時点とは異なる時点に流れる第２電極１５Ｂから第１電極１５Ａに向かう電流ＩＢＡとが交互に流れる。図４Ａに示す如く、ある時点における電流ＩＡＢは図中時計回り方向（以下「第１回転方向」という。）の電流と図中反時計回り方向（以下「第２回転方向」という。）の電流とを含むものである。同様に、図４Ｂに示す如く、当該時点とは異なる時点における電流ＩＢＡは第１回転方向の電流と第２回転方向の電流とを含むものである。すなわち、磁界Ｂが印加されていない場合には、共振回路の振動電流（電流ＩＡＢと電流ＩＢＡ）は共振空洞１３の内壁部１６の表面近傍を往復して（第１回転方向と第２回転方向の両方向に）流れることとなる。
【００２９】
しかしながら、実施の形態１の電磁波発生器１００においては導体板１に磁界Ｂが印加されている。このため、図５Ａに示す如く、電流ＩＡＢを形成するために導体板１内を移動する電子に対して第１回転方向の力Ｆが加わる。この結果、当該電子の軌道Ｏが第１回転方向に曲げられて、電流ＩＡＢのうちの第２回転方向の電流のみが流れるようになる。同様に、図５Ｂに示す如く、電流ＩＢＡを形成するために導体板１内を移動する電子に対して第１回転方向の力Ｆが加わる。この結果、当該電子の軌道Ｏが第１回転方向に曲げられて、電流ＩＢＡのうちの第２回転方向の電流のみが流れるようになる。  
【００３０】
以上のように、磁界印加器７が発生する磁界Ｂの印加により、図６に示す如く、個々の共振空洞１３の内壁部１６の表面近傍を流れる振動電流（電流ＩＡＢと電流ＩＢＡ）は、電流ＩＡＢのうちの第２回転方向の電流と、電流ＩＢＡのうちの第２回転方向の電流とが交互に流れる状態となる。すなわち、電流ＩＡＢと電流ＩＢＡとが異なる共振空洞１３の内壁部１６を両者ともに一方向（第２回転方向）に流れ、個々の電極１５において流入する電流の経路と流出する電流の経路とが異なるものとなる。
【００３１】
このように電流ＩＡＢと電流ＩＢＡとが交互に流れて、個々の電極１５における電位が正負に振動する。図７Ａは、経過時間に対する第１電極１５Ａの電位ＶＡ及び第１電極１５Ａにおける電流値ＩＡを示している。図７Ｂは、経過時間に対する第２電極１５Ｂの電位ＶＢ及び第２電極１５Ｂにおける電流値ＩＢを示している。なお、各時刻において、第１電極１５Ａの電位ＶＡと第２電極１５Ｂの電位ＶＢとは互いに逆極性であり、当該逆極性の電極を交互に配列するために、貫通孔１２の周囲に設ける電極１５（共振空洞１３）の数は偶数である。
【００３２】
ここで、各時刻において、電子放出器３から放出された電子ｅと負電位の電極１５との間には斥力が生じ、電子放出器３から放出された電子ｅと正電位の電極１５との間には引力が生ずる。このため、図７Ａ及び図７Ｂに示す如く、電子ｅは各時刻における正電位の電極１５に引き寄せられて着地する。
【００３３】
正電位となっている電極１５（第１電極１５Ａ又は第２電極１５Ｂ）に着地した電子ｅによる電流が当該電極に流れる電流に加算されることで、電流ＩＡＢ，ＩＢＡの各々が次第に増幅される。図７Ｃは、経過時間に対する電流ＩＡＢの大きさを示している。図７Ｄは、経過時間に対する電流ＩＢＡの大きさを示している。以上のように、個々の電極１５の電位ＶＡ，ＶＢが正負に振動しつつ、貫通孔１２の周囲に配列された複数個の共振空洞１３の内壁部１６を第２回転方向に流れる電流ＩＡＢ，ＩＢＡが次第に増幅されることにより、発振状態となり電磁波Ｗが発生する。
【００３４】
このとき、共振空洞１３における内壁部１６の沿面長Ｌ１が可視光の波長λに対する１／２の値に設定されている場合、個々の共振空洞１３にて可視光が発生する。すなわち、個々の共振空洞１３が発光する。これにより、電磁波発生器１００を光源に用いることができる。
【００３５】
なお、従来のマグネトロンが略筒状の陽極を用いるものであるのに対して、実施の形態１の電磁波発生器１００は略板状の陽極、すなわち導体板１を用いるものである。また、導体板１の肉厚は波長λよりも小さい値に設定されている。このため、導体板１の肉厚方向に対する電子ｅの着地位置が増幅動作に与える影響は小さい。したがって、導体板１の片面と対向配置された陰極、すなわち電子放出器３を用いても、略筒状の陽極内に挿通された陰極を用いる従来のマグネトロンと同様に、電磁波Ｗを発生させるのに十分な発振を実現することができる。
【００３６】
また、略板状の陽極（導体板１）を用いることにより、略筒状の陽極を用いる従来のマグネトロンに比して、略筒状の陽極の軸方向、すなわち略板状の陽極（導体板１）の肉厚方向に対する薄型化が可能となる。また、個々の空洞共振部１１における貫通孔１２に対する陰極の挿通が不要であるため、略筒状の陽極内に陰極を挿通してなる従来のマグネトロンに比して、略筒状の陽極の径方向、すなわち略板状の陽極（導体板１）の面方向に対する小面積化が可能となる。したがって、発振器６を小型にすることができる。この結果、従来のマグネトロンよりも小型の電磁波発生器１００を実現することができる。
【００３７】
また、従来のマグネトロンは、略筒状の陽極の両端部にそれぞれ磁石を配置することにより、陰極と陽極間の空間及び陽極内の共振空洞に対して一様な磁界を印加するものであった。これに対して、実施の形態１の電磁波発生器１００は、上記のように発振器６が薄型であるため、発振器６を磁石（磁界印加器７）に接近させて、導体板１を磁石近傍の磁界Ｂがより強力な位置に配置することができる。また、発振器６が小面積であるため、導体板１の片面側にのみ磁石（磁界印加器７）を配置したとしても、発振器６内を通る磁界Ｂ、すなわち導体板１に印加される磁界Ｂを略一様にすることができる。この結果、従来のマグネトロンに比して使用する磁石の個数を低減し、小さくすることができるため、電磁波発生器１００の更なる小型化を実現することができる。
【００３８】
なお、電磁波発生器１００は、テラヘルツ領域内の最低周波数（すなわち１ＴＨｚ）よりも低い周波数ｆを有する電磁波Ｗの発生にも用いることができる。このときは、周波数ｆが低いほど波長λが長くなるため、波長λに応じて個々の共振空洞１３を大きくすれば良い。
【００３９】
また、個々の共振空洞１３の形状は上記説明に用いた略円形に限定されるものではなく、楕円形又は多角形などであっても良い。
【００４０】
また、個々の空洞共振部１１における共振空洞１３の個数は、当該個々の空洞共振部１１にて発生させる電磁波Ｗの大きさに応じた個数であれば良く、図３に示す例（すなわち６個）に限定されるものではない。例えば、図８に示す如く、個々の空洞共振部１１が図３に示す例よりも多い個数の共振空洞１３を有するものであっても良い。
【００４１】
また、個々の空洞共振部１１ごとに異なる個数の共振空洞１３を有するものであっても良い。例えば、導体板１に設けられた複数個の空洞共振部１１が第１の空洞共振部１１と第２の空洞共振部１１とを含み、第１の空洞共振部１１が図３に示すものであり、かつ、第２の空洞共振部１１が図８に示すものであっても良い。
【００４２】
また、個々の空洞共振部１１ごとに異なる大きさの共振空洞１３を有するものであっても良い。これにより、複数の波長λによる電磁波Ｗを同時に発生させることができる。
【００４３】
例えば、導体板１に設けられた複数個の空洞共振部１１が第１の空洞共振部１１と第２の空洞共振部１１とを含み、第１の空洞共振部１１における共振空洞１３の大きさが第１の可視光の波長λに対応する大きさに設定されており、第２の空洞共振部１１における共振空洞１３の大きさが第２の可視光の波長λに対応する大きさに設定されており、第１の可視光の色と第２の可視光の色とが互いに異なるものであっても良い。これにより、複数色の可視光を同時に発生させることができる。
【００４４】
または、例えば、赤色の可視光の波長λに対応する大きさの共振空洞１３を有する第１の空洞共振部１１と、緑色の可視光の波長λに対応する大きさの共振空洞１３を有する第２の空洞共振部１１と、青色の可視光の波長λに対応する大きさの共振空洞１３を有する第３の空洞共振部１１とが導体板１に設けられたものであっても良い。または、例えば、青色の可視光の波長λに対応する大きさの共振空洞１３を有する第１の空洞共振部１１と、黄色の可視光の波長λに対応する大きさの共振空洞１３を有する第２の空洞共振部１１とが導体板１に設けられたものであっても良い。これらの色の可視光を同時に発生させることにより、電磁波発生器１００全体として白色光を発生させることができる。また、更に多くの色の可視光を同時に発生させることにより、電磁波発生器１００全体として太陽光（すべての色を含む）に近い自然な白色光を発生させるものであっても良い。
【００４５】
また、個々の空洞共振部１１において、個々の共振空洞１３ごとに異なる大きさを有するものであっても良い。例えば、図９に示す如く、個々の空洞共振部１１における複数個の共振空洞１３が第１の共振空洞１３１と第２の共振空洞１３２とを含み、第１の共振空洞１３１の大きさと第２の共振空洞１３２の大きさとが互いに異なるものであっても良い。これにより、複数の波長λによる電磁波Ｗを同時に発生させることができる。
【００４６】
この場合、各波長λの電磁波Ｗに対応する電流ＩＡＢ，ＩＢＡの増幅を可能ならしめる観点から、各波長λに対応する大きさの共振空洞１３を２個以上連続して配置するのが好適である。図９に示す例において、第１の共振空洞１３１は８個連続して配置されており、第２の共振空洞１３２は１６個連続して配置されている。連続する共振空洞１３の個数を増やすことにより、各波長λの電磁波Ｗの出力を十分な大きさにすることができる。また、連続するそれぞれの共振空洞１３の個数を調整することにより、各波長λの電磁波Ｗの出力の大きさや比率を設定することもできる。
【００４７】
もちろん、導体板１は、１個の空洞共振部１１を有するものであっても良い。当該１個の空洞共振部１１は、例えば、図３に示すものであっても良く、図８に示すものであっても良く、又は図９に示すものであっても良い。
【００４８】
ちなみに、個々の空洞共振部１１においては、複数個の共振空洞１３にて発生する電磁波Ｗが互いに同位相である。したがって、出力する電磁波Ｗが光である場合、個々の空洞共振部１１においてはコヒーレントな光が発生する。このため、導体板１が１個の空洞共振部１１を有するものである場合、電磁波発生器１００はコヒーレントな光を発生させるものとなる。他方、導体板１が複数個の空洞共振部１１を有するものである場合、個々の空洞共振部１１ごとに発生する電磁波Ｗの位相が異なるものとなり得る。このときは、出力する電磁波Ｗが光である場合、電磁波発生器１００はインコヒーレントな光を発生させるものとなる。
【００４９】
また、電子放出器３は、電子ｅの放出を補助する部材（以下「補助部材」という。）を有するものであっても良い。これにより、電子放出器３から電子ｅが放出され易くなるため、電子ｅの放出に必要な電源２の出力電圧を低くすることができる。
【００５０】
例えば、図１０に示す如く、電子放出器３が金属板により構成されており、当該金属板のうちの導体板１に対する対向面に設けられた針状の突起８により補助部材が構成されたものであっても良い。個々の突起８は、例えば、当該対向面に垂直状態に接着されたカーボンナノファイバーにより構成されている。個々の突起８の先端部に電界が集中することで、先端部周囲の空間の電位勾配が急峻になって先端部では空間の絶縁破壊が発生しやすくなるため、個々の突起８の先端部から電子ｅが放出され易くなる。
【００５１】
または、例えば、電子放出器３が金属板により構成されており、当該金属板のうちの導体板１に対する対向面に塗布されたバリウム又はストロンチウムなどの酸化物により構成された補助部材を備えたものであっても良い。これらの酸化物は仕事関数が小さいため、電子ｅが放出され易くなる。
【００５２】
また、電子放出器３は、フィラメントなどの発熱する部材（以下「発熱部材」という。）により構成されたものであっても良い。すなわち、電子放出器３から放出される電子ｅは熱電子であっても良い。これにより、電子放出器３から電子ｅが放出され易くなるため、電子ｅの放出に必要な電源２の出力電圧を低くすることができる。例えば、図１１に示す如く、電子放出器３が複数本のフィラメントにより構成されており、これらのフィラメントを加熱するための電源９が設けられたものであっても良い。なお、フィラメント加熱用の電源９は、図１に示す電源２と別個に設けられたものである。
【００５３】
また、図１２に示す如く、電子放出器３が発熱部材により構成され、かつ、補助部材を有するものであっても良い。これにより、電子放出器３から電子ｅが更に放出され易くなるため、電子ｅの放出に必要な電源２の出力電圧を更に低くすることができる。
【００５４】
以上のように、実施の形態１の電磁波発生器１００は、空洞共振部１１を有する導体板１と、導体板１の片面と対向配置されており、導体板１に対して電子ｅを放出する電子放出器３と、を含む発振器６と、導体板１の板面に対する直交方向の磁界Ｂを導体板１に印加する磁界印加器７と、を備え、空洞共振部１１は、導体板１に穿たれた貫通孔１２と、貫通孔１２に対して開口した状態にて貫通孔１２の全周に亘り配列された複数個の共振空洞１３とにより構成されている。これにより、略筒状かつ太径の陽極を用いる従来のマグネトロンに比して、発振器６を小型にすることができる。この結果、従来のマグネトロンよりも小型の電磁波発生器１００を得ることができる。また、従来のマグネトロンよりも高周波の周波数ｆを有する電磁波Ｗを発生させることができる。
【００５５】
また、電子放出器３は、熱電子を放出する発熱部材により構成されている。これにより、電子放出器３から電子ｅが放出され易くなるため、電子ｅの放出に必要な電源２の出力電圧を低くすることができる。この結果、電磁波発生器１００の取扱いを容易にすることができ、簡単に電磁波Ｗを発生することができる。
【００５６】
また、電子放出器３は、電子放出器３による電子ｅの放出を補助する補助部材を有する。これにより、電子放出器３から電子ｅが放出され易くなるため、電子ｅの放出に必要な電源２の出力電圧を低くすることができる。この結果、電磁波発生器１００の取扱いを容易にすることができ、簡単に電磁波Ｗを発生することができる。
【００５７】
また、共振空洞１３の大きさは、テラヘルツ領域内の周波数ｆを有する電磁波Ｗの波長λに対応する大きさに設定されている。これにより、小型の電磁波発生器１００を用いて、テラヘルツ領域内の周波数ｆを有する電磁波Ｗを発生させることができる。
【００５８】
また、共振空洞１３の大きさは、光の波長λに対応する大きさに設定されている。これにより、小型の電磁波発生器１００を用いて、赤外線又は可視光などの光を発生させることができる。
【００５９】
また、共振空洞１３は第１の共振空洞１３１と第２の共振空洞１３２とを含み、第１の共振空洞１３１の大きさと第２の共振空洞１３２の大きさとが互いに異なる構成にする。これにより、複数の波長λによる電磁波Ｗを同時に発生させることができる。
【００６０】
また、導体板１に複数個の空洞共振部１１が設けられている。空洞共振部１１の個数を増やすことにより、導体板１における共振空洞１３の総数を増やすことができる。この結果、個々の共振空洞１３による電磁波Ｗの出力が小さい場合であっても、電磁波発生器１００全体による電磁波Ｗの出力を十分な大きさにすることができる。
【００６１】
また、空洞共振部１１は第１の空洞共振部１１と第２の空洞共振部１１とを含み、第１の空洞共振部１１における共振空洞１３の大きさと第２の空洞共振部１１における共振空洞１３の大きさとが互いに異なる構成にする。これにより、複数の波長λによる電磁波Ｗを同時に発生させることができる。
【００６２】
また、第１の空洞共振部１１における共振空洞１３の大きさは第１の可視光の波長λに対応する大きさに設定されており、第２の空洞共振部１１における共振空洞１３の大きさは第２の可視光の波長λに対応する大きさに設定されており、第１の可視光の色と第２の可視光の色とが互いに異なる構成にする。これにより、複数色の可視光を同時に発生させることができる。
【００６３】
また、導体板１及び電子放出器３は容器５に収容されており、容器５の内部が真空状態であるか又は容器５の内部にガスが封入されている。容器５の内部を真空状態にすることは、発振器６が二極真空管すなわち真空管ダイオードと同様の構造となるため、発振器６の電子放出器３を相応のダイオードに代替することも可能である。他方、容器５の内部にネオン又はアルゴンなどのガスを封入することにより、電子放出器３から電子ｅが放出され易くなるため、電子ｅの放出に必要な電源２の出力電圧を低くすることができる。この結果、電磁波発生器１００の取扱いを容易にすることができ、簡単に電磁波Ｗを発生することができる。
【００６４】
また、磁界印加器７は、発振器６の外部において導体板１の片面側に配置されている。発振器６の薄型化により、導体板１を磁界印加器７の磁界Ｂがより強力な位置に接近配置することができる。また、発振器６の小面積化により、導体板１の片面側にのみ配置された磁界印加器７を用いても、導体板１に略一様な磁界Ｂを印加することができる。これにより、電磁波発生器１００の更なる小型化を実現することができる。
【００６５】
実施の形態２．
空洞共振部の内部においては、実施の形態１にて図４〜図７を参照して説明したとおり、電流ＩＡＢと電流ＩＢＡとが交互に流れることにより、個々の電極１５（第１電極１５Ａと第２電極１５Ｂ）における電位が正負に振動してる。なお、上記のように、各時刻において、第１電極１５Ａの電位ＶＡと第２電極１５Ｂの電位ＶＢとは互いに逆極性であり、電気的に相補している。
【００６６】
しかしながら、個々の開口部１４の開口幅、すなわち互いに隣接する第１電極１５Ａと第２電極１５Ｂ間の離間距離は微小である。このため、互いに隣接する第１電極１５Ａと第２電極１５Ｂ間の電気的な相補性及び電気的な干渉により、巨視的には全ての電極１５が同電位であるかのように、より具体的には基準電位であるかのように観測される。すなわち、複数の共振空洞１３を整然と配列した空洞共振部１１においては、内部で発生した電磁波Ｗが当該個々の空洞共振部１１の外部に出力され難い状態にある。
【００６７】
そこで、実施の形態２の電磁波発生器１００は、個々の空洞共振部１１にて発生した電磁波Ｗを当該個々の空洞共振部１１の外部に出力する部位（以下「出力部」という。）を設けたものである。以下、図１３〜図１９の各々を参照して、出力部の具体例について説明する。なお、実施の形態１に係る電磁波発生器１００の構成部材等と同様の構成部材等には同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図１３に示す例においては、導体板１に形成された突起２１により出力部が構成されている。より具体的には、個々の空洞共振部１１における複数個の電極１５のうちのいずれか１個の電極１５に突起２１が設けられている。突起２１の長さＬ２は波長λに対する１／４の値に設定されており、突起２１は棒状アンテナ（ロッドアンテナ）の機能を果たすものである。
【００６９】
すなわち、巨視的には基準電位の空洞共振部１１に対して、突出した突起２１の先端部においては電位が正負に振動する。これにより、突起２１から電磁波Ｗを空間中に放出することができる。
【００７０】
なお、突起２１の長さＬ２は、Ｌ２＝（ｎ／４）×λの条件を満たすことにより（ｎは１以上の整数）、電極１５から突起２１に伝わる高周波電流の反射が抑制され、電磁波Ｗを効率よく空間に出力できるため、アンテナとしての機能を発揮できる。同時に、突起２１から反射されて電極１５に戻る高周波電流が抑制されるので、突起２１の存在が実施の形態１にて説明した増幅動作を阻害するのを回避することができ、発振状態を継続することができる。
【００７１】
また、図１４に示す如く、個々の空洞共振部１１において、複数個の電極１５のうちのいずれか２個以上の電極１５の各々に突起２１が設けられたものであっても良い。ここで、上記のとおり、突起２１の長さＬ２は波長λに応じたものである。したがって、個々の空洞共振部１１が複数の波長λによる電磁波Ｗを同時に発生させるものである場合、個々の空洞共振部１１において長さＬ２が互いに異なる突起２１が設けられたものであっても良い。
【００７２】
例えば、図１５に示す如く、第１の共振空洞１３１にて発生する電磁波Ｗの波長λに対する１／４の長さＬ２を有する第１の突起２１１と、第２の共振空洞１３２にて発生する電磁波Ｗの波長λに対する１／４の長さＬ２を有する第２の突起２１２とが設けられたものであっても良い。
【００７３】
なお、図１３〜図１５の各々に示す例において、突起２１はその長手方向が導体板１の板面に沿う向きに設けられている。これに対して、図１６に示す如く、突起２１はその長手方向が導体板１の板面に対する直交方向に沿う向きに設けられたものであり、突起２１は、導体板１の表面側に突出したものであっても良く、導体板１の裏面側に突出したものであっても良く、又は図１６に示す如くこれらを組み合わせたものであっても良い。
【００７４】
ちなみに、棒状アンテナは、当該棒の長手方向に対する直交方向に電磁波Ｗを強く出力する指向性を有している。したがって、図１３〜図１５の各々に示すような出力部を設けた場合、電磁波発生器１００は導体板１の板面に対する直交方向に電磁波Ｗを出力する指向性を有するものとなる。他方、図１６に示すような出力部を設けた場合、電磁波発生器１００は導体板１の板面に沿う方向に電磁波Ｗを出力する指向性を有するものとなる。
【００７５】
また、棒状アンテナから出力される電磁波の偏波方向は、当該棒の長手方向に沿う方向となる。このため、導体板１全体における突起２１の個数が１個である場合、又は、導体板１全体における突起２１の個数が複数個であり、かつ、これらの突起２１の長手方向の向きが全て同一である場合、電磁波発生器１００は単一偏波の電磁波Ｗを発生させるものとなる。
【００７６】
他方、導体板１全体における突起２１の個数が複数個であり、かつ、これらの突起２１の長手方向の向きが互いに異なる突起２１が含まれている場合、電磁波発生器１００は偏波方向が互いに異なる複数の電磁波Ｗを同時に発生させるものとなる。これにより、出力する電磁波Ｗが光であれば、複数の偏光方向の光が混合された自然光に近い光を実現することができる。
【００７７】
図１７に示す例においては、導体板１に形成された溝２２における拡幅部２３により出力部が構成されている。より具体的には、個々の空洞共振部１１における複数個の共振空洞１３のうちのいずれか１個の共振空洞１３に代えて、貫通孔１２と連通した溝２２が設けられている。溝２２は拡幅部２３を有しており、この拡幅部２３における溝２２の幅Ｌ３の長さは波長λに対する１／２の値に設定されている。これにより、拡幅部２３がスロットアンテナの機能を果たすものである。
【００７８】
見方を変えれば、拡幅部２３の対向する幅の方向に対応する両端部２４Ａ，２４Ｂの電位は、それぞれ正負に振動し、各時刻において、第１端部２４Ａの電位と第２端部２４Ｂの電位とは互いに逆極性となるため、拡幅部２３は両端部２４Ａ，２４Ｂを両先端とする１／２波長のダイポールアンテナに相当すると考えることもできる。すなわち、そこにダイポールアンテナがあるかのように、拡幅部２３の両端部２４Ａ，２４Ｂの電位が正負に振動する。これにより、拡幅部２３から電磁波Ｗが空間中に放出される。
【００７９】
なお、溝２２の内壁部の沿面長Ｌ４、すなわち互いに隣接する第１電極１５Ａと第２電極１５Ｂ間の沿面長Ｌ４は、波長λに対するｎ＋１／２の値に設定されている（ｎは１以上の整数）。第１電極１５Ａと第１端部２４Ａ間の沿面長Ｌ５Ａは、波長λに対するｎ／２の値に設定されている。第２電極１５Ｂと第２端部２４Ｂ間の沿面長Ｌ５Ｂは、波長λに対するｎ／２の値に設定されている。これにより、流通する高周波電流の乱れを抑制できるので、溝２２の存在が実施の形態１にて説明した増幅動作を阻害するのを回避することができ、発振状態を継続することができる。
【００８０】
図１８に示す如く、個々の空洞共振部１１において、複数個の共振空洞１３のうちのいずれか２個以上の共振空洞１３の各々に代えて溝２２が設けられたものであっても良い。ここで、上記のとおり、溝２２の寸法（幅Ｌ３及び沿面長Ｌ４，Ｌ５Ａ，Ｌ５Ｂ）は波長λに応じたものである。したがって、個々の空洞共振部１１が複数の波長λによる電磁波Ｗを同時に発生させるものである場合、個々の空洞共振部１１において寸法が互いに異なる溝２２が設けられたものであっても良い。
【００８１】
ちなみに、スロットアンテナは、当該スロットの対向する幅の方向に対する直交方向に電磁波Ｗを強く出力する指向性を有している。したがって、図１７又は図１８に示す出力部を設けた場合、電磁波発生器１００は導体板１の板面に対する直交方向に電磁波Ｗを出力する指向性を有するものとなる。
【００８２】
また、スロットアンテナから出力される電磁波の偏波方向は、当該スロットの対向する幅の方向に沿う方向となる。このため、導体板１全体における溝２２の個数が１個である場合、又は、導体板１全体における溝２２の個数が複数個であり、かつ、これらの溝２２に設けられた拡幅部２３の対向する幅の方向が全て同一である場合、電磁波発生器１００は単一偏波の電磁波Ｗを発生させるものとなる。
【００８３】
他方、導体板１全体における溝２２の個数が複数個であり、かつ、これらの溝２２に拡幅部２３の対向する幅の方向が互いに異なる溝２２が含まれている場合、電磁波発生器１００は偏波方向が互いに異なる複数の電磁波Ｗを同時に発生させるものとなる。これにより、出力する電磁波Ｗが光であれば、複数の偏光方向の光が混合された自然光に近い光を実現することができる。
【００８４】
図１９に示す例においては、個々の空洞共振部１１における複数個の電極１５のうちのいずれか１個の電極１５が出力電線２５の一端部と電気的に接続されており、この電気的接続により出力部が構成されている。出力電線２５の他端部には、図示しない導波管又はホーンアンテナなどが電気的に接続されている。図１９に示す出力部は、従来のマグネトロンにおける出力部と同様のものであるため、詳細な説明は省略する。
【００８５】
ただし、電磁波発生器１００がテラヘルツ領域内の周波数ｆを有する電磁波Ｗを発生させるものである場合、波長λが短く、各構成部が微細になるため、図１９に示す出力部を用いるのは困難なことがある。したがって、図１９に示す出力部は、これよりも長い波長λの電磁波Ｗを発生させる場合、すなわちテラヘルツ領域内の最低周波数よりも低い周波数ｆを有する電磁波Ｗを発生させる場合に用いるのが好適である。
【００８６】
以上のように、実施の形態２の電磁波発生器１００において、空洞共振部１１は、空洞共振部１１にて発生した電磁波Ｗを空洞共振部１１の外部に出力する出力部を有する。これにより、電源２から供給された電力を用いて、個々の空洞共振部１１にて発生した電磁波Ｗを当該個々の空洞共振部１１の外部に効率良く出力することができる。
【００８７】
また、出力部は、導体板１に形成された突起２１により構成されている。これにより、図１３〜図１６の各々に例示する突起２１にて出力部を実現することができる。
【００８８】
また、出力部は、導体板１に形成された溝２２における拡幅部２３により構成されている。これにより、図１７又は図１８に例示する溝２２にて出力部を実現することができる。
【００８９】
また、空洞共振部１１に複数個の出力部が設けられている。これにより、図１４〜図１６又は図１８の各々に例示する如く、個々の空洞共振部１１に設けられた複数個の突起２１又は複数個の溝２２にて出力部を実現することができる。
【００９０】
実施の形態３．
図２０は、実施の形態３に係る電磁波発生器の要部を側方から見た状態を示す断面図である。図２１Ａは、図２０に示す矩形Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄで囲まれた領域の拡大図であり、かつ、図２１Ｂに示すＡ−Ａ’線に沿う断面図である。図２１Ｂは、実施の形態３に係る電磁波発生器における導体板及び誘導部材の一部を拡大した状態を示す背面図である。図２０及び図２１を参照して、実施の形態３の電磁波発生器１００について説明する。なお、実施の形態１に係る電磁波発生器１００の構成部材等と同様の構成部材等には同一符号を付して説明を省略する。
【００９１】
電子放出器３と導体板１間に、電子放出器３から放出された電子ｅを導体板１のうちの空洞共振部１１、好ましくは電極１５の先端に誘導する部材（以下「誘導部材」という。）が設けられている。具体的には、例えば、誘導部材は、導体板１のうちの電子放出器３に対する対向面に設けられた絶縁体層３１により構成されている。絶縁体層３１は、図２１に示す如く、当該対向面のうちの空洞共振部１１を除く部位（少なくとも電極１５の先端を除く部位）に設けられている。
【００９２】
次に、図２２を参照して、絶縁体層３１の作用効果について説明する。
【００９３】
電源２がオンされた直後においては、電子放出器３から放出された電子ｅのうちの一部の電子ｅが絶縁体層３１に着地する。これにより、絶縁体層３１が負に帯電する。
【００９４】
絶縁体層３１の帯電後においては、電子放出器３から放出された電子ｅと絶縁体層３１との間に斥力が生ずる。このため、図２２に示す如く、電子ｅは導体板１のうちの絶縁体層３１が設けられていない部位、すなわち空洞共振部１１に誘導される。空洞共振部１１に誘導された電子ｅは、実施の形態１にて図７を参照して説明したとおり、空洞共振部１１における正電位の電極１５（第１電極１５Ａ又は第２電極１５Ｂ）に引き寄せられて着地する。
【００９５】
これにより、電子放出器３から放出された電子ｅが、導体板１のうちの空洞共振部１１と異なる部位に着地するのを抑制することができる。換言すれば、電子放出器３から放出された電子ｅが、導体板１のうちの発振に寄与しない部位に着地するのを抑制することができる。この結果、発振に寄与しない無駄な電流が導体板１内に流れるのを抑制することができるため、電源２から供給された電力を効率良く電磁波Ｗに変換することができる。
【００９６】
なお、絶縁体層３１などの誘導部材を設けることに代えて、電子放出器３のうちの電極１５、又は、電極１５が囲む空間部と対向した部位から集中的に電子ｅが放出されるようにすることで、上記の例と同様に電源２の電力から電磁波Ｗへの変換効率を向上することができる。
【００９７】
例えば、図２３に示す如く、電子放出器３のうちの電極１５と対向した部位に、カーボンナノファイバーなどによる針状の突起８を集中的に配置する。これらの突起８は、実施の形態１にて図１０を参照して説明した補助部材における突起８と同様のものである。また、突起８の先端部からは電子ｅが放出され、かつ、電子放出器３のうちの突起８が設けられていない面部からは電子ｅが放出されないような値に電源２の出力電圧を設定、又は、突起８が設けられていない面部に上記導体板１に設けた絶縁体層３１と同様の絶縁体層３１ａを形成する。これにより、図２３に示す如く、電子放出器３のうちの電極１５、又は、電極１５が囲む空間部と対向した部位から、電極１５に向けて集中的に電子ｅを放出することができる。
【００９８】
以上のように、実施の形態３の電磁波発生器１００は、電子放出器３と導体板１間に、電子放出器３から放出された電子ｅを導体板１のうちの空洞共振部１１、好ましくは電極１５の先端に誘導する誘導部材が設けられている。これにより、発振に寄与しない無駄な電流が導体板１内に流れるのを抑制することができるため、電源２から供給された電力を効率良く電磁波Ｗに変換することができる。
【００９９】
実施の形態４．
図２４〜図２７の各々を参照して、電磁波発生器の種々の変形例について説明する。なお、実施の形態１に係る電磁波発生器１００の構成部材等と同様の構成部材等には同一符号を付して説明を省略する。また、図２４〜図２６の各々において、電源２は図示を省略している。
【０１００】
図２４に示す如く、磁界印加器７が２個の永久磁石により構成されており、当該２個の永久磁石間に発振器６が配置されたものであっても良い。これにより、発振器６の大きさにかかわらず、発振器６内を通る磁界Ｂ、すなわち導体板１に印加される磁界Ｂを一様な磁界とすることができる。これらの永久磁石は、磁気回路を形成するヨーク４１により支持されたものであっても良い。
【０１０１】
図２５又は図２６に示す如く、磁界印加器７は、発振器６の外部において導体板１の片面側に配置された永久磁石と、この永久磁石により発生した磁界を発振器６に対して集中させる部材（以下「集中部材」という。）とにより構成されたものであっても良い。集中部材には、例えば、円錐台形状のヨークにより構成された磁気レンズ４２を用いることができる。集中部材を設けることにより、磁界印加器７に用いた磁石の磁力が弱い場合であっても、電磁波Ｗを発生させるのに十分な磁界Ｂを導体板１に印加することができる。
【０１０２】
図２４〜図２６の各々に示す如く、電磁波発生器１００は、発振器６により発生した電磁波Ｗの出力方向を制御する部材（以下「制御部材」という。）を有するものであっても良い。図２４は制御部材にプリズム４３を用いた例を示し、図２５は制御部材に反射板４４を用いた例を示し、図２６は制御部材にレンズ４５を用いた例を示している。
【０１０３】
ここで、プリズム４３は誘電体により構成された電磁波用のプリズムである。ただし、電磁波発生器１００が可視光を発生させるものである場合、プリズム４３にはガラス又は透明樹脂などにより構成された光学用のプリズムを用いるのが好適である。
【０１０４】
同様に、反射板４４は電磁波用の反射板である。ただし、電磁波発生器１００が可視光を発生させるものである場合、反射板４４には光学用の反射板を用いるのが好適である。
【０１０５】
同様に、レンズ４５は誘電体により構成された電磁波用のレンズである。ただし、電磁波発生器１００が可視光を発生させるものである場合、レンズ４５にはガラス又は透明樹脂などにより構成された光学用のレンズを用いるのが好適である。
【０１０６】
図２７に示す如く、磁界印加器７は、永久磁石に代えて電磁石を用いたものであっても良い。この電磁石は、例えば、磁気レンズ４２と一体に構成された略棒状のコア４６と、コア４６に巻回された電線により構成されたコイル４７とを有するものである。この場合、図２７に示す如く、電源２が発振器６に対する電力供給とコイル４７に対する通電とに共用されるものであっても良い。すなわち、発振器６とコイル４７が直列に接続されるものであっても良い。なお、コア４６には、永久磁石の特性を備え、永久磁石の発する磁界にコイル４７が発する磁界を加算する構成であっても良い。
【０１０７】
以上のように、実施の形態４の電磁波発生器１００は、発振器６により発生した電磁波Ｗの出力方向を制御する制御部材を備える。プリズム４３、反射板４４又はレンズ４５などの制御部材を設けることにより、電磁波Ｗの出力方向を制御することができる。この結果、任意の方向に向けて電磁波Ｗを出力することができる。
【０１０８】
また、磁界印加器７は、発振器６に対して磁界を集中させる集中部材を有する。磁気レンズ４２などの集中部材を設けることにより、磁界印加器７に用いた磁石の磁力が弱い場合であっても、電磁波Ｗを発生させるのに十分な磁界Ｂを導体板１に印加することができる。
【０１０９】
また、磁界印加器７には、発振器６に直列に接続したコイル４７を使用する。コイル４７の動作により発振器６に通電する電流を制限することで、通電電流が過剰になることが抑制されて好ましい大きさの電磁波Ｗを出力することができる。
【０１１０】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の電磁波発生器は、テラヘルツ（ＴＨｚ）領域内の周波数を有する電磁波の発生に用いることができる。特に、赤外線又は可視光などの光の発生に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１  導体板、２  電源、３  電子放出器、４  間隙、５  容器、６  発振器、７  磁界印加器、８  突起、９  電源、１１  空洞共振部、１２  貫通孔、１３，１３１，１３２  共振空洞、１４  開口部、１５，１５Ａ，１５Ｂ  電極、１６  内壁部、２１，２１１，２１２  突起、２２  溝、２３  拡幅部、２４Ａ，２４Ｂ  端部、２５  出力電線、３１，３１ａ  絶縁体層、４１  ヨーク、４２  磁気レンズ、４３  プリズム、４４  反射板、４５  レンズ、４６  コア、４７  コイル、１００  電磁波発生器。
【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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【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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