(57)【要約】      （修正有）【課題】テラヘルツ波をＬＮ単結晶等の高屈折率の結晶から外部へと高効率で放射可能な素子を提供する。【解決手段】電磁波放射素子１は、非線形光学結晶からなる本体７と、本体７上に形成されたサブ波長格子構造５とを備える。サブ波長格子構造５が、本体７上に第一の方向Ｘおよび第二の方向Ｙに向かって規則的に配列された突起２、隣接する突起２の間に設けられ、Ｘ、Ｙに向かって延びる第一、二の溝３Ｘ、３Ｙを含む。各突起２が、Ｘ方向に向かって対向する一対の第一の表面２ｃ、２ｄおよびＹ方向に向かって対向する一対の第二の表面２ａ、２ｂを有する。第一の表面の幅が本体７から突起の上端２ｅへと向かって小さくなっており、第二の表面の幅が本体７から突起の上端２ｅへと向かって小さくなっている。第一の溝を幅方向に切ってみたときに湾曲面を形成しており、かつ第二の溝を幅方向に切ってみたときに湾曲面を形成している。【選択図】図１
2013130609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚの範囲内にある目的周波数の電磁波を結晶の外部へと放射する電磁波放射素子であって、
非線形光学結晶からなる本体と、この本体上に形成されたサブ波長格子構造とを備えており、前記サブ波長格子構造が、前記本体上に第一の方向および第二の方向に向かって規則的に配列された突起、隣接する前記突起の間に設けられ、前記第一の方向に向かって延びる第一の溝、および隣接する前記突起の間に設けられ、前記第二の方向に向かって延びる第二の溝を含み、前記各突起が、前記第一の方向に向かって対向する一対の第一の表面および前記第二の方向に向かって対向する一対の第二の表面を有しており、前記第一の表面の幅が前記本体から前記突起の上端へと向かって小さくなっており、前記第二の表面の幅が前記本体から前記突起の上端へと向かって小さくなっており、前記第一の溝を幅方向に切ってみたときに湾曲面を形成しており、かつ前記第二の溝を幅方向に切ってみたときに湾曲面を形成していることを特徴とする、電磁波放射素子。
【請求項２】
前記各突起の前記第一の表面および前記第二の表面が平面であることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項３】
前記各突起の前記第一の表面および前記第二の表面が凹面であることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項４】
前記第一の方向と前記第二の方向とが直交することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【請求項５】
前記各突起が四角錐形状であることを特徴とする、請求項４記載の素子。
【請求項６】
前記各突起の前記上端が平面状であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるテラヘルツ波の放射素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波は、一般的に０．１THｚ〜１０THｚまでの周波数の電磁波であり、物性、電子分光、生命科学、化学、薬品科学の基礎分野から大気環境計測、セキュリティ、材料検査、食品検査、通信などの応用分野への展開が期待されている。
【０００３】
テラヘルツ波発生素子として、これまで数１００GHｚ帯では後進波管（Backward wave oscillator:BWO）、フォトミキシシング、１THｚ以上で自由電子レーザ、p-Geレーザ、量子カスケードレーザ（Quantum Cascade Laser:QCL）などが開発されているが、小型化、高出力化に課題があった。
一方、最近ではフェムト秒レーザを光源とした光スイッチあるいは光整流により広帯域のテラヘルツ波を発生し、時間領域分光（TDS：Time Domain Spectroscopy）などに応用されている。
【０００４】
これに対して、LiNbO３などの非線形光学結晶を用いたテラヘルツ波発生は、擬似位相整合（Quasi Phase Matching:QPM）を利用した方法とフォノンポラリトンを利用した方法があり、時間的、空間的コヒーレントの高い発生源として応用が期待されている。
【０００５】
特許文献１（特開平9-146131）には、y板、あるいはｚ板LiNbO３基板を使用したテラヘルツ波発振素子が記載されている。すなわち、光源からポンプ波を基板に照射すると共に、別の光源からアイドラー波を基板に照射する。ポンプ波（周波数ω１）とアイドラー波（周波数ω２）、およびポラリトン（テラヘルツ波：周波数ωT）の間にエネルギー保存則（ω１＝ω２＋ωＴ）および運動量保存則（ノンコリニア位相整合条件：ｋ１＝ｋ２＋ｋｔｈ）が成立し、ポラリトン誘導散乱が観測される。この場合、分散特性のために、ポンプ波の光軸からの角度α、θに応じて、アイドラー波およびテラヘルツ波の周波数が定まる。
【０００６】
本法では、典型的には、ポンプ波３の波動ベクトルｋ１とアイドラー波動ベクトルｋ２との角度αが0.5°〜1°のときに位相整合条件が満足され、高効率なテラヘルツ波７（波長100μｍ〜300μｍ：周波数3THz〜1THz）が発生する。また、テラヘルツ波は、アイドラー波に対して65°〜66°で発生するとしている。ｙ板を用いる場合には、結晶方位が異なる関係でポンプ波とアイドラー波は基板の垂直平面上で角度αで伝搬し、ポンプ波に対してθとなる角度でテラヘルツ波が発生する。
【０００７】
しかし、（１）結晶のサブミリ波（テラヘルツ波）に対する屈折率値は5.2と大きく、空気との間に全反射が生じるので、ｙ板、ｚ板LiNbO３基板のいずれの場合も、そのままでは空気中に取り出すことができない。（２）結晶中は光損失が大きく、テラヘルツ波の伝搬距離が3mmとすると、0.1％程度に減衰する。これに対して、特許文献１（特開平9-146131）では、基板の側面にグレーティングを設けて、高効率に空気中に出射させることを試みている。
【０００８】
特許文献２（特開2002-72269）では、単一周波数の励起光源（レーザ）を照射し、かつ単一周波数のアイドラー波で光注入することによって、スペクトル線幅の狭線化が可能でかつ高出力のテラヘルツ波発生方法が開示されている。しかし、テラヘルツ波の取り出しにはシリコンプリズムを使用している。
【０００９】
以上述べてきたように、従来の素子では、テラヘルツ波がパラメトリック発振しても、その大部分は結晶内部で吸収されてしまう。しかも、結晶の屈折率が空気の屈折率に比べて著しく高いため、結晶表面にプリズムやグレーティングを取り付けないと、テラヘルツ波を外部へと取り出すことができない。従って、素子から発振させ得るテラヘルツ波の強度が低くて実用に適さない上、プリズムやクレーティングを結晶表面に取り付ける工程が必要である。また、厳密にはプリズムやグレーティングによる伝搬損失や反射損失が発生してしまう。
【００１０】
一方、可視光や赤外光においては、光学部品の表面に光の波長よりも小さな間隔を置いて規則的な3次元構造を微細加工することにより、光学部品の表面に反射防止機能を与える試みがなされている（特許文献３、４、５、６：非特許文献１、２、３）。
【００１１】
なお、本出願人は、特定形態のサブ波長格子を用いたテラヘルツ波発振素子を開示した（特許文献７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平9-146131
【特許文献２】特開2002-72269
【特許文献３】特開２００２−２８７３７０ 号公報
【特許文献４】特表２００４−５２１３２９号公報
【特許文献５】特開２００３−１７７２１０号公報
【特許文献６】特開２０１０−２０１２０号公報
【特許文献７】特願２０１１−０５８９９１
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「OPTICS LETTERS,」  Vol. 24, No.20, October 15, p1422(Optical Society of America)
【非特許文献２】「KONICA MINOLTA TECHNOLOGYREPORT」 Vol. 2(2005) 97〜100頁「ナノインプリント技術を利用したサブ波長構造広帯域波長板の製作」
【非特許文献３】「Synthesiology」 Vol. 1, No. 1 (2008） 24〜30頁「高機能光学素子の低コスト製造へのチャレンジ―ガラスインプリント法によるサブ波長周期構造の実現―
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明者は、前記文献記載のようなサブ波長格子構造に着目し、これをテラヘルツ波の反射防止に利用することを検討した。このような検討はこれまでなされていない。しかし、実際に検討し、試作を行ってみると、種々の問題点があり、適用困難であることが判明してきた。
【００１５】
すなわち、例えば特許文献６の記載によると、素子表面の凹凸の深さｄは下式のように表される。
ｄ＝λ／（４√ｎ×ｎ0）
（λは光の波長、ｎは素子を構成する結晶の屈折率、ｎ0は空気の屈折率＝１）
【００１６】
したがって、例えば光の周波数を１ＴＨｚとし、λ＝300μｍ、ｎをニオブ酸リチウム単結晶の屈折率5.2とすると、32.8μｍの深さが必要になる。前記文献では、こうした3次元格子は、ナノインプリントや半導体製造プロセスによる反応性イオンエッチング、ウェットエッチング（ＬＮ系の場合フッ硝酸）で形成されている。しかし、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム単結晶は、難加工材料であるので、３０μｍ以上の深さの微細な凹凸を形成することは困難である。
【００１７】
この点に関連して、本発明者は、特許文献７において、図１２に示すような形態の四角錐形状の突起を基板７の表面に多数規則的に形成してサブ波長格子を形成し、このサブ波長格子へと基板７の内部から矢印Ａのようにテラヘルツ波を放射し、基板外に射出させることを試みた。これと共に、四角錐形状の突起の高さを２５〜３００μｍの範囲で種々変更した場合について、シミュレーションを行い、基板から外部へと射出するテラヘルツ波の透過率を計算してみた。
【００１８】
この結果、典型的な条件では、四角錐の高さを７５μｍとした場合には、幅広い周波数範囲について十分な透過率を得ることはできないことがわかった（図１３参照）。この場合、例えば突起高さ１００μｍの場合には、幅広い周波数範囲について十分な透過率が得られた（図１４参照）。突起高さが３００μｍの場合には、突起高さ１００μｍの場合と、それほど大きな相違は見られなかった。
【００１９】
しかし、上述したように、硬度の極めて高いニオブ酸リチウム等の非線形光学単結晶に対して、高さ１００μｍの突起を多数規則的に形成する加工は困難であり、しかも設計形状に合わせて所定の精度をもって突起を形成することは、いっそう困難である。このため、テラヘルツ領域の光に対する透過率の高いサブ波長格子を形成するのは非常に困難である。
【００２０】
本発明の課題は、サブ波長格子構造を利用することで、テラヘルツ波をニオブ酸リチウム単結晶等の高屈折率の結晶から外部へと高効率で放射可能な素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚの範囲内にある目的周波数の電磁波を結晶の外部へと放射する電磁波放射素子であって、
非線形光学結晶からなる本体と、この本体上に形成されたサブ波長格子構造とを備えており、サブ波長格子構造が、本体上に第一の方向および第二の方向に向かって規則的に配列された突起、隣接する突起の間に設けられ、第一の方向に向かって延びる第一の溝、および隣接する突起の間に設けられ、第二の方向に向かって延びる第二の溝を含み、各突起が、第一の方向に向かって対向する一対の第一の表面および第二の方向に向かって対向する一対の第二の表面を有しており、第一の表面の幅が本体から突起の上端へと向かって小さくなっており、第二の表面の幅が本体から突起の上端へと向かって小さくなっており、第一の溝を幅方向に切ってみたときに湾曲面を形成しており、かつ第二の溝を幅方向に切ってみたときに湾曲面を形成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の素子によれば、サブ波長格子構造を利用することで、テラヘルツ波をニオブ酸リチウム単結晶等の高屈折率の結晶から外部へと高効率で放射可能な素子を提供できる。とくに、例えば四角錐状の突起を規則的に多数形成した場合に、隣接する突起の間に溝を形成し、溝が幅方向に見て湾曲した凹面を形成するような形態とした場合に、高いピーク透過率を得ることができる。この効果は、例えば図１２に示すように四角錐形状の突起を多数形成した場合と比べて顕著であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態の素子１を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の素子１の突起２および第二の溝３Ｙの形態を示す拡大図である。
【図３】図１の素子１の突起２および第一の溝３Ｘの形態を示す拡大図である。
【図４】他の実施形態に係る素子の突起２Ａおよび溝３Ｙの形態を示す拡大図である。
【図５】更に他の実施形態に係る素子の突起１２および溝３Ｙの形態を示す拡大図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、サブ波長格子を形成するのに用いた外周切削刃の形態を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る素子１を模式的に示す正面図である。
【図８】実施例１で製造した素子１を３Ｄ表現した図である。
【図９】実施例１で製造した素子１の斜視図である。
【図１０】実施例１で製造した素子１の上面および断面を示す写真である。
【図１１】実施例１の素子１を模式的に示す平面図である。
【図１２】比較例のサブ波長格子を模式的に示す図である。
【図１３】比較例のサブ波長格子の透過率のシミュレーション結果である。
【図１４】比較例のサブ波長格子の透過率のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
サブ波長格子構造とは、所定の光に対して回折限界以下の微細な周期構造（SWG: sub-wavelength grating）である。光がこの構造に入射した場合、構造の詳細を認識できず、屈折率についてもその平均値を持った媒質が存在するものとして振舞う性質がある。特に、「moth-eye」構造と呼ばれる反射防止効果を持つ構造が知られている。
【００２５】
例えば、比較形態に係る図１２の素子では、非線形光学結晶からなる本体７の表面にサブ波長格子構造が形成されている。このサブ波長格子構造は、縦横に規則的に形成された多数の四角錐形状の突起２２からなる。突起２２は、四角錐ではなく、柱状に形成することもできる。
【００２６】
しかし、本発明者の検討では、非線形光学結晶にこうした突起を深く形成することは困難であり、このためテラヘルツ波の反射を抑制するサブ波長格子構造を量産することが困難である。また、こうした形態の突起では、目的周波数の光の透過率をある程度以上向上させることが難しいことが判明してきた。
【００２７】
図１、図２、図３は、本発明の一実施形態に係る素子１を示すものである。図１は素子１の斜視図であり、図２は、素子１をＸ方向に見た拡大図であり、図３は、素子１をＹ方向に見た拡大図である。
【００２８】
本素子では、支持基板３０上に接着層３１を介して、非線形光学結晶からなる本体７の底面７ｂを接着することができる。本体７の上面が電磁波放射面７ａとして働く。本体７の放射面７ａ側にはサブ波長格子構造５が形成されており、結晶内部から外への電磁波の放射を促進し、結晶表面における電磁波の反射を抑制している。
【００２９】
本例のサブ波長格子構造５は、Ｘ方向およびＹ方向に向かって規則的に配列された突起２を含む。各突起２は、四角錐形状をしている。すなわち、各突起２は、Ｘ方向に向かって規則的に配列されており、かつ、Ｙ方向に向かって規則的に配列されている。各突起を構成する四角錐は、Ｘ方向に向かって対向し、配列されている一対の表面２ｃ、２ｄと、Ｙ方向に向かって対向し、配列されている一対の表面２ａ、２ｂとからなる。本例では、各表面２ａ〜２ｄはそれぞれ平坦面をなしており、上端は頂点２ｅである。
【００３０】
また、本例では、Ｘ方向に向かって延びる第一の溝３Ｘが形成されており、またＹ方向に向かって延びる溝３Ｙが形成されている。そして、隣接する突起は、溝３Ｘによって区分されており、また溝３Ｙによって区分されている。
【００３１】
各溝３Ｙ（図２）、３Ｘ（図３）は、それぞれ、基板本体７の加工前の水平線Ｈから見てへこんだ湾曲面をなしている。従って、図２、図３に示すように、各溝の幅方向（溝の長手方向に対して垂直な方向）に切ったみたときに、溝の底面が湾曲線を形成している。
【００３２】
本例のサブ波長格子構造によれば、こうした形態を採用することによって、図１２のように四角錐形状の突起が多数配列されている場合に比べて、同じ突起高さｈでも透過率を改善できることを見いだした。しかも、こうした形態の構造は、例えば後述するような加工方法で比較的に効率的に形成できるものであった。
【００３３】
本発明者は、その上、四角錐形状の突起を縦横に多数規則的に配列した構造において、隣接する突起の間に平坦面を形成することも検討した。しかし、隣接する突起の間に前記したような湾曲した溝を形成することによって、隣接する突起の間を平坦面とする場合に比べて、透過率を一層改善できることを見いだし、本発明に到達した。
【００３４】
本発明の素子は、０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚ範囲内の目的周波数の電磁波を結晶の外部へと透過できるものである。本発明のサブ波長格子の寸法は、目的周波数に対して透過率が最大となるように調整されるものであり、０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚの周波数の全範囲にわたって高い透過性を有している必要はない。
【００３５】
本体を構成する非線形光学結晶は、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、KTP、KNなどの誘電体である。また、光損傷を抑制するために酸化マグネシウムなどのドーピングをしていてもよい。さらに、ニオブ酸リチウムについては、コングルエント組成のほかストイキオメトリ組成であってもよい。
【００３６】
突起を配列する２方向Ｘ，Ｙは、互いに交差するが、交差角度は８５〜９５度であることが好ましく、直交していることが最も好ましい。
【００３７】
また、各突起は、Ｘ方向に向かってみたときに対向する一対の第一の表面を有しており、またＹ方向に向かってみたときに対向する一対の第二の表面を有している。これら各表面は、図１に示すように平坦面であってよく、あるいは平坦面から見てへこんだ凹面であってよく、また平坦面から見て膨らんだ凸面であってよい。更に、各突起の上端は、図１に示すように頂点をなしていてよいが、平坦面を形成していてもよい。また、突起の頂点に面取り、Ｃ面、アール面が形成されていてもよい。
【００３８】
例えば図４の例では、各突起２Ａの第一の表面２ｃ、２ｄ、第二の表面２ａ、２ｂがそれぞれ平坦面をなしているが、各突起２Ａの上端が頂点になっておらず、平坦面２ｇをなしている。この平坦面２ｇは凸面をなしていてもよく、いわゆる面取り、Ｃ面、アール面をなしていてよい。
【００３９】
また、図５の例では、各突起２の表面１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、それぞれ、平坦面を示す仮想線Ｌに対してへこんでおり、凹面を形成している。
【００４０】
ここで、本発明の観点からは、各突起の高さｈは、目的とする周波数に合わせて選択するので限定はされないが、透過率の観点からは大きい方が好ましい。この観点からは、ｈは、30μｍ以上が好ましく、40μｍ以上が更に好ましく、50μｍ以上が最も好ましい。また、加工の容易性の観点からは、ｈは低い方が好ましく、この観点からは、ｈは、300μｍ以下が好ましく、100μｍ以下が更に好ましい。
【００４１】
各突起のピッチ(周期)Ｔ、幅ＷＴも目的とする周波数に合わせて選択する。ここで、Tとは、Ｘ方向および/またはＹ方向に見たときに隣接する突起の中心線間の距離である。図２、図３、図５に示すように、突起が頂点２ｅ、１２ｅを有している場合には、隣接する突起の頂点間の距離にあたる。また、図４に示すように、突起が頂面２ｇを有している場合には、隣接する突起の各頂面の中心間の距離にあたる。周期Ｔは、透過率および加工のし易さの観点からは、１５〜７０μｍが好ましい。また、幅ＷＴは、透過率および加工のし易さの観点からは、10〜55μｍが好ましく、20〜50μｍが更に好ましく、25〜40μｍが一層好ましい。
【００４２】
Ｘ方向に延びる溝３Ｘ、Ｙ方向に延びる溝３Ｙは、それぞれ湾曲面を形成している。各溝の幅方向に見たときには、各溝の底面が曲線として現れる。この曲線の曲率中心Ｏは溝上に存在する。この曲線の曲率半径Ｒは、透過率の観点からは、５μｍ以上が好ましい。また、透過率の観点からは、30μｍ以下が好ましく、20μｍ以下が更に好ましい。更に、溝の底面を構成する曲線には、２つ以上の曲率中心があってもよいが、この場合にも各曲率中心に対する曲率半径はそれぞれ５μｍ以上であることが好ましい。
なお、突起の高さ、幅、溝の幅の基準は、加工前の基板表面の水平線Ｈとする。
【００４３】
例えば図４に示すように、突起の上端に平坦面がある場合には、この平坦面の幅ＷＵの幅ＷＴに対する比率ＷＵ／ＷＴは、透過率の観点からは、0.5以下であることが好ましく、0.2以下であることが更に好ましい。
【００４４】
例えば図５に示すように，突起を構成する各表面がそれぞれ凹面である場合には、各表面の曲率中心は突起外にある。各表面の曲率半径は、20μｍ以上であることが好ましく、25μｍ以上であることが更に好ましい。また、各表面について、それぞれ、２つ以上の曲率中心があってもよい。この曲率半径の上限は特になく、最も好ましくは各表面が平坦面である。
【００４５】
好適な実施形態においては、隣接する突起をその配列方向Ｘ、Ｙに沿って切ってみた横断面で見たときに、突起の輪郭線の裾野と溝の輪郭線とが連続するようにする。しかし、突起の輪郭線の裾野と溝の輪郭線との間に段差が形成されていてもよい。
【００４６】
本発明では、第一の表面の幅が本体７から突起の上端２ｅへと向かって小さくなっており、第二の表面の幅が本体７から突起の上端２ｅへと向かって小さくなっている。各表面の幅は、図１〜図５に示すように線型的ないし直線的に徐々に小さくなっていることが好ましいが、段階的に（ステップ状に）小さくなっている場合も含まれる。
【００４７】
本発明においては、素子の外側に電磁波発振源を設置し、この電磁波発振源から発振した電磁波を素子内に入射させ、次いで素子本体の電磁波放射面から放射させることができる。あるいは、素子の内部において電磁波をパラメトリック発振させることもできる。
パラメットリック発振の場合には、パラメトリック発振可能な非線形光学結晶からなる素子本体内にポンプ波を入射し、ノンコリニア位相整合条件を満たす方向にアイドラー波とテラヘルツ波を発生させる。このとき、ポンプ波として単一周波数の第１レーザー光を使用し、かつ、アイドラー波の発生方向に単一周波数の別の第２レーザー光を光注入することが好ましい。
【００４８】
例えば光源からポンプ波を素子本体に照射すると共に、光源からアイドラー波を素子本体に照射する。このとき、ポンプ波（周波数ω１）、アイドラー波（周波数ω２）、およびポラリトン（テラヘルツ波：周波数ωT）の間にエネルギー保存則（ω１＝ω２＋ωＴ）および運動量保存則（ノンコリニア位相整合条件：ｋ１＝ｋ２＋ｋｔｈ）が成立し、ポラリトン誘導散乱が観測される。この場合、分散特性のために、ポンプ波の光軸からの角度α、θに応じて、アイドラー波およびテラヘルツ波の波長が定まる。
【００４９】
ポンプ波、アイドラー波、テラヘルツ波の周波数、α、θは、パラメトリック発振条件によって定まるものである。典型的には、ポンプ波の波長は８００ｎｍ〜１６００ｎｍが好ましく、αは
０．０４°〜４°が好ましい。この場合、θは６５°〜６２°の範囲となる。
【００５０】
支持基板の材質は特に限定されないが、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体、KTP、KNなどの誘電体や、GaP、ZnSeなどの半導体、石英ガラスなどのガラスを例示できる。また、信頼性上、熱膨張を素子本体と合わせるという観点では、支持基板は素子本体と同じ材質であることが望ましい。
【００５１】
素子本体と支持基体とを接着する接着剤は、発振基板よりも低誘電率である材料からなることが好ましい。具体的には、接着層の屈折率が２以下であることが好ましい。接着層の具体例は特に限定されないが、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、カルドポリマー系接着剤、室温硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化性接着剤、アロンセラミックスＣ（商品名、東亜合成社製）（熱膨張係数１３×１０−６／Ｋ）を例示できる。
【００５２】
接着層の厚さは特に限定されないが、テラヘルツ波の漏れを防止するという観点からは、０．５μｍ以上が好ましい。
【００５３】
ポンプ波やアイドラー波の光源は、半導体レーザや半導体レーザ励起の固体レーザ（YAG、YVO4、YLFなど）を直接バットジョイント、あるいはレンズ結合させる。またこれらの光源をファイバでガイドし、そのファイバ端面を結晶に直接バットジョイントさせることができるし、レンズ結合させてもよい。
【００５４】
本発明のサブ波長格子構造を素子本体の表面に形成することは、外周刃を利用した切削加工によって行える。好ましくは以下の手順で行う。まず、前記した所望の形状を得るための外周刃（ブレード）を選定する。次いで、ブレード形状を整形する（ドレス加工）。次いで、ブレードの高さ位置を基板の表面に一致させる（ブレード高さ零点調整）。次いで、所望の溝深さ、柱状体幅、定幅部幅となるブレードの高さと送りピッチを設定する。次いで、ブレード回転数、送り速度、カットウォータ量を設定する。次いでＸ、Ｙ方向に向かってそれぞれ溝入れ加工を行う。
【００５５】
外周刃としては、例えば図６（ａ）（ｂ）に示すような外周刃１３を利用できる。この外周刃１３は、本体１３ｄ、突出切削部分１３ｂ、一対の切削面１３ｃ、および頂部１３ａ、突出切削部角度（ブレード角度）ＢＡを有する。材料の硬度および外周刃の進行速度に合わせて切削面および頂部の形状を制御することで、突起の表面および溝の形態を制御できる。ブレード角度ＢＡは１０°〜３０°が望ましい。
【実施例】
【００５６】
（実施例１）
図１、図２、図３および図７に示す形態の電磁波放射素子を製造した。ただし、このサブ波長格子構造５は、図１には示した支持基板と接着層とを設けていないものである。
【００５７】
具体的には、ｙカットＭｇドープニオブ酸リチウム単結晶からなる本体７を用意した。本体７の寸法は、縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍである。ダイシングソーを利用し、図６の外周刃１３ブレードをＸ方向に移動させて研削加工し、次いでＹ方向に移動させて切削加工することで、突起２を形成した。外周刃１３は、電鋳ボンドタイプ、幅200μｍであり、ブレード角度（BA）２８°、砥粒＃4０００を使用した。加工条件は、回転数30000rpm、スピード0.5mm/sとし、深さ３０〜３００μｍまで溝加工を行い、所定ピッチとなるようにブレード送り調整した。
【００５８】
以下、各部分の寸法を示す。
ｈ：    75    μｍ
ＷＴ：  37    μｍ
ＷＧ：  12.6    μｍ
Ｒ：    7.4    μｍ
Ｔ：    50μｍ
【００５９】
テラヘルツ波による透過特性を測定するためにＴＤＳ測定を実施した。すなわち、素子本体７の底面７ｂ上にテラヘルツ波光源２０を取り付け、素子本体内部へと向かって矢印Ａのようにテラヘルツ波を入射させた。そして、サブ波長格子構造５上の空気中に受信素子２１を設置し、受光強度を測定した。受光強度／発振強度を透過率とする。この結果、ピーク透過率は９９％以上であった。
【００６０】
なお、得られたサブ波長格子構造について、３Ｄイメージをレーザ顕微鏡  オリンパス製  ＬＥＸＴによって計測し、図８に示す。また、図８を斜視図として図面化し、図９に示す。更に、得られたサブ波長格子構造の上面観察像を電子顕微鏡 KEYENCE製 VE-7800によって計測し、図１０に示す。また、図１０を図面化し、図１１に平面図として模式的に示す。これらからわかるように，設計にほぼ沿った形態の格子構造が形成されていた。
【００６１】
（比較例１）
実施例１と同じ素子本体７を使用し、電磁波透過率を測定した。ただし、素子表面にサブ波長格子構造を形成しなかった。この場合、ピーク透過率は周波数にほとんど依存なく、５５％であった。これはニオブ酸リチウム単結晶の屈折率が本周波数では５になることに起因する。
【００６２】
（比較例２）
図１２に示す四角錘形状の突起からなるサブ波長格子について、実施例１の構造と比較するためにＦＤＴＤ法によるシミュレーションによる２次元解析を行った。シミュレーションのモデルとして、実施例１の構造のモデルとした。ただし、四角錘形状については四角錘底面幅５０μｍ、ピッチ：５０μｍと固定し、ｈ：３０μｍ〜3００μｍの領域において透過率を計算した。
【００６３】
この結果、実施例１と同じ高さｈ：７５μｍではピーク透過率は80％であった（周波数0.75ＴＨｚ）。この場合、ピーク透過率を９０％以上とするためには、高さｈを１００μｍ以上にする必要があることがわかった。このことから、本願構造では溝深さが浅くても高いピーク透過率が得られることがわかった。
【００６４】
（比較例３）
実施例１と同じ素子本体を使用し、電磁波透過率を測定した。ただし、素子本体の表面に、サブ波長格子構造を形成した。ここで、形成した各柱状体は四角柱形状をしている。各柱状体の高さは３５μｍであり、柱状体のピッチは５０μｍであり、柱状体の幅は２０μｍである。  
【００６５】
なお、本構造は、エキシマレーザを用いた疑似レーザアブレーション法で作製し、レーザのショット回数を調整して深さおよびピッチを調整した。
この結果、ピーク透過率は７７％であった（周波数は０．６ＴＨｚ）。この構造において今回検証した高さＴ（３０μｍ〜3００μｍ）の範囲ではＴを大きくしてもピーク透過率は９０%以上にはならなかった。
【００６６】
（実施例２〜７）
実施例１において、突起の高さｈおよび溝の曲率半径Ｒを表１、表２に示すように変更し、ピーク透過率を測定し、結果を表１、表２に示す。
【００６７】
（比較例４）
実施例１において、溝を設けることなく、溝の代わりに平坦面を設けた。その他の部分は実施例１と同様とし、ピーク透過率を測定した。
【００６８】
これらの結果から、本発明の素子によれば、極めてピーク透過率が大きく改善されることが明らかである。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
【表２】
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【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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