提供一种电磁波产生器件，该电磁波产生器件包括包含多个波导区段（101、104、107）的光学波导，使得合成的电磁波的主瓣（111）具有大致单一的大方向性。电磁波产生器件包括包含分别被夹在电介质（10、11）之间并包含非线性光学晶体的多个波导区段（101、104、107）的光学波导。波导区段被布置成使得由两个相邻的波导区段（101、104、107）中的光的传播方向形成的角度（2θc）基本上与2θc对应。当ng表示非线性光学晶体对于光的折射率，且εeff表示电介质（10、11）和波导区段（101、104、107）的组件对于电磁波的有效相对介电常数时，θc被定义为θc=cos-1(ng/√εeff)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及产生诸如太赫兹波的电磁波的电磁波产生器件、检测诸如太赫兹波的电磁波的电磁波检测器件、和包括它们的时域分光装置，该电磁波包含从毫米波带到太赫兹波带(30GHz 30THZ)的频率区域中的电磁波分量。特别地，本专利技术涉及包含用于通过激光照射产生(检测)包含该频带中的傅立叶分量的电磁波的电光晶体的产生器件(检测器件)和基于太赫兹时域分光法(THz-TDS)的包括该产生器件(检测器件)的断层摄影装置。
技术介绍
近年来，开发了利用太赫兹波的非破坏性感测技术。该频带中的电磁波的应用领域包括制造取代荧光镜以执行成像的安全成像和检查装置的技术。并且，已开发了用于获得物质的吸收光谱或复介电常数以检查诸如分子键的物理性能的分光技术，用于检查诸如载流子密度、迁移率和电导率的物理性能的测量技术，以及用于生物分子的分析技术。关于产生太赫兹波的方法，广泛使用利用非线性光学晶体的方法。非线性光学晶体的一般的例子包括,例如，LiNbOx (以下，也称为 “LN”)、LiTaOx' NbTaOx' KTP、DAST、ZnTe, GaSe, GaP 和CdTe0为了产生太赫兹波，利用二次非线性现象。已知的过程是由具有不同的频率的两个入射激光束导致的差值频率产生(DFG)。另外，基于光学参数过程的单色太赫兹波产生、和通过由飞秒脉冲激光照射导致的光学整流产生太赫兹脉冲的过程也是已知的。关于通过使用这种非线性光学晶体产生太赫兹波的方法，电光Cherenkov放射近来受到关注。它是这样一种现象，即，当作为激励源的激光束91的传播群速度比产生的太赫兹波的传播相位速度高时，如图9所示，圆锥状的太赫兹波92如冲击波那样被放射。放射角Θ。由下式基于太赫兹波在介质(非线性光学晶体)中的折射率与光的折射率的比来确定:cos Θ c=vTHz/vg=ng/nTHz这里，vg表示激励光的群速度，ng表示其群折射率，vTHz表示太赫兹波的相位速度，nTHz表示其折射率。公开了这样的报告(参见NPLl)其描述了利用Cherenkov放射现象，并允许具有倾斜的波前的飞秒束进入LN以导致光学整流，由此产生高强度的太赫兹脉冲。另夕卜，公开了这样的报告(参见NPL2)，其描述了使用厚度与要产生的太赫兹波的波长相比足够小的板式波导，使得不需要倾斜波前，并且，通过DFG产生单色太赫兹波。上述非专利文献中的情况涉及这样的提案，即，由行波激励导致太赫兹波产生，并且从不同的波源产生的太赫兹波沿放射方向在相位上匹配，并由此相互增强以提高提取效率。关于该放射方法的特性，可通过使用非线性光学晶体提供相对较高的效率，并且可产生高强度的太赫兹波。另外，可通过选择由晶体特有的光子共振导致的太赫兹区域中的吸收，在高频率侧加宽太赫兹波的频带。这些技术允许产生波带比使用光电导元件的太赫兹产生的波带宽，并且，当通过使用光学整流产生太赫兹脉冲时，可以减小脉冲宽度。例如，当这些技术被应用于太赫兹时域分光装置时，分光装置的性能有望得到提高。引文列表非专利文献NPLI J.0pt.Soc.Am.B, vol.25, pp.B6-B19, 2008NPL20pt.Express, vol.17, pp.6676-6681，2009
技术实现思路
技术问题现有技术的Cherenkov太赫兹波产生器件在包含光学波导的面内具有两个方向性。使用起来非常不容易。本专利技术提供了具有大致单一的方向性的电磁波产生器件。问题的解决方案根据本专利技术的一个方面，一种包括允许来自光源的光在其中穿过的非线性光学晶体、并产生波长比光的波长更长的电磁波的电磁波产生器件包括:第一电介质和第二电介质、和包含分别被夹在电介质之间并包含非线性光学晶体的多个波导区段的光学波导。当ng表不非线性光学晶体对于光的折射率，ε eff表不电介质和波导区段的组件对于电磁波的有效相对介电常数，并且Θ。被定义为efcos-Hn/ V eeff)时，波导区段被布置成使得由两个相邻的波导区段中的光的传播方向形成的角度基本上对应于2 Θ。。本专利技术的有利效果根据本专利技术的该方面，由于电磁波产生器件包括包含波导区段的光学波导，这些波导区段被布置成使得由两个相邻的波导区段中的光的传播方向形成的角度基本上对应于2 Θ。，因此允许合成的电磁波的主瓣具有大致单一的大的方向性。从以下描述的实施例，本专利技术的其它方面将十分明显。附图说明图1A是根据本专利技术的第一实施例的电磁波产生器件的顶视图。图1B是其前视图。图2A是根据本专利技术的第二实施例的电磁波产生器件的顶视图。图2B是其前视图。图3A是根据本专利技术的第三实施例的电磁波产生器件的顶视图。图3B是其前视图。图4是根据本专利技术的第四实施例的电磁波产生器件的顶视图。图5A是示出根据本专利技术的第五实施例的太赫兹时域分光装置的结构的示图。图5B是示出根据本专利技术的第五实施例的太赫兹时域分光装置的变更例的示图。图6A是根据本专利技术的第六实施例的电磁波产生器件的前视图。图6B是根据本专利技术的第六实施例的电磁波产生器件的前视图。图7是示出根据本专利技术的第七实施例的太赫兹时域分光装置的结构的示图。图8A是根据本专利技术的例子I的电磁波产生器件的顶视图。图8B是其前视图。图9是示出电光Cherenkov放射的原理的示图。图10A是根据本专利技术的第八实施例的电磁波检测器件的顶视图。图10B是其前视图。图1lA是示出通过电磁波检测器件的检测方法的示图。图1lB是示出通过电磁波检测器件的检测方法的示图。图1lC是示出通过电磁波检测器件的检测方法的示图。具体实施例方式根据本专利技术的一个方面，电磁波产生器件包括包含含有两个波导区段的多个波导区段的光学波导，这两个波导区段被布置成使得由波导区段中的光的传播方向形成的角度基本上与上述的2 Θ。相对应。基于这种概念,根据本专利技术的实施例的电磁波产生器件和电磁波检测器件具有在上述的“问题的解决方案”中描述的基本结构。以下参照附图描述本专利技术的实施例和例子。第一实施例参照图1A和图1B描述根据第一实施例的电磁波产生器件。图1A是根据本实施例的电磁波产生器件的顶视图。图1B是其前视图。根据本实施例的电磁波产生器件包括分别由非线性光学晶体制成的光学波导区段和连接区段的弯曲部。在本实施例中，当光在其中传播时，光学波导区段101具有圆锥状方向性。在图1A的平面中，由102表示的方向性沿两个方向出现。电磁波的Cherenkov放射的方向(以下,称为“Cherenkov放射方向”)与光学波导区段101中的光的传播方向(以下，称为“光传播方向”)形成大致为Θ。的角度，其将在后面描述。光学波导区段104中的光传播方向与光学波导区段101中的光传播方向形成大致为2 Θ。的角度。当光在其中传播时，光学波导区段104也具有圆锥状方向性，并且由105表示的方向性沿平面内的两个方向出现。电磁波的Cherenkov放射方向还与光学波导区段104中的光传播方向形成Θ。的角度。弯曲部103将传播通过光学波导区段101的光偏转大致2 Θ。，以将光引向光学波导区段107。光学波导区段107中的光传播方向与光学波导区段101中的光传播方向形成大致为2 Θ。的角度，并且当光在其中传播时，光学波导区段107具有沿平面内的两个方向出现的方向性108。电磁波的Cherenkov放射本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.24 JP 2010-187563;2011.07.22 JP 2011-161411.一种电磁波产生器件，包括允许来自光源的光在其中传播的非线性光学晶体，并产生波长比所述光的波长长的电磁波，该电磁波产生器件包括: 第一电介质和第二电介质；和 光学波导，包含分别被夹在电介质之间并包含非线性光学晶体的多个波导区段，其中， 当ng表不非线性光学晶体对于所述光的折射率，ε eff表不第一电介质、第二电介质和波导区段的组件对于所述电磁波的有效相对介电常数，并且V eeff)时，波导区段被布置成使得由两个相邻的波导区段中的所述光的传播方向形成的角度基本上对应于 2 Θ c。2.根据权利要求1的电磁波产生器件，其中，光学波导包含连接两个光学波导区段的弯曲部。3.根据权利要求1的电磁波产生器件，其中，光学波导包含连接至两个光学波导区段的Y形分支。4.根据权利要求1的电磁波产生器件，其中，第一电介质和第二电介质的厚度被调整成使得值Qc=C0iT1 (ng/ V eeff)具有实根。5.根据权利要求1的电磁波产生器件，其中， 第一电介质是支持非线性光学晶体的基板，并且 选择相对介电常数大于或等于基板的相对介电常数的第二电介质。6.根据权利要求1的电磁波产生器件，其中， 光学波导包含用作用于传播光的芯部的高折射率层和用作包层的低折射率层， 低折射率层中的至少一个分别与高折射率层和电介质相接触，使得低折射率层被夹在其间，并且 当d表示低折射率层的厚度，a表示使得在低折射率层与电介质之间的界面上通过光学波导传播的光的强度为芯部中的光的强度的Ι/e2的厚度，e是自然对数的底，并且λ μ表示在具有最大频率的低折射率层中的电磁波的等价波长时，厚度d满足条件a ^ d ^ λ eq/10。7.一...
【专利技术属性】
技术研发人员：关口亮太，加治木康介，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：
国别省市：
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