技術コラム
テラヘルツパルス波の発生・検出
テラヘルツパルス波の発生、検出原理には幾つかありますが、ここでは光伝導アンテナを使用した方法について説明します。
テラヘルツパルス波の発生
図1にテラヘルツパルス波の発生素子を示します。テラヘルツパルス波は、半導体基板上に形成された光伝導アンテナに電圧を印加し、フェムト秒パルスを照射することで発生します。パルス幅100フェムト秒以下(1フェムト=10-15)の近赤外フェムト秒パルスを光伝導アンテナ(半導体基板は、半絶縁性ガリウムヒ素:Si-GaAs上に低温成長させたガリウムヒ素:LT-GaAs)に照射すると、1ピコ秒(1ピコ=10-12)程度のパルス幅を持つテラヘルツ電磁波が発生します。一般的に、フェムト秒パルスを発生させるフェムト秒レーザーはモード同期レーザー(繰り返し周波数～100HMz)が使用され、テラヘルツパルス波はモード同期レーザーのパルス繰り返し周期に同期して発生します。
図１：テラヘルツパルス波の発生素子.
テラヘルツパルス波の検出
テラヘルツパルス波の検出は、ポンプープローブ法に基づいて行われます[参考文献]。検出器に繰り返し到達するテラヘルツパルス波は、1ピコ秒程度で変化するパルス波です。しかし、パルス波形を高速で電気的に検出することは困難です。
図2にテラヘルツパルス波の検出素子を示します。検出器用光伝導アンテナにテラヘルツパルス波が到達するタイミングと、フェムト秒パルスを照射するタイミングを合わせることで、ポンプープローブ法によるテラヘルツパルス波形の検出が可能となります。この計測原理により、テラヘルツパルス波とフェムト秒パルスの到達タイミングが一致した瞬間のテラヘルツパルス波の電界の強さが電流値となって検出されます。
図２：テラヘルツパルス波の検出素子.