技術コラム
テラヘルツパルス波発生・検出システム
図1にテラヘルツパルス波の発生・検出システムの概要を示します。フェムト秒レーザーからの光パルスはビームスプリッターによって分割され、一方はテラヘルツパルス波発生のため光伝導アンテナに (ポンプ光)、もう一方はテラヘルツパルス波検出のため光伝導アンテナに導かれます(プローブ光)。光サンプリング計測により、テラヘルツパルス波を検出するには、テラヘルツパルス波が検出器に到達するタイミングとフェムト秒パルスが検出器に照射されるタイミングを調整する必要があります。プローブ光の光路にはこのタイミングを合わせるための光学遅延ユニットが配置されます。光学遅延ユニットは通常、光学遅延ステージと光路折り返しミラーで構成されます。この光路折り返しミラーを移動させることによりプローブ光の光路長を変化させ、検出のタイミングを調整します。
図１：テラヘルツパルス波の発生素子.
図2にポンプープローブ法によるテラヘルツパルス波の計測原理を示します。①の状態は波形データ取得開始時を示しています。この時、光学遅延ステージが光路長をもっとも短くする状態にあり、データ取得開始の状態です。②は光学遅延ステージが移動中の状態であり、光学遅延ステージの移動に応じて、テラヘルツパルス波の電界の強さを逐次取得します。③は波形データ取得終了時を示しています。この光学遅延量がテラヘルツパルス波形取得時の時間窓を決定します。①～③の1サイクルで１波形のテラヘルツパルス波を計測します。テラヘルツパルス波計測における計測時間窓と波形取り込み時間は、光学遅延ステージの総移動量とその移動時間によって決定されます。
図２：テラヘルツパルス波の検出素子.