JP2016075864A - Terahertz light generation device and terahertz spectroscopic device - Google Patents
Terahertz light generation device and terahertz spectroscopic device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016075864A JP2016075864A JP2014207663A JP2014207663A JP2016075864A JP 2016075864 A JP2016075864 A JP 2016075864A JP 2014207663 A JP2014207663 A JP 2014207663A JP 2014207663 A JP2014207663 A JP 2014207663A JP 2016075864 A JP2016075864 A JP 2016075864A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terahertz
- light
- pulse light
- movable mirror
- excitation pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、テラヘルツ光発生装置及びテラヘルツ分光装置に関する。 The present invention relates to a terahertz light generator and a terahertz spectrometer.
非線形光学定数の大きな非線形光学結晶に可視や赤外の強いレーザーパルスを照射し、周波数の低いテラヘルツ光を発生させる方法は、非線形光学効果の中の光整流として知られている。 A method of generating a terahertz light having a low frequency by irradiating a nonlinear optical crystal having a large nonlinear optical constant with a strong visible or infrared laser pulse is known as optical rectification in the nonlinear optical effect.
そして、この非線形光学効果を効率的に得るためには、非線形結晶内の入射パルス光とテラヘルツ放射光の波の速度が同じである必要があり、これは位相整合条件として知られている。 In order to efficiently obtain this nonlinear optical effect, the wave speeds of incident pulse light and terahertz radiation in the nonlinear crystal must be the same, which is known as a phase matching condition.
ところで、結晶内の光の速度は屈折率に逆比例するところ、多くの非線形結晶ではその屈折率が可視・赤外の領域とテラヘルツ帯域で大きく異なるため、波の速度が異なり、位相整合条件を満たすことができず、テラヘルツ放射光の発生効率に限界があった。 By the way, the speed of light in the crystal is inversely proportional to the refractive index, and in many nonlinear crystals, the refractive index differs greatly between the visible / infrared region and the terahertz band. It could not be satisfied, and the generation efficiency of terahertz radiation was limited.
これに対し、Heblingらは、下記非特許文献1において、非線形結晶内部で入射パルス光のパルス面を光の伝搬方向に対して適切に傾けることで入射パルス光とテラヘルツ光の屈折率が異なっていても位相整合条件を満たす技術を提案した。なおこの技術は「パルス面傾斜法」と呼ばれる。 On the other hand, Hebling et al. In Non-Patent Document 1 below, the refractive index of incident pulse light and terahertz light are different by appropriately tilting the pulse surface of the incident pulse light with respect to the light propagation direction inside the nonlinear crystal. Even so, a technology that satisfies the phase matching condition was proposed. This technique is called “pulse surface tilt method”.
また、パルス面傾斜法に関する他の技術として、例えば下記非特許文献2では、回折格子で光を回折し、パルス面を傾斜させ、傾斜したパルス面の角度と非線形結晶のカット角度を一致させ、大きな電場振幅を生じさせる技術が開示されている。 As another technique related to the pulse plane tilt method, for example, in Non-Patent Document 2 below, light is diffracted by a diffraction grating, the pulse plane is tilted, and the angle of the tilted pulse plane is matched with the cut angle of the nonlinear crystal. A technique for producing a large electric field amplitude is disclosed.
しかしながら、上記パルス面傾斜法による高強度テラヘルツパルス発生法は、位相不整合から開放された極めて有効な方法であるが、限られた条件の中でしか行うことができない。具体的に説明すると、一度入射パルスの波長と出力周波数を定めてしまうとこれに対応したパルス面傾斜角、さらには結晶のプリズム角度、テラヘルツパルスの放射方向までも定まってしまうことになる。この結果、機械的な制約が厳しくなり、入射波長やテラヘルツ放射周波数を変えるのは容易ではない。特に、テラヘルツパルスの放射方向を変えることは放物面鏡も含めた検出光学系をそれに応じて移動することに等しく不可能である。そして励起波長やテラヘルツ放射周波数を制限することはテラヘルツ分光装置への応用ができないことを意味し、起訴物性評価等一部の研究目的以外では利用できない。 However, the high-intensity terahertz pulse generation method using the pulse surface tilt method is an extremely effective method free from phase mismatching, but can be performed only under limited conditions. More specifically, once the wavelength and output frequency of the incident pulse are determined, the corresponding pulse surface tilt angle, crystal prism angle, and terahertz pulse radiation direction are also determined. As a result, mechanical restrictions become severe, and it is not easy to change the incident wavelength and the terahertz radiation frequency. In particular, changing the radiation direction of the terahertz pulse is equally impossible to move the detection optical system including the parabolic mirror accordingly. Limiting the excitation wavelength and the terahertz radiation frequency means that it cannot be applied to a terahertz spectrometer and cannot be used for purposes other than some research purposes such as prosecution property evaluation.
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、光学系を大きく崩すことなく、励起波長とテラヘルツ放射周波数を自由に変えることのできるテラヘルツ光発生装置、さらにはこれを用いたテラヘルツ分光装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, the present invention provides a terahertz light generator capable of freely changing the excitation wavelength and the terahertz radiation frequency without greatly destroying the optical system, and further provides a terahertz spectrometer using the terahertz spectrometer. With the goal.
そこで、上記課題を解決する一の観点に係るテラヘルツ光発生装置は、励起パルス光を発生させる励起パルス光源と、励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第一の可動ミラーと、第一の可動ミラーによって反射した前記励起パルス光を回折させる回折格子と、回折した励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第二の可動ミラーと、第二の可動ミラーによって反射した前記励起パルス光に基づきテラヘルツパルス光を発生させる非線形結晶と、を有することを特徴とする。 Therefore, a terahertz light generation device according to one aspect of solving the above-described problem is an excitation pulse light source that generates excitation pulse light, and a first movable that has a function of reflecting excitation pulse light and can adjust a reflection angle. A mirror, a diffraction grating for diffracting the excitation pulsed light reflected by the first movable mirror, a second movable mirror having a function of reflecting the diffracted excitation pulsed light and capable of adjusting a reflection angle, and a second And a nonlinear crystal that generates terahertz pulsed light based on the excitation pulsed light reflected by the movable mirror.
また、本観点において、限定されるわけではないが、回折格子は、回転可能であることが好ましい。 Moreover, although not necessarily limited in this viewpoint, it is preferable that the diffraction grating is rotatable.
また、本観点において、限定されるわけではないが、第一の可動ミラー及び第二の可動ミラーの少なくともいずれかは位置も移動可能であることが好ましい。 Moreover, although not necessarily limited in this viewpoint, it is preferable that the position of at least one of the first movable mirror and the second movable mirror is also movable.
また、上記課題を解決する他の観点に係るテラヘルツ分光装置は、励起パルス光を発生させる励起パルス光源と、励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第一の可動ミラーと、第一の可動ミラーによって反射した励起パルス光を回折させる回折格子と、回折した励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第二の可動ミラーと、第二の可動ミラーによって反射した励起パルス光に基づきテラヘルツパルス光を発生させる非線形結晶と、測定対象試料を設置可能であるとともに、測定対象試料に対し発生したテラヘルツパルス光を照射させるための試料設置部材と、試料を透過した光の入射を受ける偏光プリズムと、偏光プリズムを透過した前記テラヘルツパルス光を検出する検出器と、を有することを特徴とする。 A terahertz spectrometer according to another aspect that solves the above problem includes an excitation pulse light source that generates excitation pulse light, and a first movable mirror that has a function of reflecting the excitation pulse light and is capable of adjusting a reflection angle. A diffraction grating that diffracts the excitation pulsed light reflected by the first movable mirror, a second movable mirror that has a function of reflecting the diffracted excitation pulsed light and can adjust the reflection angle, and a second movable A nonlinear crystal that generates terahertz pulsed light based on excitation pulsed light reflected by a mirror, a sample setting member that can set a sample to be measured and irradiate the terahertz pulsed light generated to the sample to be measured, and a sample A polarizing prism that receives the incident light transmitted through the polarizing prism, and a detector that detects the terahertz pulse light transmitted through the polarizing prism; Characterized in that it has a.
以上、本発明により、光学系を大きく崩すことなく、励起波長とテラヘルツ放射周波数を自由に変えることのできるテラヘルツ光発生装置、さらにはこれを用いたテラヘルツ分光装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a terahertz light generating apparatus that can freely change the excitation wavelength and the terahertz radiation frequency without greatly destroying the optical system, and a terahertz spectroscopic apparatus using the terahertz light generating apparatus.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態において言及する例示に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms, and is not limited to the examples mentioned in the following embodiments.
図1は、本実施形態に係るテラヘルツテラヘルツ分光装置(以下「本分光装置」という。)1の概略を示す図であり、図2は、このうちの一部であるテラヘルツ光発生装置(以下「本光発生装置」という。)2の光学系及び光路の概略を示す図である。これらの図で示すように、本分光装置1は、本光発生装置2と、分光部3と、を備えて構成されている。 FIG. 1 is a diagram showing an outline of a terahertz terahertz spectrometer (hereinafter referred to as “the present spectrometer”) 1 according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a terahertz light generator (hereinafter referred to as a “terahertz light generator”). 2 is a diagram showing an outline of an optical system and an optical path of 2). As shown in these drawings, the spectroscopic device 1 includes a main light generating device 2 and a spectroscopic unit 3.
また本光発生装置2は、励起パルス光を発生させる励起パルス光源21と、励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第一の可動ミラー22と、第一の可動ミラー22によって反射した励起パルス光を回折させる回折格子23と、回折した励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第二の可動ミラー24と、第二の可動ミラー24によって反射した励起パルス光に基づきテラヘルツパルス光を発生させる非線形結晶25と、を備えている。 The light generator 2 also includes an excitation pulse light source 21 that generates excitation pulse light, a first movable mirror 22 that has a function of reflecting the excitation pulse light and can adjust the reflection angle, and a first movable mirror. The diffraction grating 23 that diffracts the excitation pulse light reflected by the light source 22, the second movable mirror 24 that has a function of reflecting the diffracted excitation pulse light and can adjust the reflection angle, and the second movable mirror 24 reflects the light. And a nonlinear crystal 25 that generates terahertz pulsed light based on the excited pulsed light.
また本分光装置1における分光部3は、測定対象試料Mを設置可能であるとともに、測定対象試料Mに対し発生したテラヘルツパルス光を照射させるための試料設置部材31と、測定対象試料を透過した光の入射を受ける偏光プリズム32と、偏光プリズム32を透過した前記テラヘルツパルス光を検出する検出器33と、を備えている。 In addition, the spectroscopic unit 3 in the spectroscopic device 1 can set the measurement target sample M, and has transmitted the sample setting member 31 for irradiating the measurement target sample M with the generated terahertz pulse light and the measurement target sample. A polarizing prism 32 that receives light and a detector 33 that detects the terahertz pulse light transmitted through the polarizing prism 32 are provided.
また本光発生装置2における励起パルス光源21は、文字通り励起パルス光を発生させるものである。この励起パルス光は、本光発生装置2の他の構成部材とあいまってテラヘルツパルス光を発生させることができる限りにおいて限定されるわけではないが、例えば可視領域から赤外領域の光、より具体的には300nm以上3000nm以下の波長の光、好ましくは400nm以上2000nm以下の波長の光を放出することのできる光源であることは好ましい一例である。特に、本実施形態によると、テラヘルツパルス発声のために通常良く用いられる800nm近傍の光とは大きく異なる通信波長帯で励起しても光学系を殆ど変えることなくテラヘルツパルス発生が実現できる。 Moreover, the excitation pulse light source 21 in this light generator 2 literally generates excitation pulse light. The excitation pulse light is not limited as long as terahertz pulse light can be generated in combination with other components of the light generation device 2, but, for example, light from the visible region to the infrared region is more specific. Specifically, it is a preferable example that the light source can emit light having a wavelength of 300 nm to 3000 nm, preferably 400 nm to 2000 nm. In particular, according to the present embodiment, generation of terahertz pulses can be realized with almost no change in the optical system even when excitation is performed in a communication wavelength band that is significantly different from the light in the vicinity of 800 nm that is normally used for terahertz pulse utterance.
また本光発生装置2における第一の可動ミラー22は、励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能となっている。この結果、励起パルス光の反射角度を変えるとともに、回折格子23の回転と相まって、回折格子23への入射角α、出射角βを制御することが可能となる。第一の可動ミラー22の構成は、上記の機能を有する限りにおいて限定されず、一般に市販されているミラーを採用することができる。 The first movable mirror 22 in the light generator 2 has a function of reflecting the excitation pulse light and can adjust the reflection angle. As a result, it is possible to change the reflection angle of the excitation pulse light and control the incident angle α and the emission angle β to the diffraction grating 23 in combination with the rotation of the diffraction grating 23. The configuration of the first movable mirror 22 is not limited as long as it has the above function, and a commercially available mirror can be adopted.
また本光発生装置2における第一の可動ミラー22は、反射角の調整が可能であるとともに、その位置の移動、具体的には励起パルス光の進行方向に対する移動が可能となっていることが好ましい。この結果、第一の可動ミラー22は、反射位置を回折格子に対して移動可能とすることが可能となり、回折格子の回転可能な範囲内で回折格子の所定の位置に反射させることができるようになる。 The first movable mirror 22 in the light generating device 2 can adjust the reflection angle, and can move its position, specifically, the moving direction of the excitation pulse light. preferable. As a result, the first movable mirror 22 can move the reflection position with respect to the diffraction grating, and can be reflected at a predetermined position of the diffraction grating within the rotatable range of the diffraction grating. become.
また本光発生装置2における回折格子23は、上記のとおり第一の可動ミラー22によって反射した励起パルス光を回折させるものである。具体的には、入射角αで入射した励起パルス光を、出射角βで回折させるとともに、そのパルス面を傾斜角γだけ傾斜させることができる。 The diffraction grating 23 in the light generating device 2 diffracts the excitation pulse light reflected by the first movable mirror 22 as described above. Specifically, the excitation pulse light incident at the incident angle α can be diffracted at the emission angle β, and the pulse surface can be inclined by the inclination angle γ.
また本実施形態において、回折格子23は、回転可能となっていることが好ましい。このようにすることで、回折された励起パルス光のパルス面の傾斜角γを調整するだけでなく、光の進行方向自体も調整することができるようになる。 In the present embodiment, the diffraction grating 23 is preferably rotatable. In this way, not only the inclination angle γ of the pulse surface of the diffracted excitation pulse light but also the light traveling direction itself can be adjusted.
また本実施形態における回折格子23の構造としては、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではなく一般に市販されているものを用いることができる。例えば直線状の微小な凹凸(溝)が形成され断面が鋸歯状となっているものであることは好ましい一例である。 Moreover, as a structure of the diffraction grating 23 in this embodiment, as long as it has the said function, it is not necessarily limited and what is generally marketed can be used. For example, it is a preferable example that linear minute irregularities (grooves) are formed and the cross section has a sawtooth shape.
また本実施形態において、回折格子23は、励起パルス光の進行方向に対して平行に移動可能であることが好ましい。このようにすることで回折格子の所望の位置において光を回折することができるようになる。 In the present embodiment, the diffraction grating 23 is preferably movable in parallel to the traveling direction of the excitation pulse light. In this way, light can be diffracted at a desired position of the diffraction grating.
また本光発生装置2における第二の可動ミラー24は、上記のとおり、回折した励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能となっているものである。この結果、本実施形態では、非線形結晶25において光が出射する面とパルス面の傾斜角γとの整合を精度良くあわせることができる。なお第二の可動ミラー24の構成については、上記第一のミラー22と同様であり、一般に市販されているミラーを採用することができる。 Further, as described above, the second movable mirror 24 in the light generating apparatus 2 has a function of reflecting the diffracted excitation pulse light and can adjust the reflection angle. As a result, in the present embodiment, it is possible to accurately match the surface of the nonlinear crystal 25 from which light is emitted and the tilt angle γ of the pulse surface. The configuration of the second movable mirror 24 is the same as that of the first mirror 22, and a commercially available mirror can be adopted.
また本光発生装置2における第二の可動ミラー24は、さらに、位置を調整することができる、より具体的には、入射光の進行方向に対して平行な方向に移動させることができる構成となっていることが好ましい。このようにすることで、非線形結晶25の位置を動かさずとも、光を反射させ、非戦結晶の所望の位置に入射させることができるようになる。 In addition, the second movable mirror 24 in the light generating device 2 can be further adjusted in position, and more specifically, can be moved in a direction parallel to the traveling direction of incident light. It is preferable that By doing so, it is possible to reflect light and make it incident on a desired position of the non-war crystal without moving the position of the nonlinear crystal 25.
また本光発生装置2における非線形結晶25は、第二の可動ミラー24によって反射した励起パルス光に基づきテラヘルツパルス光を発生させるものである。本実施形態の非線形結晶25は、励起パルス光が入射される位置及び出射する位置において平面を備えており、特に、励起パルス光が入射される位置においては、励起パルス光の進行方向と面の法線とが略平行(例えば1度以内の誤差)であること、励起パルス光が出射される位置においては、励起パルス光のパルス面の傾斜角γと面とが略平行(例えば1度以内の誤差)であることが好ましい。このようにすることで位相整合条件を満たすことが可能となり、非線形結晶25から出射する光はテラヘルツパルスとなっている。なお、非線形結晶の材料例としては、例えばLiNbO3、GaP、ZnTe等を用いることができるがこれに限定はされない。 The nonlinear crystal 25 in the light generating device 2 generates terahertz pulse light based on the excitation pulse light reflected by the second movable mirror 24. The nonlinear crystal 25 of the present embodiment has a flat surface at the position where the excitation pulse light is incident and the position where the excitation pulse light is emitted. In particular, at the position where the excitation pulse light is incident, the non-linear crystal 25 The normal line is substantially parallel (for example, an error within 1 degree), and at the position where the excitation pulse light is emitted, the inclination angle γ of the pulse surface of the excitation pulse light and the surface are substantially parallel (for example, within 1 degree). Of the error). This makes it possible to satisfy the phase matching condition, and the light emitted from the nonlinear crystal 25 is a terahertz pulse. In addition, as a material example of the nonlinear crystal, for example, LiNbO 3 , GaP, ZnTe, or the like can be used, but is not limited thereto.
以上、上記の構成によって、本光発生装置2は、光学系を大きく崩すことなく、励起波長とテラヘルツ放射周波数を自由に変えることのできるテラヘルツ光発生装置となる。より具体的に説明すると、本実施形態では、励起パルス光を発生させる光源と回折格子の間に第一の可動ミラーを、回折格子と非線形結晶の間に第二の可動ミラーを設けることでそれぞれ反射させ、光学系をM字型とする。この結果、励起パルス光源の位置を動かさずに入射光の回折格子への入射角を変化させることができ、光学系を大きく崩すことなくパルス面傾斜角を制御することができる。さらに、テラヘルツ放射角を維持するためには非線形結晶に入射する光の角度をパルス面傾斜角とは独立に制御する必要があるところ、第二の可動ミラーを設けることで、これを実現できる。 As described above, with the above configuration, the present light generation device 2 becomes a terahertz light generation device that can freely change the excitation wavelength and the terahertz radiation frequency without greatly damaging the optical system. More specifically, in this embodiment, the first movable mirror is provided between the light source that generates the excitation pulse light and the diffraction grating, and the second movable mirror is provided between the diffraction grating and the nonlinear crystal, respectively. The optical system is M-shaped. As a result, the incident angle of the incident light to the diffraction grating can be changed without moving the position of the excitation pulse light source, and the pulse surface tilt angle can be controlled without significantly breaking the optical system. Furthermore, in order to maintain the terahertz radiation angle, it is necessary to control the angle of light incident on the nonlinear crystal independently of the pulse plane tilt angle, and this can be realized by providing a second movable mirror.
また、本光発生装置2では、非線形結晶にダメージが入らない限り強いパルスレーザーで励起可能である。従来用いられている光伝導スイッチを組み込んだテラヘルツ分光では強い励起レーザーを使用することはできないが、本光発生装置ではその制約がなく、強いテラヘルツ光源による高感度なテラヘルツ分光が可能となる。 Moreover, in this light generator 2, as long as damage does not enter a nonlinear crystal, it can be excited with a strong pulse laser. In the conventional terahertz spectroscopy incorporating a photoconductive switch, a strong excitation laser cannot be used. However, the present light generator is not limited to this, and a highly sensitive terahertz spectroscopy using a strong terahertz light source is possible.
また本実施形態において、分光部3の試料設置部材31は、測定対象試料Mを設置可能であり、発生したテラヘルツパルス光を照射させる位置に測定対象試料Mを設置することができるものである。 In the present embodiment, the sample setting member 31 of the spectroscopic unit 3 can set the measurement target sample M, and can set the measurement target sample M at a position where the generated terahertz pulse light is irradiated.
本実施形態において、測定対象試料Mは、特に限定されず、液体であっても、固体であっても、さらには気体であっても良い。測定対象試料Mが液体、気体の場合は、液体又は気体を収容する容器となっているとともに、テラヘルツパルス光によって吸収されにくい部材で構成されていることが好ましい。また、測定対象試料Mが固体の場合は、上記容器のほか、この固体を設置するための台又は試料を挟持するための挟み部材であることが好ましい。このようにすることで測定対象試料Mを安定的に保持することができる。もちろん、試料設置部材31には、光を透過させるための窓を備えていることが好ましい。 In the present embodiment, the measurement target sample M is not particularly limited, and may be a liquid, a solid, or even a gas. When the measurement target sample M is a liquid or a gas, it is preferably a container that contains the liquid or the gas and is made of a member that is not easily absorbed by the terahertz pulse light. In addition, when the measurement target sample M is a solid, in addition to the container, it is preferable that the measurement target sample M is a table for installing the solid or a pinching member for holding the sample. By doing so, the measurement target sample M can be stably held. Of course, the sample installation member 31 is preferably provided with a window for transmitting light.
また本実施形態において、試料設置部材31は、一対の放物面鏡34、35に挟まれている。そして、本光発生装置2により発生したテラヘルツパルスは、一方の放物面鏡34によって平行光の状態から一度焦点に集められて測定対象試料Mに入射し、その後、他方の放物面鏡35によって再び平行光の状態となる。なお、この光はさらに、放物面鏡36により再度焦点に集められ、下記に示すプローブパルスとともに検出用素子37に入射され、後述の偏光プリズム32及び検出器33に入射される。 In the present embodiment, the sample setting member 31 is sandwiched between a pair of parabolic mirrors 34 and 35. Then, the terahertz pulse generated by the light generator 2 is once collected at the focal point from the parallel light state by one parabolic mirror 34 and is incident on the measurement target sample M, and then the other parabolic mirror 35. Due to this, it becomes a parallel light state again. This light is further collected at the focal point by the parabolic mirror 36, is incident on the detecting element 37 together with the probe pulse shown below, and is incident on the polarizing prism 32 and the detector 33 described later.
このため、本分光装置1において、励起パルス光は、まず、第一の可動ミラー21に入射されるが、ビームスプリッタBSにより予め分離され、一方は上記のとおり第一の可動ミラー21に入射されていくポンプパルスとなり、他方はプローブパルスとなる。なお、ビームスプリッタからのポンプパルス及びプローブパルスの光路長さは等しい必要があるため、プローブパルスの光路上には行路を変更するためのミラー及びレトロリフレクター38が設けられており、光路の調整がなされる。 Therefore, in the spectroscopic device 1, the excitation pulse light is first incident on the first movable mirror 21, but is separated in advance by the beam splitter BS, and one is incident on the first movable mirror 21 as described above. The pump pulse goes on, the other becomes the probe pulse. Since the optical path lengths of the pump pulse and the probe pulse from the beam splitter need to be equal, a mirror and a retroreflector 38 for changing the path are provided on the optical path of the probe pulse so that the optical path can be adjusted. Made.
また分光部3の偏光プリズム32は、測定対象試料を透過した光の入射(及びプローブパルス)を受け、偏光状態に応じて光を分離するものである。偏光プリズム32の例としては、上記の機能を有する限りにおいて限定されず、例えば複屈折を利用して直行する偏光面を有する二つの光に分離するウォラストンプリズムであることが好ましい。 The polarizing prism 32 of the spectroscopic unit 3 receives light (and probe pulses) transmitted through the measurement target sample and separates the light according to the polarization state. An example of the polarizing prism 32 is not limited as long as it has the above-described function. For example, it is preferably a Wollaston prism that separates into two light beams having a polarization plane orthogonal using birefringence.
また分光部3の検出器33は、偏光プリズム32を透過したテラヘルツパルス光を検出するためのものである。また本分光部3において検出器33は、偏光プリズム32によって分離された光それぞれを検出し、所定の処理を行うことで、分光分析を行うことができるようになる。この構成としては特に限定されず、通常のTHz−TDSの解析手法を用いることができる。 The detector 33 of the spectroscopic unit 3 is for detecting the terahertz pulse light transmitted through the polarizing prism 32. In the spectroscopic unit 3, the detector 33 can detect each light separated by the polarizing prism 32 and perform a predetermined process to perform spectroscopic analysis. This configuration is not particularly limited, and a normal THz-TDS analysis method can be used.
以上、本実施形態により、光学系を大きく崩すことなく、励起波長とテラヘルツ放射周波数を自由に変えることのできるテラヘルツ光発生装置、さらにはこれを用いたテラヘルツ分光装置を提供することができる。特に、本実施形態によると、構成が簡便であり、小型で安価な装置となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a terahertz light generating apparatus that can freely change the excitation wavelength and the terahertz radiation frequency without greatly destroying the optical system, and a terahertz spectroscopic device using the terahertz light generating apparatus. In particular, according to the present embodiment, the configuration is simple, and the apparatus is small and inexpensive.
本発明は、テラヘルツ光発生装置、さらにはこれを用いたテラヘルツ分光装置として産業上の利用可能性がある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has industrial applicability as a terahertz light generator, and further as a terahertz spectrometer using the terahertz light generator.
Claims (4)
前記励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第一の可動ミラーと、
前記第一の可動ミラーによって反射した前記励起パルス光を回折させる回折格子と、
回折した前記励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第二の可動ミラーと、
前記第二の可動ミラーによって反射した前記励起パルス光に基づきテラヘルツパルス光を発生させる非線形結晶と、を有するテラヘルツ光発生装置。 An excitation pulse light source for generating excitation pulse light;
A first movable mirror having a function of reflecting the excitation pulse light and capable of adjusting a reflection angle;
A diffraction grating that diffracts the excitation pulse light reflected by the first movable mirror;
A second movable mirror having a function of reflecting the diffracted excitation pulse light and capable of adjusting a reflection angle;
A terahertz light generation device, comprising: a nonlinear crystal that generates terahertz pulse light based on the excitation pulse light reflected by the second movable mirror.
前記励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第一の可動ミラーと、
前記第一の可動ミラーによって反射した前記励起パルス光を回折させる回折格子と、
回折した前記励起パルス光を反射させる機能を有するとともに反射角の調整が可能な第二の可動ミラーと、
前記第二の可動ミラーによって反射した前記励起パルス光に基づきテラヘルツパルス光を発生させる非線形結晶と、
測定対象試料を設置可能であるとともに、前記測定対象試料に対し発生した前記テラヘルツパルス光を照射させるための試料設置部材と、
前記試料を透過した光の入射を受ける偏光プリズムと、
前記偏光プリズムを透過した前記テラヘルツパルス光を検出する検出器と、を有するテラヘルツ分光装置。
An excitation pulse light source for generating excitation pulse light;
A first movable mirror having a function of reflecting the excitation pulse light and capable of adjusting a reflection angle;
A diffraction grating that diffracts the excitation pulse light reflected by the first movable mirror;
A second movable mirror having a function of reflecting the diffracted excitation pulse light and capable of adjusting a reflection angle;
A nonlinear crystal that generates terahertz pulsed light based on the excitation pulsed light reflected by the second movable mirror;
A sample setting member for irradiating the terahertz pulse light generated on the measurement target sample, the measurement target sample being settable,
A polarizing prism that receives incident light transmitted through the sample;
A terahertz spectrometer comprising: a detector that detects the terahertz pulse light transmitted through the polarizing prism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014207663A JP2016075864A (en) | 2014-10-09 | 2014-10-09 | Terahertz light generation device and terahertz spectroscopic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014207663A JP2016075864A (en) | 2014-10-09 | 2014-10-09 | Terahertz light generation device and terahertz spectroscopic device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016075864A true JP2016075864A (en) | 2016-05-12 |
Family
ID=55949911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014207663A Pending JP2016075864A (en) | 2014-10-09 | 2014-10-09 | Terahertz light generation device and terahertz spectroscopic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016075864A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073795A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Electromagnetic wave generating device |
| JP2009265361A (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Institute Of Physical & Chemical Research | Terahertz beam scanning apparatus and method |
| JP2010117397A (en) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Aisin Seiki Co Ltd | Device and method for generating terahertz wave |
-
2014
- 2014-10-09 JP JP2014207663A patent/JP2016075864A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005073795A1 (en) * | 2004-01-29 | 2005-08-11 | Zaidan Hojin Handotai Kenkyu Shinkokai | Electromagnetic wave generating device |
| JP2009265361A (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Institute Of Physical & Chemical Research | Terahertz beam scanning apparatus and method |
| JP2010117397A (en) * | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Aisin Seiki Co Ltd | Device and method for generating terahertz wave |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ZHOU,XIBIN ET AL.: "High Power Single-cycle and Tunable Multi-cycle Terahertz Generation by Phase-matched Optical Rectif", LASER SCIENCE TO PHOTONIC APPLICATION,CLEO 2011, vol. CMW3, JPN6018029315, 2011, pages 1 - 2, ISSN: 0003970153 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8742353B2 (en) | Single terahertz wave time-waveform measuring device | |
| CN104380544B (en) | Carbon dioxide laser with fast power control | |
| JP5216544B2 (en) | Terahertz wave generator | |
| WO2015118717A1 (en) | Terahertz wave phase difference measurement device | |
| JP5669217B2 (en) | Grating-based optical parametric oscillator for generating a desired optical signal and method for dynamically tuning the oscillator | |
| US8759779B2 (en) | Terahertz wave generation element, terahertz wave detection element, and terahertz time domain spectral device | |
| US10241380B2 (en) | Terahertz wave generator | |
| JP5600374B2 (en) | Terahertz spectrometer | |
| CN114942080B (en) | Ultrashort pulse measurement device and method based on transient grating modulation sampling | |
| US8993967B2 (en) | Electromagnetic wave detection device | |
| JP2016075864A (en) | Terahertz light generation device and terahertz spectroscopic device | |
| Bamford et al. | CO2 laser-based dispersion interferometer utilizing orientation-patterned gallium arsenide for plasma density measurements | |
| JP2009282073A (en) | Intensity modulation method for terahertz wave and intensity modulator for terahertz wave | |
| JP4393147B2 (en) | Terahertz electromagnetic wave generating element | |
| KR102723216B1 (en) | Autocorrelation measurement device | |
| JP6541366B2 (en) | Terahertz wave measurement system | |
| US10422739B1 (en) | Reflectometer, spectrophotometer, ellipsometer and polarimeter systems with a super continuum laser source of a beam of electromagnetism, and improved detector system | |
| KR100925782B1 (en) | Frequency stabilization laser device and laser frequency stabilization method | |
| JP5555042B2 (en) | Terahertz wave generator | |
| US10120264B2 (en) | Terahertz wave generator | |
| WO2021131014A1 (en) | Far-infrared spectroscopy device and far-infrared spectroscopy method | |
| KR102290176B1 (en) | Laser apparatus and method for controlling thereof | |
| CN208187960U (en) | A kind of pump probe system | |
| CN108801915B (en) | pump detection system | |
| JP2008058918A (en) | Terahertz electromagnetic wave generation method and spectroscopy/imaging measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20170913 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170928 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180718 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180731 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180918 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190204 |