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ELECTROMAGNETIC WAVE DETECTION METHOD AND ELECTROMAGNETIC WAVE DETECTION DEVICE commons meetings

Patent code P120007934
File No. FU491
Posted date Sep 26, 2012
Application number P2012-155368
Publication number P2014-016303A
Patent number P5963080
Date of filing Jul 11, 2012
Date of publication of application Jan 30, 2014
Date of registration Jul 8, 2016
Inventor
  • (In Japanese)谷 正彦
  • (In Japanese)栗原 一嘉
  • (In Japanese)山本 晃司
  • (In Japanese)桑島 史欣
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人福井大学
  • (In Japanese)学校法人金井学園
Title ELECTROMAGNETIC WAVE DETECTION METHOD AND ELECTROMAGNETIC WAVE DETECTION DEVICE commons meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide electromagnetic wave detection method and device, which enable highly sensitive detection of electromagnetic waves such as THz light, with a simple configuration.
SOLUTION: An electromagnetic wave detection method, for detecting electromagnetic waves by an EO sampling method using an electro-optical effect, includes: causing sampling light radiated from sampling-light radiation means to enter a nonlinear optical crystal; converging a detection target electromagnetic wave radiated from electromagnetic wave radiation means to enhance it; causing the enhanced electromagnetic wave to enter the nonlinear optical crystal at a Cerenkov phase-matching angle relative to the optical axis of the sampling light; and detecting, using a heterodyne detection method or a homodyne detection method, a sum frequency component or a differential frequency component output after being produced by combining the electromagnetic wave and the sampling light that are phase-matched.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)



この種の周波数領域の中では、特にテラヘルツ光帯の電界強度を検出することで非破壊的に検査等を行う技術が近年開発され、例えば、X線装置に代わる安全な透視検査装置を構成してイメージングを行う技術などへの利用が進んでいる。また、物質内部の吸収スペクトルや複素誘電率を求めて分子の結合状態などの物性を調べる分光技術、キャリア濃度や移動度、導電率などの物性を調べる計測技術、生体分子の解析技術などへの利用も進められている(例えば、特許文献1,2,3参照)。

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、電磁波の検出方法及びその装置に関し、特に、周波数30GHz~30THz光長10mm~10μmの周波数領域の電磁波を検出するのに適した電磁波検出方法及び電磁波検出装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
電気光学効果を用いたEOサンプリング法により電磁波を検出する電磁波検出方法において、
サンプリング光照射手段から照射されたサンプリング光を非線形光学結晶に入射させ、
電磁波照射手段から照射された検出対象の電磁波を集束させて増強し、
増強した電磁波を前記非線形光学結晶に前記サンプリング光の光軸に対してチェレンコフ位相整合角で入射させ、
位相整合された前記電磁波と前記サンプリング光とを結合させて出力される和周波成分及び差周波成分を含む波数ベクトル整合された出力を、この出力の中心で対称に二分割し、
分割された前記出力の各々を、予め信号極性が反転する位置に配置した二つの検出部に入力し、
一方の前記検出部で前記和周波成分を検出させ他方の前記検出部で前記差周波成分を検出させ、
前記検出部の各々でヘテロダイン検波法又はホモダイン検波法によって検出された二つの信号の差分を求めること、
を特徴とする電磁波検出方法。

【請求項2】
 
前記電磁波照射手段から照射された電磁波を、少なくとも表面が金属で形成されたV溝に導入した後、このV溝の先端部まで伝搬させて増強することを特徴とする請求項1に記載の電磁波検出方法。

【請求項3】
 
前記非線形光学結晶で導波路を形成し、この導波路に前記サンプリング光を入射させることを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁波検出方法。

【請求項4】
 
電気光学効果を用いたEOサンプリング法により電磁波を検出する電磁波検出装置において、
サンプリング光を照射するサンプリング光照射手段と、
検出対象の電磁波を照射する電磁波照射手段と、
前記電磁波を集束させて増強する電磁波増強手段と、
増強された前記電磁波を前記サンプリング光の光軸に対してチェレンコフ位相整合角で入射させる位相整合手段と、
非線形光学結晶で形成され、位相整合された前記電磁波と前記サンプリング光とを結合させて和周波成分及び差周波成分を含む出力を発生させる和差周波発生手段と、
前記和周波成分及び前記差周波成分を含む波数ベクトル整合された出力を、この出力の中心で対称に二分割する分割手段と、この分割手段によって分割された前記出力の各々が入力されるとともに一方で前記和周波成分を検出し他方で前記差周波成分を検出し、検出した信号の極性が反転する位置に配置された二つの検出部とを備え、前記検出部の各々でヘテロダイン検波法又はホモダイン検波法で検出された二つの信号の差分を求める検出手段と、
を有することを特徴とする電磁波検出装置。

【請求項5】
 
前記電磁波増強手段が、少なくとも表面が金属で形成されたV溝から形成されていることを特徴とする請求項4に記載の電磁波検出装置。

【請求項6】
 
前記V溝の頂部の角度を、前記V溝に入射される電磁波の集束角に基づいて決定したことを特徴とする請求項5に記載の電磁波検出装置。

【請求項7】
 
前記位相整合手段及び前記和差周波発生手段が、一方の傾斜面から入射した前記電磁波をチェレンコフ位相整合角で他方の傾斜面に出力されるように形成されたプリズムと、前記他方の傾斜面に形成された非線形光学結晶との結合体であり、
前記プリズムを前記V溝の先端部に配置したこと、
を特徴とする請求項5又は6に記載の電磁波検出装置。

【請求項8】
 
前記V溝の先端部に平行部を設け、この平行部に前記プリズムを配置したことを特徴とする請求項7に記載の電磁波検出装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012155368thum.jpg
State of application right Registered
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