テラヘルツトランシーバーのコンセプト

摘要

テラヘルツ波（0.1~10 THzの電磁波）領域において，時間領域分光法(THz-TDS)は基本的な計測法としての地位を確立している.通常のTHz-TDSでは，2つのPCA (photoconductive antenna)を送受信に用いるが，1つのPCAを送受信として使うトランシーバー構成も考えられる.この構成法には，周波数依存のあるビームスプリッターを用いずに0°反射計測が可能という利点がある.ところが，これまでのトランシーバー構成では，テラヘルツ波電界に対して6桁程度大振幅のバイアス電界がテラヘルツ波電界をマスキングするという問題があり，これを回避するために，テラヘルツ波の機械的チョッピングとロックイン検出が必要であった.本論文では，これらを必要とせず，光フアイバ一結合されたPCAヘッドのみでTHz-TDSシステムが構成可能な手法を提案している.原理は以下のとおりである.超短光パルスは2つに分波され，これら光パルス間には，テラヘルツパルスがPCAからサンプルを経てPCAに戻ってくるまでに要する時間だけ遅延時間差が設けられ，再び合波される.両パルスともにテラヘルツ波を発生させるが，本システムでは，最初のパルスを発生用に，遅延時間差を設けられて後からPCAに到着するパルスをサンプリング検出に用いる.発生用と検出用のパルスをそれぞれ周波数f_1とf_2で強度変調することで，テラヘルツ波がf_2-f_1成分でロックイン検出される.（図4，文献12）