特許 5882786 電磁波応答測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5882786

(24)【登録日】2016年2月12日

(45)【発行日】2016年3月9日

(54)【発明の名称】電磁波応答測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/3586 20140101AFI20160225BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/3586

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-41346(P2012-41346)

(22)【出願日】2012年2月28日

(65)【公開番号】特開2013-178123(P2013-178123A)

(43)【公開日】2013年9月9日

【審査請求日】2014年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】中西 英俊

【審査官】 横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３７２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２１４０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５００５８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／００，２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７−２１／６１

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料に電磁波を照射することによって、試料の電磁波応答を測定する電磁波応答測定装置において、
フェムト秒レーザから出射されたパルス光の照射に応じて、電磁波を放射する光伝導スイッチと、
前記光伝導スイッチから放射された前記電磁波を検出する電磁波検出部と、
前記パルス光が照射された際に、前記光伝導スイッチで発生する電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部の検出結果に基づいて、前記電磁波検出部によって検出された前記電磁波の強度を補正する補正部と、
を備え、
前記光伝導スイッチは、
光伝導膜と、
前記光伝導膜に形成された一対の平行伝送線路部、および、前記一対の平行伝送線路部から内側に向かって近接するように延びる微小ダイポールアンテナを有する電極と、
を有し、
前記電流検出部は、前記微小ダイポールアンテナが形成するギャップに前記パルス光が照射された際に発生する瞬時電流を検出する電磁波応答測定装置。

【請求項2】

請求項１記載の電磁波応答測定装置において、
前記補正部は、前記電流検出部および前記電磁波検出部の検出結果に基づいて、前記光伝導スイッチに流れる電流と、前記光伝導スイッチから放射される電磁波の強度との相関関係を決定する電磁波応答測定装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電磁波応答測定装置において、
前記補正部は、カーブフィッティングを行うことにより、前記相関関係を決定する電磁波応答測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、光伝導スイッチから放射される電磁波を試料に照射して、試料の電磁波応答を測定する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、テラヘルツ領域（例えば、０．１〜１００ＴＨｚ）の電磁波（テラヘルツ波）を用いた試料の解析技術が注目されている。この領域の電磁波は、紙、プラスチックなどに対して比較的透過性が高く、かつ、安全性の面で優れており、産業応用が期待されている。

【0003】

テラヘルツ領域の電磁波の発生方式としては、フェムト秒レーザから出射されるフェムト秒オーダーのパルス光を光伝導スイッチに照射させて、電磁波パルスを放射させるものが知られている。この発生方式は、効率性、安定性の観点で優れており、実用化が進んでいる。また、試料の電磁波応答の測定方法の１つとして、いわゆるテラヘルツ時間分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ）によって、電磁波のパルス波形が復元される方法が知られている（例えば特許文献１）。

【0004】

ＴＨｚ−ＴＤＳでは、フェムト秒レーザから出射されたパルス光が、ポンプ光およびプローブ光に分割される。ポンプ光は光伝導スイッチに導かれることで、テラヘルツ領域の電磁波が発生する。発生した電磁波は、試料に照射された後、電磁波応答として検出用の光伝導スイッチにて検出される。一方のプローブ光は、検出用の光伝導スイッチへと導かれる。検出用の光伝導スイッチにおいては、電磁波の照射により電界が発生するが、このときにプローブ光が照射されることで、電磁波の強度に応じた光電流が発生する。

【0005】

さらに、ＴＨｚ−ＴＤＳでは、機械式ディレー装置を用いることで、プローブ光の光路長が変更されることにより、プローブ光が検出用の光伝導スイッチに到達するタイミングが変更される。このようにして、実時間測定が困難である電磁波のパルス波形の復元が実行される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−２０２６８号公報

【特許文献2】国際公開第ＷＯ２００６／０９２８７４号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、ＴＨｚ−ＴＤＳといったパルス復元方式による測定の場合、最短でも数十秒といったように、測定時間が長くなりやすい。また、試料の広範囲にわたって電磁波を照射することにより、試料の持つ物性情報を画像化する、いわゆるイメージングが行われる場合、検査時間がより長時間におよぶ場合がある。

【0008】

このように測定時間が長時間化した場合、測定中における光軸のブレまたは室温の変化などにより、フェムト秒レーザの出力するパルス光の強度に揺らぎが生じてしまう虞がある。このため、光伝導スイッチから放射される電磁波の強度が安定化されず、試料の電磁波応答の測定精度が悪化するという問題があった。

【0009】

例えば、特許文献２においては、測定を高速に行う技術が提案されている。具体的には、２つのフェムト秒レーザを用いることによって、測定時間を短縮させている。この測定方法によって、測定時間を短縮することにより、上記フェムト秒レーザの揺らぎの影響を抑制することも考えられる。しかしながら、この場合、非常に高額なフェムト秒レーザを２つも用意する必要があり、コスト面で容易に実現することができないという問題がある。また、たとえ測定が短時間で行われたとしても、フェムト秒レーザを用いる限り、強度の揺らぎの問題を解消することは困難である。

【0010】

また、フェムト秒レーザ１１として、ファイバレーザなどの比較的出力強度のバラツキの少ないレーザを用いることも考えられる。しかしながら、例えばファイバレーザの場合、出力強度が弱く、十分な電磁波応答を測定することが困難な場合がある。また、フェムト秒レーザの構成を変えたとしても、その強度の揺らぎを無くすことは困難である。

【0011】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、試料の電磁波応答の測定時において、電磁波強度の揺らぎによる測定精度の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を解決するため、第１の態様は、試料に電磁波を照射することによって、試料の電磁波応答を測定する電磁波応答測定装置において、フェムト秒レーザから出射されたパルス光の照射に応じて、電磁波を放射する光伝導スイッチと、前記光伝導スイッチから放射された前記電磁波を検出する電磁波検出部と、前記パルス光が照射された際に、前記光伝導スイッチで発生する電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部の検出結果に基づいて、前記電磁波検出部によって検出された前記電磁波の強度を補正する補正部とを備え、前記光伝導スイッチは、光伝導膜と、前記光伝導膜に形成された一対の平行伝送線路部、および、前記一対の平行伝送線路部から内側に向かって近接するように延びる微小ダイポールアンテナを有する電極と、を有し、前記電流検出部は、前記微小ダイポールアンテナが形成するギャップに前記パルス光が照射された際に発生する瞬時電流を検出する。

【0013】

また、第２の態様は、第１の態様に係る電磁波応答測定装置において、前記補正部は、前記電流検出部および前記電磁波検出部の検出結果に基づいて、前記光伝導スイッチに流れる電流と、前記光伝導スイッチから放射される電磁波の強度との相関関係を決定する。

【0014】

また、第３の態様は、第２の態様に係る電磁波応答測定装置において、前記補正部は、カーブフィッティングを行うことにより、前記相関関係を決定する。

【発明の効果】

【0015】

第１の態様によると、光伝導スイッチにパルス光が照射されることにより、光伝導スイッチに電流が流れる。この電流の時間微分に比例する強度の電磁波が、光伝導スイッチから放射される。つまり、光伝導スイッチにおいて発生する電流と電磁波の強度は、互いに相関する。したがって、電流検出部によって電流を検出することにより、放射された電磁波の揺らぎを間接的に検出することができる。また、試料の電磁波応答は、放射される電磁波の強度に依存するので、電流の検出結果に応じて電磁波応答の検出結果を補正することにより、電磁波応答の測定精度を向上することができる。

【0016】

また、第２の態様によると、光伝導スイッチに流れる電流と、放射電磁波の強度との相関関係が決定されることによって、電流の大きさから電磁波強度を取得することができる。また、相関関係から取得される放射電磁波強度に応じて、電磁波応答の検出結果を補正することにより、電磁波応答の測定精度を向上することができる。

【0017】

また、第３の態様によると、放射電磁波の強度が電流に比例しない場合であっても、電流と電磁波強度との相関関係を決定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係る電磁波応答測定装置の概略構成図である。

【図2】電磁波発生部を示す概略構成図である。

【図3】制御部に接続されている構成を示すブロック図である。

【図4】光伝導スイッチから放射された電磁波パルスの電界強度の時間変動を示す図である。

【図5】試料に関する電磁波応答測定の流れ図である。

【図6】エミッタ電流と放射電磁波強度の相関を示す相関図である。

【図7】図６に示される測定結果に基づいて作成された補正テーブルを示す図である。

【図8】観測電磁波強度の補正例を示す図である。

【図9】相互に比例しないエミッタ電流と放射電磁波強度の相関を示す相関図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

【0020】

＜１． 実施形態＞
＜１．１．構成および機能＞
図１は、実施形態に係る電磁波応答測定装置１の概略構成図である。なお、図１および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張または簡略化されて図示されている場合がある。

【0021】

電磁波応答測定装置１は、テラヘルツ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ）を行うことによって、試料９０の物性情報を取得する装置である。具体的には、電磁波応答測定装置１は、主にテラヘルツ波（周波数が０．０１ＴＨｚ〜１００ＴＨｚであって、より好ましくは０．１ＴＨｚ〜３０ＴＨｚ）を含む電磁波を試料９０に照射し、試料９０を透過した電磁波の強度を観測することによって、試料９０の電磁波応答を測定する装置である。

【0022】

図１に示されるように、電磁波応答測定装置１は、フェムト秒レーザ１１、ビームスプリッタ１２、電磁波発生部１３、放物面ミラー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、電磁波検出部１５、光チョッパー１６、遅延部１７および制御部１８を備えている。

【0023】

フェムト秒レーザ１１は、電磁波発生部１３において電磁波を発生させるためのパルス光Ｌ１を出射する。フェムト秒レーザ１１は、例えば、ファイバレーザなどで構成されており、中心波長が１〜１．５μｍ（マイクロメートル）付近、周期が数ｋＨｚ（キロヘルツ）〜数百ＭＨｚ（メガヘルツ）、パルス幅が１０〜１５０ｆｓ（フェムト秒）程度の直線偏光のパルス光Ｌ１を出射する。なお、フェムト秒レーザ１１として、波長が４００ｎｍ（ナノメートル）以上１．５μｍ（マイクロメートル）以下の可視光領域または近赤外領域のパルス光を出射するものを利用することもできる。また、フェムト秒レーザ１１から波長が８００ｎｍのパルスレーザを出射させる場合には、チタンサファイヤレーザが好適である。

【0024】

ビームスプリッタ１２は、フェムト秒レーザ１１から出射されたパルス光Ｌ１をパルス光Ｌ２とパルス光Ｌ３に分割する。分割後の一方のパルス光Ｌ２はポンプ光として電磁波発生部１３へと導かれ、他方のパルス光Ｌ３はプローブ光として電磁波検出部１５へと導かれる。

【0025】

図２は、電磁波発生部１３を示す概略構成図である。電磁波発生部１３は、パルス光Ｌ２を受けて、主にテラヘルツ波を含む電磁波を発生させるテラヘルツ波発生源である。図２に示されるように、電磁波発生部１３は、光伝導スイッチ１３１、電源１３３および電流検出部１３５を備えている。

【0026】

光伝導スイッチ１３１は、例えば低温成長ガリウム砒素（ＬＴ−ＧａＡｓ）で形成されている光伝導膜２１と、該光伝導膜２１上に形成されている金属製の電極２２，２３とを備えている。電極２２，２３は、図２に示されるように、平行に延びる一対の平行伝送線路部２４，２４と、一対の平行伝送線路部２４，２４から内側に向かって近接するように延びる微小ダイポールアンテナ２５とを形成している。微小ダイポールアンテナ２５は、例えば、μｍオーダーのギャップ２５１を形成している。電源１３３は、電極２２，２３の形成する一対の平行伝送線路部２４，２４に接続されており、電極２２，２３に所要のバイアス電圧を印加する。なお、微小ダイポールアンテナ２５は、図２に示される形状に限定されるものではなく、その他の形状（例えば、ボウタイ型、スパイラル型）であってもよい。

【0027】

微小ダイポールアンテナ２５に形成されたギャップ２５１にパルス光Ｌ２が照射されると、光伝導膜２１において光励起キャリア（電子および正孔）が発生する。この光励起キャリアは、ＤＣバイアス電圧によってギャップ２５１を移動することで、瞬時電流が発生する。その結果、瞬時電流の時間微分に比例した電磁波パルスＴ１（主にテラヘルツ波パルス）が光伝導スイッチ１３１から放射される。また、このときに発生する瞬時電流は電流検出部１３５により検出され、さらに該検出信号は、電流検出部１３５に接続されている不図示のロックインアンプにより信号処理されて、制御部１８に出力される。なお、以下の説明においては、この光伝導スイッチ１３１に流れる瞬時電流を、エミッタ電流とも称する。

【0028】

放物面ミラー１４ａ，１４ｂは、電磁波発生部１３から放射された電磁波パルスＴ１を反射することで平行光とし、試料９０へと導く。また、放射面ミラー１４ｃ，１４ｄは、試料９０を透過した電磁波パルスＴ１を反射して、電磁波検出部１５へと導く。

【0029】

電磁波検出部１５は不図示の光伝導スイッチを備えている。光伝導スイッチには、試料９０を透過した電磁波パルスＴ１と、プローブ光であるパルス光Ｌ３とが照射される。光伝導スイッチは、このパルス光Ｌ３の照射に応答して、電磁波パルスＴ１の強度に応じた電流を発生させる。電磁波検出部１５は、発生した電流の検出信号を不図示のロックインアンプにより信号処理して、制御部１８に出力する。

【0030】

光チョッパー１６は、その周方向に沿って等間隔にスリットが形成された円板と、当該円板を所要の回転数で駆動するモータとで構成されている。モータによって円板が所要の回転数で回転することにより、パルス光Ｌ２が所定周期で断続的に遮光される。具体的には、例えば周波数８０ＭＨｚで出射されているパルス光Ｌ２が、例えば２〜４ｋＨｚの間の任意の周波数で強度変調される。これにより、電磁波検出部１５に設けられたロックインアンプにおいて、電磁波パルスＴ１の位相検波が可能となる。

【0031】

遅延部１７は、移動ステージ１７１、および、移動ステージ１７１に取り付けられた折り返しミラー１７３を備えている。また、遅延部１７は、制御部１８からの制御信号に基づいて制御される、不図示の直動機構（リニアモータなど）を備えている。折り返しミラー１７３は、入射するパルス光Ｌ３を反射させることで、その進行方向を１８０度転換させる。また、移動ステージ１７１は、直動機構の駆動に応じて、折り返しミラー１７３をパルス光Ｌ３の光学経路に沿って直線移動させる。遅延部１７は、このように折り返しミラー１７３を移動させることによって、パルス光Ｌ３の光学的距離（光路長）を変更する。

【0032】

パルス光Ｌ３の光路長が変更されることにより、パルス光Ｌ３の電磁波検出部１５へ到達するタイミングが変更される。電磁波検出部１５へ到達するタイミングが変更されることにより、電磁波検出部１５における電磁波パルスＴ１の電界強度を測定するタイミングが変更されることとなる。

【0033】

パルス光Ｌ１は、そのパルス幅がフェムト秒オーダーであるため、光伝導スイッチ１３１にて発生する電磁波（テラヘルツ波）を実時間で測定することは困難である。そこで、電磁波検出部１５（具体的には、検出器である光伝導スイッチ）検による電磁波パルスＴ１の検出タイミングが連続的に変更されながら、電磁波パルスＴ１の電界強度が測定される。これにより、電磁波パルスＴ１についての電界強度の時間変化（時間波形）を、容易に復元することができる。

【0034】

図３は、制御部１８に接続されている構成を示すブロック図である。制御部１８は、図示を省略するＣＰＵおよびＲＡＭなどの一般的なコンピュータとしての構成を備えている。図３に示されるように、制御部１８には、補正部３１、表示部３３、操作入力部３５、記憶部３７が接続されている。

【0035】

補正部３１は、電磁波検出部１５によって取得された電磁波パルスＴ１の強度を補正する。具体的には、補正部３１は、電流検出部１３５によって検出されたエミッタ電流（電磁波発生時に光伝導スイッチ１３１に流れる電流）の大きさに基づいて、電磁波検出部１５によって測定される電磁波パルスＴ１の電界強度を補正する。この詳細については後述する。

【0036】

表示部３３は、液晶モニターなどで構成されており、オペレータに各種情報を提示する。本実施形態においては、表示部３３は、補正部３１によって補正された電磁波パルスＴ１の測定結果（または、補正前の電磁波パルスＴ１の測定結果）などを表示する。もちろん、また、操作入力部３５は、オペレータによって操作され、制御部１８に対して各種情報を入力する入力デバイス（キーボードやマウスなど）で構成されている。なお、表示部３３が、タッチパネルで構成されることにより、操作入力部３５の機能の一部または全部を備えることも考えられる。

【0037】

記憶部３７は、例えばハードディスクなどの固定された補助記憶装置、または、可搬のメディア（ＣＤ、ＤＶＤなどの光学メディア、ＭＯなどの磁気メディアまたはメモリーカードなど）とこれらメディアに対して情報を書き込む書込装置などで構成されている。ただし、記憶部３７は、ＲＡＭなどの一時的に情報を記憶するものであってもよい。記憶部３７および制御部１８は、１つのコンピュータとして構成されていてもよいが、不図示のネットワークを介して接続されていてもよい。

【0038】

＜１．２. 電磁波応答の測定＞
次に電磁波応答測定装置１を用いて行われる試料９０の電磁波応答の測定について説明する。なお、以下において、電磁波応答測定装置１の動作は、特に断らない限り制御部１８の制御に基づいて行われるものとする。

【0039】

図４は、光伝導スイッチ１３１から放射された電磁波パルスＴ１の電界強度の時間変動を示す図である。図４において、横軸は時間を示しており、縦軸は電磁波パルスＴ１の電界強度を示している。図５に示されるように、光伝導スイッチ１３１から放射される電磁波パルスＴ１の電界強度（以下、放射電磁波強度という。）は、数分間の間に、その強度が２〜３％程度変動している。この放射電磁波強度の変動は、主に、フェムト秒レーザ１１から出射されるパルス光Ｌ１の強度が変動していることに起因する。このような電磁波パルスＴ１を用いて試料９０の電磁波応答が測定された場合、測定結果にバラツキが発生し、測定精度が低下してしまう。

【0040】

ここで、光伝導スイッチ１３１にパルス光Ｌ２が照射された場合、Ｍａｘｅｌｌの方程式にしたがって、エミッタ電流の時間微分に比例する電界強度の電磁波パルスＴ１が光伝導スイッチ１３１から放射される。つまり、放射される電磁波パルスＴ１の電界強度（以下、放射電磁波強度とも称する。）は、エミッタ電流に相関することとなる。そこで、エミッタ電流を測定することで、放射電磁波強度の揺らぎ検出し、検出された揺らぎに応じて、観測電磁波強度を補正することで、放射電磁波強度のバラツキを吸収することができる。これにより、試料９０の電磁波応答の測定の精度を向上することができる。

【0041】

以上の測定原理に基づいて、本実施形態では、まず、エミッタ電流と放射電磁波強度の相関が決定される。そして、この相関関係に基づいて、試料９０の電磁波応答の測定結果が補正される。以下、図５を参照しつつ、具体的に説明する。

【0042】

図５は、試料９０に関する電磁波応答測定の流れ図である。まず、エミッタ電流と放射電磁波強度の相関を決定するため、試料９０が電磁波応答測定装置１に設置されていない状態で、エミッタ電流の測定および放射電磁波強度の測定が、それぞれ並行して行われる（ステップＳ１）。このステップＳ１では、試料９０が設置されていないことにより、電磁波発生部１３から放射される電磁波パルスＴ１の電界強度（すなわち、放射電磁波強度）がそのまま電磁波検出部１５において検出されることとなる。このステップＳ１の測定は、エミッタ電流および放射電磁波強度の相関関係を決定するために必要かつ十分なデータがサンプリングされるまで行われる。

【0043】

次に、ステップＳ１において取得されるエミッタ電流および放射電磁波強度に基づいて、観測される電磁波強度を補正するための補正テーブルが作成される（ステップＳ２）。具体的には、補正部３１が、ステップＳ１においてサンプリングされた、エミッタ電流およびこれに対応する放射電磁波強度の測定値に基づいて、エミッタ電流と出力電界強度の相関関係が決定される。そして、決定された相関関係に基づいて、補正テーブルが作成される。

【0044】

図６は、エミッタ電流Ａと放射電磁波強度Ｉの相関を示す相関図である。図６において、横軸はエミッタ電流Ａを示し、縦軸は放射電磁波強度Ｉを示している。この場合、エミッタ電流Ａおよび放射電磁波強度Ｉの測定結果が、直線Ｃ１上にプロットされている。つまり、この光伝導スイッチ１３１の場合、エミッタ電流Ａと放射電磁波強度Ｉとがほぼ正比例の関係にある。

【0045】

図７は、図６に示される測定結果に基づいて作成された補正テーブルＲ１を示す図である。図６に示される測定結果から、エミッタ電流Ａと放射電磁波強度Ｉとが比例する関係にあるため、例えばエミッタ電流Ａが１倍、１．０１倍、１．０２倍・・・となると、放射電磁波強度Ｉも１倍、１．０１倍、１．０２倍・・・と変化することとなる。

【0046】

ここで、放射電磁波強度Ｉと、この放射電磁波強度Ｉの電磁波パルスＴ１が試料９０に照射されたときに電磁波検出部１５にて検出される電磁波強度（以下、観測電磁波強度という。）は、ほぼ比例する関係にある。つまり、放射電磁波強度Ｉがエミッタ電流Ａに比例する場合には、観測電磁波強度もエミッタ電流Ａに比例することとなる。したがって、フェムト秒レーザ１１に発生する揺らぎに応じてエミッタ電流Ａが変動した場合には、その変動に比例して、観測電磁波強度も変動することとなる。

【0047】

そこで、観測電磁波強度から、フェムト秒レーザ１１の揺らぎの影響を除去するためには、エミッタ電流Ａの変動に応じて、観測電磁波強度を補正すればよい。このため、図７に示される補正テーブルＲ１は、エミッタ電流の大きさに応じて観測電磁波強度を補正するための補正係数Ｒを保持している。

【0048】

具体的に、補正係数Ｒは、分子が、基準となるエミッタ電流Ａの値（図７に示される例では、１．０）とされ、分母が、各エミッタ電流Ａの値とされる。したがって、図７に示される例では、例えば、エミッタ電流Ａが１、１．０１、１．０２・・・と変動した場合、補正係数Ｒは１．０／１．０、１．０／１．０１、１．０／１．０２・・・といったように変動する。補正部３１は、後述するように、このようにして作成された補正テーブルＲ１に基づき、観測電磁波強度を補正する（図５：ステップＳ５）。

【0049】

図５に戻って、補正部３１により補正テーブルが作成されると、試料９０が電磁波応答測定装置１に設置される（ステップＳ３）。試料９０が設置されると、電磁波パルスＴ１が試料９０に照射されることによって、試料９０を透過した電磁波パルスＴ１の電界強度が電磁波検出部１５にて検出される。このようにして試料９０の電磁波応答が測定される（ステップＳ４）。

【0050】

このステップＳ４では、電磁波パルスＴ１の時間波形を復元するために、遅延部１７の移動ステージ１７１が直線移動することによって、電磁波検出部１５による、電磁波パルスＴ１の検出タイミングが適宜変更される。また、ステップＳ４では、エミッタ電流の測定も並行して行われることで、各観測電磁波強度に対応するエミッタ電流が取得される。

【0051】

試料９０に関する電磁波応答の測定が完了すると、観測電磁波強度の補正が行われ、補正された観測電磁波強度（以下、補正電磁波強度とも称する。）が記憶部３７に保存される（ステップＳ５）。このとき、補正前の観測電磁波強度についても記憶部３７に保存される。

【0052】

より詳細には、ステップＳ５では、補正部３１が、補正テーブルを参照することにより、ステップＳ４において測定されたエミッタ電流に対応する補正係数Ｒを取得する。そして、補正部３１は、測定された観測電磁波強度と取得された補正係数Ｒとを掛け合わせることにより、補正電磁波強度を算出する。

【0053】

図８は、観測電磁波強度の補正例を示す図である。図８に示されるように、ステップＳ４において、時間軸に沿って電磁波応答の測定が行われることにより、複数組のエミッタ電流Ａ（ｔ）、および、これに対応する観測電磁波強度Ｊ（ｔ）が取得される。ここで、図７に示される補正テーブルＲ１が参照されることで、各エミッタ電流Ａ（ｔ）に対応する補正係数Ｒがそれぞれ取得される。そして、補正係数Ｒと電磁波応答である観測電磁波強度Ｊ（ｔ）とが掛け合わされることによって、補正電磁波強度Ｇ（ｔ）がそれぞれ算出される。

【0054】

例えば、時間ｔ＝３の場合、エミッタ電流Ａ（３）が１．０４である。この場合、図６に示される補正テーブルＲ１から、補正係数は１．０／１．０４となる。また、時間ｔ＝３のときの観測電磁波強度Ｊ（３）は１５５０であるので、補正電磁波強度Ｇ（３）は、観測電磁波強度Ｊ（ｔ）に補正係数Ｒを掛けることによって、約１４９０（≒１５５０×１．０／１．０４）と算出される。

【0055】

以上のように、本実施形態に係る電磁波応答測定装置１によると、光伝導スイッチ１３１に流れるエミッタ電流Ａが測定されることにより、放射電磁波強度Ｉのバラツキを間接的に検出することができる。したがって、エミッタ電流Ａの変動に応じて、観測電磁波強度が補正されることにより、試料９０に関する電磁波応答の測定精度を向上することができる。

【0056】

特に、光伝導スイッチ１３１にて発生するエミッタ電流の測定する際、光伝導スイッチ１３１をテラヘルツ波検出器として用いた場合に行われるときに用いられる構成を採用することができる。したがって、エミッタ電流を測定することは比較的容易であるため、電磁波応答の測定の高精度化を容易に実現することができる。

【0057】

なお、本実施形態においては、図５に示されるステップＳ２にて、補正テーブルが作成されているが、補正テーブルの作成は省略することも可能である。例えば、補正係数を算出するための数式を、ＲＡＭまたは記憶部３７に格納しておき、ステップＳ５にて補正電磁波強度を算出する際に、該数式が呼び出されるようにしてもよい。

【0058】

また、図６に示される例では、光伝導スイッチ１３１における、エミッタ電流Ａおよび放射電磁波強度Ｉが、比例する関係にあるが、光伝導スイッチ１３１の特性によっては、放射電磁波強度Ｉがエミッタ電流Ａに比例しないこともあり得る。この比例しない場合について、図９を参照しつつ説明する。

【0059】

図９は、相互に比例しないエミッタ電流Ａと放射電磁波強度Ｉの相関を示す相関図である。図９に示される例では、測定されたエミッタ電流Ａおよび放射電磁波強度Ｉを示す複数の点が、一直線上にプロットされておらず、分散している。このような測定結果が得られた場合には、エミッタ電流Ａと放射電磁波強度Ｉの相関関係を決定するために、カーブフィッティングが行われる。

【0060】

カーブフィッティングの方法は、特に限定されるものではないが、例えば、図９に示されるように、グラフ上にプロットされた各点を通るベジェ曲線Ｃ２が決定されることが考えられる。このようなカーブフィッティングが行われることにより、エミッタ電流Ａと放射電磁波強度Ｉの相関関係（具体的には、放射電磁波強度を算出するための関数）が決定される。もちろん、最小二乗法によって、エミッタ電流Ａと放射電磁波強度Ｉの相関を示す回帰曲線が決定されることにより、相関関係が決定されてもよい。

【0061】

このカーブフィッティングにより決定された相関関係に基づき、観測電磁波強度Ｊ（ｔ）の測定時におけるエミッタ電流Ａ（ｔ）から、放射電磁波強度を算出できる。そして、観測電磁波強度Ｊ（ｔ）が算出された放射電磁波強度に比例することに基づき、放射電磁波強度の大きさに応じて観測電磁波強度Ｊ（ｔ）を補正した補正電磁波強度Ｇ（ｔ）を取得することができる。

【0062】

＜２． 変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【0063】

例えば、電磁波応答測定装置１における、試料９０の保持手段に、試料９０を平面内で任意に移動させる移動機構が設けられていてもよい。試料９０上の広い範囲にわたって、電磁波パルスＴ１を容易に照射することができる。これにより、試料９０の一部領域または全領域における、物性情報を画像化したイメージングを行うことが可能である。

【0064】

また、上記実施形態では、パルス復元が行われているが、移動ステージ１７１が固定されることにより、検出タイミングが固定された状態で電磁波応答が測定されることも考えられる。

【0065】

さらに、上記実施形態および変形例にて説明した各構成は、互いに矛盾の生じない限り、適宜組み合わせたり、または省略したりすることができる。

【符号の説明】

【0066】

１ 電磁波応答測定装置
１１ フェムト秒レーザ
１２ ビームスプリッタ
１３ 電磁波発生部
１３１ 光伝導スイッチ
１３３ 電源
１３５ 電流検出部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 放物面ミラー
１５ 電磁波検出部
１６ 光チョッパー
１７ 遅延部
１７１ 移動ステージ
１７３ 折り返しミラー
１８ 制御部
２１ 光伝導膜
２２，２３ 電極
２４，２４ 平行伝送線路部
２５ 微小ダイポールアンテナ
２５１ ギャップ
３１ 補正部
３３ 表示部
３５ 操作入力部
３７ 記憶部
９０ 試料
Ｃ１ 直線
Ｃ２ ベジェ曲線
Ｉ 放射電磁波強度
Ｊ 観測電磁波強度
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ パルス光
Ｒ１ 補正テーブル
Ｔ１ 電磁波パルス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】