特許 6139327 テラヘルツ波分光測定装置及び方法、非線形光学結晶の検査装置及び方法

(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】6139327

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】テラヘルツ波分光測定装置及び方法、非線形光学結晶の検査装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01J 3/28 20060101AFI20170522BHJP

   G02F 1/37 20060101ALI20170522BHJP

   G01J 3/02 20060101ALI20170522BHJP

   G01N 21/3581 20140101ALI20170522BHJP

   G01N 21/01 20060101ALI20170522BHJP

   G01M 11/00 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G01J3/28

   G02F1/37

   G01J3/02 C

   G01N21/3581

   G01N21/01 D

   G01M11/00 T

【請求項の数】11

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-168673(P2013-168673)

(22)【出願日】2013年8月14日

(65)【公開番号】特開2014-62892(P2014-62892A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2016年6月14日

(31)【優先権主張番号】特願2012-190276(P2012-190276)

(32)【優先日】2012年8月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000141897

【氏名又は名称】アークレイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】北村 茂

【審査官】 横尾 雅一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２６８１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０６７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０７０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２２００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１６２６５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１６５３５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／１２１５９８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ ３／００−３／５２

Ｇ０１Ｎ ２１／００−２１／６１

Ｇ０１Ｍ １１／００

Ｇ０２Ｆ １／３７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波を直接、または該テラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出する第１検出手段と、
前記非線形光学結晶から発生された、前記異なる２波長の光の各々の第２高調波または第３高調波を検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度を、前記第２検出手段により検出された第２高調波または第３高調波の強度に基づいて補正した測定値を得る測定手段と、
を含むテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項2】

前記測定手段は、前記第１検出手段により直接検出されたテラヘルツ波をベースラインテラヘルツ波として取得し、該ベースラインテラヘルツ波と同時に検出された前記第２高調波または前記第３高調波をベースライン光高調波として取得し、該ベースラインテラヘルツ波、該ベースライン光高調波、前記測定テラヘルツ波、及び該測定テラヘルツ波と同時に検出された前記第２高調波または前記第３高調波の関係に基づいて、前記補正した測定値を得る請求項１記載のテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項3】

前記測定手段は、前記非線形光学結晶から発生されるテラヘルツ波を周波数掃引しながら前記測定対象に照射することにより検出された前記測定テラヘルツ波、または前記非線形光学結晶から発生される特定周波数のテラヘルツ波を前記測定対象に照射することにより検出された前記測定テラヘルツ波を用いて、前記測定値を得る請求項１または請求項２記載のテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項4】

固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波を直接、または該テラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出する第１検出手段と、
前記非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方を検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度を、前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度に基づいて補正した測定値を得る測定手段と、
前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関に基づいて、前記非線形光学結晶の損傷の有無を判定する判定手段と、
を含むテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項5】

前記判定手段は、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関係数の絶対値または決定係数が、予め定めた閾値より小さい場合に、前記非線形光学結晶に損傷が生じていると判定する請求項４記載のテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項6】

前記判定手段は、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関係数の絶対値または決定係数と、正常な状態の非線形光学結晶を用いて得られた相関係数の絶対値または決定係数との差分が、予め定めた閾値より大きい場合に、前記非線形光学結晶に損傷が生じていると判定する請求項４記載のテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項7】

前記測定手段は、前記第１検出手段により直接検出されたテラヘルツ波をベースラインテラヘルツ波として取得し、該ベースラインテラヘルツ波と同時に検出された光高調波をベースライン光高調波として取得し、該ベースラインテラヘルツ波、該ベースライン光高調波、前記測定テラヘルツ波、及び該測定テラヘルツ波と同時に検出された前記光高調波の関係に基づいて、前記補正した測定値を得る請求項４〜請求項６のいずれか１項記載のテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項8】

前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度及び前記第２検出手段により検出された第２高調波または第３高調波の強度のいずれか一方の強度と、正常な状態の非線形光学結晶を用いて得られた測定テラヘルツ波の強度と前記第２高調波または前記第３高調波の強度との関係式とに基づいて得られた他方の強度を示す計算値と、検出された前記他方の強度との差分が、予め定めた閾値より大きい場合に、前記非線形光学結晶に損傷が生じていると判定する判定手段を含む請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のテラヘルツ波分光測定装置。

【請求項9】

固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出し、
前記非線形光学結晶から発生された、前記異なる２波長の光の各々の第２高調波または第３高調波を検出し、
検出された測定テラヘルツ波の強度を、検出された第２高調波または第３高調波の強度に基づいて補正した測定値を得る
テラヘルツ波分光測定方法。

【請求項10】

固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶と、
前記非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波を直接、または該テラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出する第１検出手段と、
前記非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方を検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関に基づいて、前記非線形光学結晶の損傷の有無を判定する判定手段と、
を含む非線形光学結晶の検査装置。

【請求項11】

固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出し、
前記非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方を検出し、
検出された前記測定テラヘルツ波の強度と検出された前記光高調波の少なくとも一方の強度との相関に基づいて、前記非線形光学結晶の損傷の有無を判定する
非線形光学結晶の検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、テラヘルツ波分光測定装置及び方法、並びに非線形光学結晶の検査装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測定試料のテラヘルツスペクトルを周波数校正する場合において、試料に周波数掃引して照射するテラヘルツ光から参照光を分岐して、照射するテラヘルツ光の強度補正を行う周波数掃引式テラヘルツスペクトル測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、試料を調査する装置であって、放出された電磁放射のビームで試料を照射するエミッター、及び試料から反射された放射を検出する検出器を含み、エミッターの活動部分及び検出器の活動部分の両方として機能する光学的に非線形な部材があり、エミッター及び検出器は、光学的に非線形な部材の同じ領域を使用する装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の装置では、反射測定を対象として、テラヘルツ波の照射及び検出光路を同一とすること、及び照射光路にテラヘルツ反射鏡を設置することにより、テラヘルツ波の発生と検出及び参照光の取得を行っている。

【0004】

また、半導体レーザ励起のレーザ装置においては、励起光の波長や強度により、レーザ装置から出力されるレーザ出力光の強度が変動することが知られている。そこで、レーザ出力光の強度を検出し、その値に応じて、レーザ出力光の強度を安定させるように、励起用の半導体レーザの駆動電流や温度を制御する半導体レーザ励起のレーザ装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２６８１６２号公報

【特許文献2】特開２００３−５２９７６０号公報

【特許文献3】特開平０５-０２９６９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

一般的に、分光分析において測定感度を高めるためには、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の向上、すなわち信号強度の増大及びノイズの低減を図ることが極めて重要である。また、測定再現性を高めるためには、光源光強度変化を参照とする測定光の強度補正を行うことが重要である。このことは、テラヘルツ波分光分析にも当てはまり、高感度分析には高強度のテラヘルツ光源及び測定光の強度補正が必須である。

【0007】

しかしながら、特許文献１の技術では、テラヘルツ測定光の強度補正を行うための参照光を、テラヘルツ光源から分岐することにより取得している。このことは、測定対象物に照射するテラヘルツ波強度、すなわち光源光強度が低下することを意味し、分光分析において高感度高再現性を実現する１つの要因である高強度のテラヘルツ光源を実現することができない、という問題がある。

【0008】

また、特許文献３の技術では、レーザ出力光の強度を安定させるために、レーザ装置から出力されたレーザ出力光の一部を取り出しており、測定対象物に照射する光源光強度が低下するという問題は、光源光がレーザ出力光の場合でも、同様に存在する。特に、テラヘルツ波は元々強度が弱いため、テラヘルツ光源から参照光を分岐すると、テラヘルツ光源の強度の低下が顕著になってしまう。

【0009】

また、特許文献１の技術のように、テラヘルツ光源から参照光を分岐する方法では、測定対象物を透過または反射したテラヘルツ波を検出する検出器と、参照光として分岐したテラヘルツ波を検出する検出器とで、２つのテラヘルツ波用の検出器が必要となるが、テラヘルツ波の検出器は高価であるため、価格面での問題もある。

【0010】

また、特許文献２の技術では、テラヘルツ反射鏡を差し込むことにより、同一光路で検出光と参照光とを検出しているため、テラヘルツ波用の検出器は１つで構成することができる。しかし、検出光と参照光との取得タイミングが異なるため、精度良く強度補正を行うことができない、という問題がある。

【0011】

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、発生するテラヘルツ波の強度を低下させることなく、精度良くテラヘルツ波測定値の強度補正を行うことができるテラヘルツ波分光測定装置及び方法、並びに測定に用いる非線形光学結晶の状態を検査することができる非線形光学結晶の検査装置及び方法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】

上記目的を達成するために、本発明のテラヘルツ波分光測定装置は、固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波を直接、または該テラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出する第１検出手段と、前記非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度を、前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度に基づいて補正した測定値を得る測定手段と、を含んで構成されている。

【0013】

本発明のテラヘルツ波分光測定装置によれば、固有の非線形係数を有する非線形光学結晶に異なる２波長の光が励起光として入射されると、非線形光学結晶が、結晶自体が有する非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、異なる２波長の光の各々が非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する。非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波は直接、またはテラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波として第１検出手段により検出される。また、非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方は第２検出手段により検出される。そして、測定手段が、第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度を、第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度に基づいて補正した測定値を得る。

【0014】

このように、従来のテラヘルツ測定系では利用されておらず、テラヘルツ波と同一の非線形係数に応じて発生した光高調波の強度を用いてテラヘルツ波の強度を補正することにより、発生するテラヘルツ波の強度を低下させることなく、精度良くテラヘルツ波測定値の強度補正を行うことができる。

【0015】

また、前記測定手段は、前記第１検出手段により直接検出されたテラヘルツ波をベースラインテラヘルツ波として取得し、該ベースラインテラヘルツ波と同時に検出された光高調波をベースライン光高調波として取得し、該ベースラインテラヘルツ波、該ベースライン光高調波、前記測定テラヘルツ波、及び該測定テラヘルツ波と同時に検出された前記光高調波の関係に基づいて、前記補正した測定値を得ることができる。このようなベースライン補正を行うことで、適切な強度補正を行うことができる。

【0016】

また、前記光高調波は、前記異なる２波長の光の各々の第２高調波または第３高調波である。

【0017】

また、前記測定手段は、前記非線形光学結晶から発生されるテラヘルツ波を周波数掃引しながら前記測定対象に照射することにより検出された前記測定テラヘルツ波、または前記非線形光学結晶から発生される特定周波数のテラヘルツ波を前記測定対象に照射することにより検出された前記測定テラヘルツ波を用いて、前記測定値を得ることができる。このように測定方法に係わらず本発明を適用することができる。

【0018】

また、本発明のテラヘルツ波分光測定装置は、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関に基づいて、前記非線形光学結晶の損傷の有無を判定する判定手段を含んで構成することができる。非線形光学結晶が有する非線形係数に応じて発生したテラヘルツ波と光高調波とは、非線形光学結晶が正常な状態であれば強い相関を示すため、テラヘルツ波の強度と光高調波の強度との相関に基づいて、非線形光学結晶の損傷の有無を判定することができる。

【0019】

例えば、前記判定手段は、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関係数の絶対値または決定係数が、予め定めた閾値より小さい場合に、前記非線形光学結晶に損傷が生じていると判定することができる。

【0020】

また、例えば、前記判定手段は、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関係数の絶対値または決定係数と、正常な状態の非線形光学結晶を用いて得られた相関係数の絶対値または決定係数との差分が、予め定めた閾値より大きい場合に、前記非線形光学結晶に損傷が生じていると判定することができる。

【0021】

また、本発明のテラヘルツ波分光測定装置は、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度及び前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度のいずれか一方の強度と、正常な状態の非線形光学結晶を用いて得られた測定テラヘルツ波の強度と光高調波の少なくとも一方の強度との関係式とに基づいて得られた他方の強度を示す計算値と、検出された前記他方の強度との差分が、予め定めた閾値より大きい場合に、前記非線形光学結晶に損傷が生じていると判定する判定手段を含んで構成することができる。このような判定手段を用いることによっても、非線形光学結晶の損傷の有無を判定することができる。

【0022】

また、本発明のテラヘルツ波分光測定方法は、固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出し、前記非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方を検出し、検出された測定テラヘルツ波の強度を、検出された光高調波の少なくとも一方の強度に基づいて補正した測定値を得る方法である。

【0023】

また、本発明の非線形光学結晶の検査装置は、固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶と、前記非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波を直接、または該テラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出する第１検出手段と、前記非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方を検出する第２検出手段と、前記第１検出手段により検出された測定テラヘルツ波の強度と前記第２検出手段により検出された光高調波の少なくとも一方の強度との相関に基づいて、前記非線形光学結晶の損傷の有無を判定する判定手段と、を含んで構成されている。

【0024】

また、本発明の非線形光学結晶の検査方法は、固有の非線形係数を有し、入射された異なる２波長の光から前記非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によるテラヘルツ波と、前記異なる２波長の光の各々が前記非線形係数に応じて波長変換された光高調波の各々とを発生する非線形光学結晶から発生されたテラヘルツ波が照射された測定対象を透過または反射した測定テラヘルツ波を検出し、前記非線形光学結晶から発生された光高調波の少なくとも一方を検出し、検出された前記測定テラヘルツ波の強度と検出された前記光高調波の少なくとも一方の強度との相関に基づいて、前記非線形光学結晶の損傷の有無を判定する検査方法である。

【0025】

本発明の非線形光学結晶の検査装置及び方法によれば、測定テラヘルツ波の強度と光高調波の強度との相関に基づいて、測定に用いる非線形光学結晶の状態を検査することができる。

【発明の効果】

【0026】

以上説明したように、本発明のテラヘルツ波分光測定装置及び方法によれば、従来のテラヘルツ測定系では利用されておらず、テラヘルツ波と同一の非線形係数に応じて発生した光高調波の強度を用いてテラヘルツ波の強度を補正することにより、発生するテラヘルツ波の強度を低下させることなく、精度良くテラヘルツ波測定値の強度補正を行うことができる、という効果が得られる。

【0027】

また、本発明の非線形光学結晶の検査装置及び方法によれば、測定テラヘルツ波の強度と光高調波の強度との相関に基づいて、測定に用いる非線形光学結晶の状態を検査することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第１の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置の構成を示す概略図である。

【図2】制御部の構成を示すブロック図である。

【図3】ＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との相関を示すグラフである。

【図4】周波数掃引に対するＴＨｚ測定値を示すグラフである。

【図5】従来のベースライン補正を行ったＴＨｚ測定値を示すグラフである。

【図6】第１の実施の形態における強度補正を行ったＴＨｚ測定値を示すグラフである。

【図7】第１の実施の形態におけるベースライン補正を行ったＴＨｚ測定値を示すグラフである。

【図8】第１の実施の形態におけるベースライン補正値算出処理の内容を示すフローチャートである。

【図9】第１の実施の形態におけるサンプル測定処理の内容を示すフローチャートである。

【図10】第２の実施の形態におけるサンプル測定処理の内容を示すフローチャートである。

【図11】非線形光学結晶の正常及び損傷と、ＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との相関との関係を示すグラフである。

【図12】第３の実施の形態におけるサンプル測定処理の内容を示すフローチャートである。

【図13】第４の実施の形態におけるサンプル測定処理の内容を示すフローチャートである。

【図14】ＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との相関と、ＳＨＧ測定値とＳＨＧ計算値との差分との関係を示すグラフである。

【図15】第５の実施の形態における検査処理の内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【0030】

図１に示すように、本実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置１０は、固有の非線形係数を有する非線形光学結晶１２と、非線形光学結晶１２に入射される異なる２波長の励起光を発生する励起光光源１４と、非線形光学結晶１２から発生したテラヘルツ波（以下、「ＴＨｚ波」と表記する）と第２高調波（以下、「ＳＨＧ波」と表記する）とを分光するフィルタ１６と、測定対象のサンプルをセットする測定ステージ１８と、ＴＨｚ波を検出するＴＨｚ検出器２０と、ＳＨＧ波を検出するＳＨＧ検出器２２と、ＴＨｚ波の分光測定の処理を実行する制御部２４と、操作することにより各種情報を入力すると共に、測定結果等を表示するためのタッチパネルディスプレイ等で構成された表示操作部２６とを含んで構成されている。なお、ＴＨｚ検出器２０は本発明の第１検出手段の一例であり、ＳＨＧ検出器２２は本発明の第２検出手段の一例であり、制御部２４は本発明の測定手段の一例である。

【0031】

非線形光学結晶１２は、励起光光源１４から入射された異なる２波長の励起光から、非線形光学結晶１２が有する非線形係数に応じた和周波発生または差周波発生によりＴＨｚ波を発生する。また、ＴＨｚ波と同時に、入射された２波長の励起光の各々が非線形係数に応じて波長変換されたＳＨＧ波の各々を発生する。例えば、２波長の励起光の周波数がω_１及びω_２であった場合、周波数ω_３＝｜ω_１＋ω_２｜または｜ω_１−ω_２｜となるＴＨｚ波を発生すると共に、周波数２ω_１及び２ω_２となるＳＨＧ波を発生する。非線形光学結晶１２としては、例えば、ＤＡＳＴ（４−ジメチルアミノ−Ｎ−メチル−４−スチルバゾリウムトシレート）結晶やＤＡＳＣ（４−ジメチルアミノ−Ｎ−メチル−４−スチルバゾリウム−ｐ−クロロベンゼンスルホネート）結晶を用いることができる。

【0032】

励起光光源１４は、例えば、異なる２波長の光を発生することができる２波長発生半導体レーザ等を用いることができる。

【0033】

フィルタ１６は、ＴＨｚ波の周波数帯域の光を透過し、ＳＨＧ波の周波数帯域の光を反射するダイクロイックフィルタを用いることができる。なお、フィルタ１６としては、ＴＨｚ波とＳＨＧ波とを分光することができるものであればよい。

【0034】

ＴＨｚ検出器２０は、ＴＨｚ波を検出し、検出したＴＨｚ波の強度に応じた電気信号をＴＨｚ測定値として出力するもので、例えば、焦電検出器等を用いることができる。

【0035】

ＳＨＧ検出器２２は、ＳＨＧ波を検出し、検出したＳＨＧ波の強度に応じた電気信号をＳＨＧ測定値として出力するもので、例えば、シリコン（Ｓｉ）ボロメータ等を用いることができる。なお、ＳＨＧ波は上記のように周波数２ω_１及び２ω_２の２つが発生するが、ＳＨＧ検出器２２は、２つのＳＨＧ波のいずれかを検出するようにしてもよいし、２つのＳＨＧ波を検出して、その強度の和をＳＨＧ測定値として出力するようにしてもよい。

【0036】

制御部２４は、図２に示すように、テラヘルツ波分光測定装置１０全体の制御を司るＣＰＵ３０、後述するベースライン補正値算出処理及びサンプル測定処理を含むテラヘルツ波分光測定処理を実行するためのプログラム等を記憶した記憶媒体としてのＲＯＭ３２、ワークエリアとしてデータを一時的に格納するＲＡＭ３４、各種情報が記憶された記憶手段としてのメモリ３６、入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）３８、及びこれらを接続するバスを含むコンピュータで構成されている。また、さらに記憶手段としてのＨＤＤを設けてもよい。Ｉ／Ｏポート３８には、ＴＨｚ検出器２０、ＳＨＧ検出器２２、及び表示操作部２６が接続されている。

【0037】

ここで、本実施の形態の原理について説明する。

【0038】

本実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置１０では、ＳＨＧ検出器２２で検出されたＳＨＧ波を参照光として用い、ＴＨｚ測定値の強度補正を行う。ＳＨＧ波はテラヘルツ測定系においては不要な光であり、従来はフィルタでカットするなどして利用されずにいた。そのため、ＳＨＧ波を参照光として取得しても、非線形光学結晶１２から発生するＴＨｚ波の強度が低下することはない。

【0039】

また、以下に示すような要因で、非線形光学結晶１２から発生するＴＨｚ波の強度には揺らぎが生じる。
（ａ）励起光の出力値のゆらぎ
（ｂ）非線形光学結晶１２中に含まれる結晶構造の部分的乱れ、結晶構造の転位や格子欠陥
（ｃ）励起光を照射した際に、非線形光学結晶１２内に生じる熱レンズ効果
（ｄ）励起光の出力値の揺らぎによる、励起光の照射時間の経過に伴って非線形光学結晶１２内に溜まる熱量の変化

【0040】

ＴＨｚ波の強度の揺らぎは、測定されるＴＨｚ測定値に影響を与えるため、上記のような要因を考慮したＴＨｚ測定値の強度補正を行う必要がある。

【0041】

ここで、発生するＴＨｚ波の強度低下を抑制するために、ＴＨｚ波自体を分光するのではなく、例えば、非線形光学結晶１２を透過した励起光（基本波）を参照光として取得することも考えられる。しかし、この場合、基本波は非線形光学結晶１２の非線形係数に応じて波長変換された光ではないため、上記（ａ）の要因によるＴＨｚ波強度の揺らぎを解消することはできるが、上記（ｂ）〜（ｄ）のように、非線形光学結晶１２の構造等を要因とするＴＨｚ波強度の揺らぎを解消することはできない。

【0042】

一方、ＴＨｚ波とＳＨＧ波とは、非線形光学結晶１２の同一の非線形係数に応じて発生されたものであるため、上記（ｂ）〜（ｄ）のような要因によるＴＨｚ波の揺らぎに対して、ＳＨＧ波にも同調した揺らぎが生じる。図３に、励起光出力を変化させて非線形光学結晶１２から発生するＴＨｚ波の強度を変動させながら、同時に測定したＴＨｚ測定値及びＳＨＧ測定値を、Ｘ軸にＴＨｚ測定値（電圧値［Ｖ］）、Ｙ軸にＳＨＧ測定値（電圧値［Ｖ］）を取ってプロットしたグラフを示す。同図に示すように、ＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との間に比例相関があることが分かる。

【0043】

このように、従来利用されていなかったＳＨＧ波を用いることにより、ＴＨｚ波強度を低下させることなく、様々な要因で発生するＴＨｚ波強度の揺らぎに対応したＴＨｚ測定値の強度補正を行うことができる。

【0044】

続いて、ＳＨＧ波を用いたＴＨｚ測定値の強度補正の原理について説明する。

【0045】

励起光の出力を一定とした場合、及び変動させた場合の各々において、ＴＨｚ波の周波数掃引を行った際の周波数−ＴＨｚ測定値の測定結果を図４に示す。励起光の出力を一定とした場合の周波数−ＴＨｚ測定値をベースラインＴＨｚ測定値ＴＢとし、測定開始時刻をｔ０する。また、励起光出力の変動はテラヘルツ波光源の光源ドリフトを仮定したものであり、励起光の出力を変動させた場合の周波数−ＴＨｚ測定値として、測定開始時刻ｔ１（ｔ１＞ｔ０）のＴＨｚ測定値Ｔ１、及び測定開始時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）のＴＨｚ測定値Ｔ２を測定した。同図に示すように、光源ドリフトさせた場合には、４ＴＨｚ以降の周波数において、ＴＨｚ測定値の低下が顕著となる。

【0046】

また、従来のテラヘルツ測定系（シングルビーム系）では、測定対象のサンプルに対する測定前に、上記のような周波数掃引を行ってベースラインＴＨｚ測定値ＴＢを測定しておき、サンプル測定時のＴＨｚ測定値Ｔに対して、Ｔ／ＴＢとしてシングルビーム補正を行っている。

【0047】

図４の測定結果をこの補正値に適用した結果を図５に示す。ＴＢ、Ｔ１、Ｔ２はいずれもサンプルを介することなく測定した値であるため、補正値の適性値は１付近となるはずであるが、同図に示すように、光源ドリフトを発生させた場合には補正値と適性値との間にズレが生じている。また、Ｔ１／ＴＢとＴ２／ＴＢとの間にも補正値のズレが生じており、このことは、様々な要因でＴＨｚ波強度の揺らぎが生じるため、測定の都度揺らぎの状態も異なり、測定値にズレを生じさせていることを表している。

【0048】

従って、従来のようなベースライン補正では、様々な要因で発生したテラヘルツ波の揺らぎによる測定値のズレを補正することができない。

【0049】

一方、本実施の形態では、ＳＨＧ波とＴＨｚ波との相関が強いことに基づいて、すなわちＳＨＧ波がＴＨｚ波と同調して揺らぐことに基づいて、ＳＨＧ測定値Ｓを用いて下記（１）式によりＴＨｚ測定値Ｔの強度補正を行う。
ＴＨｚ測定値の強度補正式＝Ｔ／Ｓ （１）
ここで、Ｔ及びＳは同時に測定された測定値である。

【0050】

図４に示した測定結果を（１）式で補正した結果を図６に示す。同図に示すように、図４の測定結果では見られたＴＨｚ測定値の低下が解消されている。

【0051】

また、（１）式の強度補正式を用いて、下記（２）式によりベースライン補正を行う。
ベースライン補正式＝（Ｔ／Ｓ）／（ＴＢ／ＳＢ） （２）
ここで、ＳＢはベースラインＴＨｚ測定値ＴＢと同時に測定されたベースラインＳＨＧ測定値である。なお、（２）式の補正式は一例であり、（Ｔ／ＴＢ）×（ＳＢ／Ｓ）等適宜変更した形で用いてもよい。

【0052】

（２）式によるベースライン補正結果を図７に示す。同図に示すように、図５の補正結果では見られた測定値と適性値（ここでは１）との間のズレ、及び測定間（ここではＴ１とＴ２）でのズレが共に解消されている。

【0053】

次に、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置１０の作用について説明する。まず、測定ステージ１８にサンプルがセットされていないサンプル測定前等の所定のタイミングで、図８に示すベースライン補正値算出処理を実行する。そして、測定ステージ１８にサンプルがセットされたサンプル測定時に、図９に示すサンプル測定処理を実行する。各処理は、ＣＰＵ３０がＲＯＭ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより行われる。以下、各処理について詳述する。

【0054】

まず、ベースライン補正値算出処理では、ステップ１００で、励起光光源１４から励起光を発生させ非線形光学結晶１２に照射開始させ、ＴＨｚ波の周波数掃引を行うために、２つの周波数差が変動するように励起光を調整する。このとき、非線形光学結晶１２からはＴＨｚ波とそのＴＨｚ波と相関するＳＨＧ波が発生する。

【0055】

次に、ステップ１０２で、周波数掃引における各周波数において、非線形光学結晶１２から発生したＴＨｚ波をＴＨｚ検出器２０に検出させると共に、発生したＳＨＧ波をＳＨＧ検出器２２に検出させる。これにより、ＴＨｚ検出器２０からは、検出したＴＨｚ波の強度に応じた電圧値の電気信号が出力され、ＳＨＧ検出器２２からは、検出したＳＨＧ波の強度に応じた電圧値の電気信号が出力される。

【0056】

次に、ステップ１０４で、ＴＨｚ検出器２０から出力された電気信号をベースラインＴＨｚ測定値ＴＢとして取得すると共に、ＳＨＧ検出器２２から出力された電気信号をベースラインＳＨＧ測定値ＳＢとして取得する。

【0057】

次に、ステップ１０６で、上記ステップ１０４で取得したベースラインＴＨｚ測定値ＴＢ及びベースラインＳＨＧ測定値ＳＢから、周波数毎にＴＢ／ＳＢを算出し、ベースライン補正値としてメモリ３６等の所定の記憶領域に保存して、ベースライン補正値算出処理を終了する。

【0058】

次に、サンプル測定処理では、ステップ１１０及び１１２で、ベースライン補正値算出処理のステップ１００及び１０２と同様の処理により、周波数掃引しながらＴＨｚ波及びＳＨＧ波を発生させ、各々ＴＨｚ検出器２０及びＳＨＧ検出器２２に検出させる。この際、ＴＨｚ検出器２０で検出されるＴＨｚ波は、測定ステージ１８にセットされたサンプルを透過または反射したＴＨｚ波である。

【0059】

次に、ステップ１１４で、ＴＨｚ検出器２０から出力された電気信号をＴＨｚ測定値Ｔとして取得すると共に、ＳＨＧ検出器２２から出力された電気信号をＳＨＧ測定値Ｓとして取得する。

【0060】

次に、ステップ１１６で、所定の記憶領域からベースライン補正値ＴＢ／ＳＢを読み出し、上記ステップ１１４で取得したＴＨｚ測定値Ｔ及びＳＨＧ測定値Ｓを用いて、上記（２）式によりベースライン補正を行う。

【0061】

次に、ステップ１１８で、上記ステップ１１６で補正された測定結果を表示操作部２６に出力して、サンプル測定処理を終了する。測定結果の出力は、例えば、周波数−（Ｔ／Ｓ）／（ＴＢ／ＳＢ）で表されるＴＨｚ波分光スペクトルのグラフを表示するようにしてもよいし、別途記憶しておいたサンプルの種類毎のＴＨｚ波分光スペクトルと測定されたＴＨｚ波分光スペクトルとを比較することによりサンプルの種類を同定し、その同定結果を出力するようにしてもよい。

【0062】

以上説明したように、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置によれば、従来のテラヘルツ測定系では利用されておらず、テラヘルツ波と同一の非線形係数に応じて発生したＳＨＧ波を参照光として用いることにより、発生するテラヘルツ波の強度を低下させることなく、精度良くテラヘルツ波測定値の強度補正を行うことができる。

【0063】

そのため、測定再現性を維持しつつ、測定感度の向上を図ることができる。

【0064】

次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、ＴＨｚ波とＳＨＧ波との相関に基づいて、非線形光学結晶の損傷の有無を判定した上で、テラヘルツ波分光測定を行う場合について説明する。第２の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置の構成は、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置１０の構成と同一であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、制御部２４は本発明の判定手段の一例である。以下、第２の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置の作用について説明する。

【0065】

まず、第１の実施の形態と同様に、測定ステージ１８にサンプルがセットされていないサンプル測定前等の所定のタイミングで、図８に示すベースライン補正値算出処理を実行する。そして、測定ステージ１８にサンプルがセットされたサンプル測定時に、図１０に示すサンプル測定処理を実行する。各処理は、ＣＰＵ３０がＲＯＭ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより行われる。以下、第２の実施の形態におけるサンプル測定処理について詳述する。なお、第１の実施の形態におけるサンプル測定処理と同一の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【0066】

ステップ１１０〜１１４を経て、ＴＨｚ測定値Ｔ及びＳＨＧ測定値Ｓを取得する。次に、ステップ２００で、上記ステップ１１４で取得したＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関係数の絶対値｜Ｒ｜を計算する。図１１に示すように、非線形光学結晶１２に損傷が生じた場合には、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関が弱くなり、相関係数の絶対値｜Ｒ｜が小さくなる。

【0067】

そこで、ステップ２０２で、上記ステップ２００で計算した相関係数の絶対値｜Ｒ｜が予め定めた閾値ｔｈ_１（例えば、０．９５）を超えているか否かを判定する。｜Ｒ｜＞ｔｈ_１の場合には、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関が強く、非線形光学結晶１２は正常であると判定して、ステップ１１６へ移行し、第１の実施の形態と同様にベースライン補正を行って、次のステップ１１８で補正された測定結果を出力して、サンプル測定処理を終了する。

【0068】

一方、｜Ｒ｜≦ｔｈ_１の場合には、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関が弱く、非線形光学結晶１２に損傷が生じていると判定して、ステップ２０４へ移行し、非線形光学結晶１２に損傷が生じている旨のメッセージを表示操作部２６に表示したり、図示しないスピーカからメッセージ音声やビープ音等を出力したりすることにより、非線形光学結晶１２の損傷を報知して、サンプル測定処理を終了する。なお、｜Ｒ｜≦ｔｈ_１の場合に、上記ステップ１１６及び１１８の処理と共に、非線形光学結晶１２の損傷を報知するようにしてもよい。

【0069】

以上説明したように、第２の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置によれば、ＴＨｚ波とＳＨＧ波との相関に基づいて、非線形光学結晶の損傷の有無も判定することができる。

【0070】

なお、上記第２の実施の形態では、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関を表す指標として、相関係数の絶対値を用いる場合について説明したが、決定係数を用いて、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関を判定するようにしてもよい。この場合、上記ステップ２００で、決定係数Ｒ^２を計算する。決定係数Ｒ^２も相関係数の絶対値｜Ｒ｜と同様に、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関が弱い場合に小さくなる。そこで、上記ステップ２０２で、決定係数Ｒ^２が予め定めた閾値ｔｈ_２（例えば、０．９０）を超えているか否かを判定し、Ｒ^２＞ｔｈ_２の場合には、非線形光学結晶１２は正常であると判定し、Ｒ^２≦ｔｈ_２の場合には、非線形光学結晶１２に損傷が生じていると判定するとよい。

【0071】

次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、第２の実施の形態とは異なる方法で得たＴＨｚ波とＳＨＧ波との相関に基づいて、非線形光学結晶の損傷の有無を判定した上で、テラヘルツ波分光測定を行う場合について説明する。第３の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置の構成は、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置１０の構成と同一であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、制御部２４は本発明の判定手段の一例である。以下、第３の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置の作用について説明する。

【0072】

まず、第１の実施の形態と同様に、測定ステージ１８にサンプルがセットされていないサンプル測定前等の所定のタイミングで、図８に示すベースライン補正値算出処理を実行する。また、非線形光学結晶１２に損傷が生じていない正常な状態で、第２の実施の形態におけるサンプル測定処理のステップ２００と同様の処理により、ベースライン補正値算出処理のステップ１０４で取得されたベースラインＴＨｚ測定値とベースラインＳＨＧ測定値との相関係数の絶対値｜Ｒ’｜を求めておき、メモリ３６等の所定の記憶領域に保存しておく。

【0073】

そして、測定ステージ１８にサンプルがセットされたサンプル測定時に、図１２に示すサンプル測定処理を実行する。各処理は、ＣＰＵ３０がＲＯＭ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより行われる。以下、第３の実施の形態におけるサンプル測定処理について詳述する。なお、第１及び第２の実施の形態におけるサンプル測定処理と同一の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【0074】

ステップ１１０〜１１４及び２００を経て、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関係数の絶対値｜Ｒ｜を計算する。

【0075】

次に、ステップ３００で、所定領域に記憶した正常時のベースラインＴＨｚ測定値とベースラインＳＨＧ測定値との相関係数の絶対値｜Ｒ’｜を読み出し、｜Ｒ’｜と上記ステップ２００で計算した｜Ｒ｜との差分ΔＲを計算する。非線形光学結晶１２の正常時には、ベースラインＴＨｚ測定値とベースラインＳＨＧ測定値とは強い相関を示すため、相関係数の絶対値｜Ｒ’｜は大きな値となる。その後の経時変化において、相関係数の絶対値｜Ｒ｜がより大きくなる方向へ変化することは想定し難いため、差分ΔＲが大きくなることは、ＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との相関が弱くなることを表す。

【0076】

そこで、ステップ３０２で、上記ステップ３００で計算した差分ΔＲの絶対値｜ΔＲ｜が予め定めた閾値ｔｈ_３（例えば、０．０５）未満か否かを判定する。｜ΔＲ｜＜ｔｈ_３の場合には、非線形光学結晶１２は正常であると判定して、ステップ１１６及び１１８の測定処理を実行し、｜ΔＲ｜≧ｔｈ_３の場合には、非線形光学結晶１２に損傷が生じていると判定して、ステップ２０４へ移行し、非線形光学結晶１２の損傷を報知して、サンプル測定処理を終了する。なお、｜ΔＲ｜≧ｔｈ_３の場合に、上記ステップ１１６及び１１８の処理と共に、非線形光学結晶１２の損傷を報知するようにしてもよい。

【0077】

以上説明したように、第３の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置によれば、ＴＨｚ波とＳＨＧ波との相関に基づいて、非線形光学結晶の損傷の有無も判定することができる。

【0078】

なお、上記第３の実施の形態では、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関を表す指標として、相関係数の絶対値の差分を用いる場合について説明したが、決定係数の差分を用いて、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関を判定するようにしてもよい。この場合、非線形光学結晶１２に損傷が生じていない正常な状態で、事前にベースラインＴＨｚ測定値とベースラインＳＨＧ測定値との決定係数Ｒ'^２を求めておき、上記ステップ２００で、決定係数Ｒ^２を計算し、上記ステップ３００で、差分ΔＲ^２＝Ｒ^２−Ｒ'^２を計算する。そして、上記ステップ３０２で、差分ΔＲ^２の絶対値｜ΔＲ^２｜が予め定めた閾値ｔｈ_４（例えば、０．１０）未満か否かを判定し、｜ΔＲ^２｜＜ｔｈ_４の場合には、非線形光学結晶１２は正常であると判定し、｜ΔＲ^２｜≧ｔｈ_４の場合には、非線形光学結晶１２に損傷が生じていると判定するとよい。

【0079】

次に、第４の実施の形態について説明する。第２及び第３の実施の形態では、ＴＨｚ波とＳＨＧ波との相関に基づいて、非線形光学結晶の損傷の有無を判定する場合について説明したが、第４の実施の形態では、検出されたＴＨｚ波の強度及びＳＨＧ波の強度が、非線形光学結晶が正常な状態でのＴＨｚ波とＳＨＧ波との関係式に沿った値として得られているか否かに基づいて、非線形光学結晶の損傷の有無を判定する場合について説明する。

【0080】

第４の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置の構成は、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置１０の構成と同一であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、制御部２４は本発明の判定手段の一例である。以下、第４の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置の作用について説明する。

【0081】

まず、第１の実施の形態と同様に、測定ステージ１８にサンプルがセットされていないサンプル測定前等の所定のタイミングで、図８に示すベースライン補正値算出処理を実行する。また、非線形光学結晶１２に損傷が生じていない正常な状態で、ベースライン補正値算出処理のステップ１０４で取得されたベースラインＴＨｚ測定値及びベースラインＳＨＧ測定値を用いて、図３に示すようなＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との関係式を求めておき、メモリ３６等の所定の記憶領域に保存しておく。図１１に示すように、非線形光学結晶１２に損傷が生じた場合には、正常時に比べてＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との相関が弱くなる。この変化をＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との関係式により把握して、非線形光学結晶１２の損傷の有無を判定するものである。なお、関係式としては線形近似や多項近似などの近似式を用いることができる。

【0082】

そして、測定ステージ１８にサンプルがセットされたサンプル測定時に、図１３に示すサンプル測定処理を実行する。各処理は、ＣＰＵ３０がＲＯＭ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより行われる。以下、第４の実施の形態におけるサンプル測定処理について詳述する。なお、第１及び第２の実施の形態におけるサンプル測定処理と同一の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【0083】

ステップ１１０〜１１４を経て、ＴＨｚ測定値Ｔ及びＳＨＧ測定値Ｓを取得する。次に、ステップ４００で、所定の記憶領域から正常時のＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との関係式を読み出し、関係式と上記ステップ１１４で取得したＴＨｚ測定値Ｔとに基づいて、非線形光学結晶１２が正常な場合に想定されるＳＨＧ測定値の値を計算し、これをＳＨＧ計算値Ｓ’とする。

【0084】

次に、ステップ４０２で、上記ステップ１１４で取得したＳＨＧ測定値Ｓと、上記ステップ４００で計算したＳＨＧ計算値Ｓ’との差分ΔＳを計算する。図１４に示すように、差分ΔＳが大きくなることは、ＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との相関が弱くなることを表す。

【0085】

そこで、ステップ４０４で、上記ステップ４０２で計算した差分ΔＳの絶対値｜ΔＳ｜が予め定めた閾値ｔｈ_５（例えば０．０５Ｖ）未満か否かを判定する。｜ΔＳ｜＜ｔｈ_５の場合には、非線形光学結晶１２は正常であると判定して、ステップ１１６及び１１８の測定処理を実行し、｜ΔＳ｜≧ｔｈ_５の場合には、非線形光学結晶１２に損傷が生じていると判定して、ステップ２０４へ移行し、非線形光学結晶１２の損傷を報知して、サンプル測定処理を終了する。なお、｜ΔＳ｜≧ｔｈ_５の場合に、上記ステップ１１６及び１１８の処理と共に、非線形光学結晶１２の損傷を報知するようにしてもよい。

【0086】

以上説明したように、第４の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置によれば、ＴＨｚ波とＳＨＧ波との相関に基づく場合に限らず、検出されたＴＨｚ測定値と、非線形光学結晶が正常時のＴＨｚ測定値とＳＨＧ測定値との関係式との差分に基づいても、非線形光学結晶の損傷の有無を判定することができる。

【0087】

なお、上記第４の実施の形態では、ＳＨＧ測定値ＳとＳＨＧ計算値Ｓ’との差分ΔＳを用いて、非線形光学結晶の損傷の有無を判定する場合について説明したが、ＴＨｚ測定値ＴとＴＨｚ計算値Ｔ’との差分ΔＴを用いて判定するようにしてもよい。この場合、上記ステップ４００で、正常時の関係式と上記ステップ１１４で取得したＳＨＧ測定値Ｓとに基づいて、非線形光学結晶１２が正常な場合に想定されるＴＨｚ測定値の値をＴＨｚ計算値Ｔ’として計算し、ステップ４０２で、上記ステップ１１４で取得したＴＨｚ測定値Ｔと、上記ステップ４００で計算したＴＨｚ計算値Ｔ’との差分ΔＴを計算する。そして、上記ステップ４０４で、差分ΔＴの絶対値｜ΔＴ｜が予め定めた閾値ｔｈ_６（例えば、０．０５Ｖ）未満か否かを判定し、｜ΔＴ｜＜ｔｈ_６の場合には、非線形光学結晶１２は正常であると判定し、｜ΔＴ｜≧ｔｈ_６の場合には、非線形光学結晶１２に損傷が生じていると判定するとよい。

【0088】

次に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態では、非線形光学結晶の状態を検査する検査装置について説明する。第５の実施の形態に係る非線形光学結晶の検査装置の構成は、第１の実施の形態に係るテラヘルツ波分光測定装置１０の構成と同一であるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。以下、第５の実施の形態に係る非線形光学結晶の検査装置の作用について説明する。

【0089】

図１５を参照して、第５の実施の形態に係る非線形光学結晶の検査装置において実行される検査処理について説明する。検査処理は、ＣＰＵ３０がＲＯＭ３２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより行われる。なお、第５の実施の形態に係る検査処理において、第１及び第２の実施の形態におけるサンプル測定処理と同一の処理については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【0090】

ステップ１１０〜１１４及び２００を経て、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関係数の絶対値｜Ｒ｜を計算し、次に、ステップ２０２で、｜Ｒ｜＞ｔｈ_１か否かを判定する。｜Ｒ｜＞ｔｈ_１の場合には、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関が強く、非線形光学結晶１２は正常であると判定して、ステップ５００へ移行し、検査結果として「正常」を出力して、検査処理を終了する。一方、｜Ｒ｜≦ｔｈ_１の場合には、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関が弱く、非線形光学結晶１２に損傷が生じていると判定して、ステップ５０２へ移行し、検査結果として「損傷」を出力して、検査処理を終了する。

【0091】

以上説明したように、第５の実施の形態に係る非線形光学結晶の検査装置によれば、ＴＨｚ波とＳＨＧ波との相関に基づいて、非線形光学結晶の状態を検査することができる。

【0092】

なお、上記第５の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、ＴＨｚ測定値ＴとＳＨＧ測定値Ｓとの相関を表す指標として、相関係数の絶対値を用いる場合について説明したが、第３または第４の実施の形態と同様の手法により、非線形光学結晶の状態を検査するようにしてもよい。

【0093】

また、上記各実施の形態では、参照光としてＳＨＧ波を用いる場合について説明したが、これに限定されず、非線形光学結晶の有する非線形係数に応じて周波数変換された光高調波であればよく、例えば、第３高調波を用いてもよい。

【0094】

また、上記各実施の形態では、周波数掃引によりテラヘルツ波分光測定を行う場合を例に説明したが、特定の周波数のＴＨｚ波による測定の場合にも本発明を適用することができる。この場合、上記実施の形態において周波数毎に行った処理を、特定の周波数についてのみ行えばよい。

【0095】

また、上記各実施の形態では、ＣＰＵがプログラムを実行することにより本発明のテラヘルツ波分光測定装置を実現する場合について説明したが、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の半導体集積回路により実現することも可能である。

【符号の説明】

【0096】

１０ テラヘルツ波分光測定装置
１２ 非線形光学結晶
１４ 励起光光源
１６ フィルタ
１８ 測定ステージ
２０ ＴＨｚ検出器
２２ ＳＨＧ検出器
２４ 制御部
２６ 表示操作部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】