特表 2024-530682 光電変換装置、電磁波検出装置、光電変換方法、及び、電磁波検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-23

(54)【発明の名称】光電変換装置、電磁波検出装置、光電変換方法、及び、電磁波検出方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 40/06 20060101AFI20240816BHJP

   H01J 40/12 20060101ALI20240816BHJP

   G01J 1/02 20060101ALI20240816BHJP

   G01J 4/04 20060101ALI20240816BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

H01J40/06

H01J40/12

G01J1/02 C

G01J1/02 D

G01J4/04 Z

H01Q21/24

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508576

(86)(22)【出願日】2022-08-05

(85)【翻訳文提出日】2024-02-09

(86)【国際出願番号】 EP2022072099

(87)【国際公開番号】W WO2023016940

(87)【国際公開日】2023-02-16

(31)【優先権主張番号】21190608.6

(32)【優先日】2021-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】522312399

【氏名又は名称】デンマークス テクニスケ ユニベルシテット

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100206966

【弁理士】

【氏名又は名称】崎山 翔一

(72)【発明者】

【氏名】河合 直弥

(72)【発明者】

【氏名】吉新 英朗

(72)【発明者】

【氏名】ランゲ サイモン レインコーフ

(72)【発明者】

【氏名】イェプセン ピーター ウドゥ

【テーマコード（参考）】

2G065

5J021

【Ｆターム（参考）】

2G065AB03

2G065AB10

2G065BA18

2G065BA40

2G065BC13

2G065BC16

2G065DA08

5J021AA09

5J021AB02

5J021JA05

5J021JA06

5J021JA10

(57)【要約】

光電変換装置は、電子放出部材を備えている。電子放出部材は、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有する。メタサーフェスは、第一アンテナ部と、第一バイアス部と、第二アンテナ部と、第二バイアス部と、を含んでいる。第一アンテナ部は、第一方向に延在していると共に電磁波の入射に応じて電子を放出する。第一バイアス部は、第一アンテナ部に面していると共に第一アンテナ部との間において第一方向の成分を有する電界を発生させるように構成される。第二アンテナ部は、第一方向と交差する第二方向に延在していると共に電磁波の入射に応じて電子を放出する。第二バイアス部は、第二アンテナ部に面していると共に第二アンテナ部との間において第二方向の成分を有する電界を発生させるように構成される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有する電子放出部材を備えており、
前記メタサーフェスは、第一方向に延在していると共に前記電磁波の入射に応じて電子を放出する第一アンテナ部と、前記第一アンテナ部に面していると共に前記第一アンテナ部との間において前記第一方向の成分を有する電界を発生させるように構成される第一バイアス部と、前記第一方向と交差する第二方向に延在していると共に前記電磁波の入射に応じて電子を放出する第二アンテナ部と、前記第二アンテナ部に面していると共に前記第二アンテナ部との間において前記第二方向の成分を有する電界を発生させるように構成される第二バイアス部と、を含んでいる、光電変換装置。

【請求項2】

前記メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えており、
前記電位制御部は、
前記メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が正である第一状態と、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が負である第二状態とを切り替え、
前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が正である第三状態と、前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が負である第四状態と、を切り替える、請求項１に記載の光電変換装置。

【請求項3】

前記第一アンテナ部は、前記第一方向において互いに異なる位置に配置されている第一及び第二先端を含んでおり、
前記第一バイアス部は、前記第一先端に面していると共に前記第一先端との間において前記第一方向の成分を有する電界を発生させる第一部分と、前記第二先端に面していると共に前記第二先端との間において前記第一方向の成分を有する電界を発生させる第二部分とを含んでおり、
前記第二アンテナ部は、前記第二方向において互いに異なる位置に配置されている第三及び第四先端を含んでおり、
前記第二バイアス部は、前記第三先端に面していると共に前記第三先端との間において前記第二方向の成分を有する電界を発生させる第三部分と、前記第四先端に面していると共に前記第四先端との間において前記第二方向の成分を有する電界を発生させる第四部分とを含んでおり、
前記第一方向において、前記第二部分、前記第二先端、前記第一先端、前記第一部分は、この順に配置されており、
前記第二方向において、前記第四部分、前記第四先端、前記第三先端、前記第三部分は、この順に配置されている、請求項１に記載の光電変換装置。

【請求項4】

前記メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えており、
前記電位制御部は、前記メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、
前記第一先端から前記第一部分に向かう電界の前記第一方向における成分は正であり、前記第二部分から前記第二先端に向かう電界の前記第一方向における成分は正であり、前記第三先端から前記第三部分に向かう電界の前記第二方向における成分は正であり、前記第四先端から前記第四部分に向かう電界の前記第二方向における成分は負である第一状態と、
前記第一部分から前記第一先端に向かう電界の前記第一方向における成分は負であり、前記第二先端から前記第二部分に向かう電界の前記第一方向における成分は負であり、前記第三先端から前記第三部分に向かう電界の前記第二方向における成分は正であり、前記第四先端から前記第四部分に向かう電界の前記第二方向における成分は負である第二状態と、を切り替え、
前記第一先端から前記第一部分に向かう電界の前記第一方向における成分は正であり、前記第二先端から前記第二部分に向かう電界の前記第一方向における成分は負であり、前記第三先端から前記第三部分に向かう電界の前記第二方向における成分は正であり、前記第四部分から前記第四先端に向かう電界の前記第二方向における成分は正である第三状態と、
前記第一先端から前記第一部分に向かう電界の前記第一方向における成分は正であり、前記第二先端から前記第二部分に向かう電界の前記第一方向における成分は負であり、前記第三部分から前記第三先端に向かう電界の前記第二方向における成分は負であり、前記第四先端から前記第四部分に向かう電界の前記第二方向における成分は負である第四状態と、を切り替える、請求項３に記載の光電変換装置。

【請求項5】

前記メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えており、
前記電位制御部は、前記メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、
前記第一部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第二部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも高く、前記第三部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第四部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも低い第一状態と、
前記第一部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも高く、前記第二部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第三部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第四部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも低い第二状態と、を切り替え、
前記第一部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第二部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第三部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第四部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも高い第三状態と、
前記第一部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第二部分に付与される電位は前記第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、前記第三部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも高く、前記第四部分に付与される電位は前記第二アンテナ部に付与される電位よりも低い第四状態と、を切り替える、請求項３に記載の光電変換装置。

【請求項6】

前記第一方向と前記第二方向とは、直交しており、
前記メタサーフェスは、前記第一方向と前記第二方向とに交差する第三方向に延在していると共に前記電磁波の入射に応じて電子を放出する第三アンテナ部と、前記第三アンテナ部に面していると共に前記第三アンテナ部との間において前記第三方向の成分を有する電界を発生させるように構成される第三バイアス部をさらに含んでいる、請求項１に記載の光電変換装置。

【請求項7】

前記メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えており、
前記電位制御部は、
前記メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が正である第一状態と、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が負である第二状態と、を切り替え、
前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が正である第三状態と、前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が負である第四状態と、を切り替え、
前記第三バイアス部から前記第三アンテナ部に向かう電界の前記第三方向における成分が負である第五状態と、前記第三バイアス部から前記第三アンテナ部に向かう電界の前記第三方向における成分が正である第六状態と、を切り替える、請求項６に記載の光電変換装置。

【請求項8】

気密に封止されていると共に電磁波を透過する窓部を有しているハウジングをさらに備え、
前記電子放出部材は、前記ハウジング内に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の光電変換装置。

【請求項9】

請求項２、４、５、及び、７のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記電子放出部材から放出された電子を検出する検出部と、
前記第一状態における前記検出部の検出結果と、前記第二状態における前記検出部の検出結果と、前記第三状態における前記検出部の検出結果と、前記第四状態における前記検出部の検出結果とに基づいて前記電磁波の偏光情報を演算する演算部と、を備えている、電磁波検出装置。

【請求項10】

第一方向に延在している第一アンテナ部と、前記第一アンテナ部に面している第一バイアス部と、前記第一方向と交差する第二方向に延在している第二アンテナ部と、前記第二アンテナ部に面している第二バイアス部と、を含むメタサーフェスを用いて、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて、前記第一バイアス部と前記第一アンテナ部との間において第一方向の成分を有する電界を発生させた状態において前記第一アンテナ部から電子を放出させるステップと、
前記メタサーフェスを用いて、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて、前記第二バイアス部と前記第二アンテナ部との間において第二方向の成分を有する電界を発生させた状態において前記第二アンテナ部から電子を放出させるステップと、を備えている、光電変換方法。

【請求項11】

前記第一アンテナ部から電子を放出させるステップは、
前記メタサーフェスに、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が正であるように電位を付与した第一状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第一アンテナ部から電子を放出させる第一電子放出ステップと、
前記メタサーフェスに、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が負であるように電位を付与した第二状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第一アンテナ部から電子を放出させる第二電子放出ステップと、を含んでおり、
前記第二アンテナ部から電子を放出させるステップは、
前記メタサーフェスに、前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が正であるように電位を付与した第三状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第二アンテナ部から電子を放出させる第三電子放出ステップと、
前記メタサーフェスに、前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が負であるように電位を付与した第四状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第二アンテナ部から電子を放出させる第四電子放出ステップと、を含んでいる、請求項１０に記載の光電変換方法。

【請求項12】

前記第一方向と前記第二方向とは、直交しており、
前記メタサーフェスは、前記第一方向と前記第二方向とに交差する第三方向に延在している第三アンテナ部と、前記第三アンテナ部に面している第三バイアス部をさらに含み、
当該光電変換方法は、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第三アンテナ部から電子を放出させるステップをさらに備えている、請求項１０に記載の光電変換方法。

【請求項13】

前記第一アンテナ部から電子を放出させるステップは、
前記メタサーフェスに、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が正であるように電位を付与した第一状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第一アンテナ部から電子を放出させる第一電子放出ステップと、
前記メタサーフェスに、前記第一バイアス部から前記第一アンテナ部に向かう電界の前記第一方向における成分が負であるように電位を付与した第二状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第一アンテナ部から電子を放出させる第二電子放出ステップと、を含んでおり、
前記第二アンテナ部から電子を放出させるステップは、
前記メタサーフェスに、前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が正であるように電位を付与した第三状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第二アンテナ部から電子を放出させる第三電子放出ステップと、
前記メタサーフェスに、前記第二バイアス部から前記第二アンテナ部に向かう電界の前記第二方向における成分が負であるように電位を付与した第四状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第二アンテナ部から電子を放出させる第四電子放出ステップと、を含んでおり、
前記第三アンテナ部から電子を放出させるステップは、
前記メタサーフェスに、前記第三バイアス部から前記第三アンテナ部に向かう電界の前記第三方向における成分が負であるように電位を付与した第五状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第三アンテナ部から電子を放出させる第五電子放出ステップと、
前記メタサーフェスに、前記第三バイアス部から前記第三アンテナ部に向かう電界の前記第三方向における成分が正であるように電位を付与した第六状態において、前記メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて前記第三アンテナ部から電子を放出させる第六電子放出ステップと、を含んでいる、請求項１２に記載の光電変換方法。

【請求項14】

請求項１０から１３のいずれか一項における光電変換方法を備えた電磁波検出方法であって、
前記第一電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子を検出する第一検出ステップと、
前記第二電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子を検出する第二検出ステップと、
前記第三電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子を検出する第三検出ステップと、
前記第四電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子を検出する第四検出ステップと、
前記第一検出ステップ、前記第二検出ステップ、前記第三検出ステップ、及び、前記第四検出ステップの検出結果に基づいて、前記電磁波の偏光情報を演算する演算ステップと、をさらに備えている、電磁波検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の一側面は、光電変換装置、電磁波検出装置、光電変換方法、及び、電磁波検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子放出には、たとえば、熱電子放出、光電子放出、二次放出、及び、電子放出の４つのタイプがある。熱電子放出は、電極を熱することによって生じる。光電子放出は、光子の照射によって生じる。二次放出は、光速電子の衝突によって生じる。電界放出は、静電界の存在下で生じる。米国２０１６／０２１６２０１号公報は、電磁波を検出する電磁波検出システムを示している。このシステムは、電磁波を電子に変換する光電変換装置を含んでいる。光電変換装置は、メタマテリアル構造を有している電子放出部材を備えている。このシステムは、電子放出部材に入射した電磁波を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国２０１６／０２１６２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記光電変換装置の電子放出部材は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。上記システムは、電子放出部材から放出された電子に基づいて、入射した電磁波を検出する。上記システムによれば、例えば、テラヘルツ波が検出され得る。

【0005】

ところで、入射した電磁波の偏光状態を検出したいという需要がある。偏光状態の検出には、偏光子と検出器とを組み合わせた光学系を用いることが考えられる。例えば、ワイヤーグリッドと検出器が組み合わされた光学系が用いられる。しかし、このような光学系を用いる場合、装置の構造が複雑であり、偏光状態の検出における費用コストもかさむ。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一側面は、電磁波の偏光状態の検出を容易に実現し得る光電変換装置を提供することを目的とする。本開示の別の側面は、電磁波の偏光状態を容易に検出できる電磁波検出装置を提供することを目的とする。本開示のさらに別の側面は、電磁波の偏光状態の検出を容易に実現し得る光電変換方法を提供することを目的とする。本開示の別の側面は、電磁波の偏光状態を容易に検出できる電磁波検出方法を提供することを目的とする。

【0007】

本開示の一側面における光電変換装置は、電子放出部材を備えている。電子放出部材は、電磁波の入射に応じて電子を放出するメタサーフェスを有する。メタサーフェスは、第一アンテナ部と、第一バイアス部と、第二アンテナ部と、第二バイアス部と、を含んでいる。第一アンテナ部は、第一方向に延在していると共に電磁波の入射に応じて電子を放出する。第一バイアス部は、第一アンテナ部に面していると共に第一アンテナ部との間において第一方向の成分を有する電界を発生させるように構成される。第二アンテナ部は、第一方向と交差する第二方向に延在していると共に電磁波の入射に応じて電子を放出する。第二バイアス部は、第二アンテナ部に面していると共に第二アンテナ部との間において第二方向の成分を有する電界を発生させるように構成される。

【0008】

この光電変換装置において、第一アンテナ部と第二アンテナ部とが互いに交差する第一及び第二方向に延在している。第一バイアス部は、第一バイアス部と第一アンテナ部との間に、第一方向の成分を有する電界を発生するように構成される。第二バイアス部は、第二バイアス部と第二アンテナ部との間に、第二方向の成分を有する電界を発生するように構成される。このような構成によれば、第一アンテナ部は、入射した電磁波の電界強度の第一方向における成分に応じて電子を放出する。第二アンテナ部は、入射した電磁波の電界強度の第二方向における成分に応じて電子を放出する。このため、入射した電磁波の電界強度の第一方向における成分に応じて放出された電子と、入射した電磁波の電界強度の第二方向における成分に応じて放出された電子とが検出され得る。これらの検出によって、電磁波の偏光状態の検出が容易に実現され得る。

【0009】

上記一側面において、光電変換装置は、メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えていてもよい。電位制御部は、メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替えてもよい。第一状態において、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分は正であってもよい。第二状態において、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分は負であってもよい。第三状態において、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分は正であってもよい。第四状態において、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分は負であってもよい。この場合、第一状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における正の成分に応じて電子が第一アンテナ部から放出される。第二状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における負の成分に応じて電子は第一アンテナ部から放出される。第三状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における正の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出される。第四状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における負の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出される。このため、この光電変換装置は、各状態においてメタサーフェスから放出された電子の検出によって、電子放出部材に入射した電磁波の電界強度について、第一方向及び第二方向の各々における極性ごとの測定を実現できる。この結果、電磁波の偏光状態の検出がより正確に実現され得る。

【0010】

上記一側面において、第一アンテナ部は、第一方向において互いに異なる位置に配置されている第一及び第二先端を含んでいてもよい。第一バイアス部は、第一部分と第二部分とを含んでいてもよい。第一部分は、第一先端に面していると共に第一先端との間において第一方向の成分を有する電界を発生させてもよい。第二部分は、第二先端に面していると共に第二先端との間において第一方向の成分を有する電界を発生させてもよい。第二アンテナ部は、第二方向において互いに異なる位置に配置されている第三及び第四先端を含んでいてもよい。第二バイアス部は、第三部分と第四部分とを含んでいてもよい。第三部分は、第三先端に面していると共に第三先端との間において第二方向の成分を有する電界を発生させてもよい。第四部分は、第四先端に面していると共に第四先端との間において第二方向の成分を有する電界を発生させてもよい。第一方向において、第二部分、第二先端、第一先端、第一部分は、この順に配置されていてもよい。第二方向において、第四部分、第四先端、第三先端、第三部分は、この順に配置されていてもよい。この場合、簡易な構成でありながら、メタサーフェスから放出された電子の検出によって、電子放出部材に入射した電磁波の電界強度について、第一方向及び第二方向の各々における極性ごとの測定が実現され得る。

【0011】

上記一側面において、メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えていてもよい。電位制御部は、メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替えてもよい。第一状態において、第一先端から第一部分に向かう電界の第一方向における成分は正であり、第二部分から第二先端に向かう電界の第一方向における成分は正であり、第三先端から第三部分に向かう電界の第二方向における成分は正であり、第四先端から第四部分に向かう電界の第二方向における成分は負であってもよい。第二状態において、第一部分から第一先端に向かう電界の第一方向における成分は負であり、第二先端から第二部分に向かう電界の第一方向における成分は負であり、第三先端から第三部分に向かう電界の第二方向における成分は正であり、第四先端から第四部分に向かう電界の第二方向における成分は負であってもよい。第三状態において、第一先端から第一部分に向かう電界の第一方向における成分は正であり、第二先端から第二部分に向かう電界の第一方向における成分は負であり、第三先端から第三部分に向かう電界の第二方向における成分は正であり、第四部分から第四先端に向かう電界の第二方向における成分は正であってもよい。第四状態において、第一先端から第一部分に向かう電界の第一方向における成分は正であり、第二先端から第二部分に向かう電界の第一方向における成分は負であり、第三部分から第三先端に向かう電界の第二方向における成分は負であり、第四先端から第四部分に向かう電界の第二方向における成分は負であってもよい。この場合、第一状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における正の成分に応じて電子は第一アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第二状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における負の成分に応じて電子は第一アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第三状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における正の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第四状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における負の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。

【0012】

上記一側面において、メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えていてもよい。電位制御部は、メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替えてもよい。第一状態において、第一部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、第二部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも高く、第三部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも低く、第四部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも低くてもよい。第二状態において、第一部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも高く、第二部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、第三部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも低く、第四部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも低くてもよい。第三状態において、第一部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、第二部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、第三部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも低く、第四部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも高くてもよい。第四状態において、第一部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、第二部分に付与される電位は第一アンテナ部に付与される電位よりも低く、第三部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも高く、第四部分に付与される電位は第二アンテナ部に付与される電位よりも低くてもよい。この場合、第一先端と第一部分との間、第二先端と第二部分との間、第三先端と第三部分との間、第四先端と第四部分との間に、電位差が生じる。電位差によって、電界が生じる。この結果、第一状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における正の成分に応じて電子は第一アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第二状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における負の成分に応じて電子は第一アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第三状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における正の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第四状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における負の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出され、入射した電磁波の電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。

【0013】

上記一側面において、第一方向と第二方向とは、直交していてもよい。メタサーフェスは、第三アンテナ部と第三バイアス部とをさらに含んでいてもよい。第三アンテナ部は、第一方向と第二方向とに交差する第三方向に延在していると共に電磁波の入射に応じて電子を放出してもよい。第三バイアス部は、第三アンテナ部に面していると共に第三アンテナ部との間において第三方向の成分を有する電界を発生させるように構成されていてもよい。このような構成によれば、第三アンテナ部は、入射した電磁波の電界強度の第三方向における成分に応じて電子を放出する。この場合、入射した電磁波の電界強度の第三方向における成分に応じて放出された電子がさらに検出され得る。このため、メタサーフェスから放出された電子の検出により簡易な演算処理によって、入射した電磁波について円偏光も含めた偏光状態が検出され得る。

【0014】

上記一側面において、メタサーフェスに付与する電位を制御する電位制御部をさらに備えていてもよい。電位制御部は、メタサーフェスに付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替え、第五状態と第六状態とを切り替えてもよい。第一状態において、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分は正であってもよい。第二状態において、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分は負であってもよい。第三状態において、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分は正であってもよい。第四状態において、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分は負であってもよい。第五状態において、第三バイアス部から第三アンテナ部に向かう電界の第三方向における成分は負であってもよい。第六状態において、第三バイアス部から第三アンテナ部に向かう電界の第三方向における成分は正であってもよい。この場合、第一状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における正の成分に応じて電子は第一アンテナ部から放出される。第二状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における負の成分に応じて電子が第一アンテナ部から放出される。第三状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における正の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出される。第四状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における負の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出される。第五状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第三方向における負の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出される。第六状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第三方向における正の成分に応じて電子は第二アンテナ部から放出される。したがって、この光電変換装置は、各状態においてメタサーフェスから放出された電子の検出によって、電子放出部材に入射した電磁波の電界強度について、第一方向、第二方向、及び、第三方向の各々における極性ごとの測定を実現できる。

【0015】

上記一側面において、光電変換装置は、気密に封止されていると共に電磁波を透過する窓部を有しているハウジングをさらに備えていてもよい。電子放出部材は、ハウジング内に配置されていてもよい。この場合、ハウジング内を真空にする又はハウジング内にガスを充填することによって、電磁波の入射に応じた電子の放出量が向上し得る。

【0016】

本開示の別の側面における電磁波検出装置は、上述した光電変換装置と、検出部と、演算部とを備えている。検出部は、電子放出部材から放出された電子を検出する。演算部は、第一状態における検出部の検出結果と、第二状態における検出部の検出結果と、第三状態における検出部の検出結果と、第四状態における検出部の検出結果とに基づいて電磁波の偏光情報を演算する。この場合、この電磁波検出装置は、電磁波の偏光状態を容易に検出できる。

【0017】

本開示のさらに別の側面における光電変換方法は、第一アンテナ部と第一バイアス部と第二アンテナ部と第二バイアス部とを含むメタサーフェスを用いて、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて、第一バイアス部と第一アンテナ部との間において第一方向の成分を有する電界を発生させた状態において第一アンテナ部から電子を放出させるステップと、上記メタサーフェスを用いて、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて、第二バイアス部と第二アンテナ部との間において第二方向の成分を有する電界を発生させた状態において第二アンテナ部から電子を放出させるステップと、を備えている。第一アンテナ部は、第一方向に延在している。第一バイアス部は、第一アンテナ部に面している。第二アンテナ部は、第一方向と交差する第二方向に延在している。第二バイアス部は、第二アンテナ部に面している。

【0018】

この光電変換方法において、第一バイアス部と第一アンテナ部との間において第一方向の成分を有する電界を発生させた状態において測定対象の電磁波がメタサーフェスに入射すると、第一アンテナ部から電子が放出される。第二バイアス部と第二アンテナ部との間において第二方向の成分を有する電界を発生させた状態において、測定対象の電磁波がメタサーフェスに入射すると第二アンテナ部から電子が放出される。この場合、第一アンテナ部は、入射した電磁波の電界強度の第一方向における成分に応じて電子を放出する。第二アンテナ部は、入射した電磁波の電界強度の第二方向における成分に応じて電子を放出する。このため、入射した電磁波の電界強度の第一方向における成分に応じて放出された電子と、入射した電磁波の電界強度の第二方向における成分に応じて放出された電子とが検出され得る。これらの検出によれば、電磁波の偏光状態の検出が容易に実現され得る。

【0019】

上記さらに別の側面において、第一アンテナ部から電子を放出させるステップは、第一電子放出ステップと、第二電子放出ステップとを含んでいてもよい。第一電子放出ステップでは、第一状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第一アンテナ部から電子を放出させてもよい。第一状態においては、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分が正であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第二電子放出ステップでは、第二状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第一アンテナ部から電子を放出させてもよい。第二状態においては、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分が負であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第二アンテナ部から電子を放出させるステップは、第三電子放出ステップと、第四電子放出ステップとを含んでいてもよい。第三電子放出ステップは、第三状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第二アンテナ部から電子を放出させてもよい。第三状態においては、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分が正であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第四電子放出ステップは、第四状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第二アンテナ部から電子を放出させてもよい。第四状態においては、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分が負であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。この場合、第一状態において、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分は正である。このため、第一状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における正の成分に応じた電子は第一アンテナ部から放出される。第二状態において、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分は負である。このため、第二状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第一方向における負の成分に応じた電子は第一アンテナ部から放出される。第三状態において、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分は正である。このため、第三状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における正の成分に応じた電子は第二アンテナ部から放出される。第四状態において、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分は負である。このため、第四状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第二方向における負の成分に応じた電子は第二アンテナ部から放出される。したがって、この光電変換方法によれば、各状態においてメタサーフェスから放出された電子の検出によって、電子放出部材に入射した電磁波の電界強度について、第一方向及び第二方向の各々における極性ごとの測定が実現され得る。

【0020】

上記さらに別の側面において、第一方向と第二方向とは、直交していてもよい。メタサーフェスは、第三アンテナ部と第三バイアス部とをさらに含んでいてもよい。第三アンテナ部は、第一方向と第二方向とに交差する第三方向に延在していてもよい。第三バイアス部は、第三アンテナ部に面していてもよい。この光電変換方法は、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第三アンテナ部から電子を放出させるステップをさらに備えていてもよい。この場合、第三アンテナ部は、入射した電磁波の電界強度の第三方向における成分に応じて電子を放出する。したがって、入射した電磁波の電界強度の第三方向における成分に応じて放出された電子が検出され得る。このため、メタサーフェスから放出された電子の検出により簡易な演算処理によって、入射した電磁波について円偏光も含めた偏光状態が検出され得る。

【0021】

上記さらに別の側面において、第一アンテナ部から電子を放出させるステップは、第一電子放出ステップと、第二電子放出ステップとを含んでいてもよい。第一電子放出ステップでは、第一状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第一アンテナ部から電子を放出させてもよい。第一状態においては、メタサーフェスに第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分が正であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第二電子放出ステップでは、第二状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第一アンテナ部から電子を放出させてもよい。第二状態においては、第一バイアス部から第一アンテナ部に向かう電界の第一方向における成分が負であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第二アンテナ部から電子を放出させるステップは、第三電子放出ステップと、第四電子放出ステップとを含んでいてもよい。第三電子放出ステップは、第三状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第二アンテナ部から電子を放出させてもよい。第三状態においては、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分が正であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第四電子放出ステップは、第四状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第二アンテナ部から電子を放出させてもよい。第四状態においては、第二バイアス部から第二アンテナ部に向かう電界の第二方向における成分が負であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第三アンテナ部から電子を放出させるステップは、第五電子放出ステップと、第六電子放出ステップとを含んでいてもよい。第五電子放出ステップは、第五状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第三アンテナ部から電子を放出させてもよい。第五状態においては、第三バイアス部から第三アンテナ部に向かう電界の第三方向における成分が負であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。第六電子放出ステップは、第六状態において、メタサーフェスへの測定対象の電磁波の入射に応じて第三アンテナ部から電子を放出させてもよい。第六状態においては、第三バイアス部から第三アンテナ部に向かう電界の第三方向における成分が正であるように、電位がメタサーフェスに付与されてもよい。この場合、第五状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第三方向における正の成分に応じた電子は第二アンテナ部から放出される。第六状態においてメタサーフェスに電磁波が入射すると、入射した電磁波の電界強度の第三方向における負の成分に応じた電子は第二アンテナ部から放出される。したがって、各状態においてメタサーフェスから放出された電子の検出によって、電子放出部材に入射した電磁波の電界強度について、第一方向、第二方向、及び、第三方向の各々における極性ごとの測定が実現され得る。

【0022】

本開示のさらに別の側面における電磁波検出方法は、上述した光電変換方法を備えており、第一検出ステップと、第二検出ステップと、第三検出ステップと、第四検出ステップと、演算ステップとをさらに備えている。第一検出ステップにおいて、第一電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子が検出される。第二検出ステップにおいて、第二電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子が検出される。第三検出ステップにおいて、第三電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子が検出される。第四検出ステップにおいて、第四電子放出ステップにおいて電子放出部材から放出された電子が検出される。演算ステップにおいて、第一検出ステップ、第二検出ステップ、第三検出ステップ、及び、第四検出ステップの検出結果に基づいて、電磁波の偏光情報が演算される。この場合、電磁波の偏光状態が容易に検出され得る。

【0023】

本開示の一側面によれば、電磁波の偏光状態の検出を容易に実現し得る光電変換装置を提供することが可能となる。本開示の別の側面によれば、電磁波の偏光状態を容易に検出できる電磁波検出装置を提供することが可能となる。本開示のさらに別の側面によれば、電磁波の偏光状態の検出を容易に実現し得る光電変換方法を提供することが可能となる。本開示のさらに別の側面によれば、電磁波の偏光状態を容易に検出できる電磁波検出方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、本実施形態における電磁波検出装置の概略図である。

【図2】図２は、光電変換装置の模式図である。

【図3】図３は、電子放出部材の平面図である。

【図4】（ａ）は、光電変換装置の動作を説明するための図である。（ｂ）は、光電変換装置の動作を説明するための図である。

【図5】図５は、光電変換装置の動作を説明するための図である。

【図6】図６は、光電変換装置の動作を説明するための図である。

【図7】（ａ）は、光電変換装置の動作を説明するための図である。（ｂ）は、光電変換装置の動作を説明するための図である。

【図8】図８は、本実施形態の変形例における電子放出部材の平面図である。

【図9】図９は、本実施形態の変形例における電子放出部材の平面図である。

【図10】（ａ）は、本実施形態の変形例におけるパターンの構造を示す図である。（ｂ）は、本実施形態の変形例におけるパターンの構造を示す図である。

【図11】図１１は、電磁波検出方法のフローチャートである。

【図12】図１２は、電磁波検出方法のフローチャートである。

【図13】図１３は、本実施形態の変形例における演算処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

【0026】

まず、図１を参照して、本実施形態における電磁波検出装置の構成を説明する。図１は、本実施形態における電磁波検出装置の概略図である。

【0027】

電磁波検出装置１は、入射した電磁波を検出する。電磁波検出装置１は、光電変換装置２を含んでいる。光電変換装置２は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。本明細書において、「光」は、可視光以外の電磁波を含んでいる。本実施形態において、電磁波検出装置１は、電磁波の入射に応じて光電変換装置２から放出された電子に基づいて、入射した電磁波を検出する。光電変換装置２は、例えば、いわゆるミリ波から赤外光の波長の範囲の電磁波が入射されることによって、電子を放出する。ミリ波から赤外光の波長の範囲は、例えば、０．０１～１５０ＴＨｚ程度の周波数域に相当する。本明細書において、「波長の範囲」は、互いに分離した複数の波長域の範囲を含んでいてもよいし、一つの連続した波長域の範囲であってもよい。光電変換装置２は、例えば、電界放出（フィールドエミッション）によって電子を放出する。

【0028】

電磁波検出装置１は、例えば、電磁波の入射に応じて電気信号を出力する電子管である。例えば、電磁波検出装置１は、電子管の内部において、電磁波の入射に応じて電子を放出し、放出された電子を検出し、検出結果に基づく電気信号を出力する。電子管は、例えば、光電子増倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ：ＰＭＴ）である。電磁波検出装置１は、電磁波が入射した場合に内部で電子を放出し、放出された電子を増倍する。本実施形態の変形例として、電磁波検出装置１は、電子管内に電子を検出する構成を備えていなくてもよい。換言すれば、電磁波検出装置１は、電磁波の入射に応じて電子を外部に放出する電子管を光電変換装置２として備え、この電子管の外部に電子管から放出された検出する検出部を備えていてもよい。

【0029】

電磁波検出装置１は、ハウジング１０と、電子放出部材２０と、保持部材３０と、電子増倍部４０と、電子収集部５０と、電源部７０と、演算部７５と、を備えている。電子放出部材２０、保持部材３０、電子増倍部４０及び電子収集部５０は、ハウジング１０内に配置されている。光電変換装置２は、ハウジング１０と、電子放出部材２０と、電源部７０とを備え、電磁波検出装置１の一部を構成している。

【0030】

ハウジング１０は、バルブ１１及びステム１２を有している。ハウジング１０の内部は、バルブ１１とステム１２とによって気密に封止されている。本実施形態において、ハウジング１０の内部は真空に保持されている。ハウジング１０内の真空は、絶対真空でなくてもよく、大気圧よりも低い圧力の気体で満たされた状態であってもよい。例えば、ハウジング１０の内部は、１×１０^－４～１×１０^－７Ｐａに保持される。

【0031】

バルブ１１は、電磁波透過性を有する窓部１１ａを含んでいる。本明細書において、「電磁波透過性」とは、入射した電磁波の波長の範囲の少なくとも一部の波長の範囲が透過する性質をいう。本実施形態において、ハウジング１０は円筒形状を有している。ハウジング１０は、図１に示されているようにＸ軸方向に延在する。ステム１２は、ハウジング１０の底面を構成している。ステム１２は、例えば、ハウジング１０のＸ軸方向における一方の端面を構成している。バルブ１１は、ハウジング１０の側面及びステム１２に面している底面を構成している。Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸は、互いに直交している。

【0032】

窓部１１ａは、ステム１２に面している底面を構成している。窓部１１ａは、例えば、Ｘ軸方向から見て、ＹＺ軸方向を径方向とする円形状を呈している。電磁波の透過率の周波数特性は、材料に応じて異なる。このため、窓部１１ａは、ハウジング１０に入射する電磁波の周波数域に応じた最適な材料によって構成される。例えば、窓部１１ａは、例えば、石英、シリコン、ゲルマニウム、サファイア、セレン化亜鉛、硫化亜鉛、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、ダイアモンド、及びカルコゲナイドガラスから選択される少なくとも１種を含む。これにより、ミリ波から赤外光のうち任意の周波数域の電磁波をハウジング１０の内部に導くことができる。例えば、石英は０．１～５ＴＨｚ、シリコンは０．０４～１１ＴＨｚ及び４６ＴＨｚ以上、フッ化マグネシウムは４０ＴＨｚ以上、ゲルマニウムは１３ＴＨｚ以上、セレン化亜鉛は１４ＴＨｚ以上の周波数域を有する電磁波を透過する部材の材料に適している。

【0033】

ハウジング１０は、ハウジング１０の外部と内部との電気的な接続を可能とする複数の配線１３をさらに有している。複数の配線１３は、例えば、リード線又はピンである。本実施形態において、複数の配線１３は、ステム１２を貫通するピンであり、ハウジング１０の内部から外部に延在している。複数の配線１３の少なくとも一つが、ハウジング１０の内部に設けられた種々の部材と接続されている。

【0034】

電子放出部材２０は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。電子放出部材２０は、支持体２１を備えている。支持体２１は、例えば、板形状である。支持体２１は、例えば、平面視で矩形を呈している。支持体２１は、互いに対向する主面２１ａ及び主面２１ｂを有している。主面２１ａと主面２１ｂとは、互いに反対側に位置する支持体２１の表面である。主面２１ａ及び主面２１ｂは、例えば、平坦面であり、平面視で矩形を呈している。主面２１ａ及び主面２１ｂは、窓部１１ａに対して平行に配置されている。主面２１ａは、窓部１１ａに面している。主面２１ａには、窓部１１ａを通過した電磁波が入射する。

【0035】

支持体２１は、窓部１１ａを透過する電磁波に対して電磁波透過性を有している。このため、支持体２１は、窓部１１ａを透過した電磁波の少なくとも一部の周波数域を透過する。支持体２１は、窓部１１ａと同様の材料から構成され得る。支持体２１の材料は、たとえば、シリコンを含んでいる。１つの光電変換装置２において、支持体２１と窓部１１ａとは同一の材料でなくてもよい。支持体２１は、窓部１１ａ及び電子増倍部４０から離間している。

【0036】

電子放出部材２０は、メタサーフェス２２を有している。メタサーフェス２２は、支持体２１に設けられている。メタサーフェス２２は、電磁波の入射に応じて電子を放出する。メタサーフェス２２は、例えば、いわゆるミリ波から赤外光の波長の範囲の電磁波に対して感度を有している。メタサーフェス２２は、テラヘルツ波に対しても感度を有している。テラヘルツ波の波長の範囲は、１００ＧＨｚから３０ＴＨｚの周波数域に相当する。「電磁波に対して感度を有する」とは、この電磁波の入射に応じて電子が放出されることを意味している。

【0037】

メタサーフェス２２は、例えば、支持体２１の主面２１ｂ上に形成された酸化物層と、酸化物層上に形成された金属層とを含んでいる。酸化物層の材料は、たとえば二酸化シリコン及び酸化チタンを含んでいる。例えば、酸化物層は、二酸化シリコンを含む層と、酸化チタンを含む層とを含んでいる。金属層の材料は、たとえば金を含んでいる。本実施形態において、石英からなる支持体２１の主面２１ｂ上に、酸化物層が形成され、酸化物層の上に金属層が形成されている。例えば、支持体２１の厚さは５２５μｍであり、メタサーフェス２２の二酸化シリコンを含む層の厚さは１μｍであり、メタサーフェス２２の二酸化チタンを含む層の厚さは１０ｎｍであり、メタサーフェス２２の金属層の厚さは２００ｎｍである。メタサーフェス２２は、平面視で矩形状である。本実施形態の変形例において、メタサーフェス２２は、主面２１ａに設けられていてもよい。

【0038】

保持部材３０は、ハウジング１０の内部において電子放出部材２０を保持している。保持部材３０は、ハウジング１０の内側面１０ａに対して位置決めされる。保持部材３０は、ハウジング１０に対して電子放出部材２０を位置決めする。保持部材３０は、ハウジング１０の内側面１０ａに沿う枠状であり、保持部材３０には貫通口が形成されている。電子放出部材２０の主面２１ａ，２１ｂに直交する方向から見た場合に、貫通口を画成する縁の内側に、電子放出部材２０のメタサーフェス２２が配置される。

【0039】

電子増倍部４０は、ハウジング１０の内部に配置されており、電子放出部材２０から放出された電子が入射する入射面４０ａを有している。電子増倍部４０は、入射面４０ａに入射した電子を増倍する。本実施形態において、電子放出部材２０の主面２１ｂは、電子増倍部４０の入射面４０ａに面している。メタサーフェス２２は、電子増倍部４０の入射面４０ａに面しており、メタサーフェス２２から放出された電子が入射面４０ａに入射する。電子放出部材２０の主面２１ａは、ハウジング１０の窓部１１ａに面している。電子増倍部４０は、例えば、複数段のダイノードを有している。

【0040】

電子収集部５０は、ハウジング１０の内部に配置されており、電子増倍部４０で増倍された電子を収集する。電子収集部５０は、電子放出部材２０から放出された電子を検出する検出部である。電磁波検出装置１は、電子収集部５０において電子を検出することによって、電磁波を検出する。本実施形態において、電子収集部５０は、例えば、複数の配線１３のうち１つが接続されているアノードを有している。アノードには、所定の電位が配線１３を通して付与される。アノードは、電子増倍部４０のダイノードで増倍された電子を捕捉する。電子収集部５０は、アノードの代わりにダイオードを有していてもよい。

【0041】

本実施形態において、メタサーフェス２２は、アクティブタイプであり、バイアス電圧の付与によって動作する。メタサーフェス２２は、電源部７０によって電位を付与されることによって動作する。電源部７０は、メタサーフェス２２に電気的に接続されている。電源部７０は、電位付与部７１と電位制御部７２とを含んでいる。電位付与部７１は、メタサーフェス２２に電位を付与する。電位制御部７２は、電位付与部７１を制御する。電位制御部７２によって、メタサーフェス２２に付与する電位が制御される。メタサーフェス２２は、電位制御部７２によって制御される電位に応じて動作する。換言すれば、メタサーフェス２２は、電位制御部７２による電位の制御に応じて、電子を放出する。

【0042】

演算部７５は、電子収集部５０における検出結果を取得し、この検出結果に基づいて電磁波の電界強度に関する情報を演算する。例えば、演算部７５は、電子収集部５０において収集された電子に基づく電気信号を検出結果として取得する。演算される電磁波の電界強度に関する情報は、電界強度自体であってもよい。演算部７５は、電磁波の電界強度に関する情報に基づいて、電磁波の偏光情報を演算する。「偏光情報」は、「偏光状態」に関する情報である。例えば、演算部７５は、直線偏光の偏光方向を演算する。例えば、演算部７５は、演算された電界強度に関する情報及び偏光情報を不図示の表示部に出力し、表示させる。

【0043】

電位制御部７２及び演算部７５は、例えば、ハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された１又は複数のコンピュータである。電位制御部７２及び演算部７５は、ハードウェアとして、例えば、プロセッサと、主記憶装置と、補助記憶装置と、通信装置と、入力装置とを備えている。プロセッサは、オペレーティングシステム及びアプリケーション・プログラムなどを実行する。主記憶装置は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）により構成される。補助記憶装置は、ハードディスク及びフラッシュメモリなどにより構成される記憶媒体である。補助記憶装置は、一般的に主記憶装置よりも大量のデータを記憶する。通信装置は、ネットワークカード又は無線通信モジュールにより構成される。入力装置は、キーボード、マウス、及び、タッチパネルなどにより構成される。電位制御部７２と演算部７５とは、一体に構成されていてもよいし、分離していてもよい。
［光電変換装置の構成］

【0044】

次に、図２及び図３を参照して、光電変換装置２についてさらに詳細に説明する。図２は、光電変換装置の模式図である。図３は、光電変換装置における電子放出部材の平面図である。

【0045】

図２に示されている例において、ハウジング１０に入射した電磁波Ｗがメタサーフェス２２に入射し、メタサーフェス２２が電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出している。電磁波Ｗの電界強度は、例えば、Ｙ軸方向成分とＺ軸方向成分とを含んでいる。メタサーフェス２２から放出された電子Ｐは、電子増倍部４０に入射する。電子増倍部４０において増倍された電子は、電子収集部５０において収集される。例えば、Ｚ軸方向が第一方向に対応する場合、Ｙ軸方向が第二方向に対応する。

【0046】

図３に示されているように、メタサーフェス２２は、少なくとも一つの光電変換部２５を含んでいる。光電変換部２５は、対応する波長を有している電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出する。例えば、光電変換部２５は０．５ＴＨｚを中心周波数とする周波数域に感度を有している。例えば、光電変換部２５は、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向成分及びＺ軸方向成分に感度を有している。光電変換部２５が正のＹ軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５が負のＹ軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５が正のＺ軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５が負のＺ軸方向成分に感度を有する場合とは、電位制御部７２による電位制御に応じて、切り換えられる。光電変換部２５が感度を有する電界の方向成分及び周波数域は、これに限定されない。

【0047】

図３に示されているように、メタサーフェス２２は、互いに離間した複数のパターン３１，３２，３３，３４，３５を含んでいる。光電変換部２５が感度を有する電界の方向成分及び周波数域は、複数のパターン３１，３２，３３，３４，３５の構成に依存している。「構成」は、形状及び材質などの種々の属性を含んでいる。「形状」は、サイズも含んでいる。パターン３１，３２は、それぞれ、バイアス部β１を含んでいる。パターン３３，３４は、それぞれ、バイアス部β２を含んでいる。パターン３５は、アンテナ部α１とアンテナ部α２とを含んでいる。アンテナ部α１，α２の各々において、アンテナ部α１，α２のサイズが小さいほど、波長が短い電磁波、すなわち、周波数が大きい電磁波に対して電界電子放出が生じやすい。アンテナ部α１とアンテナ部α２とは、互いに異なる方向成分に対して感度を有している。アンテナ部α１は、Ｚ軸方向成分に対して感度を有している。アンテナ部α２は、Ｙ軸方向成分に対して感度を有している。例えば、アンテナ部α１が第一アンテナ部に対応する場合、アンテナ部α２が第二アンテナ部に対応する。バイアス部β１が第一バイアス部に対応する場合、バイアス部β２が第二バイアス部に対応する。

【0048】

アンテナ部α１，α２は、電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出する。アンテナ部α１は、Ｚ軸方向に延在している。バイアス部β１は、アンテナ部α１に面している。バイアス部β１は、バイアス電位が印加された場合に、対応するアンテナ部α１との間にＺ軸方向の成分を有する電界を発生させるように構成される。本実施形態において、バイアス部β１は、アンテナ部α１との間においてＺ軸方向の電界を発生させる。アンテナ部α１よりも高い電位がバイアス部β１に付与された場合に、アンテナ部α１のうちバイアス部β１側の先端部分におけるポテンシャル障壁が薄くなる。アンテナ部α１よりも低い電位がバイアス部β１に付与された場合に、アンテナ部α１のうちバイアス部β１側の先端部分におけるポテンシャル障壁が厚くなる。

【0049】

アンテナ部α２は、Ｙ軸方向に延在している。バイアス部β２は、アンテナ部α２に面している。バイアス部β２は、バイアス電位が印加された場合に、対応するアンテナ部α２との間にＹ軸方向の成分を有する電界を発生させるように構成される。本実施形態において、バイアス部β２は、アンテナ部α２との間においてＹ軸方向の電界を発生させる。アンテナ部α２よりも高い電位がバイアス部β２に付与された場合に、アンテナ部α２のうちバイアス部β２側の先端部分におけるポテンシャル障壁が薄くなる。アンテナ部α２よりも低い電位がバイアス部β２に付与された場合に、アンテナ部α２のうちバイアス部β２側の先端部分におけるポテンシャル障壁が厚くなる。アンテナ部よりも高い電位がバイアス部に付与される状態を、「順バイアス」という。アンテナ部よりも低い電位がバイアス部に付与される状態を、「逆バイアス」という。

【0050】

アンテナ部α１，α２に電磁波Ｗが入射すると、アンテナ部α１，α２の周囲に電界が誘起される。アンテナ部α１，α２の周囲に誘起された電界によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が薄くなる。順バイアスの状態におけるアンテナ部α１，α２への電磁波Ｗの入射によってポテンシャル障壁がさらに薄くなれば、アンテナ部α１，α２に存在した電子は、トンネル効果によってポテンシャル障壁を抜け得る。ポテンシャル障壁を抜けた電子Ｐは、アンテナ部α１，α２の周囲の電界によって加速される。このように、順バイアスの状態におけるアンテナ部α１，α２に対する電磁波Ｗの入射によって、電界電子放出が生じ得る。

【0051】

各パターン３１，３２，３３，３４，３５は、支持体２１の主面２１ｂ上に配されている。複数のパターン３１，３２，３３，３４，３５は、酸化物層を介して接続されている。複数のパターン３１，３２，３３，３４，３５は、酸化物層によって互いに分離されており、少なくとも光電変換装置２の非動作時において互いに絶縁されている。各パターン３１，３２，３３，３４，３５は、伝導線であり、電子を伝導する。各パターン３１，３２，３３，３４，３５は、少なくともメタサーフェス２２の酸化物層上に形成された金属層を含んでいる。この金属層の材料は、たとえば金を含んでいる。

【0052】

図３に示されている例において、パターン３１は、複数の線形状部４１と、複数の線形状部４１を互いに電気的に接続する線形状部４２とを含んでいる。各線形状部４１は、Ｙ軸方向に延在している。各線形状部４１は、バイアス部β１を構成している。各線形状部４１は、例えば、Ｙ軸方向に延在する矩形状を呈している。線形状部４２は、各線形状部４１に連結されている。本実施形態において、複数の線形状部４１がＹ軸方向に延在する同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４１が複数の線形状部４２によって連結されている。各々がＹ軸方向に延在する同一直線上に配置された複数の線形状部４１からなる複数のグループが、Ｚ軸方向において互いに平行に配列されている。

【0053】

パターン３２は、複数の線形状部４３と、複数の線形状部４３を互いに電気的に接続する線形状部４４とを含んでいる。各線形状部４３は、Ｙ軸方向に延在している。各線形状部４３は、バイアス部β１を構成している。各線形状部４３は、例えば、Ｙ軸方向に延在する矩形状を呈している。互いに対応する線形状部４１と線形状部４３とは、Ｚ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。互いに対応する線形状部４１と線形状部４３との間には、パターン３５が配置されている。線形状部４４は、各線形状部４３に連結されている。本実施形態において、複数の線形状部４３がＹ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４３が複数の線形状部４４によって連結されている。各々がＹ軸方向に延在する同一直線上に配置された複数の線形状部４３からなる複数のグループが、Ｚ軸方向において互いに平行に配列されている。複数の線形状部４１からなる１つの上記グループと複数の線形状部４３からなる１つの上記グループとの間には、パターン３５が配置されている。線形状部４１が第一部分に対応する場合、線形状部４３が第二部分に対応する。

【0054】

パターン３３は、複数の線形状部４６と、複数の線形状部４６を互いに電気的に接続する線形状部４７とを含んでいる。各線形状部４６は、Ｚ軸方向に延在している。各線形状部４６は、バイアス部β２を構成している。各線形状部４６は、例えば、Ｚ軸方向に延在する矩形状を呈している。線形状部４７は、各線形状部４６に連結されている。本実施形態において、複数の線形状部４６がＺ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４６が複数の線形状部４７によって連結されている。各々がＺ軸方向に延在する同一直線上に配置された複数の線形状部４６からなる複数のグループが、Ｙ軸方向において互いに平行に配列されている。

【0055】

パターン３４は、複数の線形状部４８と、複数の線形状部４８を互いに電気的に接続する線形状部４９とを含んでいる。各線形状部４８は、Ｚ軸方向に延在している。各線形状部４８は、バイアス部β２を構成している。各線形状部４８は、例えば、Ｚ軸方向に延在する矩形状を呈している。互いに対応する線形状部４６と線形状部４８とは、Ｙ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。互いに対応する線形状部４６と線形状部４８との間には、パターン３５が配置されている。線形状部４９は、各線形状部４８に連結されている。本実施形態において、複数の線形状部４８がＺ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４８が複数の線形状部４９によって連結されている。各々がＺ軸方向に延在する同一直線状に配置された複数の線形状部４８からなる複数のグループが、Ｙ軸方向において互いに平行に配列されている。複数の線形状部４６からなる１つの上記グループと複数の線形状部４８からなる１つの上記グループとの間には、パターン３５が配置されている。線形状部４６が第三部分に対応する場合、線形状部４８が第四部分に対応する。

【0056】

パターン３５は、パターン３１，３２、及び、パターン３３，３４に向かって延在している。パターン３５は、パターン３１、パターン３２、パターン３３、又は、パターン３４よりも低い電位が付与された状態において、電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出する。パターン３５は、複数の線形状部５１と、複数の線形状部５２とを含んでいる。線形状部５１と線形状部５２とは、それぞれ、互いに交差する方向に延在している。換言すれば、線形状部５１が延在している方向と、線形状部５２が延在している方向とは、互いに交差している。本実施形態において、線形状部５１と線形状部５２とは、それぞれ、互いに直交する方向に延在している。

【0057】

各線形状部５１は、Ｚ軸方向に延在している。各線形状部５１は、アンテナ部α１を構成している。各線形状部５１は、例えば、Ｚ軸方向に延在する矩形状を呈している。複数の線形状部５１は、互いに平行である。パターン３５は、複数の線形状部５１を互いに電気的に接続する線形状部５３を含んでいる。線形状部５３は、各線形状部５１に連結されている。本実施形態において、複数の線形状部５１がＹ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部５１が複数の線形状部５３によって連結されている。各々がＺ軸方向に延在する同一直線上に配置された複数の線形状部５１からなる複数のグループが、Ｙ軸方向において配列されている。互いに異なるグループに含まれている複数の線形状部５１が、Ｚ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。

【0058】

各線形状部５１は、線形状部５３に接続された部分から＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とに延在している。各線形状部５３は、各線形状部５１の中央に連結されている。各線形状部５１は、一対の線形状部５１ａ，５１ｂを含んでいる。線形状部５１ａは、線形状部５３に接続された部分から＋Ｚ軸方向に延在している。線形状部５１ｂは、線形状部５３に接続された部分から－Ｚ軸方向に延在している。本実施形態において、各線形状部５１における一対の線形状部５１ａ，５１ｂは、Ｚ軸方向に延在する同一直線上に延在している。各線形状部５１は、Ｚ軸方向において、一対のバイアス部β１の間に配置されている。各線形状部５１は、Ｚ軸方向において、パターン３１とパターン３２との間に配置されている。各線形状部５１は、Ｚ軸方向において、線形状部４１と線形状部４３との間に配置されている。

【0059】

各線形状部５２は、Ｙ軸方向に延在している。各線形状部５２は、アンテナ部α２を構成している。各線形状部５２は、例えば、Ｙ軸方向に延在する矩形状を呈している。複数の線形状部５２は、互いに平行である。上述した線形状部５３は、複数の線形状部５２を互いに電気的に接続する。線形状部５３は、各線形状部５２に連結されている。本実施形態において、複数の線形状部５２がＺ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部５２が複数の線形状部５３によって連結されている。各々がＺ軸方向に延在する同一直線上に配置された複数の線形状部５２からなる複数のグループが、Ｙ軸方向において配列されている。互いに異なるグループに含まれている複数の線形状部５２が、Ｙ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。本実施形態において、複数の線形状部５１と複数の線形状部５２とは、線形状部５３によって電気的に接続されている。

【0060】

各線形状部５２は、線形状部５３に接続された部分から＋Ｙ軸方向と－Ｙ軸方向とに延在している。各線形状部５３は、各線形状部５２の中央に連結されている。各線形状部５２は、一対の線形状部５２ａ，５２ｂを含んでいる。線形状部５２ａは、線形状部５３に接続された部分から＋Ｙ軸方向に延在している。線形状部５２ｂは、線形状部５３に接続された部分から－Ｙ軸方向に延在している。本実施形態において、各線形状部５２における一対の線形状部５２ａ，５２ｂは、Ｙ軸方向に延在する同一直線上に延在している。各線形状部５２は、Ｙ軸方向において、一対のバイアス部β２の間に配置されている。各線形状部５２は、Ｙ軸方向において、パターン３３とパターン３４との間に配置されている。各線形状部５２は、Ｙ軸方向において、線形状部４６と線形状部４８との間に配置されている。

【0061】

パターン３５は、パターン３１に面している先端３６と、パターン３２に面している先端３７と、パターン３３に面している先端３８と、パターン３４に面している先端３９とを含んでいる。例えば、先端３６が第一先端に対応し、先端３７が第二先端に対応し、先端３８が第三先端に対応し、先端３９が第四先端に対応する。本実施形態において、アンテナ部α１を構成する各線形状部５１が、先端３６と先端３７とを含んでおり、アンテナ部α２を構成する各線形状部５２が、先端３８と先端３９とを含んでいる。

【0062】

先端３６と先端３７とは、各線形状部５１の両端に位置している。先端３６は、線形状部５１ａに含まれている。先端３７は、線形状部５１ｂに含まれている。同一の線形状部５１に含まれている先端３６と先端３７とは、Ｚ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。先端３８と先端３９とは、各線形状部５２の両端に位置している。先端３８は、線形状部５２ａに含まれている。先端３９は、線形状部５２ｂに含まれている。同一の線形状部５２に含まれている先端３８と先端３９とは、Ｙ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。

【0063】

先端３６は、バイアス部β１に面している。先端３６は、バイアス部β１のうち対応する線形状部４１に面している。線形状部４１は、先端３６との間においてＺ軸方向成分を有する電界を発生させる。先端３６は、この先端３６を含んでいる線形状部５１において、パターン３１に最も近い部分である。先端３６は、パターン３５の他の部分よりも、対応する線形状部４１の近くに配置されている。

【0064】

先端３７は、バイアス部β１に面している。先端３７は、バイアス部β１のうち対応する線形状部４３に面している。線形状部４３は、先端３７との間においてＺ軸方向成分を有する電界を発生させる。先端３７は、この先端３７を含んでいる線形状部５１において、パターン３２に最も近い部分である。先端３７は、パターン３５の他の部分よりも、対応する線形状部４３の近くに配置されている。

【0065】

先端３６及び先端３７、並びに、線形状部４１及び線形状部４３は、Ｚ軸方向において、線形状部４３、先端３７、先端３６、線形状部４１の順に配置されている。光電変換部２５において、各線形状部５１は、線形状部４１又は線形状部４３よりも低い電位が付与された状態において電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出し得る。

【0066】

先端３８は、バイアス部β２に面している。先端３８は、バイアス部β２のうち対応する線形状部４６に面している。線形状部４６は、先端３８との間においてＹ軸方向成分を有する電界を発生させる。先端３８は、この先端３８を含んでいる線形状部５２において、パターン３３に最も近い部分である。先端３８は、パターン３５の他の部分よりも、対応する線形状部４６の近くに配置されている。

【0067】

先端３９は、バイアス部β２に面している。先端３９は、バイアス部β２のうち対応する線形状部４８に面している。線形状部４８は、先端３９との間においてＹ軸方向成分を有する電界を発生させる。先端３９は、この先端３９を含んでいる線形状部５２において、パターン３４に最も近い部分である。先端３９は、パターン３５の他の部分よりも、対応する線形状部４８の近くに配置されている。

【0068】

先端３８及び先端３９、並びに、線形状部４６及び線形状部４８は、Ｙ軸方向において、線形状部４８、先端３９、先端３８、線形状部４６の順に配置されている。光電変換部２５において、各線形状部５２は、線形状部４６又は線形状部４８よりも低い電位が付与された状態において電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出し得る。

【0069】

光電変換部２５は、線形状部５１，５２の構造の変更に応じて、例えば、いわゆるミリ波から赤外光の波長の範囲に対応するように構成される。例えば、Ｚ軸方向における線形状部５１の長さは、光電変換部２５において電子Ｐが放出される電磁波Ｗの波長域に対応している。例えば、Ｚ軸方向における線形状部５１の長さは、光電変換部２５から電子Ｐを放出させる所望の波長域に応じて設計される。同様に、Ｙ軸方向における線形状部５２の長さは、光電変換部２５において電子Ｐが放出される電磁波Ｗの波長域に対応している。例えば、Ｙ軸方向における線形状部５２の長さは、光電変換部２５から電子Ｐを放出させる所望の波長域に応じて設計される。例えば、各線形状部５１，５２は、所望の波長域における中心波長の半分の長さを有している。各線形状部５１の長さは、Ｚ軸方向における先端３６から先端３７までの長さである。各線形状部５２の長さは、Ｙ軸方向における先端３８から先端３９までの長さである。

【0070】

本実施形態のように、支持体２１等を透過した電磁波Ｗが線形状部５１，５２に入射する場合には、透過した支持体２１等の屈折率も考慮される。例えば、電子管に入射した電磁波Ｗの波長が６００μｍであり、かつ、支持体２１の屈折率がこの電磁波Ｗに対して３．４である場合において、線形状部５１，５２に入射する電磁波Ｗの波長は６００μｍ／３．４＝１７６μｍである。したがって、この場合、例えば、Ｚ軸方向における線形状部５１の長さ、及び、Ｙ軸方向における線形状部５２の長さは、１７６μｍ／２＝８８μｍであることが適している。

【0071】

電子放出部材２０は、図３に示されているように、互いに離間している複数の電極６１，６２，６３，６４，６５をさらに備えている。複数の電極６１，６２，６３，６４，６５は、支持体２１の主面２１ｂ上に設けられている。複数の電極６１，６２，６３，６４，６５は、光電変換部２５に電気的に接続されている。本実施形態において、各電極６１，６２，６３，６４，６５は、矩形状を呈している。本実施形態の変形例として、各電極６１，６２，６３，６４，６５は、線形状部４２，４４，４７，４９，５３と同様に線形状を呈していてもよい。これらの電極は、貫通電極によって、支持体２１の主面２１ａ側に接続されていてもよい。

【0072】

例えば、電極６１は、パターン３１に含まれている。電極６１は、線形状部４２を介して、複数の線形状部４１に電気的に接続されている。電極６１は、線形状部４２及び複数の線形状部４１と一体に形成されていてもよい。電極６２は、パターン３２に含まれている。電極６２は、線形状部４４を介して、複数の線形状部４３に電気的に接続されている。電極６２は、線形状部４４及び複数の線形状部４３と一体に形成されていてもよい。電極６３は、パターン３３に含まれている。電極６３は、線形状部４７を介して、複数の線形状部４６に電気的に接続されている。電極６３は、線形状部４７及び複数の線形状部４６と一体に形成されていてもよい。電極６４は、パターン３４に含まれている。電極６４は、線形状部４９を介して、複数の線形状部４８に電気的に接続されている。電極６４は、線形状部４９及び複数の線形状部４８と一体に形成されていてもよい。電極６５は、パターン３５に含まれている。電極６５は、線形状部５３を介して、複数の線形状部５１，５２に電気的に接続されている。電極６５は、線形状部５３及び複数の線形状部５１，５２と一体に形成されていてもよい。

【0073】

光電変換部２５は、複数の電極６１，６２，６３，６４，６５を介して電源部７０から電位を付与されることによって動作する。電源部７０の電位付与部７１は、複数の電極６１，６２，６３，６４，６５を介して、光電変換部２５に電位を付与する。電源部７０の電位制御部７２は、メタサーフェス２２の光電変換部２５に付与する電位を制御する。

【0074】

次に、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、図６、図７（ａ）、及び、図７（ｂ）を参照して、本実施形態における光電変換装置２の動作を詳細に説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、図６、図７（ａ）、及び、図７（ｂ）は、光電変換部２５の一部を示している。図４（ａ）、図４（ｂ）、及び、図６は、互いに異なる状態におけるアンテナ部α１とバイアス部β１とに関する動作を説明するための図である。図５、図７（ａ）、及び、図７（ｂ）は、アンテナ部α２とバイアス部β２とに関する動作を説明するための図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図５、図６、図７（ａ）、及び、図７（ｂ）において、矢印Ｄ１は、アンテナ部α１又はアンテナ部α２の周囲に発生する電界の方向を示している。図４（ａ）、図４（ｂ）、図７（ａ）、及び、図７（ｂ）において、矢印Ｄ２は、アンテナ部α１又はアンテナ部α２において電子Ｐが移動する方向を示している。

【0075】

電位制御部７２は、複数のパターン３１，３２，３３，３４，３５に付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替える。第一状態は、図４（ａ）及び図５によって示される状態に対応する。第一状態において、電位制御部７２は、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α１の先端３７から電子Ｐが放出され、アンテナ部α１の先端３６及びアンテナ部α２の先端３８，３９からの電子の放出は抑制されるように、電位を制御する。第二状態は、図４（ｂ）及び図５によって示される状態に対応する。第二状態において、電位制御部７２は、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α１の先端３６から電子Ｐが放出され、アンテナ部α１の先端３７及びアンテナ部α２の先端３８，３９からの電子の放出は抑制されるように、電位を制御する。第三状態は、図６及び図７（ａ）に示されている状態に対応する。第三状態において、電位制御部７２は、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α２の先端３９から電子Ｐが放出され、アンテナ部α１の先端３６，３７及びアンテナ部α２の先端３８からの電子の放出は抑制されるように、電位を制御する。第四状態は、図６及び図７（ｂ）に示されている状態に対応する。第四状態において、電位制御部７２は、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α２の先端３８から電子Ｐが放出され、アンテナ部α１の先端３６，３７及びアンテナ部α２の先端３９からの電子の放出は抑制されるように、電位を制御する。

【0076】

第一状態において、パターン３５に付与される電位は、パターン３１に付与される電位よりも高く、パターン３２に付与される電位よりも低い。換言すれば、バイアス部β１を構成する線形状部４１に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａに付与される電位よりも低い。バイアス部β１を構成する線形状部４３に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ｂに付与される電位よりも高い。

【0077】

この場合、図４（ａ）に示されているように、先端３６と線形状部４１との間において、＋Ｚ軸方向に電界が発生し、先端３７と線形状部４３との間において、＋Ｚ軸方向に電界が発生する。換言すれば、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａから、バイアス部β１を構成する線形状部４１に向かう電界が発生する。バイアス部β１を構成する線形状部４３から、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ｂに向かう電界が発生する。

【0078】

この結果、第一状態において、線形状部５１ａによって構成されるアンテナ部α１の先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３１との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５１ａへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５１ａからの電子の放出は抑制されている。第一状態において、線形状部５１ａの先端３６から、バイアス部β１を構成する線形状部４１に向かう電界のＺ軸方向における成分は正である。

【0079】

第一状態において、線形状部５１ｂによって構成されるアンテナ部α１の先端部分のポテンシャル障壁は薄くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３２との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が薄くなる。したがって、線形状部５１ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５１ｂからの電子Ｐの放出が促進されている。第一状態において、バイアス部β１を構成する線形状部４３から、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ｂの先端３７に向かう電界のＺ軸方向における成分は正である。このため、第一状態において光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分が正である場合に、この電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁はさらに薄くなる。したがって、第一状態において光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分が正である場合に、線形状部５１ｂから電子Ｐが放出される。

【0080】

第一状態において、パターン３５に付与される電位は、パターン３３及びパターン３４に付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β２を構成する線形状部４６に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５１ｂに付与される電位よりも低い。バイアス部β２を構成する線形状部４８に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５１ｂに付与される電位よりも低い。

【0081】

この場合、図５に示されているように、先端３８と線形状部４６との間において、＋Ｙ軸方向に電界が発生し、先端３９と線形状部４８との間において、－Ｙ軸方向に電界が発生する。換言すれば、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ａから、バイアス部β２を構成する線形状部４６に向かう電界が発生する。アンテナ部α２を構成する線形状部５２ｂから、バイアス部β２を構成する線形状部４８に向かう電界が発生する。

【0082】

この結果、第一状態において、線形状部５２ａ，５２ｂによって構成されるアンテナ部α２の各先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３３，３４との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５２ａ，５２ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５２ａ，５２ｂからの電子の放出は抑制されている。第一状態において、線形状部５２ａの先端３８から、バイアス部β２を構成する線形状部４６に向かう電界のＹ軸方向における成分は正であり、線形状部５２ｂの先端３９から、バイアス部β２を構成する線形状部４８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負である。

【0083】

第二状態において、パターン３５に付与される電位は、パターン３１に付与される電位よりも低く、パターン３２に付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β１を構成する線形状部４１に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａに付与される電位よりも高い。バイアス部β１を構成する線形状部４３に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ｂに付与される電位よりも低い。

【0084】

この場合、図４（ｂ）に示されているように、先端３６と線形状部４１との間において、－Ｚ軸方向に電界が発生し、先端３７と線形状部４３との間において、－Ｚ軸方向に電界が発生する。換言すれば、バイアス部β１を構成する線形状部４１から、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａに向かう電界が発生する。アンテナ部α１を構成する線形状部５１ｂから、バイアス部β１を構成する線形状部４３に向かう電界が発生する。

【0085】

この結果、第二状態において、線形状部５１ａによって構成されるアンテナ部α１の先端部分のポテンシャル障壁が薄くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３１との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が薄くなる。したがって、線形状部５１ａへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５１ａからの電子Ｐの放出が促進されている。第二状態において、バイアス部β１を構成する線形状部４１から、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａの先端３６に向かう電界のＺ軸方向における成分は負である。このため、第二状態において、光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分が負である場合に、この電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁はさらに薄くなる。この結果、第二状態において、光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分が負である場合に、線形状部５１ａから電子Ｐが放出される。

【0086】

第二状態において、線形状部５１ｂによって構成されるアンテナ部α１の先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３２との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５１ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５１ｂからの電子の放出は抑制されている。第二状態において、線形状部５１ｂの先端３７から、バイアス部β１を構成する線形状部４３に向かう電界のＺ軸方向における成分は負である。

【0087】

第二状態において、パターン３５に付与される電位は、第一状態と同様に、パターン３３及びパターン３４に付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β２を構成する線形状部４６に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５１ｂに付与される電位よりも低い。バイアス部β２を構成する線形状部４８に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５１ｂに付与される電位よりも低い。

【0088】

第二状態においても、図５に示されているように、先端３８と線形状部４６との間において、＋Ｙ軸方向に電界が発生し、先端３９と線形状部４８との間において、－Ｙ軸方向に電界が発生する。この結果、第二状態において、線形状部５２ａ，５２ｂによって構成されるアンテナ部α２の各先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３３，３４との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５２ａ，５２ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５２ａ，５２ｂからの電子の放出は抑制されている。第二状態において、線形状部５２ａの先端３８から、バイアス部β２を構成する線形状部４６に向かう電界のＹ軸方向における成分は正であり、線形状部５２ｂの先端３９から、バイアス部β２を構成する線形状部４８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負である。

【0089】

第三状態において、パターン３５に付与される電位は、パターン３１及びパターン３２に付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β１を構成する線形状部４１に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａに付与される電位よりも低い。バイアス部β１を構成する線形状部４３に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａに付与される電位よりも低い。

【0090】

この場合、図６に示されているように、先端３６と線形状部４１との間において、＋Ｚ軸方向に電界が発生し、先端３７と線形状部４３との間において、－Ｚ軸方向に電界が発生する。換言すれば、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａから、バイアス部β１を構成する線形状部４１に向かう電界が発生する。アンテナ部α１を構成する線形状部５１ｂから、バイアス部β１を構成する線形状部４３に向かう電界が発生する。

【0091】

この結果、第三状態において、線形状部５１ａ，５１ｂによって構成されるアンテナ部α１の各先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３１，３２との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５１ａ，５１ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５１ａ，５１ｂからの電子の放出は抑制されている。第三状態において、線形状部５１ａの先端３６から、バイアス部β１を構成する線形状部４１に向かう電界のＺ軸方向における成分は正であり、線形状部５１ｂの先端３７から、バイアス部β１を構成する線形状部４３に向かう電界のＺ軸方向における成分は負である。

【0092】

第三状態において、パターン３５に付与される電位は、パターン３３に付与される電位よりも高く、パターン３４に付与される電位よりも低い。換言すれば、バイアス部β２を構成する線形状部４６に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ａに付与される電位よりも低い。バイアス部β２を構成する線形状部４８に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ｂに付与される電位よりも高い。

【0093】

この場合、図７（ａ）に示されているように、先端３８と線形状部４６との間において、＋Ｙ軸方向に電界が発生し、先端３９と線形状部４８との間において、＋Ｙ軸方向に電界が発生する。換言すれば、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ａから、バイアス部β２を構成する線形状部４６に向かう電界が発生する。バイアス部β２を構成する線形状部４８から、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ｂに向かう電界が発生する。

【0094】

この結果、第三状態において、線形状部５２ａによって構成されるアンテナ部α２の先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３３との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５２ａへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５２ａからの電子の放出は抑制されている。第三状態において、線形状部５２ａの先端３８から、バイアス部β２を構成する線形状部４６に向かう電界のＹ軸方向における成分は正である。

【0095】

第三状態において、線形状部５２ｂによって構成されるアンテナ部α２の先端部分のポテンシャル障壁は薄くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３４との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が薄くなる。したがって、線形状部５２ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５２ｂからの電子Ｐの放出が促進されている。第三状態において、バイアス部β２を構成する線形状部４８から、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ｂの先端３９に向かう電界のＹ軸方向における成分は正である。このため、第三状態において光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における成分が正である場合に、この電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁はさらに薄くなる。この結果、第三状態において光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分が正である場合に、線形状部５２ｂから電子Ｐが放出される。

【0096】

第四状態において、パターン３５に付与される電位は、第三状態と同様に、パターン３１及びパターン３２に付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β１を構成する線形状部４１に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａに付与される電位よりも低い。バイアス部β１を構成する線形状部４３に付与される電位は、アンテナ部α１を構成する線形状部５１ａに付与される電位よりも低い。

【0097】

第四状態においても、図６に示されているように、先端３６と線形状部４１との間において、＋Ｚ軸方向に電界が発生し、先端３７と線形状部４３との間において、－Ｚ軸方向に電界が発生する。この結果、第四状態において、線形状部５１ａ，５１ｂによって構成されるアンテナ部α１の各先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３１，３２との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５１ａ，５１ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５１ａ，５１ｂからの電子の放出は抑制されている。第四状態において、線形状部５１ａの先端３６から、バイアス部β１を構成する線形状部４１に向かう電界のＺ軸方向における成分は正であり、線形状部５１ｂの先端３７から、バイアス部β１を構成する線形状部４３に向かう電界のＺ軸方向における成分は負である。

【0098】

第四状態において、パターン３５に付与される電位は、パターン３３に付与される電位よりも低く、パターン３４に付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β２を構成する線形状部４６に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ａに付与される電位よりも高い。バイアス部β２を構成する線形状部４８に付与される電位は、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ｂに付与される電位よりも低い。

【0099】

この場合、図７（ｂ）に示されているように、先端３８と線形状部４６との間において、－Ｙ軸方向に電界が発生し、先端３９と線形状部４８との間において、－Ｙ軸方向に電界が発生する。換言すれば、バイアス部β２を構成する線形状部４６から、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ａに向かう電界が発生する。アンテナ部α２を構成する線形状部５２ｂから、バイアス部β２を構成する線形状部４８に向かう電界が発生する。

【0100】

この結果、第四状態において、線形状部５２ａによって構成されるアンテナ部α２の先端部分のポテンシャル障壁が薄くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３３との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が薄くなる。したがって、線形状部５２ａへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５２ａからの電子Ｐの放出が促進されている。第四状態において、バイアス部β２を構成する線形状部４６から、アンテナ部α２を構成する線形状部５２ａの先端３８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負である。このため、第四状態において、光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における成分が負である場合に、この電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁はさらに薄くなる。したがって、第四状態において、光電変換部２５に入射した電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における成分が負である場合に、線形状部５２ａから電子Ｐが放出される。

【0101】

第四状態において、線形状部５２ｂによって構成されるアンテナ部α２の先端部分のポテンシャル障壁が厚くなる。換言すれば、パターン３５とパターン３４との電位差によって、アンテナ－真空境界面におけるポテンシャル障壁が厚くなる。したがって、線形状部５２ｂへの電磁波Ｗの入射に応じた線形状部５２ｂからの電子の放出は抑制されている。第四状態において、線形状部５２ｂの先端３９から、バイアス部β２を構成する線形状部４８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負である。

【0102】

演算部７５は、第一状態、第二状態、第三状態、及び、第四状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度の偏光情報を演算する。電子収集部５０の検出結果は、例えば、電子放出部材２０から放出された電子の放出強度を示す情報である。放出強度は、放出される電子の量を表し、電子放出部材２０に入射する電磁波Ｗの電界強度に依存する。例えば、演算部７５は、第一状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における正の成分に関する第一情報を演算する。演算部７５は、第二状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における負の成分に関する第二情報を演算する。演算部７５は、第三状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における正の成分に関する第三情報を演算する。演算部７５は、第四状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における負の成分に関する第四情報を演算する。演算部７５は、第一情報、第二情報、第三情報、及び、第四情報に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度の偏光情報を演算する。

【0103】

演算部７５は、第一状態及び第二状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｚ軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、第一状態及び第二状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｚ軸方向における極性を判断する。例えば、演算部７５は、第一状態における電子収集部５０の検出結果と、第二状態における電子収集部５０の検出結果との比較によって、Ｚ軸方向における電界の極性を判断する。演算部７５は、第三状態及び第四状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｙ軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、第三状態及び第四状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｙ軸方向における極性を判断する。例えば、演算部７５は、第三状態における電子収集部５０の検出結果と、第四状態における電子収集部５０の検出結果との比較によって、Ｙ軸方向における電界の極性を判断する。演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度とＹ軸方向成分の電界強度とに基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報を演算する。例えば、演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度とＹ軸方向成分の電界強度との比較によって、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光方向を判断する。

【0104】

次に、図８を参照して、電子放出部材の変形例について説明する。図８は、本実施形態の変形例における電子放出部材の平面図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態と類似又は同じである。本変形例における電子放出部材は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に交差する方向に感度を有しているアンテナ部も備えている点で、上述した実施形態と相違する。以下、上述した実施形態と変形例との相違点を主として説明する。

【0105】

この変形例において電子放出部材２０は、メタサーフェス２２Ａを有している。メタサーフェス２２Ａは、メタサーフェス２２に相当する。メタサーフェス２２Ａは、アクティブタイプであり、バイアス電圧の付与によって動作する。メタサーフェス２２Ａは、電源部７０によって電位を付与されることによって動作する。

【0106】

図８に示されているメタサーフェス２２Ａは、少なくとも一つの光電変換部２５Ａを含んでいる。光電変換部２５Ａは、対応する波長及び対応する電界強度の方向成分を有している電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出する。光電変換部２５Ａは、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向成分及びＺ軸方向成分に加えて、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に交差するγ_１軸方向の成分に感度を有している。γ_１軸は、ＹＺ面内においてＹ軸及びＺ軸に交差する軸である。γ_１軸方向は、γ_２軸方向に対して直交している。γ_２軸方向は、ＹＺ面内においてＹ軸方向及びＺ軸方向に対して４５度の角度で傾斜している。光電変換部２５Ａが正のＹ軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５Ａが負のＹ軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５Ａｇａ正のＺ軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５Ａが負のＺ軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５Ａが正のγ１軸方向成分に感度を有する場合と、光電変換部２５Ａが負のγ１軸方向成分に感度を有する場合とは、電位制御部７２による電位制御に応じて切り換えられる。光電変換部２５Ａが感度を有する電界の方向成分及び周波数域は、これに限定されない。Ｚ軸方向及びＹ軸方向が第一方向および第二方向に対応する場合、γ_１軸方向は、第三方向に対応する。

【0107】

図８に示されているメタサーフェス２２Ａは、互いに離間した複数のパターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａを含んでいる。光電変換部２５Ａが感度を有する電界の方向成分及び周波数域は、複数のパターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａの構成に依存している。複数のパターン３１Ａ，３２Ａは、それぞれ、バイアス部β１を含んでいる。パターン３３Ａ，３４Ａは、それぞれ、バイアス部β２を含んでいる。パターン３５Ａは、アンテナ部α１とアンテナ部α２とアンテナ部α３とを含んでいる。パターン８１Ａ，８２Ａは、それぞれ、バイアス部β３を含んでいる。アンテナ部α３においても、アンテナ部α１，α２と同様に、アンテナ部α３のサイズが小さいほど、波長が短い電磁波、すなわち、周波数が大きい電磁波に対する電界電子放出が生じやすい。アンテナ部α３は、アンテナ部α１及びアンテナ部α２と異なる方向成分に対して感度を有している。アンテナ部α３は、ＹＺ面内においてγ_１軸方向の成分に対して感度を有している。アンテナ部α３は、γ_１軸方向に延在している。例えば、アンテナ部α１及びアンテナ部α２が第一及び第二アンテナ部に対応する場合、アンテナ部α３は、第三アンテナ部に対応する。バイアス部β１及びバイアス部β２が第一及び第二バイアス部に対応する場合、バイアス部β３は、第三バイアス部に対応する。

【0108】

アンテナ部α１，α２，α３は、電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出する。バイアス部β３は、アンテナ部α３に面している。バイアス部β３は、バイアス電位が印加された場合に、対応するアンテナ部α３との間にγ_１軸方向の成分を有する電界を発生させるように構成される。本実施形態において、バイアス部β３は、アンテナ部α３との間においてγ_１軸方向の電界を発生させる。バイアス部β３は、バイアス電位が印加された場合に、対応するアンテナ部α３との間に電界を発生させる。アンテナ部α３よりも高い電位がバイアス部β３に付与された場合に、アンテナ部α３のうちバイアス部β３側の先端部分におけるポテンシャル障壁が薄くなる。アンテナ部α３よりも低い電位がバイアス部β３に付与された場合に、アンテナ部α３のうちバイアス部β３側の先端部分におけるポテンシャル障壁が厚くなる。アンテナ部α３に電磁波Ｗが入射すると、アンテナ部α１，α２と同様に、アンテナ部α３の周囲に電界が誘起され、順バイアスの状態におけるアンテナ部α３への電磁波Ｗの入射によってポテンシャル障壁がさらに薄くなれば、電界電子放出が生じ得る。

【0109】

各パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａは、支持体２１の主面２１ｂ上に配されている。複数のパターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａは、酸化物層を介して接続されている。複数のパターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａは、酸化物層によって互いに分離されており、少なくとも光電変換装置２の非動作時において互いに絶縁されている。各パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａは、伝導線であり、電子を伝導する。各パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａは、少なくともメタサーフェス２２Ａの酸化物層上に形成された金属層を含んでいる。この金属層の材料は、たとえば金を含んでいる。

【0110】

図８に示されている例において、パターン３１Ａは、複数の線形状部４１Ａと、複数の線形状部４１Ａを互いに電気的に接続する線形状部４２Ａとを含んでいる。各線形状部４１Ａは、Ｙ軸方向に延在している。各線形状部４１Ａは、バイアス部β１を構成している。各線形状部４１Ａは、例えば、Ｙ軸方向に延在する矩形状を呈している。線形状部４２Ａは、各線形状部４１Ａに連結されている。本変形例において、複数の線形状部４１ＡがＹ軸方向に延在する同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４１Ａが複数の線形状部４２Ａによって連結されている。

【0111】

パターン３２Ａは、複数の線形状部４３Ａと、複数の線形状部４３Ａを互いに電気的に接続する線形状部４４Ａとを含んでいる。各線形状部４３Ａは、Ｙ軸方向に延在している。各線形状部４３Ａは、バイアス部β１を構成している。各線形状部４３Ａは、例えば、Ｙ軸方向に延在する矩形状を呈している。互いに対応する線形状部４１Ａと線形状部４３Ａとは、Ｚ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。互いに対応する線形状部４１Ａと線形状部４３Ａとの間には、パターン３５が配置されている。線形状部４４Ａは、各線形状部４３Ａに連結されている。本変形例において、複数の線形状部４３ＡがＹ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４３Ａが複数の線形状部４４Ａによって連結されている。線形状部４１Ａが第一部分に対応する場合、線形状部４３Ａが第二部分に対応する。

【0112】

パターン３３Ａは、複数の線形状部４６Ａと、複数の線形状部４６Ａを互いに電気的に接続する線形状部４７Ａとを含んでいる。各線形状部４６Ａは、Ｚ軸方向に延在している。各線形状部４６Ａは、バイアス部β２を構成している。各線形状部４６Ａは、例えば、Ｚ軸方向に延在する矩形状を呈している。線形状部４７Ａは、各線形状部４６Ａに連結されている。本変形例において、複数の線形状部４６ＡがＺ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４６Ａが複数の線形状部４７Ａによって連結されている。

【0113】

パターン３４Ａは、複数の線形状部４８Ａと、複数の線形状部４８Ａを互いに電気的に接続する線形状部４９Ａとを含んでいる。各線形状部４８Ａは、Ｚ軸方向に延在している。各線形状部４８Ａは、バイアス部β２を構成している。各線形状部４８Ａは、例えば、Ｚ軸方向に延在する矩形状を呈している。互いに対応する線形状部４６Ａと線形状部４８Ａとは、Ｙ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。互いに対応する線形状部４６Ａと線形状部４８Ａとの間には、パターン３５が配置されている。線形状部４９Ａは、各線形状部４８Ａに連結されている。本変形例において、複数の線形状部４８ＡがＺ軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部４８Ａが複数の線形状部４９Ａによって連結されている。線形状部４６Ａが第三部分に対応する場合、線形状部４８Ａが第四部分に対応する。

【0114】

パターン８１Ａは、複数の線形状部８６Ａと、複数の線形状部８６Ａを互いに電気的に接続する線形状部８７Ａとを含んでいる。各線形状部８６Ａは、γ_２軸方向に延在している。各線形状部８６Ａは、バイアス部β３を構成している。各線形状部８６Ａは、例えば、γ_２軸方向に延在する矩形状を呈している。線形状部８７Ａは、各線形状部８６Ａに連結されている。本変形例において、複数の線形状部８６Ａがγ_２軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部８６Ａが複数の線形状部８７Ａによって連結されている。

【0115】

パターン８２Ａは、複数の線形状部８８Ａと、複数の線形状部８８Ａを互いに電気的に接続する線形状部８９Ａとを含んでいる。各線形状部８８Ａは、γ_２軸方向に延在している。各線形状部８８Ａは、バイアス部β２を構成している。各線形状部８８Ａは、例えば、γ_２軸方向に延在する矩形状を呈している。互いに対応する線形状部８６Ａと線形状部８８Ａとは、γ_１軸方向に延在する同一直線上に配置されている。互いに対応する線形状部８６Ａと線形状部８８Ａとの間には、パターン３５が配置されている。線形状部８９Ａは、各線形状部８８Ａに連結されている。本変形例において、複数の線形状部８８Ａがγ_２軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部８８Ａが複数の線形状部８９Ａによって連結されている。線形状部８６Ａが第五部分に対応する場合、線形状部８８Ａが第六部分に対応する。

【0116】

パターン３５Ａは、パターン３１Ａ，３２Ａ、パターン３３Ａ，３４Ａ、及び、パターン８１Ａ，８２Ａに向かって延在している。パターン３５Ａは、パターン３１Ａ、パターン３２Ａ、パターン３３Ａ、パターン３４Ａ、パターン８１Ａ、又は、パターン８２Ａよりも低い電位が付与された状態において、電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出する。パターン３５Ａは、複数の線形状部９１と、複数の線形状部９２と、複数の線形状部９５とを含んでいる。線形状部９１と線形状部９２と線形状部９５とは、それぞれ、ＹＺ面内において互いに交差する方向に延在している。換言すれば、線形状部９１が延在している方向と、線形状部９２が延在している方向と、線形状部９５が延在している方向とは、ＹＺ面内において互いに交差している。本変形例において、線形状部９１と線形状部９２とは、それぞれ、互いに直交する方向に延在している。

【0117】

各線形状部９１は、Ｚ軸方向に延在しており、上述した線形状部５１と同一の構成を有している。各線形状部９１は、線形状部５１と同様に、アンテナ部α１を構成している。パターン３５Ａは、複数の線形状部９１を互いに電気的に接続する線形状部９３を含んでいる。線形状部９３は、各線形状部９１に連結されている。各線形状部９１は、一対の線形状部５１ａ，５１ｂに対応する一対の線形状部９１ａ，９１ｂを含んでいる。線形状部９１ａは、線形状部９３に接続された部分から＋Ｚ軸方向に延在している。線形状部９１ｂは、線形状部９３に接続された部分から－Ｚ軸方向に延在している。本実施形態において、各線形状部９１は、Ｚ軸方向において、線形状部４１Ａと線形状部４３Ａとの間に配置されている。

【0118】

各線形状部９２は、Ｙ軸方向に延在しており、上述した線形状部５２と同一の構成を有している。各線形状部９２は、線形状部５２と同様に、アンテナ部α２を構成している。上述した線形状部９３は、複数の線形状部９２を互いに電気的に接続する。線形状部９３は、各線形状部９２に連結されている。各線形状部９２は、一対の線形状部５２ａ，５２ｂに対応する一対の線形状部９２ａ，９２ｂを含んでいる。線形状部９２ａは、線形状部９３に接続された部分から＋Ｙ軸方向に延在している。線形状部９２ｂは、線形状部９３に接続された部分から－Ｙ軸方向に延在している。本実施形態において、各線形状部９２は、Ｙ軸方向において、線形状部４６Ａと線形状部４８Ａとの間に配置されている。複数の線形状部９１と複数の線形状部９２とは、線形状部９３によって電気的に接続されている。

【0119】

各線形状部９５は、γ_１軸方向に延在している。各線形状部９５は、アンテナ部α３を構成している。各線形状部９５は、例えば、γ_１軸方向に延在する矩形状を呈している。複数の線形状部９５は、互いに平行である。上述した線形状部９３は、複数の線形状部９５を互いに電気的に接続する。線形状部９３は、各線形状部９５に連結されている。本変形例において、複数の線形状部９５がγ_２軸方向に同一直線上に配列されており、互いに隣り合う線形状部９５が複数の線形状部９３によって連結されている。

【0120】

各線形状部９５は、線形状部９３に接続された部分から＋γ_１軸方向と－γ_１軸方向とに延在している。各線形状部９３は、各線形状部９５の中央に連結されている。各線形状部９５は、一対の線形状部９５ａ，９５ｂを含んでいる。線形状部９５ａは、線形状部９３に接続された部分から－γ_１軸方向に延在している。線形状部９５ｂは、線形状部９３に接続された部分から＋γ_１軸方向に延在している。本変形例において、各線形状部９５における一対の線形状部９５ａ，９５ｂは、γ_１軸方向に延在する同一直線上に延在している。各線形状部９５は、γ_１軸方向において、一対のバイアス部β３の間に配置されている。各線形状部９３は、γ_１軸方向において、パターン８１Ａとパターン８２Ａとの間に配置されている。各線形状部９５は、γ_１軸方向において、線形状部８６Ａと線形状部８８Ａとの間に配置されている。

【0121】

パターン３５Ａは、パターン３１Ａに面している先端３６Ａと、パターン３２Ａに面している先端３７Ａと、パターン３３Ａに面している先端３８Ａと、パターン３４Ａに面している先端３９Ａと、パターン８１Ａに面している先端９６Ａと、パターン８２Ａに面している先端９７Ａとを含んでいる。本変形例において、各線形状部９１が先端３６Ａと先端３７Ａとを含んでおり、各線形状部９２が先端３８Ａと先端３９Ａとを含んでおり、各線形状部９５が先端９６Ａと先端９７Ａとを含んでいる。

【0122】

先端３６Ａ，３７Ａは、それぞれ上述した先端３６，３７に対応する。先端３８Ａ，３９Ａは、それぞれ上述した先端３８，３９に対応する。先端３６Ａは、線形状部９１ａに含まれている。先端３７Ａは、線形状部９１ｂに含まれている。先端３６Ａと先端３７Ａとは、各線形状部９１の両端に位置している。先端３８Ａは、線形状部９２ａに含まれている。先端３９Ａは、線形状部９２ｂに含まれている。先端３８Ａと先端３９Ａとは、各線形状部９２の両端に位置している。

【0123】

先端９６Ａは、バイアス部β３に面している。先端９６Ａは、対応する線形状部８６Ａに面している。先端９６Ａは、この先端９６Ａを含んでいる線形状部９５において、パターン８１Ａに最も近い部分である。先端９６Ａは、パターン３５Ａの他の部分よりも、対応する線形状部８６Ａの近くに配置されている。

【0124】

先端９７Ａは、バイアス部β３に面している。先端９７Ａは、対応する線形状部８８Ａに面している。先端９７Ａは、この先端９７Ａを含んでいる線形状部９５において、パターン８２Ａに最も近い部分である。先端９７Ａは、パターン３５Ａの他の部分よりも、対応する線形状部８８Ａの近くに配置されている。

【0125】

先端９６Ａ及び先端９７Ａ、並びに、線形状部８６Ａ及び線形状部８８Ａは、γ_１軸方向において、線形状部８６Ａ、先端９６Ａ、先端９７Ａ、線形状部８８Ａの順に配置されている。光電変換部２５において、各線形状部９５は、線形状部８６Ａ又は線形状部８８Ａよりも低い電位が付与された状態において電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出し得る。

【0126】

光電変換部２５Ａは、線形状部９１，９２，９５の構造の変更に応じて、例えば、いわゆるミリ波から赤外光の波長の範囲に対応するように構成される。例えば、γ_１軸方向における線形状部９５の長さは、光電変換部２５Ａにおいて電子Ｐが放出される電磁波Ｗの波長域に対応している。例えば、γ_１軸方向における線形状部９５の長さは、光電変換部２５Ａから電子Ｐを放出させる所望の波長域に応じて設計される。例えば、各線形状部９１，９２，９５は、所望の波長域における中心波長の半分の長さを有している。各線形状部９１の長さは、Ｚ軸方向における先端３６Ａから先端３７Ａまでの長さである。各線形状部９２の長さは、Ｙ軸方向における先端３８Ａから先端３９Ａまでの長さである。各線形状部９５の長さは、γ_１軸方向における先端９６Ａから先端９７Ａまでの長さである。線形状部５１，５２と同様に、支持体２１等を透過した電磁波Ｗが線形状部９１，９２，９５に入射する場合には、透過した支持体２１等の屈折率も考慮される。

【0127】

図８に示されている電子放出部材２０は、互いに離間している複数の電極６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６７Ａ，６８Ａをさらに備えている。複数の電極６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６７Ａ，６８Ａは、支持体２１の主面２１ｂ上に設けられている。複数の電極６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６７Ａ，６８Ａは、光電変換部２５Ａに電気的に接続されている。本変形例において、各電極６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６７Ａ，６８Ａは、矩形状を呈している。各電極６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６７Ａ，６８Ａは、線形状部４２Ａ，４４Ａ，４７Ａ，４９Ａ、８７Ａ、又は、８９Ａと同様に線形状を呈していてもよい。

【0128】

例えば、電極６１Ａは、パターン３１Ａに含まれている。電極６１Ａは、線形状部４２Ａを介して、複数の線形状部４１Ａに電気的に接続されている。電極６１Ａは、線形状部４２Ａ及び複数の線形状部４１Ａと一体に形成されていてもよい。電極６２Ａは、パターン３２Ａに含まれている。電極６２Ａは、線形状部４４Ａを介して、複数の線形状部４３Ａに電気的に接続されている。電極６２Ａは、線形状部４４Ａ及び複数の線形状部４３Ａと一体に形成されていてもよい。電極６３Ａは、パターン３３Ａに含まれている。電極６３Ａは、線形状部４７Ａを介して、複数の線形状部４６Ａに電気的に接続されている。電極６３Ａは、線形状部４７Ａ及び複数の線形状部４６Ａと一体に形成されていてもよい。

【0129】

電極６４Ａは、パターン３４Ａに含まれている。電極６４Ａは、線形状部４９Ａを介して、複数の線形状部４８Ａに電気的に接続されている。電極６４Ａは、線形状部４９Ａ及び複数の線形状部４８Ａと一体に形成されていてもよい。電極６５Ａは、パターン３５Ａに含まれている。電極６５Ａは、線形状部９３を介して、複数の線形状部９１，９２，９５に電気的に接続されている。電極６５Ａは、線形状部９３及び複数の線形状部９１，９２，９５と一体に形成されていてもよい。電極６７Ａは、パターン８１Ａに含まれている。電極６７Ａは、線形状部８７Ａを介して、複数の線形状部８６Ａに電気的に接続されている。電極６７Ａは、線形状部８７Ａ及び複数の線形状部８６Ａと一体に形成されていてもよい。電極６８Ａは、パターン８２Ａに含まれている。電極６８Ａは、線形状部８９Ａを介して、複数の線形状部８８Ａに電気的に接続されている。電極６８Ａは、線形状部８９Ａ及び複数の線形状部８８Ａと一体に形成されていてもよい。

【0130】

光電変換部２５Ａは、複数の電極６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６７Ａ，６８Ａを介して電源部７０から電位を付与されることによって動作する。電源部７０の電位付与部７１は、複数の電極６１Ａ，６２Ａ，６３Ａ，６４Ａ，６５Ａ，６７Ａ，６８Ａを介して、メタサーフェス２２Ａの光電変換部２５Ａに電位を付与する。電源部７０の電位制御部７２は、光電変換部２５Ａに付与する電位を制御する。

【0131】

本変形例における電子放出部材２０を備える光電変換装置２において、電位制御部７２は、複数のパターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａに付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替え、第五状態と第六状態とを切り替える。第一状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α１の先端３７Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α１の先端３６Ａ、並びに、アンテナ部α２及びアンテナ部α３からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。第二状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α１の先端３６Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α１の先端３７Ａ、並びに、アンテナ部α２及びアンテナ部α３からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。第三状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α２の先端３９Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α２の先端３８Ａ、並びに、アンテナ部α１及びアンテナ部α３からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。第四状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α２の先端３８Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α２の先端３９Ａ、並びに、アンテナ部α１及びアンテナ部α３からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。

【0132】

第五状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α３の先端９６Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α３の先端９７Ａ、アンテナ部α１及びアンテナ部α２からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。第六状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α３の先端９７Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α３の先端９６Ａ、アンテナ部α１及びアンテナ部α２からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。

【0133】

第五状態において、パターン３５Ａに付与される電位は、パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，８１Ａに付与される電位よりも低く、パターン８２Ａに付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β３を構成する線形状部８８Ａに付与される電位は、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ｂに付与される電位よりも高い。バイアス部β３を構成する線形状部８６Ａに付与される電位は、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ａに付与される電位よりも低い。第五状態において、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ａの先端９６Ａから、バイアス部β３を構成する線形状部８６Ａに向かう電界のγ_１軸方向における成分は負であり、バイアス部β３を構成する線形状部８８Ａから、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ｂの先端９７Ａに向かう電界のγ_１軸方向における成分は負である。

【0134】

第六状態において、パターン３５Ａに付与される電位は、パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，８２Ａに付与される電位よりも低く、パターン８１Ａに付与される電位よりも高い。換言すれば、バイアス部β３を構成する線形状部８８Ａに付与される電位は、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ｂに付与される電位よりも低い。バイアス部β３を構成する線形状部８６Ａに付与される電位は、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ａに付与される電位よりも高い。第六状態において、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ｂの先端９７Ａから、バイアス部β３を構成する線形状部８８Ａに向かう電界のγ_１軸方向における成分は正であり、バイアス部β３を構成する線形状部８６Ａから、アンテナ部α３を構成する線形状部９５ａの先端９６Ａに向かう電界のγ_１軸方向における成分は正である。

【0135】

本変形例において、演算部７５は、第一状態、第二状態、第三状態、第四状態、第五状態、及び、第六状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度の偏光情報を演算する。例えば、演算部７５は、上述した実施形態と同様に、第一情報、第二情報、第三情報、及び、第四情報を演算する。演算部７５は、第五状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電磁波Ｗの電界強度のγ_１軸方向における負の成分に関する第五情報を演算する。演算部７５は、第六状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電磁波Ｗの電界強度のγ_１軸方向における正の成分に関する第六情報を演算する。演算部７５は、第一情報、第二情報、第三情報、第四情報、第五情報、及び、第六情報に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度の偏光情報を演算する。

【0136】

演算部７５は、上述した実施形態と同様に、第一状態及び第二状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｚ軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、第一状態及び第二状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｚ軸方向における極性を判断する。演算部７５は、上述した実施形態と同様に、第三状態及び第四状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｙ軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、第三状態及び第四状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｙ軸方向における極性を判断する。演算部７５は、第五状態及び第六状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、γ_１軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、第五状態及び第六状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、γ_１軸方向における極性を判断する。例えば、演算部７５は、第五状態における電子収集部５０の検出結果と、第六状態における電子収集部５０の検出結果との比較によって、Ｙ軸方向における電界の極性を判断する。演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度とＹ軸方向成分の電界強度とγ_１軸方向成分の電界強度とに基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報を演算する。例えば、演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度とＹ軸方向成分の電界強度とγ_１軸方向成分の電界強度との比較によって、電子放出部材２０に入射した電磁波が直線偏光、円偏光、及び、楕円偏光のいずれであるかを判断する。演算部７５は、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光方向を判断する。

【0137】

次に、図９を参照して、電子放出部材の別の変形例について説明する。図９は、本実施形態の変形例における電子放出部材の平面図である。本変形例は、概ね、上述した実施形態及び図８に示した変形例と類似又は同じである。本変形例における電子放出部材２０は、バイアス部β１，β２，β３のそれぞれに１つの電極のみが接続されている点で、図８に示した変形例と相違する。以下、図８に示した変形例との相違点を主として説明する。

【0138】

図９に示されている電子放出部材２０は、互いに離間している複数の電極６１Ｂ，６３Ｂ，６５Ａ，６７Ｂを備えている。複数の電極６１Ｂ，６３Ｂ，６５Ａ，６７Ｂは、支持体２１の主面２１ｂ上に設けられている。複数の電極６１Ｂ，６３Ｂ，６５Ａ，６７Ｂは、光電変換部２５Ａに電気的に接続されている。本変形例において、各電極６１Ｂ，６３Ｂ，６５Ａ，６７Ｂは、矩形状を呈している。各電極６１Ｂ，６３Ｂ，６５Ａ，６７Ｂは、線形状部４２Ａ，４４Ａ，４７Ａ，４９Ａ、８７Ａ、又は、８９Ａと同様に線形状を呈していてもよい。

【0139】

例えば、電極６１Ｂは、パターン３１Ｂに含まれている。電極６１Ｂは、線形状部４２Ａを介して、複数の線形状部４１Ａに電気的に接続されている。電極６１Ｂは、線形状部４４Ａを介して、複数の線形状部４３Ａに電気的に接続されている。電極６１Ｂは、線形状部４２Ａ，４４Ａ、及び、複数の線形状部４１Ａ，４３Ａと一体に形成されていてもよい。電極６３Ｂは、パターン３３Ｂに含まれている。電極６３Ｂは、線形状部４７Ａを介して、複数の線形状部４６Ａに電気的に接続されている。電極６３Ｂは、線形状部４９Ａを介して、複数の線形状部４８Ａに電気的に接続されている。電極６３Ｂは、線形状部４７Ａ，４９Ａ、及び、複数の線形状部４６Ａ，４８Ａと一体に形成されていてもよい。電極６５Ａは、パターン３５Ｂに含まれている。電極６５Ａは、線形状部９３を介して、複数の線形状部９１，９２，９５に電気的に接続されている。電極６５Ａは、線形状部９３及び複数の線形状部９１，９２，９５と一体に形成されていてもよい。電極６７Ｂは、パターン８１Ｂに含まれている。電極６７Ｂは、線形状部８７Ａを介して、複数の線形状部８６Ａに電気的に接続されている。電極６７Ｂは、線形状部８９Ａを介して、複数の線形状部８８Ａに電気的に接続されている。電極６７Ｂは、線形状部８７Ａ，８９Ａ、及び、複数の線形状部８６Ａ，８８Ａと一体に形成されていてもよい。

【0140】

光電変換部２５Ａは、複数の電極６１Ｂ，６３Ｂ，６５Ａ，６７Ｂを介して電源部７０から電位を付与されることによって動作する。電源部７０の電位付与部７１は、複数の電極６１Ｂ，６３Ｂ，６５Ａ，６７Ｂを介して、光電変換部２５Ａに電位を付与する。電源部７０の電位制御部７２は、光電変換部２５Ａに付与する電位を制御する。

【0141】

本変形例における電子放出部材２０を備える光電変換装置２において、電位制御部７２は、複数のパターン３１Ｂ，３３Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂに付与する電位を制御することによって、第七状態と第八状態と第九状態とを切り替える。第七状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α１の先端３６Ａ及び先端３７Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α２及びアンテナ部α３からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。第八状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α２の先端３８Ａ，３９Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α１及びアンテナ部α３からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。第九状態においては、電磁波Ｗの入射に応じてアンテナ部α３の先端９６Ａ，９７Ａから電子Ｐが放出され、アンテナ部α１及びアンテナ部α２からの電子の放出は抑制されるように、電位が制御される。

【0142】

第七状態において、パターン３５Ｂに付与される電位は、パターン３１Ｂに付与される電位よりも低く、パターン３３Ｂ，８１Ｂに付与される電位よりも高い。換言すれば、線形状部４１Ａ，４３Ａによって構成されるバイアス部β１に付与される電位は、線形状部９１ａ，９１ｂによって構成されるアンテナ部α１に付与される電位よりも高い。第七状態において、線形状部４１Ａによって構成されるバイアス部β１から線形状部９１ａの先端３６Ａに向かう電界のＺ軸方向における成分は負であり、線形状部４３Ａによって構成されるバイアス部β１から線形状部９１ｂの先端３７Ａに向かう電界のＺ軸方向における成分は正である。

【0143】

第八状態において、パターン３５Ｂに付与される電位は、パターン３３Ｂに付与される電位よりも低く、パターン３１Ｂ，８１Ｂに付与される電位よりも高い。換言すれば、線形状部４６Ａ，４８Ａによって構成されるバイアス部β２に付与される電位は、線形状部９２ａ，９２ｂによって構成されるアンテナ部α２に付与される電位よりも高い。第八状態において、線形状部４６Ａによって構成されるバイアス部β２から線形状部９２ａの先端３８Ａに向かう電界のＹ軸方向における成分は負であり、線形状部４８Ａによって構成されるバイアス部β２から線形状部９２ｂの先端３９Ａに向かう電界のＹ軸方向における成分は正である。

【0144】

第九状態において、パターン３５Ｂに付与される電位は、パターン８１Ｂに付与される電位よりも低く、パターン３１Ｂ，３３Ｂに付与される電位よりも高い。換言すれば、線形状部８６Ａ，８８Ａによって構成されるバイアス部β３に付与される電位は、線形状部９５ａ，９５ｂによって構成されるアンテナ部α３に付与される電位よりも高い。第九状態において、線形状部８６Ａによって構成されるバイアス部β３から線形状部９５ａの先端９６Ａに向かう電界のγ_１軸方向における成分は正であり、線形状部８８Ａによって構成されるバイアス部β３から線形状部９５ｂの先端９７Ａに向かう電界のγ_１軸方向における成分は負である。

【0145】

本変形例において、演算部７５は、第七状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗについて、Ｚ軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、第八状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗについて、Ｙ軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、第九状態における電子収集部５０の検出結果に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗについて、γ_１軸方向成分の電界強度を演算する。演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度とＹ軸方向成分の電界強度とγ_１軸方向成分の電界強度とに基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報を演算する。例えば、演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度とＹ軸方向成分の電界強度とγ_１軸方向成分の電界強度との比較によって、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗが円偏光、及び、楕円偏光のいずれであるかを判断する。

【0146】

次に、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）を参照して、本実施形態のさらに別の変形例におけるパターンの構造を詳細に説明する。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本実施形態のさらに別の変形例におけるパターンの構造を示す図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、パターン３１，３２，３５の一部を示している。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、バイアス部及びアンテナ部の構成の一例として、バイアス部β１を構成する線形状部４１，４４及びアンテナ部α１を構成する線形状部５１に関する構造の変形例を示すが、バイアス部β２，β３及びアンテナ部α２，α３に同様の構成が適用されてもよい。

【0147】

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されている例において、互いに離間する一対の線形状部４１が線形状部５１に面している。一対の線形状部４１は、それぞれ、先端１０１と先端１０２とを含んでいる。一対の線形状部４１の先端１０１と先端１０２とは、互いに面している。各線形状部４１は、上述した実施形態と同様に、線形状部４２を介して、電極６１に電気的に接続されている。一対の線形状部４１は、Ｙ軸方向に延在している同一直線上に位置している。

【0148】

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されている例において、互いに離間する一対の線形状部４３が線形状部５１に面している。一対の線形状部４３は、それぞれ、先端１０３と先端１０４とを含んでいる。一対の線形状部４３の先端１０３と先端１０４とは、互いに面している。各線形状部４３は、上述した実施形態と同様に、線形状部４４を介して、電極６２に電気的に接続されている。一対の線形状部４３は、Ｙ軸方向に延在している同一直線上に位置している。

【0149】

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されている例において、線形状部５１は、線形状部５３に接続された部分から＋Ｚ軸方向と－Ｚ軸方向とに延在している。線形状部５１は、上述した実施形態と同様に、一対の線形状部５１ａ，５１ｂを含んでいる。線形状部５１ａは、線形状部５３に接続された部分から＋Ｚ軸方向に延在している。線形状部５１ｂは、線形状部５３に接続された部分から－Ｚ軸方向に延在している。

【0150】

線形状部５１ａの先端３６は、先端１０１と先端１０２とに面している。Ｚ軸方向において、線形状部５１の先端３６は、先端１０１と先端１０２との間に位置している。先端３６と先端１０１との最短距離は、先端３６と先端１０２との最短距離と等しい。Ｙ軸方向における先端３６と先端１０１との距離は、Ｙ軸方向における先端３６と先端１０２との距離と等しい。Ｚ軸方向における先端３６と先端１０１との距離は、Ｚ軸方向における先端３６と先端１０２との距離と等しい。同一の先端３６に面している先端１０１と先端１０２とは、互いに異なる線形状部４１に含まれている。

【0151】

線形状部５１ｂの先端３７は、先端１０３と先端１０４とに面している。Ｚ軸方向において、線形状部５１の先端３７は、先端１０３と先端１０４との間に位置している。先端３７と先端１０３との最短距離は、先端３７と先端１０４との最短距離と等しい。Ｙ軸方向における先端３７と先端１０３との距離は、Ｙ軸方向における先端３７と先端１０４との距離と等しい。Ｚ軸方向における先端３７と先端１０３との距離は、Ｚ軸方向における先端３７と先端１０４との距離と等しい。同一の先端３７に面している先端１０３と先端１０４とは、互いに異なる線形状部４３に含まれている。

【0152】

図１０（ａ）に示されている例において、線形状部５１における一対の線形状部５１ａ，５１ｂは、Ｚ軸方向に延在する同一直線上に配置されている。図１０（ｂ）に示されている例において、線形状部５１における一対の線形状部５１ａ，５１ｂは、互いに離間しており、それぞれ、Ｚ軸方向に延在する互いに異なる直線上に配置されている。図１０（ｂ）に示されている例において、線形状部５１ａは先端３６と反対側の先端１１１において線形状部５３に連結されており、線形状部５１ｂは先端３７と反対側の先端１１２において線形状部５３に連結されている。

【0153】

上述した実施形態と同様に、Ｚ軸方向における線形状部５１の長さは、光電変換部２５から電子Ｐを放出させる所望の波長域に応じて設計される。図１０（ａ）に示されている例において、線形状部５１は、所望の波長域における中心波長の半分の長さを有する。したがって、図１０（ａ）に示されている例において、Ｚ軸方向における先端３６から先端３７までの長さＬ１が、所望の波長域における中心波長の半分の長さである。支持体２１等を透過した電磁波Ｗが線形状部５１に入射する場合には、透過した支持体２１等の屈折率が考慮される。

【0154】

図１０（ｂ）に示されている例において、線形状部５１ａ，５１ｂの各々が、所望の波長域における中心波長の半分の長さを有する。したがって、図１０（ｂ）に示されている例において、Ｚ軸方向における先端３６から先端１１１までの長さＬ２と、Ｚ軸方向における先端３７から先端１１２までの長さＬ３との各々が、所望の波長域における中心波長の半分の長さである。この場合も、支持体２１等を透過した電磁波Ｗが線形状部５１ａ，５１ｂに入射する場合には、透過した支持体２１等の屈折率が考慮される。
［光電変換方法］

【0155】

次に、図１１及び図１２を参照して、本実施形態における電磁波検出方法について説明する。この電磁波検出方法は、入射した電磁波Ｗに応じて電子を放出する光電変換方法を含んでいる。図１１及び図１２は、本実施形態における電磁波検出方法のフローチャートである。図１１及び図１２に示されている電磁波検出方法において、メタサーフェス２２に付与される電位の状態の制御によって、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度の方向成分ごとに異なるタイミングでメタサーフェス２２から電子Ｐが放出される。この結果、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度が方向成分ごとに測定される。図３及び図８に示されているような構成では、メタサーフェス２２に付与される電位の状態の制御によって、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度の各方向成分の極性ごとに異なるタイミングでメタサーフェス２２から電子Ｐが放出される。この結果、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度が各方向成分の極性ごとに測定される。

【0156】

図１１を参照して、本実施形態における電磁波検出方法の概要を説明する。まず、電子放出部材２０が準備される（処理Ｓ１）。例えば、電子放出部材２０を備えた電磁波検出装置１が配置される。

【0157】

次に、電子放出部材２０に測定対象の電磁波Ｗを入射する（処理Ｓ２）。本実施形態では、処理Ｓ２において、電子放出部材２０への電磁波Ｗの入射が開始され、電磁波Ｗの検出が終了するまで電子放出部材２０への電磁波Ｗの入射が継続される。

【0158】

次に、各方向成分における電界強度の取得処理が実行される（処理Ｓ３）。処理Ｓ３において、演算部７５が、各方向成分の電界強度を演算する。

【0159】

次に、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報が演算される（処理Ｓ４）。処理Ｓ４において、演算部７５が、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報を演算する。例えば、演算部７５は、処理Ｓ３において取得された各方向成分の電界強度に関する情報を比較し、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報を演算する。例えば、演算部７５は、演算された各方向成分の電界強度を比較し、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光方向を出力する。

【0160】

次に、図１２を参照して、処理Ｓ３について詳細に説明する。図１２は、各方向成分における電界強度の取得処理の流れを示している。

【0161】

まず、各パターンに付与する電位が決定される（処理Ｓ１１）。本実施形態において、電位制御部７２が、第一状態、第二状態、第三状態、及び、第四状態のいずれか一つの状態となるように、各パターン３１，３２，３３，３４，３５に付与する電位を決定する。例えば、図８に示されている構成の場合は、電位制御部７２は、第一状態から第六状態のいずれか一つの状態となるように、各パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａに付与する電位を決定する。

【0162】

次に、各パターンに電位が付与される（処理Ｓ１２）。例えば、電位付与部７１が、電位制御部７２からの指示に従って、電極を介して各パターンに電位を付与する。例えば、電位付与部７１は、直前の処理Ｓ１１において決定された電位を各パターン３１，３２，３３，３４，３５に付与する。電位付与部７１は、少なくとも処理Ｓ１３及び処理Ｓ１４が終了するまで、直前の処理Ｓ１１において決定された電位を各パターンに付与する。

【0163】

次に、各パターンに電位が付与された状態において、メタサーフェスから電子が放出される（処理Ｓ１３）。例えば、電子放出部材２０は、直前の処理Ｓ１１に決定された電位を各パターン３１，３２，３３，３４，３５に電位が付与された状態において、メタサーフェス２２に測定対象の電磁波Ｗが入射されると、アンテナ部α１又はアンテナ部α２のいずれか一つの先端から電子Ｐを放出する。アンテナ部α１又はアンテナ部α２のどの先端から電子Ｐが放出されるかは、処理Ｓ１２においてどのように各パターンに電位が付与されているかに依存する。例えば、各パターンに付与されている電位の状態が第一状態であれば、アンテナ部α１の先端３７から電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第二状態であれば、アンテナ部α１の先端３６から電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第三状態であれば、アンテナ部α２の先端３９から電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第四状態であれば、アンテナ部α２の先端３８から電子Ｐが放出される。

【0164】

例えば、図８に示されている構成では、電子放出部材２０は、直前の処理Ｓ１１に決定された電位を各パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａに電位が付与された状態において、アンテナ部α１、アンテナ部α２、又は、アンテナ部α３のいずれか一つの先端から電子Ｐを放出する。この場合、各パターンに付与されている電位の状態が第一状態であれば、アンテナ部α１の先端３７Ａから電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第二状態であれば、アンテナ部α１の先端３６Ａから電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第三状態であれば、アンテナ部α２の先端３９Ａから電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第四状態であれば、アンテナ部α２の先端３８Ａから電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第五状態であれば、アンテナ部α３の先端９７Ａから電子Ｐが放出される。各パターンに付与されている電位の状態が第六状態であれば、アンテナ部α３の先端９６Ａから電子Ｐが放出される。

【0165】

次に、放出された電子Ｐが検出される（処理Ｓ１４）。例えば、電子収集部５０が、処理Ｓ１３において放出された電子Ｐを収集し、収集された電子Ｐを検出する。演算部７５は、電子収集部５０から出力された信号を取得する。

【0166】

次に、電界強度に関する情報が演算される（処理Ｓ１５）。例えば、演算部７５は、処理Ｓ１４において電子収集部５０から取得された信号に基づいて、電磁波Ｗの電界強度に関する情報を演算する。例えば、処理Ｓ１３及び処理Ｓ１４において、各パターンに付与されている電位の状態が第一状態であれば、演算部７５は、電磁波Ｗの電界強度の正のＺ軸方向成分に関する第一情報を演算する。

【0167】

次に、正および負の同一軸方向成分の電界強度に関する情報が取得されたか否かが判断される（処理Ｓ１６）。例えば、演算部７５は、直前の処理Ｓ１５において演算された電界強度の方向成分について、正と負との双方の同一軸方向成分の電界強度に関する情報が取得されたか否かを判断する。例えば、演算部７５は、直前の処理Ｓ１５において電界強度の正のＺ軸方向成分に関する情報が演算されたと取得された場合には、電界強度の負のＺ軸方向成分に関する情報が取得されていないと判断する。例えば、演算部７５は、直前の処理Ｓ１３及び処理Ｓ１４において各パターンに付与されている電位の状態が第一状態である場合、第二状態における情報、すなわち電界強度の負のＺ軸方向成分に関する第二情報が取得されていないと判断する。

【0168】

正および負の同一軸方向成分の電界強度に関する情報が取得されたと判断されなかった場合には、処理は処理Ｓ１１に戻る。この際、処理Ｓ１１において、取得されていない極性の電界強度に関する情報が取得されるように、各パターンに付与する電位が決定される。例えば、処理Ｓ１６において第一情報が取得され第二情報が取得されていないと判断された場合には、電位制御部７２は、処理Ｓ１１において、第二状態となるように各パターン３１，３２，３３，３４，３５に付与する電位を決定する。例えば、処理Ｓ１６において第三情報が取得され第四情報が取得されていないと判断された場合には、電位制御部７２は、処理Ｓ１１において、第四状態となるように各パターン３１，３２，３３，３４，３５に付与する電位を決定する。

【0169】

正および負の成分の電界強度に関する情報が取得されたと判断された場合には、電界の極性が判断される（処理Ｓ１７）。例えば、演算部７５は、第一情報、及び、第二情報に基づいて、電磁波ＷのＺ軸方向における電界の極性を判断する。演算部７５は、第三情報、及び、第四情報に基づいて、電磁波ＷのＹ軸方向における電界の極性を判断する。図８に示される構成においては、演算部７５は、第五情報、及び、第六情報に基づいて、電磁波Ｗのγ_１軸方向における電界の極性を判断する。電磁波Ｗの電界の極性は、例えば、フェムト秒オーダーで切り替わる。このため、例えば、第一情報及び第二情報がフェムト秒オーダーで取得される場合には、演算部７５は、電磁波Ｗの電界強度における正のＺ軸方向成分と電磁波Ｗの電界強度における負のＺ軸方向成分とのうち大きい方を、Ｚ軸方向における電界の極性として出力する。第三情報及び第四情報がフェムト秒オーダーで取得される場合には、演算部７５は、電磁波Ｗの電界強度における正のＹ軸方向成分と電磁波Ｗの電界強度における負のＹ軸方向成分とのうち大きい方を、Ｙ軸方向における電界の極性として出力する。第１情報、第２情報、第３情報、及び、第４情報は、ピコ秒オーダーで取得することができる。情報の取得時間は、電磁波Ｗの時間波形に依存する。

【0170】

処理Ｓ１７が終了すると、全ての方向成分の電界強度に関する情報が取得されたか否かが判断される（処理Ｓ１８）。例えば、演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度に関する第一及び第二情報と、Ｙ軸方向成分の電界強度に関する第三及び第四情報とが取得されたか否かを判断する。図８に示される構成においては、演算部７５は、Ｚ軸方向成分の電界強度に関する第一及び第二情報と、Ｙ軸方向成分の電界強度に関する第三及び第四情報と、Ｚ軸方向成分の電界強度に関する第五及び第六情報とが取得されたか否かを判断する。

【0171】

全ての方向成分の電界強度に関する情報が取得されたと判断されなかった場合には、処理は処理Ｓ１１に戻る。この際、処理Ｓ１１において、取得されていない方向成分の電界強度に関する情報が取得されるように、各パターンに付与する電位が決定される。例えば、処理Ｓ１８において、Ｙ軸方向成分の電界強度に関する情報が取得されていないと判断された場合には、電位制御部７２は、処理Ｓ１１において、第三又は第四状態となるように各パターン３１，３２，３３，３４，３５に付与する電位を決定する。図８に示される構成において、例えば、処理Ｓ１８においてγ_１軸方向成分の電界強度に関する情報が取得されていないと判断された場合には、電位制御部７２は、処理Ｓ１１において、第五又は第六状態となるように各パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａに付与する電位を決定する。

【0172】

全ての方向成分の電界強度に関する情報が取得されたと判断された場合には、処理Ｓ３における一連の処理が終了する。処理Ｓ１８によって、全ての方向成分の電界強度に関する情報が取得されるまで、処理Ｓ１１から処理Ｓ１７が繰り返される。処理Ｓ１１から処理Ｓ１４が繰り返されることによって、上述した第一から第四状態のそれぞれにおいて電子Ｐが放出される。本実施形態において、処理Ｓ１１から処理Ｓ１４が繰り返されることによって、第一状態、第二状態、第三状態、第四状態の順に、各パターンに電位が付与される。図８に示されている構成においては、処理Ｓ１１から処理Ｓ１４が繰り返されることによって、第一状態、第二状態、第三状態、第四状態、第五状態、第六状態の順に、各パターンに電位が付与される。

【0173】

処理Ｓ１５が繰り返されることによって、第一から第四状態のそれぞれにおいて放出された電子Ｐが検出される。図８に示されている構成においては、処理Ｓ１１から処理Ｓ１４が繰り返されることによって、上述した第一から第六状態のそれぞれにおいて電子Ｐが放出され、処理Ｓ１５が繰り返されることによって、第一から第六状態のそれぞれにおいて放出された電子Ｐが検出される。処理Ｓ１７が繰り返されることによって、各方向における電界の極性が判断される。

【0174】

処理Ｓ１から処理Ｓ４、及び、処理Ｓ１１から処理Ｓ１８の順番は、図１１及び図１２に示したものに限定されない。例えば、処理Ｓ１７は、処理Ｓ１８の後に行われてもよい。処理Ｓ１６及び処理Ｓ１７はなくてもよい。処理Ｓ１６がない場合には、処理Ｓ１８において、全ての状態において電界強度に関する情報が取得されたか否かが判断される。例えば、処理Ｓ２における電磁波Ｗの入射は、処理Ｓ１３及び処理Ｓ１４においてのみ行われてもよい。

【0175】

以上の様に、本実施形態における電磁波検出方法において、各状態において電子放出部材２０から放出された電子Ｐが検出され、電磁波Ｗの偏光情報が演算される。例えば、演算部７５は、第一情報から第四情報を演算し、第一情報から第四情報に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報を演算する。図８に示される構成においては、演算部７５は、第一情報から第六情報を演算し、第一情報から第六情報に基づいて、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの偏光情報を演算する。
［作用及び効果］

【0176】

この光電変換装置２において、アンテナ部α１とアンテナ部α２とが互いに交差するＺ軸方向及びＹ軸方向に延在している。バイアス部β１は、バイアス部β１とアンテナ部α１との間に、Ｚ軸方向の成分を有する電界を発生するように構成されている。バイアス部β２は、バイアス部β２とアンテナ部α２との間に、Ｙ軸方向の成分を有する電界を発生するように構成されている。このような構成によれば、アンテナ部α１は、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分に応じて電子Ｐを放出する。アンテナ部α２は、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における成分に応じて電子Ｐを放出する。このため、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分に応じて放出された電子Ｐと、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における成分に応じて放出された電子Ｐとが検出され得る。例えば、これらの検出結果によれば、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分と、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における成分との比が演算され得る。演算された比によって、電磁波Ｗの偏光状態の検出が容易に実現され得る。光電変換装置２は、冷却も不要である。

【0177】

光電変換装置２は、メタサーフェス２２又はメタサーフェス２２Ａに付与する電位を制御する電位制御部７２をさらに備えている。例えば、電位制御部７２は、メタサーフェス２２の複数のパターン３１，３２，３３，３４，３５に付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替える。この場合、第一状態においてメタサーフェス２２又はメタサーフェス２２Ａに電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における正の成分に応じた電子Ｐがアンテナ部α１から放出される。第二状態においてメタサーフェス２２又はメタサーフェス２２Ａに電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における負の成分に応じた電子Ｐがアンテナ部α１から放出される。第三状態においてメタサーフェス２２又はメタサーフェス２２Ａに電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における正の成分に応じた電子Ｐがアンテナ部α２から放出される。第四状態においてメタサーフェス２２又はメタサーフェス２２Ａに電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における負の成分に応じた電子Ｐがアンテナ部α２から放出される。このため、この光電変換装置２は、第一状態及び第二状態においてメタサーフェス２２又はメタサーフェス２２Ａから放出された電子Ｐの検出によって、電磁波Ｗの電界強度について、Ｚ軸方向における極性ごとの測定を実現できる。同様に、第三状態及び第四状態においてメタサーフェス２２又はメタサーフェス２２Ａから放出された電子Ｐの検出によって、電磁波Ｗの電界強度について、Ｙ軸方向における極性ごとの測定が実現され得る。この結果、各方向成分の極性を考慮して、電磁波Ｗの偏光状態の検出がより正確に実現され得る。

【0178】

光電変換装置２において、演算部７５は、電磁波Ｗの電界強度における各軸方向における電界の極性を判断する。このため、電磁波Ｗの偏光状態に加えて、電磁波Ｗについてより詳細な情報が取得される。例えば、電磁波Ｗの電場波形データが取得されうる。

【0179】

図８に示された構成において、メタサーフェス２２Ａは、アンテナ部α３とバイアス部β３とをさらに含んでいる。アンテナ部α３は、Ｙ軸方向とＺ軸方向とに交差するγ_１軸方向に延在していると共に電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出する。バイアス部β３は、アンテナ部α３に面していると共にアンテナ部α３との間においてγ_１軸方向の成分を有する電界を発生させるように構成されている。このような構成によれば、アンテナ部α３は、電磁波Ｗの電界強度のγ_１軸方向における成分に応じて電子Ｐを放出する。この場合、さらに、電磁波Ｗの電界強度のγ_１軸方向における成分に応じて放出された電子Ｐが検出され得る。したがって、例えば、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における成分と、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における成分と、電磁波Ｗの電界強度のγ_１軸方向における成分との比が演算され得る。演算された比によって、より簡易な演算処理によって、電磁波Ｗの偏光状態の検出がさらに容易に実現され得る。電磁波Ｗについて、円偏光も含めた偏光状態が検出され得る。

【0180】

図８に示された構成において、電位制御部７２は、メタサーフェス２２Ａの複数のパターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａに付与する電位を制御することによって、第一状態と第二状態とを切り替え、第三状態と第四状態とを切り替え、第五状態と第六状態とを切り替えてもよい。この場合、この光電変換装置２は、第一状態及び第二状態においてメタサーフェス２２Ａから放出された電子Ｐの検出によって、電磁波Ｗの電界強度について、Ｚ軸方向における極性ごとの測定を実現できる。同様に、第三状態及び第四状態においてメタサーフェス２２Ａから放出された電子Ｐの検出によって、電磁波Ｗの電界強度について、Ｙ軸方向における極性ごとの測定を実現できる。さらに、第五状態及び第六状態においてメタサーフェス２２Ａから放出された電子Ｐの検出によって、電磁波Ｗの電界強度について、γ_１軸方向における極性ごとの測定を実現できる。この結果、各方向成分の極性を考慮して、電磁波Ｗの偏光状態の検出がより正確に実現され得る。

【0181】

メタサーフェス２２のアンテナ部α１は、Ｚ軸方向において互いに異なる位置に配置されている先端３６，３７を含んでいる。バイアス部β１は、線形状部４１，４３を含んでいる。線形状部４１は、先端３６に面していると共に先端３６との間においてＺ軸方向の成分を有する電界を発生させる。線形状部４３は、先端３７に面していると共に先端３７との間においてＺ軸方向の成分を有する電界を発生させる。アンテナ部α２は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置に配置されている先端３８，３９を含んでいる。バイアス部β２は、線形状部４６，４８を含んでいる。線形状部４６は、先端３８に面していると共に先端３８との間においてＹ軸方向の成分を有する電界を発生させる。線形状部４８は、先端３９に面していると共に先端３９との間においてＹ軸方向の成分を有する電界を発生させる。先端３６，３７、及び、線形状部４１，４３は、Ｚ軸方向において、線形状部４３、先端３７、先端３６、線形状部４１の順に配置されている。先端３８，３９、及び、線形状部４６，４８は、Ｙ軸方向において、線形状部４８、先端３９、先端３８、線形状部４６の順に配置されている。この場合、簡易な構成でありながら、メタサーフェス２２から放出された電子Ｐの検出によって、電子放出部材２０に入射した電磁波Ｗの電界強度について、Ｚ軸方向及びＹ軸方向の各々における極性ごとの測定が実現され得る。メタサーフェス２２Ａにおいても同様の作用効果が奏される。

【0182】

例えば、第一状態において、先端３６から線形状部４１に向かう電界のＺ軸方向における成分は正であり、線形状部４３から先端３７に向かう電界のＺ軸方向における成分は正であり、先端３８から線形状部４６に向かう電界のＹ軸方向における成分は正であり、先端３９から線形状部４８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負である。第二状態において、線形状部４１から先端３６に向かう電界のＺ軸方向における成分は負であり、先端３７から線形状部４３に向かう電界のＺ軸方向における成分は負であり、先端３８から線形状部４６に向かう電界のＹ軸方向における成分は正であり、先端３９から線形状部４８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負である。第三状態において、先端３６から線形状部４１に向かう電界のＺ軸方向における成分は正であり、先端３７から線形状部４３に向かう電界のＺ軸方向における成分は負であり、先端３８から線形状部４６に向かう電界のＹ軸方向における成分は正であり、線形状部４８から先端３９に向かう電界のＹ軸方向における成分は正である。第四状態において、先端３６から線形状部４１に向かう電界のＺ軸方向における成分は正であり、先端３７から線形状部４３に向かう電界のＺ軸方向における成分は負であり、線形状部４６から先端３８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負であり、先端３９から線形状部４８に向かう電界のＹ軸方向における成分は負である。この場合、第一状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における正の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α１から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第二状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における負の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α１から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第三状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における正の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α２から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第四状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における負の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α２から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。したがって、より正確に各方向成分の極性ごとの測定が実現され得る。さらに、電磁波Ｗの偏光状態の検出がより正確に実現され得る。メタサーフェス２２Ａにおいても同様の作用効果が奏される。

【0183】

例えば、第一状態において、線形状部４１に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも低く、線形状部４３に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも高く、線形状部４６に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも低く、線形状部４８に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも低い。第二状態において、線形状部４１に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも高く、線形状部４３に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも低く、線形状部４６に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも低く、線形状部４８に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも低い。第三状態において、線形状部４１に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも低く、線形状部４３に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも低く、線形状部４６に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも低く、線形状部４８に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも高い。第四状態において、線形状部４１に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも低く、線形状部４３に付与される電位はアンテナ部α１に付与される電位よりも低く、線形状部４６に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも高く、線形状部４８に付与される電位はアンテナ部α２に付与される電位よりも低い。この場合、先端３６と線形状部４１との間、先端３７と線形状部４３との間、先端３８と線形状部４６との間、先端３９と線形状部４８との間に、電位差が生じる。この電位差によって、上述のように電界が生じる。この結果、第一状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における正の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α１から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第二状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＺ軸方向における負の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α１から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第三状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における正の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α２から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。第四状態においてメタサーフェス２２に電磁波Ｗが入射すると、電磁波Ｗの電界強度のＹ軸方向における負の成分に応じて電子Ｐはアンテナ部α２から放出され、電磁波Ｗの電界強度の他の成分に応じた電子の放出は抑制される。したがって、より正確に各方向成分の極性ごとの測定が実現され得る。さらに、電磁波Ｗの偏光状態の検出がより正確に実現され得る。メタサーフェス２２Ａにおいても同様の作用効果が奏される。

【0184】

光電変換装置２は、気密に封止されていると共に電磁波Ｗを透過する窓部１１ａを有しているハウジング１０をさらに備えている。電子放出部材２０は、ハウジング１０内に配置されている。この場合、ハウジング１０内を真空にする又はハウジング１０内にガスを充填することによって、電磁波Ｗの入射に応じた電子Ｐの放出量が向上し得る。

【0185】

電磁波検出装置１は、上述した光電変換装置２と、電子収集部５０と、演算部７５とを備えている。電子収集部５０は、電子放出部材２０から放出された電子Ｐを検出する。演算部７５は、第一状態における電子収集部５０の検出結果と、第二状態における電子収集部５０の検出結果と、第三状態における電子収集部５０の検出結果と、第四状態における電子収集部５０の検出結果とに基づいて、電磁波Ｗの偏光情報を演算する。この場合、電磁波検出装置１は、電磁波Ｗの偏光状態を容易に検出できる。電磁波検出装置１は、冷却も不要である。

【0186】

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0187】

例えば、光電変換部２５，２５Ａの構成は、適宜組み合わせ可能である。１つの電子放出部材２０に複数種の光電変換部が設けられてもよい。

【0188】

パターン３１，３２，３３，３４，３５、パターン３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ，３４Ａ，３５Ａ，８１Ａ，８２Ａ、及び、パターン３１Ｂ，３３Ｂ，８１Ｂにおける各種の線形状部の配置は、上述した実施形態の構成に限定されない。互いに対応するバイアス部とアンテナ部との機能的な関係が保持されれば、線形状部の数及び配置は適宜変更可能である。

【0189】

例えば、１つの線形状部が、電磁波Ｗの入射に応じて電子Ｐを放出するアンテナ部と、電界を発生させるバイアス部とを兼ねるように構成されてもよい。例えば、電子放出部材２０の光電変換部は、互いに対向していると共に同一方向に延在する一対の第一及び第二線形状部を含むように構成され、第一線形状部がアンテナ部として機能し第二線形状部がバイアス部として機能する状態と、第一線形状部がバイアス部とて機能し第二線形状部がアンテナ部として機能する状態とが切り替えられるように構成されてもよい。一対の第一及び第二線形状部の先端は、互いに面するように配置される。例えば、第一線形状部と第二線形状部において、アンテナ部として機能する状態とバイアス部として機能する状態との切替は、各線形状部に電気的に接続されている電極に付与する電位を制御することによって行われる。互いに面する第一及び第二線形状部のいずれをアンテナ部として機能させるか切り替えることによって、電磁波Ｗの電界強度について、一対の線形状部の延在方向における成分の極性ごとの検出が可能となる。

【0190】

また、アンテナ部α１とアンテナ部α２とは互いに直交していなくてもよい。演算部７５は、互いに直交しないアンテナ部α１とアンテナ部α２とから放出された電子Ｐに基づいて、偏光状態を判断するように構成されてもよい。

【符号の説明】

【0191】

１…電磁波検出装置、２…光電変換装置、１０…ハウジング、１１ａ…窓部、２０…電子放出部材、２２，２２Ａ…メタサーフェス、７２…電位制御部、７５…演算部、Ｐ…電子、Ｗ…電磁波。

【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】

【国際調査報告】