強磁場・極低温下でのテラヘルツ計測のための、組み込み一体型分光装置の開発

开发用于强磁场和极低温下太赫兹测量的内置集成光谱仪

• 批准号: 17760006
• 负责人: 渡邉 紳一
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760006/
• 关键词: テラヘルツ光; 分光装置; 回折限界; 時間領域差分法

前年度は小型放物面鏡の作成や数値計算プログラム等、各種ツールの開発に力を注いだが、本年度は実際にそれらのコンポーネンツを組み合わせ、数値計算による構造最適化のもと、反射光学系による色収差の無い超小型THz分光装置の開発に成功した。特に測定試料の直近に集光レンズを配置することで空間分解能の高い分光系が実現できたところに特徴がある。作成した分光装置のサイズは直径20mm、長さ61mmである。これは一般的なクライオスタットのサンプル槽径25mmに導入できる非常に小さな装置である。THz波発生にはZnTe非線形結晶あるいはGaAsボウタイアンテナ、検出には同ダイポールアンテナを使用し、0.3-2.0THz周波数範囲内で有効開口数N_<eff>=0.45の高い空間分解能で定量的なTHz分光測定が行えることを示した。また、窓のない測定環境にも対応できるように光ファイバーで導いたパルス状チタンサファイアレーザーによるTHz光発生・検出のデモンストレーションも行った。なお、光ファイバー通過中の励起光の分散を補正するため、ファイバー導入前にプリズムペアで適切に補償を行っている。このように高い有効開口数、ひいては高い測定空間分解能を実現できたのは、装置を小型化するに伴い測定試料の直近に集光レンズを配置できたことによる。テストサンプルとしてシリコンに金を線上にパターニングした基板の透過率測定を行ったところ、テラヘルツ波の波長程度の構造まで透過率イメージング測定が行え、2倍の波長程度以上の構造では定量的な透過率を導き出すことも可能であることを示した。このように装置外部からTHz光を導く通常の分光系では測定装置系の制限から達成することが難しい高い空間分解能が達成できた。この装置はより小さいサンプルの定量的な分光測定を行うのに特に適していると考えられる。

Put the surface before the annual は small mirror の や consummate the numerical computing プ ロ グ ラ ム etc, all kinds of ツ ー ル の open 発 に force を note い だ が, this year's は be interstate に そ れ ら の コ ン ポ ー ネ ン ツ を group み close わ せ, the numerical calculation に よ る structure optimization の も と, department of reflected light に よ る poor color 収 の no い subminiature THz spectral device の open 発 に success し た. , に measurement sample の nearly straight に concentrated レ ン ズ を configuration す る こ と で space decomposition can の high い spectral series が be presently で き た と こ ろ に, 徴 が あ る. Fabricate a <s:1> た spectrometer with a diameter of 20mm and a length of さ61mmである. こ れ は general な ク ラ イ オ ス タ ッ ト の サ ン プ ル slot diameter 25 mm に import で き る very small に さ な device で あ る. THz wave 発 raw に は ZnTe nonlinear crystal あ る い は GaAs ボ ウ タ イ ア ン テ ナ, 検 に は with ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ を use し, 0.3-2.0 THz cycle for fan 囲 で have sharper openings for N_ < eff > = 0.45 の high い space decomposition can で quantitative な THz spectral photometry が line え る こ と を shown し た. ま た, 窓 の な い measurement environment に も 応 seaborne で き る よ う に light フ ァ イ バ ー で guide い た パ ル ス shape チ タ ン サ フ ァ イ ア レ ー ザ ー に よ る THz optical 発 raw · 検 out の デ モ ン ス ト レ ー シ ョ ン も line っ た. な お, light フ ァ イ バ ー through the の wound up scattered light の を corrected す る た め, フ ァ イ バ ー before import に プ リ ズ ム ペ ア で appropriate に line compensation を っ て い る. こ の よ う に high い unseen opening number, ひ い て は high い measurement space decomposition can を be presently で き た の を は, device miniaturization す る に with い measurement sample の nearly straight に concentrated レ ン ズ を configuration で き た こ と に よ る. テ ス ト サ ン プ ル と し て シ リ コ ン に gold を online に パ タ ー ニ ン グ し た substrate の transmittance measurement line を っ た と こ ろ, テ ラ ヘ ル ツ wavelength degree の の tectonic ま で transmittance イ メ ー ジ ン グ measurement line が え, more than 2 times の wavelength の structure で は quantitative な transmittance を guide き out す こ と も may で あ る こ と を shown し た. こ の よ う に device external か ら THz を light guide く usually の spectroscopic system で は measurement device limitations is の か ら reached す る こ と が difficult し い い high spatial decomposition can reach で が き た. こ の device は よ り small さ い サ ン プ ル の quantitative な spectral photometry を line う の に, に optimum し て い る と exam え ら れ る.

项目成果

低温・強磁場下測定に向けた小型テラヘルツ分光装置の開発

开发用于低温和强磁场测量的紧凑型太赫兹光谱仪

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本物理学会講演概要集(2007年春季大会) 62・1
• 作者: 渡邉 紳一;島野 亮
• 通讯作者: 島野 亮

高空間分解能を有する超小型テラヘルツ分光装置の開発

超紧凑型高空间分辨率太赫兹光谱仪的研制

• 发表时间: 2007
• 期刊: 第54回応用物理学関係連合講演会講演予稿集
• 作者: 渡邉 紳一;島野 亮
• 通讯作者: 島野 亮