ヘテロダインＴＨｚ－ＣＴ／分光システムの開発

昨年までにヘテロダインTHz-CT/分光システムを開発し、実際にプラスチック製品の3D-CT画像や遮蔽物下の分光イメージングを実現したが、is-TPGが波長可変光源ゆえに1パルスで1波長しか出力できず、分光する際に波長を掃引するため、測定時間が長かった。そこで昨年度からis-TPGの多波長化を推し進めており、波長可変を無くすことで、高速測定を目指してきた。今年度は、実際に分光イメージングに導入すると共に、高安定化、極微弱光の検出を目指したテラヘルツ波の高利得増幅装置開発を行った。is-TPGは励起光と注入光をLiNbO3結晶に入射することでテラヘルツ波を発生する。本研究では、多波長注入光を用い、5波長テラヘルツ波の同時発生を行った。EMS(Express Mail Service)封筒に隠蔽された糖類の分光イメージングを行ったところ、測定時間が従来のis-TPGに比べて5分の1に短縮されたにも関わらず、各試薬の分布の画像化に成功し、大幅な高速化が実現した。次に、発生するテラヘルツ波をサンプル側とレファレンス側の2ビームに分割して、常時校正を取る方式を導入した。3波長発生時において安定性の向上を確認したところ、パルス間のゆらぎだけでなく、長期的な出力変動も無視することが可能となった。他方、吸収ロスの大きなサンプルを透過した極微弱テラヘルツ波を検出するために、高利得テラヘルツ波増幅器も開発した。従来のテラヘルツ波増幅器では、雑音成分がパラメトリック利得により増幅されて、極微弱なテラヘルツ波増幅を邪魔していた。それを今回、増幅用結晶を1個から2個に増やし、その間にアイリスを用いて雑音成分のみを空間的に除去することで、所望の成分のみ2個目の結晶で増幅可能となり、-100dB程度減衰した極微弱テラヘルツ波入力に対し、20億倍以上と極めて高い増幅度を得ることが出来た。

昨年までにヘテロダインTHz-CT/分光システムを開発し、実際にプラスチック製品の3D-CT画像や遮蔽物下の分光イメージングを実現したが、is-TPGが波長可変光源ゆえに1パルスで1波長しか出力できず、分光する際に波長を掃引するため、測定時間が長かった。そこで昨年度からis-TPGの多波長化を推し進めており、波長可変を無くすことで、高速測定を目指してきた。今年度は、実際に分光イメージングに導入すると共に、高安定化、極微弱光の検出を目指したテラヘルツ波の高利得増幅装置開発を行った。is-TPGは励起光と注入光をLiNbO3結晶に入射することでテラヘルツ波を発生する。本研究では、多波長注入光を用い、5波長テラヘルツ波の同時発生を行った。EMS(Express Mail Service)封筒に隠蔽された糖類の分光イメージングを行ったところ、測定時間が従来のis-TPGに比べて5分の1に短縮されたにも関わらず、各試薬の分布の画像化に成功し、大幅な高速化が実現した。次に、発生するテラヘルツ波をサンプル側とレファレンス側の2ビームに分割して、常時校正を取る方式を導入した。3波長発生時において安定性の向上を確認したところ、パルス間のゆらぎだけでなく、長期的な出力変動も無視することが可能となった。他方、吸収ロスの大きなサンプルを透過した極微弱テラヘルツ波を検出するために、高利得テラヘルツ波増幅器も開発した。従来のテラヘルツ波増幅器では、雑音成分がパラメトリック利得により増幅されて、極微弱なテラヘルツ波増幅を邪魔していた。それを今回、増幅用結晶を1個から2個に増やし、その間にアイリスを用いて雑音成分のみを空間的に除去することで、所望の成分のみ2個目の結晶で増幅可能となり、-100dB程度減衰した極微弱テラヘルツ波入力に対し、20億倍以上と極めて高い増幅度を得ることが出来た。