テラヘルツ光源・検出器開発

リアルタイムテラヘルツ測定装置

多波長同時発生、あるいは高速波長可変is-TPGにより複数波長の情報をカメラで1フレームで取得する。機械学習によりその検出画像を認識させ、サンプルをリアルタイムで識別する。今後テラヘルツタグ識別などへの応用が考えられる。

テラヘルツ時間領域分光法(THz-TDS)に用いる事ができる非線形光学結晶からの超短テラヘルツ波パルス光源開発も行っている。下の写真は非線形光学結晶上に微小な導波路を作成し、超短パルスの赤外光を閉じ込め伝搬させることでテラヘルツ波への波長変換を高効率に行う。7THzまでの広帯域化や8桁のダイナミックレンジを達成し、現在は市販のテラヘルツ分光装置にも採用されている。今後は様々な結晶を用いてさらなる高効率化や広帯域化を目指している。

我々のテラヘルツ光源を用いた応用研究

我々のシステムを用いることで他光源では困難な応用が可能である

郵便物禁止薬物検査

EMS封筒、ダンボール、気泡緩衝材（プチプチ）からなる23mmの分厚い遮蔽物内に隠蔽された禁止薬物を模した糖類を測定した。各糖類の吸収スペクトルをデータベースと照合することで分布をイメージングすることに成功した。税関や国際郵便局での密輸取締実現に向けてさらなる高性能化を行っている。

テラヘルツ波CT

Is-TPGを用いて3次元イメージングも可能である。プラスチックやセラミクスを適度に透過するため内部の構造を測定でき、製品の欠陥検査への応用が期待される。これらサンプルは吸収が大きく、我々のシステム以外では測定が難しい。

テラヘルツ波増幅器

Is-TPGの原理を用いて世界初の実用的なテラヘルツ波増幅を実現した。テラヘルツ波を一旦近赤外光に波長変換し、その状態でノイズ除去と増幅を行う新手法により500 zJ（=10-21J）という極めて弱い入力に対して20億倍もの高い増幅度が得られた。今後はさらなる増幅度の向上や増幅可能な周波数の拡大、他光源の増幅などを行っていく。

段テラヘルツパラメトリック検出器によるイメージング

is-TPGの原理を用いた検出部を多段化し、各段の間で空間的にノイズを除去することで高感度化が実現した。130 zJ（ゼプトジュール=10-21J）の極微弱テラヘルツ波検出が可能となり、is-TPGと組み合わせた測定システムのダイナミックレンジは最大で125 dBに達した。以下に示すような高減衰の遮蔽物下のイメージングが可能となった。

その他の研究