Development of integrated terahertz-wave detector for real time polarization measurement

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K06312
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 伊藤 弘 北里大学, 一般教育部, 教授 (50525384)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: テラヘルツ波 / 検出器 / 平面アンテナ / 偏波計測 / エリプソメトリー

Outline of Annual Research Achievements

１．実装、及び集光技術については、前年度試作した複数アンテナ集積テラヘルツ波検出素子を準光学型筐体に実装し、特性評価を行った。その結果、個々の素子は正常に動作していることを確認した。
２．テラヘルツ波エリプソメトリーへの適用については、測定系を構築し、生体関連材料の一例として水の複素比誘電率の測定を検討した。実験は、90GHzから140GHzの範囲で行った。そして、検出器を固定した状態で計測した電磁波の入射強度を、ストークスパラメーターを用いて楕円偏波パラメーターに変換し、ニュートン法により複素比誘電率の実部と虚部を解析的に求めた。その結果、測定した周波数範囲で、複素比誘電率の実部と虚部が周波数と共に緩やかに低下する傾向が得られた。またこの結果は、検出器を回転させる従来の方法で計測した複素比誘電率の周波数依存性、及びデバイの緩和モデルを用いた解析計算値と、それぞれ良い一致を示した。これらの結果から、ストークスパラメーターを用いる手法により、検出器を回転させずにテラヘルツ波エリプソメトリーが実現できることを実証し、本研究計画の目標を達成した。
一方、計測技術サイドから部品への要求として、複数素子と入力信号の位置関係を調整する手法を改良すべき事がわかった。これは、現状の素子配置で各検出器の中心が光軸の中心位置にあることを確認するためには、検出器を回転させなければならないためである。またその解決策として、測定に用いる検出器と対称な位置に、位置出し用の検出器を設ける構成を提案した。