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2019年12月17日 (火) 06:36時点における版

テラヘルツ時間領域分光（テラヘルツじかんりょういきぶんこう英語: Terahertz TimeDomain Spactroscopy: THz-TDS）は、テラヘルツ波の波形を直接測定することによって得られる電磁波の電場の時間波形をフーリエ変換し、電磁波のスペクトルを得る分光法である。

概要

近年、テラヘルツ波が世界的注目を集めるに至った大きな要因として、フェムト秒レーザーを用いた広帯域テラヘルツパルスの発生・検出法が開発された事が挙げられる。この技術はテラヘルツ時間領域分光法と呼ばれ、現在世界で最も広く用いられている^[1]。

テラヘルツ波が伝播する経路中に測定したい測定試料を置き、透過したテラヘルツ波の時間波形を検出する。その検出信号と、測定試料のない状態でのテラヘルツ波の時間波形とを検出した検出信号を用い、検出信号をフーリエ変換して、テラヘルツ波の振幅と位相の情報を得る。

光源としては、励起光であるフェムト秒レーザーパルスをテルル化亜鉛や三フッ化N,N-ジエチルアミノ硫黄 (DAST)のような非線形光学結晶や光伝導スイッチに照射することによって発生するテラヘルツ波を用いることが多い^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]。

テラヘルツ波の検出にも光伝導スイッチ(光伝導アンテナとも呼ばれる)が利用されるが、電気光学効果を利用した検出法などもある。プローブパルス光が光伝導スイッチなどに照射された瞬間のテラヘルツ電場に比例した信号を時系列で測定し、電場の時間波形をフーリエ変換することにより、テラヘルツ波の振幅と位相を同時に独立して検出することができる。

テラヘルツ波の時間領域分光法の特徴は、テラヘルツ波の振幅と位相が1回の測定で検出することができるという点である。これにより、物質の複素屈折率や複素誘電率などの検出が可能になり、物質の物性測定などに用いられる。

脚注

^ テラヘルツイメージングによる非破壊検査技術
^ 板谷太郎、「光導電スイッチによる発生」『応用物理』 1997年 66巻 9号 p.986-987, doi:10.11470/oubutsu1932.66.986, 応用物理学会
^ 超広帯域波長可変THz波光源の開発に関する研究理研テラヘルツ光源研究チーム
^ Shibuya, Takayuki, et al. "Terahertz-wave generation using a 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate crystal under intra-cavity conditions." Applied physics express 1.4 (2008): 042002.
^ Taniuchi, T., S. Okada, and H. Nakanishi. "Widely tunable terahertz-wave generation in an organic crystal and its spectroscopic application." Journal of applied physics 95.11 (2004): 5984-5988.
^ 斗内政吉, 鈴木正人, 川山巌ほか、「有機非線形光学結晶を用いたフェムト秒光パルス励起テラヘルツ電磁波発生」『レーザー研究』 2009年 37巻 5号 p.355-360, doi:10.2184/lsj.37.355, レーザー学会

参考文献

大竹秀幸, 猿倉信彦、「テラヘルツ電磁波のさまざまな発生法とその応用」『応用物理』 1997年 66巻 9号 p.984-985, doi:10.11470/oubutsu1932.66.984, 応用物理学会
大竹秀幸, 猿倉信彦、「テラヘルツ電磁波によるイメージング」『電気学会誌』 2000年 120巻 1号 p.27-30, doi:10.1541/ieejjournal.120.27, 電気学会
阪井清美, 谷正彦、「テラヘルツ光エレクトロニクス」『応用物理』 2001年 70巻 2号 p.149-155, doi:10.11470/oubutsu1932.70.149, 応用物理学会
阪井清美, 萩行正憲、「テラヘルツ時間領域分光法とイメージング」『レーザー研究』 2002年 30巻 7号 p.376-384, doi:10.2184/lsj.30.376, レーザー学会
桒島史欣、「レーザーカオスを用いたTHz波の発生」『レーザー研究』 2011年 39巻 7号 p.502-507, エラー: 不正なDOI指定です, レーザー学会

外部リンク

テラヘルツ電磁波技術の泉（時間領域分光法）（許諾を受けて転載を行っています）

[kawase-1] テラヘルツイメージングによる非破壊検査技術

[2] 板谷太郎、「光導電スイッチによる発生」『応用物理』 1997年 66巻 9号 p.986-987, doi:10.11470/oubutsu1932.66.986, 応用物理学会

[DAST-3] 超広帯域波長可変THz波光源の開発に関する研究理研テラヘルツ光源研究チーム

[4] Shibuya, Takayuki, et al. "Terahertz-wave generation using a 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate crystal under intra-cavity conditions." Applied physics express 1.4 (2008): 042002.

[5] Taniuchi, T., S. Okada, and H. Nakanishi. "Widely tunable terahertz-wave generation in an organic crystal and its spectroscopic application." Journal of applied physics 95.11 (2004): 5984-5988.

[6] 斗内政吉, 鈴木正人, 川山巌ほか、「有機非線形光学結晶を用いたフェムト秒光パルス励起テラヘルツ電磁波発生」『レーザー研究』 2009年 37巻 5号 p.355-360, doi:10.2184/lsj.37.355, レーザー学会

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 テラヘルツ波が伝播する経路中に測定したい測定試料を置き、透過したテラヘルツ波の時間波形を検出する。その検出信号と、測定試料のない状態でのテラヘルツ波の時間波形とを検出した検出信号を用い、検出信号をフーリエ変換して、テラヘルツ波の振幅と位相の情報を得る。
-光源としては、励起光である[[フェムト秒レーザー]]パルスを[[テルル化亜鉛]]や[[三フッ化N,N-ジエチルアミノ硫黄]] (DAST)のような[[非線形光学]][[結晶]]や[[光伝導スイッチ]]に照射することによって発生するテラヘルツ波を用いることが多い<ref>板谷太郎. "[https://www.jstage.jst.go.jp/article/oubutsu1932/66/9/66_9_986/_pdf 光導電スイッチによる発生.]" 応用物理 66.9 (1997): 986-987.</ref><ref name="DAST">[http://www.riken.go.jp/lab-www/tera/research.html 超広帯域波長可変THz波光源の開発に関する研究]</ref><ref>Shibuya, Takayuki, et al. "[https://www.researchgate.net/profile/Koji_Suizu2/publication/239005978_Terahertz-Wave_Generation_Using_a_4-Dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium_tosylate_Crystal_Under_IntraCavity_Conditions/links/0deec5314444aa65e1000000.pdf Terahertz-wave generation using a 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate crystal under intra-cavity conditions.]" Applied physics express 1.4 (2008): 042002.</ref><ref>Taniuchi, T., S. Okada, and H. Nakanishi. "[http://ir.library.tohoku.ac.jp/re/bitstream/10097/47607/1/JApplPhys_95_5984.pdf Widely tunable terahertz-wave generation in an organic crystal and its spectroscopic application.]" Journal of applied physics 95.11 (2004): 5984-5988.</ref><ref>斗内政吉, et al. "[https://www.jstage.jst.go.jp/article/lsj/37/5/37_355/_pdf 有機非線形光学結晶を用いたフェムト秒光パルス励起テラヘルツ電磁波発生.]" レーザー研究 37.5 (2009): 355-360.</ref>。
+光源としては、励起光である[[フェムト秒レーザー]]パルスを[[テルル化亜鉛]]や[[三フッ化N,N-ジエチルアミノ硫黄]] (DAST)のような[[非線形光学]][[結晶]]や[[光伝導スイッチ]]に照射することによって発生するテラヘルツ波を用いることが多い<ref>板谷太郎、「[https://doi.org/10.11470/oubutsu1932.66.986 光導電スイッチによる発生]」『応用物理』 1997年 66巻 9号 p.986-987, {{doi|10.11470/oubutsu1932.66.986}}, 応用物理学会</ref><ref name="DAST">[http://www2.riken.jp/lab-www/tera/research.html 超広帯域波長可変THz波光源の開発に関する研究] 理研 テラヘルツ光源研究チーム</ref><ref>Shibuya, Takayuki, et al. "[https://www.researchgate.net/profile/Koji_Suizu2/publication/239005978_Terahertz-Wave_Generation_Using_a_4-Dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium_tosylate_Crystal_Under_IntraCavity_Conditions/links/0deec5314444aa65e1000000.pdf Terahertz-wave generation using a 4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium tosylate crystal under intra-cavity conditions.]" Applied physics express 1.4 (2008): 042002.</ref><ref>Taniuchi, T., S. Okada, and H. Nakanishi. "[http://ir.library.tohoku.ac.jp/re/bitstream/10097/47607/1/JApplPhys_95_5984.pdf Widely tunable terahertz-wave generation in an organic crystal and its spectroscopic application.]" Journal of applied physics 95.11 (2004): 5984-5988.</ref><ref>斗内政吉, 鈴木正人, 川山巌 ほか、「[https://doi.org/10.2184/lsj.37.355 有機非線形光学結晶を用いたフェムト秒光パルス励起テラヘルツ電磁波発生]」 『レーザー研究』 2009年 37巻 5号 p.355-360, {{doi|10.2184/lsj.37.355}}, レーザー学会</ref>。
 テラヘルツ波の検出にも[[光伝導スイッチ]](光伝導アンテナとも呼ばれる)が利用されるが、[[電気光学効果]]を利用した検出法などもある。プローブパルス光が光伝導スイッチなどに照射された瞬間のテラヘルツ電場に比例した信号を時系列で測定し、電場の時間波形を[[フーリエ変換]]することにより、テラヘルツ波の振幅と位相を同時に独立して検出することができる。
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 == 参考文献 ==
-* 大竹秀幸, 猿倉信彦. "[https://www.jstage.jst.go.jp/article/oubutsu1932/66/9/66_9_984/_pdf テラヘルツ電磁波のさまざまな発生法とその応用.]" 応用物理 66.9 (1997): 984-985.
+* 大竹秀幸, 猿倉信彦、「[https://doi.org/10.11470/oubutsu1932.66.984 テラヘルツ電磁波のさまざまな発生法とその応用]」 『応用物理』 1997年 66巻 9号 p.984-985, {{doi|10.11470/oubutsu1932.66.984}}, 応用物理学会
-* 大竹秀幸, 猿倉信彦. "[https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjournal1994/120/1/120_1_27/_pdf テラヘルツ電磁波によるイメージング.]" 電気学会誌 120.1 (2000): 27-30.
+* 大竹秀幸, 猿倉信彦、「[https://doi.org/10.1541/ieejjournal.120.27 テラヘルツ電磁波によるイメージング]」 『電気学会誌』 2000年 120巻 1号 p.27-30, {{doi|10.1541/ieejjournal.120.27}}, 電気学会
-* 阪井清美, 谷正彦. "[https://www.jstage.jst.go.jp/article/oubutsu1932/70/2/70_2_149/_pdf テラヘルツ光エレクトロニクス.]" 応用物理 70.2 (2001): 149-155.
+* 阪井清美, 谷正彦、「[https://doi.org/10.11470/oubutsu1932.70.149 テラヘルツ光エレクトロニクス]」『応用物理』 2001年 70巻 2号 p.149-155, {{doi|10.11470/oubutsu1932.70.149}}, 応用物理学会
-* 阪井清美, 萩行正憲. "[https://www.jstage.jst.go.jp/article/lsj/30/7/30_7_376/_pdf テラヘルツ時間領域分光法とイメージング."] レーザー研究 30.7 (2002): 376-384.
+* 阪井清美, 萩行正憲、「[https://doi.org/10.2184/lsj.30.376 テラヘルツ時間領域分光法とイメージング]」 『レーザー研究』 2002年 30巻 7号 p.376-384, {{doi|10.2184/lsj.30.376}}, レーザー学会
-* 桒島史欣. "[https://www.jstage.jst.go.jp/article/lsj/39/7/39_502/_pdf レーザーカオスを用いた THz 波の発生.]" レーザー研究 39.7 (2011): 502-507.
+* 桒島史欣、「[https://doi.org/10.2184/lsj.39.502 レーザーカオスを用いたTHz波の発生]」 『レーザー研究』 2011年 39巻 7号 p.502-507, {{doi|/10.2184/lsj.39.502}}, レーザー学会
 == 関連項目 ==
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 ==外部リンク==
 * [http://terahertz.uijin.com/index8.html テラヘルツ電磁波技術の泉（時間領域分光法）]（許諾を受けて転載を行っています）
 {{分光法}}
 {{デフォルトソート:てらへるつしかんりよういきふんこう}}
 [[Category:分析化学]]

表話編歴分光法
赤外	FT-IR ラマン共鳴ラマン（英語版）回転回転振動振動振動円二色性（英語版）
紫外-可視光–近赤外	紫外可視蛍光振電（英語版）近赤外 REMPI（英語版）ラマン光学活性（英語版）ラマン分光法レーザー誘起
X線（英語版）と光電子	エネルギー分散型X線分析光電子原子放出 X線光電子分光 EXAFS
核子	ガンマ（英語版）メスバウアー
電波	NMR テラヘルツ ESR/EPR 強磁性共鳴
他	音響共鳴（英語版）オージェ分光天体分光学キャビリティリングダウン（英語版）円偏光二色性吸光分光法コヒーレント反ストークスラマン（英語版）冷蒸気蛍光（英語版）転換電子メスバウアー（英語版）相関 DLTS 二重偏波電子現象学分光法（英語版） Force フーリエ変換分光法グロー放電光学発光分光法（英語版）ハドロン分光法（英語版）ハイパースペクトルイメージング非弾性電子トンネル分光法（英語版）非弾性中性子散乱中性子スピンエコー（英語版）光音響分光光熱変換分光法ポンプ-プローブ分光法飽和分光（英語版）走査型トンネル分光法分光測色法時間分解分光法（英語版）タイムストレッチ（英語版）熱赤外分光法ビデオ分光法（英語版）線形分子の振動分光法（英語版）