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THz単色波板は，位相差が波長に強く依存するため，単一の波長でしか使用できません。しかし、特定の波長域で位相差をほぼ一定にする必要がある場合もあります。そのような場合のために、私たちはTHz広帯域位相変換器を開発しました。 広帯域の位相変換器の計算の基本的な方法はよく知られている。しかし、これらの方法は、測定システムが高解像度である場合には適していません。そこで我々は、干渉効果を考慮に入れて方法を修正した。広帯域の位相変換器は、特殊な配向をした複数の水晶板で構成されている。この水晶板を積層してホルダーに固定します。ジョーンズ形式論によれば、複数の位相差板からなるシステムは、いわゆる「リターダ」と「ローテータ」という2つの要素のみからなるシステムと光学的に同等です（図1参照）。リターダは、必要な位相差（通常はπまたはπ/2）を与えます。ローテーターは、偏光面を角度ωで回転させます。 図1.広帯域の位相変換器 ジョーンズ形式による広帯域の位相変換器と、その偏光子および分析器との位置関係。 広帯域の位相変換器には2つのタイプがあります。 1) ωは0°ではなく、波長に依存します。これをAPC(Achromatic Polarization Converter)と呼んでいます。ωの挙動の例を以下に示します。
Fig. 2. a) Angle ω of the APC L/4@60-300 um. 2) ωは約0°で、動作波長範囲内で一定である。この場合は、通常の「無彩色波長板」（AWP）で、動作原理は単色波長板と同じです。 Fig. 2. b) Angle ω of the AWP L/4@60-95 um. 現在、1/4波アクロマート偏光変換器、1/4波および1/2波アクロマート波板が開発されています。APCとAWPの偏光子と分析装置に対する位置関係にはいくつかの特徴があります（図1参照）。APCとAWPは、偏光子に対して角度θ（APCとAWPの有効光軸の角度）で配置する必要があります。角度θは波長によって若干異なります（下記例参照）。 Fig. 3. a) Angle θ of effective optical axis of the APC L/4@60-300 um. Fig. 3. b) Angle θ of effective optical axis of the AWP L/4@60-95 um.
アナライザーは、偏光板の軸に対して角度βで配向されている（図1参照）。AWPの場合、アナライザーの位置は波長に依存しません。しかし、APCを扱う場合には、以下の点に注意してアナライザーを調整する必要があります。 1) 直線偏光が円偏光に変換された場合のω(λ)依存性（図2 a)参照） 2) β=ω(λ)依存性 2) 円偏光から直線偏光に変換する場合は、β=ω(λ)±45º。 ωの負の符号は、偏光子側から見る場合、θと反対方向、つまり反時計回りにアナライザーを回転させる必要があることを意味しています。 実際、L/4 APC, L/4 AWP, L/2 AWPは、60μmから3000μmまでの広い範囲のサブレンジに対して設計することができます。サブレンジの値は、具体的な要求に依存します。決定的なパラメータの1つは楕円率の許容範囲です（達成された円偏光の理想的な偏光からの偏差）。この値は、+/-3%、+/-10%、またはお客様が指定したその他の値です。公差を大きくすることで、動作範囲を広げることができます。 APC L/4@60-300umとAWP L/4@60-95umは、Fig.1に示した方式でテストされました。APCとAWPは、θ（λ）依存性を考慮して、偏光板軸に対して相対的に配置された（それぞれFig.3aと3bを参照）。アナライザーの異なる位置でのAPCの透過スペクトルをFTIR分光器Bruker Vertex 70で測定した（Fig.4参照）。 Fig. 4. 異なるアナライザー位置におけるAPC L/4@60-300 umの透過スペクトルの測定値。 いくつかの波長を選び、それらの波長におけるAPCの透過率のアナライザー角度依存性を示すグラフを作成しました（Fig.5参照）。 Fig. 5. Measured transmission of the APC L/4@60-300 um as a function of analyzer angle β.
グラフから分かるように、透過率は角度に依存しません（データの広がりが小さいのは、フーリエ測定の特徴によるものです）。これは、APCを通過した放射線が円偏光であることを意味しており、APCが正しく動作していることを確認しています。 AWP L/4@60-95umの光学特性は、レーゲンスブルク大学（ドイツ）のテラヘルツセンターで、高出力パルスNH3レーザーを用いて77umと90umで調べられました。AWPを通過した垂直偏光のレーザー光と円偏光のレーザー光をアナライザーの回転角の関数として測定しました。典型的な測定信号をFig.6に示す。理想的なO字型と8字型からのずれは10％以下である。このグラフから、直線偏光が円偏光に正しく変換されていることが確認できます。 ig. 6. a) AWPL/4@60-95umを直線偏光で通過させた場合のレーザー放射強度とアナライザーの回転角度の関係。 Fig. 6. b) AWPL/4@60-95umを円偏光で通過させた場合の，レーザー放射強度とアナライザー回転角の関係。 共通仕様
ご要望に応じて、アクロマート偏光変換器およびアクロマート波長板を製造いたします。 測定システムの周波数分解能と、偏光変換のタイプ（直線偏光を円偏光に変更する、またはその逆）を指定してください。
