テラヘルツ波の発生・検出技術とデバイス開発・応用のポイント ～メカニズムから光源・検出器およびセンシングデバイス、応用分野の考え方等～

セミナー趣旨

　テラヘルツの開発は1990年代後半から、フェムト秒レーザーによるテラヘルツ時間領域分光法により始まり、その後、差周波発生テラヘルツ量子カスケードレーザーや共鳴トンネルダイオード、2次元撮像検出器など、半導体技術による常温動作のデバイスが進歩した。これらの技術の発展に支えられ、産業、医薬、安全・防犯などの分野での非接触検査、5Ｇの次の高速無線システムへの応用が期待されている。
　本セミナーでは、テラヘルツ技術の開発・利用に向けた基礎から応用までを、分かりやすく解説する。

受講対象・レベル

・テラヘルツ科学技術に関心を持っている全ての方
・テラヘルツセンサの開発、性能評価に関わっている方
・計測・分析システムを開発、使用している方
・分光、イメージング計測をしている方
・テラヘルツの応用を考えている方
　など

習得できる知識

・テラヘルツの基礎知識
・テラヘルツ科学技術の基本
・テラヘルツ光源・検出器の使い方
・テラヘルツセンシング（分光、イメージング）の方法
・テラヘルツの応用分野の考え方
　など

セミナープログラム

1．テラヘルツの基本
   1) 光と電波の境界
　2) テラヘルツの波動、周波数・波長
　3) テラヘルツは電磁波で光子
　4) テラヘルツの特性
　5）テラヘルツ研究の歴史　赤外線は1800年～、テラヘルツは1900年代～
2．テラヘルツの伝搬の基礎
   1) マクスウェル理論の予言とヘルツの実験による検証
　2) 電磁波の入射、反射、透過・屈折
　3) 電磁波の伝搬と減衰、消散
　4) テラヘルツの大気減衰と窓
3．テラヘルツの放射と吸収の基礎
　1) アンテナ放射・受信
　2) 電磁波と物質の相互作用
　3) 熱放射と黒体放射―キルヒホッフの法則
　4) プランクの黒体放射法則とアインシュタインの光量子仮説
　5）光子と物質の相互作用、レーザーの原理
4．テラヘルツの透過材料、非線形光学材料と光学素子
   1) 線スペクトルと拡がったスペクトル
　2) 固体の格子振動・フォノンのバンドスペクトル
　3) テラヘルツの透過材料、非線形光学材料、メタマテリアル
　4) テラヘルツ用光学素子
　　・反射鏡、レンズ、フィルター など
5．テラヘルツ光源・発信器とその特徴など
   1) フェムト秒レーザー励起サブピコ秒パルス光源
　2) 非線形光学効果を用いる固体テラヘルツ光源
　3) 電流注入型および差周波発生型量子カスケードレーザー
　4) 共鳴トンネルダイオードテラヘルツ光源
　5) 半導体テラヘルツ発振素子の比較
6．テラヘルツ検出器とその特徴など
   1) テラヘルツ検出器の分類　極低温検出器と非冷却検出器
　2) 感度、雑音とＳ／Ｎ
　　a. 感度、雑音とは
　　b. Ｓ／Ｎが重要
　3) 主なテラヘルツ検出器
　　a. 量子型検出器　光伝導検出器
　　b. 電場検出器　光伝導アンテナ、電気光学検出器、ヘテロダイン検出器
　　c. 熱型検出器　ボロメータ、パイロ検出器、アンテナ結合ボロメータ
　4) 性能指標の基本と性能評価
　　a. 検出器への入射電力立体角とエス・オメガ
　　b. ＮＥＰ（雑音等価電力）、ＮＥＴＤ（雑音等価温度差）などの性能指標
　　c. 黒体光源を用いるテラヘルツ検出器の性能評価法
　　d. 常温テラヘルツアレイ検出器の性能
7．テラヘルツセンシングの方法と構成
   1) テラヘルツ分光法
　　a. フーリエ分光法（FTIR）
　　b. テラヘルツ時間領域分光法（THz-TDS）
　2) テラヘルツアクティブイメージング
　　a. THzパルスイメージング
　　b. CW-THz光源アクティブイメージング
　　c. 3次元THzパルスCTイメージング
　　d. 近接場無開口プローブ顕微鏡
　3) テラヘルツパッシブイメージング
　　a. 極低温THz光伝導検出器を用いるイメージング
　　b. THzヘテロダイン検出器を用いるイメージング
8．テラヘルツのさまざまな応用展開とそのポイント
   1) テラヘルツ機器の性能の標準、較正
　　a. テラヘルツパルス光源のパワーの評価
　　b. テラヘルツ時間領域分光装置の国際比較
　2) 半導体材料・低温物品・高温超伝導体の非破壊検査
　3) 薬品・有機分子・水・食品の非破壊検査
　　a. 錠剤コートのTHzパルスイメージング
　　b. 色素分子の異性体の識別　など
　4) 医療用検査
　　a. がん部のTHzパルスイメージング
　　b. がん細胞メチル化DNAのTHz吸収スペクトル　など
　5) 発泡樹脂・プラスチック・ゴム・布・紙製品の非破壊検査
　　a. 発泡樹脂板の欠陥の高速イメージング
　　b. 偏光計測による黒色ゴムの内部歪みの検出
　　c. THz分光による紙の密度、性質の計測　など
　6) 工業製品・構造物の塗装コートの非破壊検査
　　a. 金属面ポリマーコートの劣化の反射イメージング
　　b. 多層塗装膜の非破壊検査
　7) 古美術品の非破壊検査
　　a. 絵画の絵の具の分析
　　b. 絵画の絵の具の塗り具合の検出
　8) 安全・防犯のための非接触非破壊検査
　　a. THz-量子カスケードレーザとTHzアレイによる透過イメージング
　　b. CW 0.25 THz帯ボディスキャナー　など
　9) テラヘルツ無線通信の動向
　　・テラヘルツ周波数帯利用動向　無線技術の開発動向　など
＜質疑応答＞

■補足資料
　1) 電磁気学の物理量と自然定数
　2) マクスウェル方程式（電磁気学の基本方程式）
　　a. 電磁波の光速伝搬
　　b. 電場が強い＝光子密度が大きい　など
　3) 媒質境界での入射波、反射波、透過波（フレネルの方程式）
　　・電磁波（s波(TE波)、p波(TM波)）の電場と電力の透過率・反射率
　4) 電磁波の散乱と回折
　5) プランクの黒体放射の式
　6) 光子の自然放出および誘導吸収・誘導放出
　　・レーザー放射の原理
　7) いろいろな物質の放射率（赤外線）
　8) テラヘルツ光源の出力（まとめ図）
　9) テラヘルツ検出器の検出能（まとめ図）
　10) フーリエ変換の応用
　　a. 光・電子デバイスの雑音スペクトルの理論
　　b. フーリエ分光法によるスペクトルの導出
　　c. テラヘルツ時間領域分光法の複素屈折率スペクトルの導出
　11) 検出器のプリアンプ回路の出力信号・雑音電圧
　12) 点光源・拡散光源から検出器への入射電力の求め方

セミナー講師

 廣本 宣久 先生   国立大学法人　静岡大学 創造科学技術大学院　名誉教授　客員教授 理学博士　

セミナー受講料

【オンライン(ライブ配信)（見逃し視聴なし）】：1名47,300円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき36,300円

【オンライン(ライブ配信)（見逃し視聴あり）】：1名52,800円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき41,800円

＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

受講について

※本講座は、お手許のPCやタブレット等で受講できるオンラインセミナーです。

配布資料・講師への質問等について

• 配布資料は、印刷物を郵送で送付致します。
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• 当日、可能な範囲で質疑応答も対応致します。
  （全ての質問にお答えできない可能性もございますので、予めご容赦ください。）
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下記ご確認の上、お申込み下さい

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• ご受講にあたり、環境の確認をお願いしております（20Mbbs以上の回線をご用意下さい）。
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  　対応ブラウザーについて(公式) ;
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申込み時に（見逃し視聴有り）を選択された方は、見逃し視聴が可能です

• 開催5営業日以内に録画動画の配信を行います（一部、編集加工します）。
• 視聴可能期間は配信開始から1週間です。
  セミナーを復習したい方、当日の受講が難しい方、期間内であれば動画を何度も視聴できます。
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