Presentation Information
[C-14-17]Development of a Collinear Optical System for Dual-Wavelength Optical Heterodyne Electric Field Imaging and Frequency Measurement
〇Ryoma Okada1, Chihaya Ohara1, Maya Mizuno2, Kiyotaka Sasagawa1 (1. Nara Institute of Science and Technology, 2. National Institute of Information and Communications Technology)
Keywords:
High-frequency electric field imaging,Polarization CMOS image sensor,Electro-optic effect,EO imaging
Beyond 5G/6Gにおけるサブテラヘルツ・THz帯通信では，極めて高い指向性を有する細いビームの強度・位相・方向をリアルタイムに測定できる計測技術が求められる．我々はEO結晶と偏光イメージセンサを用いた光ヘテロダイン検出により，低速なイメージセンサでも高周波電界を可視化するシステムを構築してきた．本手法では電界周波数と光LO周波数の差を一定に保つ必要があり，これまで外部アンテナによるフィードバック系で対応していたが，将来想定される極細ビームでは観察面外へのアンテナ設置が困難である．
そこで本研究では，電界イメージングと同一光軸上で電界周波数計測が可能な光学系を構築した．電界撮像用の780 nm帯と周波数計測用の1550 nm帯の変調光をダイクロイックミラーで同軸合成しEO結晶に照射した．EO結晶として用いた(100)-ZnTe結晶の底面には780nm 帯の高反射膜が施されており，それに加えて1550 nm帯誘電体ミラーを追加配置することで，両波長を反射させた．2 GHzで駆動したマイクロストリップ線路を対象に動作検証を行い，780 nm帯の変調光と偏光イメージセンサによる電界強度・位相分布の取得と，1550 nm帯の変調光，InGaAsフォトダイオードおよびスペクトラムアナライザによる観察対象電界の周波数計測を同一面内で実現した．今後，計測した電界周波数を電界イメージング用の光LO信号にフィードバックすることで，外部アンテナを用いない電界イメージングの実現が期待される．
そこで本研究では，電界イメージングと同一光軸上で電界周波数計測が可能な光学系を構築した．電界撮像用の780 nm帯と周波数計測用の1550 nm帯の変調光をダイクロイックミラーで同軸合成しEO結晶に照射した．EO結晶として用いた(100)-ZnTe結晶の底面には780nm 帯の高反射膜が施されており，それに加えて1550 nm帯誘電体ミラーを追加配置することで，両波長を反射させた．2 GHzで駆動したマイクロストリップ線路を対象に動作検証を行い，780 nm帯の変調光と偏光イメージセンサによる電界強度・位相分布の取得と，1550 nm帯の変調光，InGaAsフォトダイオードおよびスペクトラムアナライザによる観察対象電界の周波数計測を同一面内で実現した．今後，計測した電界周波数を電界イメージング用の光LO信号にフィードバックすることで，外部アンテナを用いない電界イメージングの実現が期待される．