まえがきBeyond 5G無線通信や高精度センシングの実現に向けて、電波よりも周波数の高いテラヘルツ波（0.1～10 THz）の利用が注目されている。非線形光学効果を用いたテラヘルツ波の発生・検出技術は、光信号とテラヘルツ信号の直接的な相互変換を実現するために利用できることから、将来の光通信とテラヘルツ無線通信が融合した通信システムにおいて重要な役割を果たすことが期待されるとともに、様々な光計測技術と組み合わせることで高精度な物質センシングや材料分析を実現できると期待される。一方、他の原理に基づくテラヘルツ波の発生・検出技術と同様に、現状でのテラヘルツ波の発生・検出の効率はデバイスを実用化する上で十分とは言えず、効率の向上が急務となっている。また、テラヘルツ無線通信における周波数領域の拡大は将来の超大容量無線通信を実現するうえで重要であることに加え、センシング利用においては、指紋スペクトル領域における多くの吸収ピークを検出できることが物質を識別するために重要であることから、より広帯域で利用できるデバイスの開発が求められている。我々は、高性能なテラヘルツ波の発生・検出デバイスの実現を目指し、2次非線形光学材料である有機電気光学（EO）ポリマー[1]–[3]に着目して研究開発を進めてきた。EOポリマーは、大きな電気光学係数を有するとともに（r33>～100 pm/V）、屈折率を考慮したテラヘルツ波の発生・検出の性能指数（光差周波混合によるテラヘルツ波発生の性能指数：n6r2/16nTHz、電気光学効果によるテラヘルツ波検出の性能指数：n3r）[4]が、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）やテルル化亜鉛（ZnTe）、DASTなどの無機・有機非線形光学結晶と比較して大きくなり得ることから、高効率なテラヘルツ波の発生・検出材料として期待される。また、無機非線形光学結晶では、結晶格子振動によるテラヘルツ波の吸収損失のために使用可能なテラヘルツ帯域が制限されるのに対し、アモルファス材料であるEOポリマーは、テラヘルツ帯の広範囲において吸収係数が比較的小さく[5]、超広帯域（0.1～10 THz以上）のテラヘルツ波発生・検出に利用できる。さらに、非線形光学結晶を用いてテラヘルツ波発生・検出を行う場合、光領域とテラヘルツ領域で屈折率の差が大きいため、1Beyond 5G無線通信や高精度センシングの実現に向けてテラヘルツ波の利用が注目を集めている。我々は、高性能なテラヘルツ波発生・検出デバイスの実現を目指し、有機電気光学（EO）ポリマーを用いたスラブ導波路型のテラヘルツ波発生デバイスや金パッチアンテナとEOポリマー導波路からなるテラヘルツ波検出デバイスの研究開発を進めてきた。本稿では、これらデバイス作製のために開発したプロセス技術と試作したテラヘルツ波発生・検出デバイスの評価結果について解説する。The use of terahertz waves is attracting attention for the realization of beyond 5G wireless communication and high-precision sensing. We have been developing slab waveguide type tera-hertz wave generation devices using organic electro-optic (EO) polymers and terahertz wave detec-tion devices consisting of gold patch antennas and EO polymer waveguides, aiming at realization of high-performance terahertz wave generation and detection devices. In this paper, we will explain the process technology developed to fabricate these devices and the results of fabrication and evaluation of the terahertz wave generation/detection devices.2-1-2 有機EOポリマーを用いたテラヘルツ波発生・検出デバイスの研究開発2-1-2Development of Terahertz Wave Generation/detection Devices Using Electro-optic Polymers梶 貴博 富成征弘 山田俊樹 大友 明KAJI Takahiro, TOMINARI Yukihiro, YAMADA Toshiki, and OTOMO Akira92 光制御・ナノICT基盤技術 —基盤から応用まで—
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