理化学研究所は、室温で動作する実用的な「高感度リアルタイムテラヘルツ波イメージングシステム」を開発した。

テラヘルツ電磁波（テラヘルツ波）は、光と電波の中間の周波数帯域の波で双方の特性を併せ持ち、基礎科学だけでなく産業の幅広い分野で応用開発が進んでいる。また、テラヘルツ波の可視化技術は、テラヘルツ波カメラの実現で利用が拡大している。しかし、従来のテラヘルツ波カメラはテラヘルツ波を熱に変換して計測する仕組みで、テラヘルツ波の1光子が持つ熱エネルギーは光波と比較して格段に小さいため、室温での高感度検出は困難だった。

研究チームは、非線形光学効果を用いて量子光学的にテラヘルツ波を光子エネルギーの大きな近赤外光へ波長変換し、高感度な近赤外光カメラで計測するテラヘルツ波可視化システムを開発した。非線形光学結晶には、独自に育成した有機非線形光学結晶DASTを用いている。この結晶を使うと、波長をテラヘルツ波と近赤外光の間で自在に変換できる。

検証実験のため、金属アルミニウム箔にテラヘルツ波を照射した。その結果、金属部分でテラヘルツ波が遮断されたテラヘルツ波像をDAST結晶に投影して、その情報を高効率に近赤外光に転写することに成功した。光波変換された近赤外光像は、市販の高感度インジウムガリウムヒ素カメラで撮影可能で、時間・空間的に変化する対象物でもリアルタイムで撮影できる。従来のテラヘルツ波カメラと比較した結果でも、今回開発したシステムの方が格段に高感度だった。

素子を冷却する必要がなく、室温で利用でき、サブTHz～数十THzという広帯域で動作可能なため、非破壊検査、セキュリティーチェック、医学および生物学的検査、農業、エレクトロニクス、物理計測、産業用オンライン製品モニタリング、火災時の生存者の探索など、多様な分野で高感度計測と未発見の現象の発見に寄与すると期待できる。

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