EP2027450A1 - Composant optique fonctionnant en transmission en champ proche - Google Patents

Composant optique fonctionnant en transmission en champ proche

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EP2027450A1
EP2027450A1 EP07730020A EP07730020A EP2027450A1 EP 2027450 A1 EP2027450 A1 EP 2027450A1 EP 07730020 A EP07730020 A EP 07730020A EP 07730020 A EP07730020 A EP 07730020A EP 2027450 A1 EP2027450 A1 EP 2027450A1
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EP
European Patent Office
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optical component
component according
diffraction
forming
network
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07730020A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Salim Mimouni
Ludovic Poupinet
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP2027450A1 publication Critical patent/EP2027450A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
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    • G01J1/24—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void intensity of the measured or reference value being varied to equalise their effects at the detectors, e.g. by varying incidence angle using a variable element in the light-path, e.g. filter, polarising means using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
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    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1387—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector using the near-field effect
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    • G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques

Definitions

  • the present invention relates to an optical component operating in near-field transmission.
  • a component may be incorporated in a near-field detection device for irradiating an object with radiation and for collecting the reflected radiation or in a detection device for collecting radiation emitted by an object, this component being placed in the field close to the object.
  • These devices may be read heads or read and write heads of optical information on an optical information medium or probes of near field optical microscopes for example.
  • the first is the far-field zone, in which a detector is placed and the second is the near-field zone in the vicinity of the surface of the object.
  • the distance between the object and the optical component is less than ⁇ / 2 ⁇ , ⁇ represents the wavelength of the radiation reflected or emitted by the object.
  • the distance between the object and the optical component less than ⁇ can be set as a near-field criterion.
  • a solid immersion lens 1 is generally used as a near-field optical component.
  • This lens 1 is made of a material with a high refractive index such as the LasF35 glass (name of the catalog of the company Schott) or the diamond has, in general, a first spherical diopter 2 facing the focusing lens 3 and a second diopter 4 facing the disk 5.
  • This second dioptre 4 can be plane as shown in Figure IA or curved as shown in document [3].
  • a detector 8 is placed opposite the objective of focusing 3 with respect to the solid immersion lens 1.
  • a metal coating 7 is applied to a portion of the lateral surface of the substantially frustoconical tip 6, opposite the sharpest part, this coating 7 saves the sharpest part of the substantially frustoconical end 6 on the side of the object 5.
  • Such a substantially frustoconical end 6 is subsequently assimilated to an optical probe placed at the end of an optical fiber, particularly in optical microscopes. near field detection.
  • the optical fiber comprises a core and a sheath. It ends with a pointed part whose end or opening, made of dielectric material of the heart, has a diameter which is of the order of a few tens of nanometers (for example about 50 nanometers), which is much smaller than the wavelength of the radiation used.
  • the lateral surface of the pointed part, except the tip is metallized.
  • the metal coating 7 serves to channel the radiation that illuminates the object or that is collected from the object.
  • the resolution capacity of such detection devices depends on the size of the aperture and its distance to the object and no longer the wavelength.
  • the probes detect the near electromagnetic field lying opposite their point. They make it possible to obtain information on details of the object whose size is smaller than the wavelength.
  • the electromagnetic field reflected by the object couples into the aperture of the probe and is then passed through the fiber to a detector.
  • the near field is detected locally. The detection is direct. The nature of the field is not impaired. The carthography of the field makes it possible to reconstitute the object.
  • the object 5 emits or reflects electromagnetic waves which carry information on its topography and which depend on the optical properties of the material of its surface.
  • the radiated or reflected spectrum can be divided into two parts, one of which is formed by a so-called homogeneous cone, contains propagating electromagnetic waves, carrying information of frequencies lower than the cut-off frequency of the optical system as a whole and which are radiative and can therefore be detected at a distance greater than the wavelength of the radiation used, at the detector.
  • the other part formed by a so-called inhomogeneous cone contains evanescent electromagnetic waves located near the surface of the object and whose amplitude decreases exponentially more away from the object. These evanescent waves, non-radiative, carry information on sub-wavelength details of the object but they remain localized and can not be detected directly by the detector.
  • the probe or the solid immersion lens comes to collect them on the spot by effect of frustration.
  • each radiation can be decomposed into an angular spectrum which is a set of pairs of wave vectors (kx, kz) where kx is a transverse component and kz a propagation component.
  • the homogeneous cone is defined by the set of wave vector pairs (kx, kz) which satisfies: -kO ⁇ kx ⁇ kO.
  • the inhomogeneous cone can be defined by the set of wave vector pairs which verifies:
  • the signal level detected by the probe depends only on the part of the object under the tip of the probe. This tip is very small, it has a minimum diameter of a few nanometers to a hundred nanometers, this diameter remaining less than the wavelength of the radiation reflected or emitted by the object. Thus, when the probe is in a determined position, it detects only the details of the object that are facing its tip. Point-to-point detection is carried out and therefore point-to-point reading. By scanning the object with the probe, it is possible to establish near-field maps by juxtaposing the information detected at each point.
  • a plate-shaped metal probe for reading optical disks or for. It has a central opening and, offset from this central opening, one or two bowls, these bowls being placed on the side of the disk to be read.
  • These cuvettes make it possible to bring more near-field into the central aperture of the probe thanks to surface waves called plasmons and thus to increase the visibility of the marks carried by the disc.
  • the presence of a mark that coincides with a cuvette creates a resonance cavity for plasmons, thus altering the transmitted field.
  • the visibility of brands is improved. Plasmons are particular evanescent waves.
  • a metal detection probe for near field optical microscope or reading information on a support. It comprises a pipette-shaped portion with opposite to its free end a metal collar with periodic reliefs. This collar serves to bring more electromagnetic field inside the pipette.
  • the control of the distance between the object tip is crucial and the collection of the radiation reflected or emitted by the object is done at a low rate because of the small size of the tip and the point-to-point operation.
  • This type of near field detection is not well suited to reading information on an optical disc.
  • the marks on the disc are detected one after the other, as the disc rotates. For this to be interesting, the flow should be more important.
  • the object of the present invention is precisely to propose a near-field optical component. operating in transmission that avoids the disadvantages mentioned above near-field detection devices.
  • the optical component overcomes the disadvantages of components operating point by point that are not compatible with a fast reading of information over large areas.
  • one aim is to propose such a component that is capable of providing a higher radiation collection rate than what is done today in the near-field detection devices, whether it be probes of near-field optical microscopes or optical information read heads.
  • Another goal is to be able to recover inhomogeneous waves and thus to detect details of the object that can not be seen with conventional optical systems.
  • the present invention is a transmission-oriented near-field optical detection component comprising at least one part forming at least one network of diffraction microstructures succeeding one another over several periods, this network being capable of converting evanescent waves which are established between the component and an object located in the near field when it reflects or emits radiation having a wavelength, propagating waves by diffraction effect in transmission through the part.
  • the period of the network is of the order of magnitude of the wavelength of the radiation emitted or reflected by the object.
  • the period of the grating will be chosen to be smaller than the wavelength of the radiation emitted or reflected by the object.
  • the optical component has a lateral size greater than several wavelengths of the radiation, or even substantially equal to a hundred wavelengths of the radiation.
  • the optical component may further comprise at least one amplifying part of the evanescent waves before their conversion which cooperates with the part forming the diffraction microstructure network.
  • the amplifying portion may be contiguous to the portion forming the diffraction microstructure array.
  • the amplifying part may be made of a metallic material based on gold, silver, platinum, aluminum, indium-antimony or a semiconductor material.
  • the amplifying portion will preferably have a thickness substantially less than the wavelength of the radiation.
  • the amplifying part may cover one side of the part forming the diffraction microstructure array, as opposed to the diffraction microstructures.
  • the amplifying part and the part forming the network of diffraction microstructures can be made of the same material.
  • the optical component may advantageously be formed of an alternating stack, with at least one part forming the diffraction microstructure array and one or more amplifying parts or else with several parts each forming the diffraction microstructure array and at least a part amplifier.
  • the part forming the diffraction microstructure array may be made of an electrically conductive material and / or a dielectric material.
  • the diffraction microstructure array may comprise projecting portions separated by recessed portions or solid portions separated by through holes or by solid electrically conductive portions separated by solid dielectric portions.
  • the diffraction microstructure array may include substantially circular and concentric corrugations.
  • the diffraction microstructure array prefferably be rotationally invariant.
  • the part forming the network of diffraction microstructures can be periodically modulated.
  • the part forming at least one diffraction microstructure array In order for the optical component to be able to serve with several different radiations, it is possible for the part forming at least one diffraction microstructure array to comprise several networks side by side, these networks having different periods. To increase the transmission of the optical component, it is possible to provide that the part forming the diffraction microstructure network comprises, in a central part, a break in periodicity. The rupture of periodicity can be full or be a gap, which facilitates the centering of the optical component.
  • the gap extends in the amplifying part.
  • the present invention also relates to a near-field optical detection device which comprises an optical component thus defined.
  • the near-field optical detection device may comprise a detector placed downstream of the optical component, for the converted propagating waves.
  • the near-field optical detection device may comprise a solid immersion lens placed downstream of the optical component, the solid immersion lens being placed upstream of the detector for propagating waves converted in the presence of the detector.
  • the near-field optical detection device may be a read head or a read and write head on an optical information medium or a near-field optical microscope probe.
  • FIGS. 1A, 1B show two examples of near field optical information read head of the state of the art
  • FIG. 2 shows, in cross-section, an example of an optical component according to the invention mounted in a near field detection device
  • FIGS. 3A, 3B show, in cross section, two new examples of optical components according to the invention, these components being periodically modulated
  • FIGS. 4A, 4B show, in cross-section, two new examples of optical components according to the invention
  • FIG. 5 shows, in plan view, another example of an optical component according to the invention provided with several diffraction microstructure arrays
  • FIG. 6 shows, in cross-section, an example of an optical component according to the invention with several parts forming a network of diffraction microstructures and several stacked amplifying parts.
  • FIG. 2 shows a first example of a near-field optical detection component of the invention.
  • This optical component operates in transmission and comprises at least one portion 11b forming at least one network 11 of diffraction microstructures 11a.
  • This network 11 comprises at least three successive diffraction microstructures 11a, they are separated by the same period p.
  • the grating 11 of diffraction microstructures 11a is on one face of a plate, it is turned towards the object 12, but it is possible that it turns its back to the object 12 in other configurations, as will be seen later in Figure 4A.
  • the object 12 is a sample to be observed and that the optical component 10 is mounted in a probe of a near-field optical microscope.
  • Other objects can be detected with such an optical component, it can be optical information carriers, and in this case, the optical component object of the invention is incorporated in a read or read head and writing optical information.
  • These diffraction microstructures 11a may be formed of corrugations, i.e. protruding parts separated by recessed portions or solid portions separated by through holes or solid electrically conductive portions separated by dielectric portions (eg for example a silver support with through holes and therefore air) or even dielectric parts separated by other dielectric parts of different natures (for example silica and glass or other).
  • the grating 11 of diffraction microstructures 11a comprises solid parts separated by through holes 20.
  • the through holes 20 can be made in a thin metallic layer by photolithography.
  • the object 12 when it is illuminated by radiation or when it emits radiation, emits two types of radiation as explained above.
  • homogeneous waves 15 and evanescent waves 16 can be distinguished in the vicinity of the object 12.
  • the homogeneous waves 15 can propagate in the homogeneous cone 14, their wave vector has a small transverse component kx, such that
  • a detector 17 is placed in this homogeneous cone 17, which will be responsible for collecting homogeneous waves that have reached it.
  • the evanescent waves 16 have a strong transverse component kx such that kx> kO, they are located in the vicinity of the object 12.
  • the evanescent waves contain information relating to details 13 of sub-wavelength dimensions of the object 12, that is, the finer details of the object.
  • the objective of the optical component of the invention is to convert evanescent waves 16 into waves 16 'which can propagate in the homogeneous cone 14 and reach the detector 17.
  • the conversion is effected by diffraction effect in transmission through the network 11 of diffraction microstructures 11a.
  • the magnitude p is the period of the diffraction microstructure network, it is of the order of magnitude of the wavelength of the radiation reflected or emitted by the object 12. In order of magnitude, it means that it is between about one-tenth and one-twelfth of the wavelength.
  • the period p of the grating is advantageously chosen to be less than the wavelength of the radiation reflected or emitted by the object 12.
  • the transverse component kx 'after conversion through the optical component 10 rotates counterclockwise with respect to the transverse component kx before conversion. It is brought back into the homogeneous cone 14 and is propagative and radiative. It can be detected by the detector 17.
  • the purpose of the optical component 10 according to the invention is to allow the injection of sub-wavelength information into the homogeneous cone 14, this information never being found there before, since it remained in the inhomogeneous cone and did not propagate freely to the detector.
  • the period p of the grating 11 of diffraction microstructures is tuned to the frequency of the evanescent wave 16 emitted by the object 12.
  • the near-field conversion becomes far field will be on the evanescent waves 16 whose transverse component kx verify the relation:
  • an optical component according to the invention modulated in period p, that is to say having a variable period network as shown in FIGS. 3A, 3B. It is thus possible to convert several types of inhomogeneous waves at a time. The presence of several periods improves the overall performance of the component.
  • the periodicity makes it possible to transmit frequency or spectral information.
  • zones z1 to z4 in the network 11 each having their period pi, p2, p3, p4, these periods being different from one zone to another.
  • the microstructures succeed each other over several constant periods.
  • These zones z1, z2, z3 can be nested within each other or succeed one another depending on the pattern formed by the diffraction microstructures HA. It is assumed in FIGS. 3A, 3B that the array 11 of diffraction microstructures Ha is formed of projecting parts separated by concentric substantially circular grooves. An invariant optical component is then obtained by rotation.
  • FIG. 3A there are only two zones z1, z2 concentric, zone z1 being more central than zone z2.
  • the diffraction microstructure array 11 may be formed by protruding portions separated by concentric substantially circular grooves, it may be formed by protruding portions separated by helical grooves, as illustrated in FIG. 3B, or by substantially straight and parallel grooves as shown in Figure 4A.
  • the portion 11b forming the grating 11 of diffraction microstructures 11a is made by a seedling of studs 40 distributed on a recessed base as illustrated in FIG. 4B.
  • the base forms the amplifying part 18 which will be described later.
  • portion 11b forming the diffraction microstructure network 11a is formed of pellets 60 of dielectric material embedded in a metal plate or, conversely, pellets 61 of metal embedded in a plate of dielectric material as illustrated on FIG. Figure 6.
  • pellets 60 of dielectric material embedded in a metal plate or, conversely, pellets 61 of metal embedded in a plate of dielectric material as illustrated on FIG. Figure 6.
  • Many other configurations are possible and the examples described are not limiting.
  • Part 11b forming the network 11 of diffraction microstructures 11a may be made of a metallic material based on aluminum, gold, silver, platinum and / or dielectric material such as glass, ceramic, diamond organic or inorganic resins, or even silicon.
  • the optical component according to the invention has a lateral size T which is greater than the wavelength of the radiation reflected or emitted by the object 12, which was not the case in the prior art where the tips of the probes was below the wavelength.
  • lateral size T of the optical component 10 is meant its largest dimension transverse to the optical axis XX ', ie the general direction of propagation of the waves towards the detector 17. It may be the diameter of the part 11b, if it is circular.
  • This lateral size T can exceed several times the wavelength and even reach about a hundred wavelengths.
  • An important extent of the component is desired since the evanescent waves to be converted must meet several periods of the network to be efficiently converted to propagating waves. If the optical component is additionally periodically modulated, as described above, its lateral size is even larger, for example of the order of one hundred micrometers.
  • the choice of the period p is important for the conversion to be the best possible and to eliminate parasites.
  • the fact that the zero order is cut means that the propagating homogeneous waves 15 are strongly attenuated during their crossing of the optical component 10 so as not to be added to the propagating waves 16 'obtained after conversion and which are present in the cone
  • the attenuation of these homogeneous waves 15, especially in the case where the component is periodically modulated, is important since it makes it possible to establish a unique link between the information received by the detector 17 in the far field and its Originally at the level of the object 12.
  • the originally homogeneous propagative waves 15 are found, they, converted into evanescent waves (not shown) with a diffraction order equal to unity in absolute value during their crossing of the optical component, if the period p is judiciously chosen. They therefore do not reach the detector 17.
  • a value of the period p close to the median of the intervals specified above by the relations (3), (5) is particularly suitable.
  • the evanescent waves 16 it is advantageous to be able to amplify the evanescent waves 16 before crossing the optical component object of the invention. It is thus possible to promote, in terms of signal level, the evanescent waves 16 to be converted, vis-à-vis other waves considered as parasites.
  • the amplification can be done by including in the optical component, on the side of the object 12, a amplifying portion 18 which optically excites plasmons or surface waves.
  • This amplifying part 18 may be made of a material having a dielectric constant with a negative real part. Such materials are for example noble metals such as gold, silver, platinum and even aluminum, indium-antimony (InSb), or even semiconductors such as silicon.
  • This amplifying portion 18 may form a bilayer with the portion 11b carrying the array 11 of diffraction microstructures 11a being stacked therewith as shown in FIG. 3A.
  • the amplifying portion 18 and the portion 11b forming the grating 11 of diffraction microstructures 11a may be embedded one inside the other. Amplification and conversion are simultaneous. The photon of size ⁇ sees at the same time the network and the amplifying layer.
  • the thickness h of the amplifying portion 18 will advantageously be less than approximately the wavelength of the radiation reflected or emitted by the object 12.
  • this amplifying part 18 is chosen for its dielectric constant which must favor the amplification of the evanescent waves and obscure the propagative homogeneous waves.
  • This amplifying part 18 has the function of a high frequency pass filter.
  • the array of diffraction microstructures facing the object 12 to be observed will preferably be placed. This will preferably be metal.
  • the part 11a provided with the grating 11 of diffraction microstructures 11b and the amplifying part 18 may be made of the same material as illustrated in FIG. 3B or on the contrary be in different materials as illustrated in FIGS. 3A, 4A in particular.
  • the amplifying part 18 can serve as a support for the part 11a forming the grating 11 of diffraction microstructures, especially in the case where the latter is provided with grooves and the solid parts are non-contiguous as shown in FIG. 3A and take the form concentric rings or straight bars.
  • a zone 19 of fracture periodicity as shown in Figures 3A, 3B, 4A, 4B.
  • This zone 19 of rupture of periodicity may be a gap as in Figures 3A, 3B, 4A or a solid portion free of diffraction microstructure as in Figure 4B.
  • This solid part may be metallic or dielectric.
  • This zone 19 breaking periodicity has the advantage of improving the transmission of the optical component especially when the diffraction microstructures 11a are full. It also makes it possible to give a reference for the centering of the optical component and the enslavement of the head or the probe on which the optical component will be mounted.
  • a gap 19 In the case of a gap 19, the latter may extend into the amplifying portion 18 as illustrated in FIGS. 3B, 4A.
  • the low frequency components of the object 12 to be detected pass through the breaking zone of periodicity 19. At this breaking zone of periodicity 19, there is no frequency conversion, it is close to what is passes in conventional devices like probe or read or read and write head.
  • the read transmission and the gap 19 are greatly improved when the diffraction microstructure network 11a has circular symmetry reliefs and is full.
  • FIG. 5 It is represented in a view from above and only its part 11b forming several gratings R1, R2, R3 diffraction microstructures, these networks R1 , R2, R3 being side by side.
  • Three networks R1, R2, R3 are distinguished from different diffraction microstructures. It is assumed that these networks R1, R2, R3 are made by a substantially rectangular solid layer 50 provided with through holes 51.
  • the through holes 51 are arranged in rows and columns, the networks R1, R2, R3 being two-dimensional.
  • a network is one-dimensional, it could be formed of holes arranged in a single row or a single column.
  • the second network R2 placed at the top right has a period p2 '.
  • These two networks R1, R2 occupy substantially the same area.
  • the period pi ' is greater than the period p2'.
  • the holes 51 of the first network R1 are larger that the holes 51 of the second network R2, they are also fewer.
  • the third network R3, placed in the lower part of the layer 50, has an area substantially equal to that of the first network R1 plus that of the second network R2. It is of variable period and has in its central part, a rupture zone of periodicity 52 and then on both sides two first bands 53 having a period p3 'and then further away from the rupture zone of periodicity 52, two other bands 54 having a period p4 '. The different bands 53, 54 are juxtaposed. The period p3 'is greater than the period p4'. The holes 51 placed in these strips 53, 54 are of substantially the same size. The period of the third network R3 decreases the further one moves away from its central part from p3 'to p4'.
  • the optical component of the invention may be necessary to realize the optical component of the invention by stacking, alternately, at least a portion 11b provided with at least one network 11 of diffraction microstructures 11a and one or more amplifying parts 18 or several parts 11b each having at least one grating 11 of diffraction microstructures and at least one amplifying part 18.
  • the evanescent waves to be converted first traverse an amplifying part 18 before reaching a part 11b forming at least one network 11 of microstructures of diffraction 11a. This embodiment is illustrated in FIG. 6.
  • the near field detection device comprises a component 10 according to the invention which cooperates with a detector 17.
  • a solid immersion lens 21 is inserted between the optical component 10 according to the invention and the detector 17. More precisely the immersion lens solid 21 and the portion 11b provided with the network 11 of diffraction microstructures 11a are joined to each other by any appropriate means such as gluing or the like. This assembly is done on the second dioptre of the solid immersion lens 21, that is to say the one that is closest to the object to be detected 12.
  • the detection device is intended to operate with radiation having a wavelength of 400 nanometers.
  • the optical component object of the invention has a portion 11b having an array 11 of diffraction microstructures 11a and an amplifier portion 18 stacked, the amplifying portion 18 being on the side of the object 12 to be detected.
  • the network 11 of diffraction microstructures 11a comprises substantially circular and concentric grooves.
  • the period p of the network 11 is substantially constant and is 100 nanometers.
  • the width of the grooves is 50 nanometers.
  • the depth of the bound furrows is 20 nanometers.
  • the thickness of the amplifying layer 18, for example of noble metal is 30 nanometers.
  • the total thickness of the object component of the invention is 50 nanometers. It is assumed that the amplifying portion 18 and the portion 11b forming the diffraction microstructure array are made of the same material, a noble metal for example.
  • a gap 19 in the central portion of the optical component is provided in the amplifying portion.
  • the gap 19 may have a diameter of between about 0.02 micrometer and 10 micrometers.
  • the fact of providing the amplifying part 18 operating by plasmon effect, that is to say by exaltation of the evanescent electromagnetic waves, makes it possible to promote the transmission of a high spatial frequency range greater than 2 ⁇ / ⁇ .
  • the presence of the periodicity breaking zone 19 in the central portion of the portion 11b forming the grating 11 of diffraction microstructures 11a makes it possible to further increase the transmission and to give a mark for the centering and the position control of the device. detection which includes this optical component, the centering and the servocontrol can be done even if the breaking zone of periodicity is full.
  • Part 11b forming the grating 11 of diffraction microstructures 11a serves the conversion of the electromagnetic field transmitted by the amplifying part 18 in the far field and thus allows it to reach the detector 17 by passing through the solid immersion lens 20, to the extent that it is present. It then becomes possible to process the signal reaching the detector 17 because its frequencies correspond mainly to those amplified by plasmon effect in the amplifying part 18. These frequencies are generally greater than the conventional limit of the far-field detectors since the period of the grating 11 is less than the wavelength of the radiation reflected or emitted by the object 12.
  • This resolution R is expressed by:
  • WO 03/062864 "Near-field optics simulation of a solid immersion lens combining with a conical probe and a highly efficient solid immersion lens-probe system" Yuan-Fong Chau et al., Journal of Applied Physics, volume 95, number 7, April 1, 2004, pages 3378-3384. [5] "Strategies for employing surface plasmons in near-field optical readout Systems” Choon How Gan et al., Optics Express, 20 March 2006, Volume 14, No. 6, pages 2385-2397.

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Abstract

II s'agit d'un composant optique de détection en champ proche fonctionnant en transmission. II comporte au moins une partie (11b) formant au moins un réseau (11) de microstructures de diffraction (11a) se succédant sur plusieurs périodes (p), ce réseau (11) étant capable de convertir, des ondes évanescentes (16) qui s'établissent entre le composant et un objet (12) situé en champ proche lorsqu'il réfléchit ou émet un rayonnement ayant une longueur d'onde, en ondes propagatives (16') par effet de diffraction en transmission à travers la partie (11b) formant le réseau (11) de microstructures de diffraction (11a). La période (p) du réseau (11) est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde du rayonnement. Application aux dispositifs de détection en champ proche.

Description

COMPOSANT OPTIQUE FONCTIONNANT EN TRANSMISSION EN CHAMP
PROCHE DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un composant optique fonctionnant en transmission en champ proche. Un tel composant peut être incorporé dans un dispositif de détection en champ proche destiné à irradier avec un rayonnement un objet et à collecter le rayonnement réfléchi ou dans un dispositif de détection destiné à collecter un rayonnement émis par un objet, ce composant étant placé en champ proche par rapport à l'objet. Ces dispositifs peuvent être des têtes de lecture ou des têtes de lecture et d'écriture d' informations optiques sur un support d' informations optiques ou des sondes de microscopes optiques en champ proche par exemple.
On rappelle qu'autour de l'objet on distingue deux zones, la première est la zone de champ lointain, dans laquelle on place un détecteur et la seconde est la zone de champ proche au voisinage de la surface de l'objet. En champ proche, la distance entre l'objet et le composant optique est inférieure à λ/2π, λ représente la longueur d' onde du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet. On peut même relaxer la contrainte du domaine champ proche à λ au lieu de λ/2π, en fait à λ/2π le signal champ proche est à 50% de celui issu de l'objet donc il est détectable. On peut fixer la distance entre l'objet et le composant optique inférieure à π comme critère champ proche. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
Dans les dispositifs de détection optique champ proche sont décrits dans les documents numérotés [1], [2], [3], [4], [5], [6] dont les références complètes se trouvent en fin de description.
Dans les quatre premiers [1], [2], [3], [4], on utilise comme composant optique en champ proche généralement une lentille à immersion solide 1. Cette lentille 1 réalisée dans un matériau à fort indice de réfraction comme le verre LasF35 (dénomination du catalogue de la société Schott) ou le diamant possède, en général, un premier dioptre 2 sphérique qui fait face à l'objectif de focalisation 3 et un second dioptre 4 qui fait face au disque 5. Ce second dioptre 4 peut être plan comme représenté sur la figure IA ou bombé comme indiqué dans le document [3] . On place un détecteur 8 à l'opposé de l'objectif de focalisation 3 par rapport à la lentille à immersion solide 1.
On prévoit de tronquer la lentille 1 entre les deux dioptres 2, 4, la troncature se faisant depuis le premier dioptre 2 vers le second dioptre 4 pour minimiser la surface du second dioptre 4 en vis-à-vis avec l'objet 5 qui dans ce cas est un disque optique. Il a même été proposé, comme illustré sur la figure IB et décrit dans le document [4], d'accoler au second dioptre 4 un bout sensiblement tronconique 6 en matériau diélectrique. Le bout sensiblement tronconique 6 pointe vers l'objet (qui n'est pas représenté sur la figure IB) . Un revêtement métallique 7 est appliqué sur une partie de la surface latérale du bout sensiblement tronconique 6, à l'opposé de la partie la plus pointue, ce revêtement 7 épargne la partie la plus pointue du bout sensiblement tronconique 6 du côté de l'objet 5. Un tel bout sensiblement tronconique 6, est assimilé par la suite à une sonde optique placée en bout de fibre optique notamment dans les microscopes optiques à détection champ proche. Dans cette configuration de microscope, la fibre optique comporte un coeur et une gaine. Elle se termine par une partie pointue dont le bout ou ouverture, réalisé en matériau diélectrique du cœur, a un diamètre qui est de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres (par exemple environ 50 nanomètres) , ce qui est bien plus petit que la longueur d'onde du rayonnement utilisé. La surface latérale de la partie pointue, hormis la pointe est métallisée. Le revêtement métallique 7 sert à canaliser le rayonnement qu'il illumine l'objet ou qu'il soit collecté en provenance de l'objet.
La capacité de résolution de tels dispositifs de détection dépend de la taille de l'ouverture et de sa distance à l'objet et non plus de la longueur d'onde.
Les sondes détectent le champ électromagnétique proche se trouvant en vis-à-vis de leur pointe. Elles permettent d'obtenir des informations sur des détails de l'objet de taille inférieure à la longueur d'onde. Le champ électromagnétique réfléchi par l'objet se couple dans l'ouverture de la sonde et est ensuite conduit à travers la fibre jusqu'à un détecteur. Le champ proche est détecté localement. La détection est directe. La nature du champ n'est pas altérée. La carthographie du champ permet de reconstituer l'objet.
On rappelle que l'objet 5 émet ou réfléchit des ondes électromagnétiques qui portent des informations sur sa topographie et qui dépendent des propriétés optiques du matériau de sa surface. Le spectre rayonné ou réfléchi peut se diviser en deux parties, l'une d'elle formée par un cône dit homogène, contient des ondes électromagnétiques propagatives, porteuses d'informations de fréquences inférieures à la fréquence de coupure du système optique dans son ensemble et qui sont radiatives et peuvent donc être détectées à une distance supérieure à la longueur d'onde du rayonnement utilisé, au niveau du détecteur. L'autre partie formée par un cône dit inhomogène contient des ondes électromagnétiques évanescentes localisées au voisinage de la surface de l'objet et dont l'amplitude décroît exponentiellement plus on s'éloigne de l'objet. Ces ondes évanescentes, non radiatives, sont porteuses d'informations sur des détails sub-longueur d'onde de l'objet mais elles restent localisées et ne peuvent pas être détectées directement par le détecteur. La sonde ou la lentille à immersion solide vient les collecter sur place par effet de frustration.
En effet chaque rayonnement peut être décomposé en un spectre angulaire qui est un ensemble de couples de vecteurs d'onde (kx, kz) où kx est une composante transverse et kz une composante de propagation. Les deux composantes sont liées par la relation de dispersion : kx2 + kz2 = n2k02 avec n indice de réfraction du milieu et kO = 2π/λ.
Le cône homogène est défini par l'ensemble des couples de vecteurs d'onde (kx, kz) qui vérifie : -kO < kx < kO.
Le cône inhomogène peut être défini par l'ensemble des couples de vecteurs d'onde qui vérifie :
-kO > kx > kO.
Le niveau de signal détecté par la sonde ne dépend que de la partie de l'objet présente sous la pointe de la sonde. Cette pointe est très petite, elle a un diamètre minimum de quelques nanomètres à la centaine de nanomètres, ce diamètre restant inférieur à la longueur d'onde du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet. Ainsi lorsque la sonde est dans une position déterminée, elle ne détecte que les détails de l'objet qui sont face à sa pointe. On réalise une détection point à point et donc une lecture point à point. On peut en balayant l'objet avec la sonde établir des cartes de champ proche en juxtaposant les informations détectées à chaque point.
Il est décrit dans le document [5] une sonde métallique en forme de plaque pour la lecture de disques optiques ou pour. Elle comporte une ouverture centrale et, décalé par rapport à cette ouverture centrale, une ou deux cuvettes, ces cuvettes étant placées du côté du disque à lire. Ces cuvettes permettent de ramener plus de champ proche dans l'ouverture centrale de la sonde grâce aux ondes de surface dites plasmons et donc d'accroître la visibilité des marques portées par le disque. La présence d'une marque qui coïncide avec une cuvette crée une cavité de résonance pour plasmons, altérant ainsi le champ transmis. La visibilité des marques est améliorée. Les plasmons sont des ondes évanescentes particulières.
Il est décrit dans le document référencé [6] une sonde de détection métallique pour microscope optique champ proche ou lecture d' informations sur un support. Elle comporte une partie en forme de pipette avec à l'opposé de son extrémité libre une collerette métallique avec des reliefs périodiques. Cette collerette sert à ramener plus de champ électromagnétique à l'intérieur de la pipette.
Dans ces deux derniers documents il n'y a pas de conversion par effet de diffraction en transmission .
Le contrôle de la distance entre la pointe objet est crucial et la collection du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet se fait avec un faible débit à cause de la petite taille de la pointe et du fonctionnement point à point. Ce type de détection champ proche n'est pas bien adapté à la lecture d'informations sur un disque optique. Les marques que porte le disque sont détectées les unes après les autres, au fur et à mesure que le disque tourne. Pour que cela soit intéressant, il faudrait que le débit puisse être plus important.
EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention a justement comme but de proposer un composant optique en champ proche fonctionnant en transmission qui permet d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus des dispositifs de détection en champ proche. En particulier, le composant optique s'affranchit des inconvénients des composants fonctionnant en point par point qui ne sont pas compatibles avec une lecture rapide d' informations sur de grandes surfaces.
Un but est en particulier de proposer un tel composant qui soit susceptible de fournir un débit de collection de rayonnement plus important que ce qui se fait aujourd'hui dans les dispositifs de détection champ proche que ce soit des sondes de microscopes optiques en champ proche ou des têtes de lecture d'informations optiques. Un autre but est de pouvoir récupérer des ondes inhomogènes et donc de détecter des détails de l'objet que l'on ne peut pas voir avec des systèmes optiques conventionnels.
Pour y parvenir, la présente invention est un composant optique de détection en champ proche fonctionnant en transmission comportant au moins une partie formant au moins un réseau de microstructures de diffraction se succédant sur plusieurs périodes, ce réseau étant capable de convertir, des ondes évanescentes qui s'établissent entre le composant et un objet situé en champ proche lorsqu'il réfléchit ou émet un rayonnement ayant une longueur d'onde, en ondes propagatives par effet de diffraction en transmission à travers la partie. La période du réseau est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde du rayonnement émis ou réfléchi par l'objet. De manière avantageuse, on choisira la période du réseau inférieure à la longueur d' onde du rayonnement émis ou réfléchi par l'objet.
Ainsi le composant optique a une taille latérale supérieure à plusieurs longueurs d'onde du rayonnement, voire sensiblement égale à une centaine de longueurs d'onde du rayonnement.
La période p du réseau peut vérifier la relation : kx-kO < 2π/p < kx+kO avec kO = 2π/λ et kx composante transverse des ondes évanescentes émises par l'objet.
En variante, la période p du réseau peut vérifier la relation kx-2kθ < 2π/p < kx-kO avec kO = 2π/λ et kx composante transverse des ondes évanescentes émises par l'objet.
Le composant optique peut comporter, en outre, au moins une partie amplificatrice des ondes évanescentes avant leur conversion qui coopère avec la partie formant le réseau de microstructures de diffraction.
La partie amplificatrice peut être accolée à la partie formant le réseau de microstructures de diffraction .
La partie amplificatrice peut être réalisée dans un matériau métallique à base d'or, d'argent, de platine, d'aluminium, d' indium-antimoine ou en matériau semiconducteur .
La partie amplificatrice aura de préférence une épaisseur sensiblement inférieure à la longueur d'onde du rayonnement. La partie amplificatrice peut recouvrir une face de la partie formant le réseau de microstructures de diffraction, à l'opposé des microstructures de diffraction . La partie amplificatrice et la partie formant le réseau de microstructures de diffraction peuvent être réalisées dans un même matériau.
Le composant optique peut avantageusement être formé d'un empilement alterné, avec au moins une partie formant le réseau de microstructures de diffraction et une ou plusieurs parties amplificatrices ou bien, avec plusieurs parties formant chacune le réseau de microstructures de diffraction et au moins une partie amplificatrice. La partie formant le réseau de microstructures de diffraction peut être réalisée dans un matériau électriquement conducteur et/ou dans un matériau diélectrique.
Le réseau de microstructures de diffraction peut comporter des parties en saillie séparées par des parties en creux ou des parties pleines séparées par des trous traversants ou par des parties électriquement conductrices pleines séparées par des parties diélectriques pleines. Le réseau de microstructures de diffraction peut comporter des corrugations sensiblement circulaires et concentriques.
Pour améliorer la transmission du composant optique, il est préférable que le réseau de microstructures de diffraction soit invariant en rotation . La partie formant le réseau de microstructures de diffraction peut être modulée en période .
Pour que le composant optique puisse servir avec plusieurs rayonnements différents, il est possible que la partie formant au moins un réseau de microstructures de diffraction comporte plusieurs réseaux côte à côte, ces réseaux ayant des périodes différentes . Pour augmenter la transmission du composant optique, il est possible de prévoir que la partie formant le réseau de microstructures de diffraction comporte, dans une partie centrale, une rupture de périodicité . La rupture de périodicité peut être pleine ou être une lacune, ce qui facilite le centrage du composant optique.
S'il y a une partie amplificatrice, il est préférable que la lacune s'étende dans la partie amplificatrice.
La présente invention concerne également un dispositif optique de détection en champ proche qui comporte un composant optique ainsi défini.
Le dispositif optique de détection en champ proche peut comporter un détecteur placé en aval du composant optique, pour les ondes propagatives converties .
Le dispositif optique de détection en champ proche peut comporter une lentille à immersion solide placée en aval du composant optique, la lentille à immersion solide étant placée en amont du détecteur pour les ondes propagatives converties en présence du détecteur .
Le dispositif optique de détection en champ proche peut être une tête de lecture ou une tête de lecture et d'écriture sur un support d'informations optiques ou une sonde de microscope optique champ proche .
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : les figures IA, IB (déjà décrites) montrent deux exemples de tête de lecture d' informations optiques en champ proche de l'état de l'art ; la figure 2 montre, en coupe transversale, un exemple de composant optique selon l'invention monté dans un dispositif de détection champ proche ; les figures 3A, 3B montrent en coupe transversale, deux nouveaux exemples de composants optiques selon l'invention, ces composants étant modulés en période ; les figures 4A, 4B montrent, en coupe transversale, deux nouveaux exemples de composants optiques selon l'invention ; la figure 5 montre, en vue de dessus, encore un exemple de composant optique selon l'invention pourvu de plusieurs réseaux de microstructures de diffraction ; la figure 6 montre, en coupe transversale, un exemple de composant optique selon l'invention avec plusieurs parties formant réseau de microstructures de diffraction et plusieurs parties amplificatrices empilées.
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles .
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
On va maintenant se référer à la figure 2 qui montre un premier exemple d'un composant optique de détection en champ proche objet de l'invention.
Ce composant optique fonctionne en transmission et comporte au moins une partie 11b formant au moins un réseau 11 de microstructures de diffraction lia. Ce réseau 11 comporte au moins trois microstructures de diffraction lia successives, elles sont séparées par une même période p. Sur la figure 2, le réseau 11 de microstructures de diffraction lia se trouve sur une face d'une plaque, il est tourné vers l'objet 12, mais il est possible qu'il tourne le dos à l'objet 12 dans d'autres configurations, comme on le verra ultérieurement sur la figure 4A. On suppose dans l'exemple décrit à la figure 2 que l'objet 12 est un échantillon à observer et que le composant optique 10 est monté dans une sonde d'un microscope optique à champ proche. D'autres objets peuvent être détectés avec un tel composant optique, il peut s'agir de supports d'informations optiques, et dans ce cas, le composant optique objet de l'invention est incorporé dans une tête de lecture ou de lecture et d'écriture d'informations optiques.
Ces microstructures de diffraction lia peuvent être formées de corrugations, c'est-à-dire de parties en saillie séparées par des parties en creux ou de parties pleines séparées par des trous traversants ou de parties électriquement conductrices pleines séparées par des parties diélectriques (par exemple un support en argent avec des trous traversants et donc de l'air) ou même de parties diélectriques séparées par d'autres parties diélectriques de natures différentes (par exemple silice et verre ou autre) .
Sur la figure 2, le réseau 11 de microstructures de diffraction lia comporte des parties pleines séparées par des trous traversants 20. Les trous traversants 20 peuvent être réalisés dans une couche mince métallique par photolithographie.
L'objet 12, lorsqu'il est illuminé par un rayonnement ou lorsqu'il émet un rayonnement, émet deux types de radiations comme expliqué précédemment. On distingue donc au voisinage de l'objet 12 des ondes homogènes 15 et des ondes évanescentes 16. Les ondes homogènes 15 peuvent se propager dans le cône homogène 14, leur vecteur d'onde possède une faible composante transverse kx, telle que | kx | ≤ kO . Dans les dispositifs de détection champ proche classiques, on place dans ce cône homogène 14 un détecteur 17 qui sera chargé de recueillir des ondes homogènes qui l'auront atteint. Les ondes évanescentes 16 possèdent une forte composante transverse kx telle que kx > kO, elles sont localisées au voisinage de l'objet 12. Les ondes évanescentes contiennent des informations relatives à des détails 13 de dimensions sub-longueur d'onde de l'objet 12, c'est-à-dire les détails les plus fins de l'objet.
Le composant optique objet de l'invention a pour but de convertir des ondes évanescentes 16 en ondes 16' qui peuvent se propager dans le cône homogène 14 et atteindre le détecteur 17. La conversion s'effectue par effet de diffraction en transmission au travers du réseau 11 de microstructures de diffraction lia. L'effet de diffraction en transmission du réseau 11 se traduit par la transformation de la composante transverse kx en une composante kx' telle que : kx' = kx ± mG (1) avec m, entier naturel, représentant l'ordre de diffraction et G = 2π/p représentant la fréquence spatiale présente dans l'objet 12 que l'on veut détecter. La grandeur p est la période du réseau de microstructures de diffraction, elle est de l'ordre de grandeur de la longueur d' onde du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet 12. Par ordre de grandeur, on veut dire qu'elle est comprise entre environ le dixième et le double de la longueur d'onde. On choisira de manière avantageuse la période p du réseau inférieure à la longueur d' onde du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet 12.
Il est avantageux de choisir l'ordre de diffraction m égal à -1 pour bénéficier d'une forte de transmission. Il est bien sûr possible de choisir une autre valeur pour m et notamment la valeur +1. La composante transverse kx' après conversion au travers du composant optique 10 subit une rotation dans le sens trigonométrique par rapport à la composante transverse kx avant conversion. Elle est ramenée dans le cône homogène 14 et est propagative et radiative. Elle peut être détectée par le détecteur 17. Le but du composant optique 10 selon l'invention est de permettre l'injection d'informations sub-longueur d'onde dans le cône homogène 14, cette information ne s'y retrouvant jamais auparavant puisqu'elle restait dans le cône inhomogène et ne se propageait pas librement jusqu'au détecteur . Pour optimiser cette conversion, il est préférable que la période p du réseau 11 de microstructures de diffraction soit accordée à la fréquence de l'onde évanescente 16 émise par l'objet 12. Lorsque la période p est fixée, la conversion de champ proche en champ lointain va se faire sur les ondes évanescentes 16 dont la composante transverse kx vérifient la relation :
2π/p - kO < kx < 2π/p + kO (2) La période du réseau vérifiant : kx -kO < 2π/p < kx+kO (3) Si l'on cherche à convertir des ondes évanescentes ayant une fréquence spatiale plus élevée que kO, c'est-à-dire contenues dans une gamme de fréquences plus grande, il vient : 2π/p + kO < kx < 2π/p + 2kO (4)
Cela nécessite de choisir une période p plus petite vérifiant : kx - 2kO < 2π/p < kx - kO (5)
On peut être amené à réaliser un composant optique selon l'invention modulé en période p, c'est-à- dire ayant un réseau à période variable comme illustré sur les figures 3A, 3B. On peut ainsi convertir plusieurs types d'ondes inhomogènes à la fois. La présence de plusieurs périodes améliore la performance globale du composant. La périodicité permet de transmettre une information fréquentielle ou spectrale.
Dans ce cas on distingue plusieurs zones zl à z4 dans le réseau 11 ayant chacun leur période pi, p2, p3, p4, ces périodes étant différentes d'une zone à l'autre. Dans chaque zone, les microstructures se succèdent sur plusieurs périodes constantes. Ces zones zl, z2, z3 peuvent être imbriquées les unes dans les autres ou se succéder cela dépend du motif que forment les microstructures de diffraction HA. On suppose, sur les figures 3A, 3B que le réseau 11 de microstructures de diffraction Ha est formé de parties en saillie séparées par des sillons sensiblement circulaires concentriques. On obtient alors un composant optique invariant par rotation. Sur la figure 3A, il n'y a que deux zones zl, z2 concentriques, la zone zl étant plus centrale que la zone z2. Leurs périodes pi, p2 sont croissantes depuis la zone zl. Sur la figure 3B, on distingue, dans cet ordre, quatre zones zl, z2, z3, z4 concentriques depuis la partie centrale de la partie 11b vers son bord. Leurs périodes pi, p2, p3, p4 sont décroissantes depuis la zone zl. Bien d'autres formes sont envisageables pour les microstructures de diffraction lia.
Au lieu que le réseau 11 de microstructures de diffraction soit réalisé par des parties en saillie séparées par des sillons sensiblement circulaires concentriques, il peut être réalisé par des parties en saillie séparées par des sillons hélicoïdaux, comme illustré sur la figure 3B, ou encore par des sillons sensiblement rectilignes et parallèles comme illustré sur la figure 4A.
Dans un autre mode de réalisation, on peut envisager que la partie 11b formant le réseau 11 de microstructures de diffraction lia soit réalisée par un semis de plots 40 répartis sur une base en retrait comme illustré sur la figure 4B. Dans cette configuration la base forme la partie amplificatrice 18 qui sera décrite ultérieurement.
On pourrait également envisager que la partie 11b formant le réseau de microstructures de diffraction lia soit formée des pastilles 60 en matériau diélectrique incrustées dans une plaque de métal ou à l'inverse des pastilles 61 de métal incrustées dans une plaque de matériau diélectrique comme illustré sur la figure 6. Bien d'autres configurations sont possibles et les exemples décrits ne sont pas limitatifs.
La partie 11b formant le réseau 11 de microstructures de diffraction lia peut être réalisée en matériau métallique à base d'aluminium, d'or, d'argent, de platine et/ou en matériau diélectrique tel que le verre, la céramique, le diamant, les résines organiques ou inorganiques, ou même en silicium.
Le composant optique selon l'invention a une taille latérale T qui est supérieure à la longueur d'onde du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet 12, ce qui n'était pas le cas dans l'art antérieur où la pointe des sondes était inférieure à la longueur d'onde. Par taille latérale T du composant optique 10, on entend sa plus grande dimension transversale à l'axe optique XX', c'est à dire la direction générale de propagation des ondes vers le détecteur 17. Il peut s'agir du diamètre de la partie 11b, si elle est circulaire. Cette taille latérale T peut dépasser de plusieurs fois la longueur d'onde et même atteindre environ une centaine de longueurs d'onde. Une étendue importante du composant est souhaitée puisque les ondes évanescentes à convertir doivent rencontrer plusieurs périodes du réseau pour être efficacement converties en ondes propagatives . Si le composant optique est de surcroît modulé en période, comme on l'a décrit plus haut, sa taille latérale est d'autant plus grande, par exemple de l'ordre de la centaine de micromètres.
Comme on l'a évoqué plus haut, le choix de la période p est important pour que la conversion soit la meilleure possible et pour éliminer des parasites. Les meilleures conditions de conversion sont obtenues lorsque la diffraction se fait avec un ordre m unique, de préférence égal à l'unité en valeur absolue et que l'ordre nul (m=0) est coupé. Le fait que l'ordre nul soit coupé signifie que les ondes homogènes propagatives 15 soient fortement atténuées lors de leur traversée du composant optique 10 de manière à ne pas s'additionner aux ondes propagatives 16' obtenues après conversion et qui sont présentes dans le cône homogène 14. L'atténuation de ces ondes homogènes 15, notamment dans le cas où le composant est modulé en période, est importante puisqu'elle permet d'établir un lien unique entre l'information reçue par le détecteur 17 en champ lointain et son origine au niveau de l'objet 12. Les ondes initialement homogènes propagatives 15 se retrouvent, elles, converties en ondes évanescentes (non représentées) avec un ordre de diffraction égal à l'unité en valeur absolue lors de leur traversée du composant optique, si la période p est judicieusement choisie. Elles n'atteignent donc pas le détecteur 17. Une valeur de la période p proche de la médiane des intervalles précisés plus haut par les relations (3), (5) convient particulièrement.
Il est avantageux de pouvoir amplifier les ondes évanescentes 16 avant leur traversée du composant optique objet de l'invention. On peut ainsi favoriser en terme de niveau de signal, les ondes évanescentes 16 à convertir, vis-à-vis d'autres ondes considérées comme parasites . L'amplification peut se faire en incluant dans le composant optique, du côté de l'objet 12, une partie amplificatrice 18 qui excite optiquement des plasmons ou ondes de surface. Cette partie amplificatrice 18 peut être réalisée dans un matériau ayant une constante diélectrique avec une partie réelle négative. De tels matériaux sont par exemple les métaux nobles tels que l'or, l'argent, le platine et même l'aluminium, l' indium-antimoine (InSb), ou même des semi-conducteurs tels que le silicium.
Cette partie amplificatrice 18 peut former un bicouche avec la partie 11b portant le réseau 11 de microstructures de diffraction lia en étant empilée avec elle comme illustré sur la figure 3A. En variante comme illustré sur la figure 4B, la partie amplificatrice 18 et la partie 11b formant le réseau 11 de microstructures de diffraction lia peuvent être incrustées l'une dans l'autre. L'amplification et la conversion sont simultanées. Le photon de taille λ voit en même temps le réseau et la couche amplificatrice.
L'épaisseur h de la partie amplificatrice 18 sera avantageusement inférieure à environ la longueur d'onde du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet 12.
Le matériau de cette partie amplificatrice 18 est choisi pour sa constante diélectrique qui doit favoriser l'amplification des ondes évanescentes et occulter les ondes homogènes propagatives . Cette partie amplificatrice 18 a la fonction d'un filtre passe haut fréquentiel. En l'absence de partie amplificatrice, on placera de préférence le réseau de microstructures de diffraction face à l'objet 12 à observer. Celui-ci sera de préférence en métal. La partie lia dotée du réseau 11 de microstructures de diffraction 11b et la partie amplificatrice 18 peuvent être réalisés dans un même matériau comme illustré sur la figure 3B ou au contraire être dans des matériaux différents comme illustré sur les figures 3A, 4A notamment. La partie amplificatrice 18 peut servir de support à la partie lia formant le réseau 11 de microstructures de diffraction, notamment dans le cas où cette dernière est dotée de sillons et que les parties pleines sont non jointives comme illustré sur la figure 3A et prennent la forme d' anneaux concentriques ou de barres rectilignes .
Il est possible de prévoir dans une région centrale du composant optique selon l'invention, une zone 19 de rupture de périodicité, comme illustré sur les figures 3A, 3B, 4A, 4B. Cette zone 19 de rupture de périodicité peut être une lacune comme sur les figures 3A, 3B, 4A ou une partie pleine exempte de microstructure de diffraction comme sur la figure 4B. Cette partie pleine peut être métallique ou diélectrique. Cette zone 19 de rupture de périodicité a pour avantage d'améliorer la transmission du composant optique notamment lorsque les microstructures de diffraction lia sont pleines. Elle permet également de donner un repère pour le centrage du composant optique et l'asservissement de la tête ou de la sonde sur laquelle sera monté le composant optique.
Lorsqu'il s'agit d'une lacune 19, cette dernière peut s'étendre dans la partie amplificatrice 18 comme illustré sur les figures 3B, 4A. Les composantes de faible fréquence de l'objet 12 à détecter passent par la zone de rupture de périodicité 19. Au niveau de cette zone de rupture de périodicité 19, il n'y a pas de conversion de fréquence, cela se rapproche de ce qui se passe dans les dispositifs conventionnels de type sonde ou tête de lecture ou de lecture et d'écriture. La transmission à travde lecture et ers la lacune 19 est grandement améliorée lorsque le réseau 11 de microstructures de diffraction lia présente des reliefs à symétrie circulaire et qu'il est plein .
On va maintenant s'intéresser au composant optique selon l'invention illustré à la figure 5. Il est représenté en vue de dessus et on ne voit que sa partie 11b formant plusieurs réseaux Rl, R2, R3 de microstructures de diffraction, ces réseaux Rl, R2, R3 étant côte à côte. On distingue trois réseaux Rl, R2, R3 de microstructures de diffraction différents. On suppose que ces réseaux Rl, R2, R3 sont réalisés par une couche pleine 50, sensiblement rectangulaire, munie de trous traversants 51. Les trous traversants 51 sont disposés en lignes et colonnes, les réseaux Rl, R2, R3 étant bidimensionnels . On pourrait envisager qu'un réseau soit monodimensionnel, il pourrait être formé de trous agencés en une seule ligne ou une seule colonne. Le premier réseau Rl, placé en haut à gauche sur la figure 5, possède une période pi'. Le second réseau R2 placé en haut à droite possède une période p2'. Ces deux réseaux Rl, R2 occupent sensiblement la même superficie. La période pi' est supérieure à la période p2' . Les trous 51 du premier réseau Rl sont plus grands que les trous 51 du second réseau R2, ils sont aussi moins nombreux.
Le troisième réseau R3, placé dans la partie basse de la couche 50, a une superficie sensiblement égale à celle du premier réseau Rl plus celle du second réseau R2. Il est à période variable et possède dans sa partie centrale, une zone de rupture de périodicité 52 puis de part et d'autre deux premières bandes 53 ayant une période p3' puis en s' éloignant encore de la zone de rupture de périodicité 52, deux autres bandes 54 ayant une période p4'. Les différentes bandes 53, 54 sont juxtaposées. La période p3' est supérieure à la période p4'. Les trous 51 placés dans ces bandes 53, 54 sont sensiblement de même taille. La période du troisième réseau R3 diminue plus on s'éloigne de sa partie centrale en passant de p3' à p4' .
Pour augmenter encore l'intensité de l'information qui atteindra le détecteur 17, on peut être amené à réaliser le composant optique de l'invention en empilant, de manière alternée, au moins une partie 11b dotée d'au moins un réseau 11 de microstructures de diffraction lia et une ou plusieurs parties amplificatrices 18 ou bien plusieurs parties 11b dotées chacune d'au moins un réseau 11 de microstructures de diffraction et au moins une partie amplificatrice 18. Dans cette superposition, les ondes évanescentes à convertir traversent d' abord une partie amplificatrice 18 avant d'atteindre une partie 11b formant au moins un réseau 11 de microstructures de diffraction lia. Ce mode de réalisation est illustré sur la figure 6.
On va maintenant décrire de manière détaillée un exemple de composant optique selon l'invention en se référant de nouveau à la figure 4A. On suppose que l'on a intégré le composant selon l'invention dans un dispositif de détection en champ proche qui peut être une tête de lecture d' informations optiques ou une tête de lecture et d'écriture. Le dispositif de détection en champ proche comporte un composant 10 selon l'invention qui coopère avec un détecteur 17. Une lentille à immersion solide 21 est insérée entre le composant optique 10 selon l'invention et le détecteur 17. Plus précisément la lentille à immersion solide 21 et la partie 11b dotée du réseau 11 de microstructures de diffraction lia sont assemblées l'une à l'autre par tout moyen approprié tel un collage ou autre. Cet assemblage se fait sur le second dioptre de la lentille à immersion solide 21, c'est à dire celui qui est le plus proche de l'objet à détecter 12.
On suppose que le dispositif de détection est destiné à fonctionner avec un rayonnement ayant une longueur d'onde de 400 nanomètres. On suppose que le composant optique objet de l'invention possède une partie 11b dotée d'un réseau 11 de microstructures de diffraction lia et une partie amplificatrice 18 empilées, la partie amplificatrice 18 se trouvant du côté de l'objet 12 à détecter. Le réseau 11 de microstructures de diffraction lia comporte des sillons lie sensiblement circulaires et concentriques. La période p du réseau 11 est sensiblement constante et vaut 100 nanomètres. La largeur des sillons lie est de 50 nanomètres. La profondeur des sillons lie est de 20 nanomètres. L'épaisseur de la couche amplificatrice 18, par exemple en métal noble, est de 30 nanomètres. L'épaisseur totale du composant objet de l'invention est de 50 nanomètres. On suppose que la partie amplificatrice 18 et la partie 11b formant le réseau de microstructures de diffraction sont réalisées dans le même matériau, un métal noble par exemple.
On prévoit dans une zone centrale du composant optique une lacune 19 qui s'étend dans la partie amplificatrice. Pour un composant optique de diamètre d'environ 40 micromètres, la lacune 19 peut avoir un diamètre compris entre environ 0,02 micromètre et 10 micromètres.
Le fait de prévoir la partie amplificatrice 18 fonctionnant par effet plasmon, c'est-à-dire par exaltation des ondes électromagnétiques évanescentes, permet de favoriser la transmission d'une gamme de fréquences spatiales élevées supérieures à 2π/λ. La présence de la zone de rupture de périodicité 19 dans la partie centrale de la partie 11b formant le réseau 11 de microstructures de diffraction lia permet d'augmenter encore la transmission et de donner un repère pour le centrage et l'asservissement en position du dispositif de détection qui comporte ce composant optique, le centrage et l'asservissement peuvent se faire même si la zone de rupture de périodicité est pleine. La partie 11b formant le réseau 11 de microstructures de diffraction lia a pour fonction la conversion du champ électromagnétique transmis par la partie amplificatrice 18 en champ lointain et donc permet qu'il atteigne le détecteur 17 en passant à travers la lentille à immersion solide 20, dans la mesure où elle est présente. Il devient alors possible de traiter le signal atteignant le détecteur 17 car ses fréquences correspondent principalement à celles amplifiées par effet plasmon dans la partie amplificatrice 18. Ces fréquences sont généralement supérieures à la limite conventionnelle des détecteurs en champ lointain puisque la période du réseau 11 est inférieure à la longueur d' onde du rayonnement réfléchi ou émis par l'objet 12.
On peut alors grossièrement évaluer la résolution R d'un tel composant optique en introduisant l'indice de réfraction ni du milieu dans lequel baigne l'objet 12 (généralement l'air, alors ni = 1) et l'indice de réfraction n2 du milieu dans lequel les ondes converties par le composant objet de l'invention se propagent à leur sortie du composant. Il peut s'agir de l'indice de réfraction de la lentille à immersion solide dans la configuration de la figure 4A. Cette résolution R s'exprime par :
R= λ/ 2 (nl+λn2/p)
Cette formule montre que pour une période p inférieure à la longueur d'onde λ utilisée, la résolution R devient inférieure à λ/2nl. Bien que plusieurs modes de réalisation de la présente invention aient été représentés et décrits de façon détaillée, on comprendra que différents changements et modifications puissent être apportés sans sortir du cadre de l'invention. Ces modifications peuvent intervenir au niveau de la forme des microstructures de diffraction et du motif qu'elles forment. Les différentes variantes décrites doivent être comprises comme n'étant pas exclusives les unes des autres.
DOCUMENTS CITES
[ 1 ] US -B- 5 125 750
[2] WO 00/23840
[3] WO 03/062864 [4] « Near-field optics simulation of a solid immersion lens combining with a conical probe and a highly efficient solid immersion lens-probe System » Yuan-Fong Chau et al., Journal of applied physics, volume 95, number 7, 1 April 2004, pages 3378-3384. [5] « Stratégies for employing surface plasmons in near-field optical readout Systems » Choon How Gan et al., Optics express, 20 March 2006, Volume 14, N) 6, pages 2385-2397.
[6] US-Al- 2005/0161594

Claims

REVENDICATIONS
1. Composant optique de détection en champ proche fonctionnant en transmission, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une partie (Hb) formant au moins un réseau (11) de microstructures de diffraction
(lia) se succédant sur plusieurs périodes (p) , ce réseau (11) étant capable de convertir, des ondes évanescentes (16) qui s'établissent entre le composant et un objet (12) situé en champ proche lorsqu'il réfléchit ou émet un rayonnement ayant une longueur d'onde, en ondes propagatives (16') par effet de diffraction en transmission, à travers la partie (Hb) formant le réseau (11) de microstructures de diffraction (lia), la période (p) du réseau (11) étant du même ordre de grandeur que la longueur d' onde du rayonnement .
2. Composant optique selon la revendication
1, caractérisé en ce que la période (p) du réseau (11) est inférieure à la longueur d'onde du rayonnement.
3. Composant optique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il a une taille latérale (T) supérieure à plusieurs longueurs d'onde du rayonnement, voire sensiblement égale à une centaine de longueurs d'onde du rayonnement.
4. Composant optique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la période (p) du réseau vérifie la relation kx-kO < 2π/p < kx+kO avec kO = 2π/λ et kx composante transverse des ondes évanescentes émises par l'objet.
5. Composant optique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la période (p) du réseau vérifie la relation kx-2kθ < 2π/p < kx-kO avec kO = 2π/λ et kx composante transverse des ondes évanescentes émises par l'objet.
6. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une partie amplificatrice (18) des ondes évanescentes (16) avant leur conversion qui coopère avec la partie (Hb) formant le réseau (11) de microstructures de diffraction (lia).
7. Composant optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la partie amplificatrice (18) est accolée à la partie (Hb) formant le réseau (11) de microstructures de diffraction (lia).
8. Composant optique selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la partie amplificatrice (18) est réalisée dans un matériau métallique à base d'or, d'argent, de platine, d'aluminium, l' indium-antimoine ou en matériau semiconducteur .
9. Composant optique selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la partie amplificatrice (18) a une épaisseur (h) sensiblement inférieure à la longueur d'onde du rayonnement.
10. Composant optique selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la partie amplificatrice (18) recouvre une face de la partie (llb) formant le réseau (11) de microstructures de diffraction (lia) à l'opposé des microstructures de diffraction (lia).
11. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la partie amplificatrice (18) et la partie (Hb) formant le réseau (11) de microstructures de diffraction sont réalisées dans un même matériau.
12. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte un empilement alterné formé d'au moins une partie (Hb) formant le réseau de microstructures de diffraction et d'une ou plusieurs parties amplificatrices (18) ou bien de plusieurs parties (Hb) formant chacune le réseau de microstructures de diffraction et d'au moins une partie amplificatrice (18).
13. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la partie (Hb) formant le réseau de microstructures de diffraction est réalisée dans un matériau électriquement conducteur et/ou dans un matériau diélectrique .
14. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le réseau
(11) de microstructures de diffraction comporte des parties en saillie séparées par des parties en creux ou des parties pleines séparées par des trous traversants
(20) ou par des parties électriquement conductrices pleines séparées par des parties diélectriques pleines.
15. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le réseau (11) de microstructures de diffraction comporte des corrugations sensiblement circulaires et concentriques.
16. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le réseau (11) de microstructures de diffraction est invariant en rotation .
17. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la partie (llb) formant au moins un réseau (11) de microstructures de diffraction est modulée en période.
18. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la partie (Hb) formant au moins un réseau de microstructures de diffraction comporte plusieurs réseaux (Rl, R2) côte à côte ayant des périodes différents (pi', p2').
19. Composant optique selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la partie (llb) formant au moins un réseau (11) de microstructures de diffraction comporte, dans une partie centrale une rupture de périodicité (19) .
20. Composant optique selon la revendication 19, caractérisé en ce que la rupture de périodicité est pleine ou est une lacune.
21. Composant optique selon la revendication 20 dans sa combinaison avec la revendication 6, caractérisé en ce que la lacune s'étend dans la partie amplificatrice (18).
22. Dispositif optique de détection en champ proche caractérisé en ce qu' il comporte un composant optique selon l'une des revendications 1 à 21.
23. Dispositif optique de détection en champ proche selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (17) placé en aval du composant optique pour les ondes propagatives converties (16').
24. Dispositif de détection selon l'une des revendications 22 ou 23, caractérisé en ce qu'il comporte une lentille à immersion solide (21) placée en aval du composant optique (10), la lentille à immersion solide (21) étant placée en amont du détecteur (17) pour les ondes propagatives converties (16') en présence du détecteur (17).
25. Dispositif de détection selon l'une des revendications 22 à 24, caractérisé en ce que c'est une tête de lecture ou une tête de lecture et d'écriture sur un support d' informations optiques ou une sonde de microscope optique champ proche.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4975385B2 (ja) * 2006-06-30 2012-07-11 シャープ株式会社 検波器、偏光制御光学部品及び位相変調光通信システム
EP2279440A4 (fr) * 2008-05-23 2013-01-02 Hewlett Packard Development Co Interconnexion optique
US8201268B1 (en) * 2008-11-13 2012-06-12 Optonet Inc. Integrated high index contrast sub-wavelength optical transforming tip (HICSWOTT) for near-field scanning optical microscope
US9010408B1 (en) * 2010-08-27 2015-04-21 The Government Of The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Grazing-angle thermal emission (GATE) and thermal antenna array (TAA) for multi-channel thermal communications
CN103858015A (zh) * 2011-05-16 2014-06-11 丹麦技术大学 用于发射电磁辐射的微装置
EP2741074A1 (fr) * 2012-12-04 2014-06-11 F. Hoffmann-La Roche AG Dispositif à utiliser pour la détection des affinités de liaison
WO2014164929A1 (fr) * 2013-03-11 2014-10-09 Kla-Tencor Corporation Détection de défaut en utilisant un champ électrique amélioré en surface
US9837112B2 (en) * 2014-05-12 2017-12-05 Seagate Technology Llc Optical reflectors for use with a near-field transducer
US11243470B2 (en) 2016-09-12 2022-02-08 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for deriving corrections, method and apparatus for determining a property of a structure, device manufacturing method
EP3588150A1 (fr) 2018-06-29 2020-01-01 Thomson Licensing Dispositif optique comprenant des guide d'ondes à plusieurs couches
EP3671322A1 (fr) 2018-12-18 2020-06-24 Thomson Licensing Dispositif de formation d'une onde électromagnétique sortant d'une onde électromagnétique incidente
EP3671310A1 (fr) 2018-12-18 2020-06-24 Thomson Licensing Appareil de manipulation optique pour piéger ou déplacer des micro ou des nanoparticules
EP3671293A1 (fr) 2018-12-21 2020-06-24 Thomson Licensing Dispositif optique comprenant au moins un réseau de diffraction doté d'un pas de réseau supérieur à la longueur d'onde
CN114047569B (zh) * 2021-11-17 2024-10-22 佛山紫熙慧众科技有限公司 一种实现一字线光斑的渐变周期光栅衍射元件及方法
CN116448240A (zh) * 2023-04-03 2023-07-18 中山大学 一种金刚石浸润式探测器

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5125750A (en) 1991-03-14 1992-06-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optical recording system employing a solid immersion lens
JPH0534129A (ja) * 1991-07-31 1993-02-09 Satoshi Kawada 光学プローブ
JPH0793797A (ja) * 1993-09-22 1995-04-07 Hitachi Ltd 光ヘッドおよびこれを用いたディスク装置
JPH087323A (ja) * 1994-06-17 1996-01-12 Hitachi Ltd 光ヘッドおよび光情報記録再生装置
US5973316A (en) * 1997-07-08 1999-10-26 Nec Research Institute, Inc. Sub-wavelength aperture arrays with enhanced light transmission
US6307827B1 (en) * 1997-08-29 2001-10-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical device and information recording and reproducing device
US6396789B1 (en) * 1998-02-27 2002-05-28 Calimetrics, Inc. Data storage system and methods using diffractive near-field optics
US6441359B1 (en) 1998-10-20 2002-08-27 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Near field optical scanning system employing microfabricated solid immersion lens
US6236033B1 (en) * 1998-12-09 2001-05-22 Nec Research Institute, Inc. Enhanced optical transmission apparatus utilizing metal films having apertures and periodic surface topography
JP2001023223A (ja) * 1999-07-05 2001-01-26 Nikon Corp 光情報再生装置
US6285020B1 (en) * 1999-11-05 2001-09-04 Nec Research Institute, Inc. Enhanced optical transmission apparatus with improved inter-surface coupling
JP2001165852A (ja) * 1999-12-10 2001-06-22 Japan Science & Technology Corp Ｓｐｒセンサーおよびその製造方法
US6510263B1 (en) * 2000-01-27 2003-01-21 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Waveguide plate and process for its production and microtitre plate
US6834027B1 (en) * 2000-02-28 2004-12-21 Nec Laboratories America, Inc. Surface plasmon-enhanced read/write heads for optical data storage media
WO2002010832A2 (fr) * 2000-07-27 2002-02-07 Zetetic Institute Microscopie confocale a champ proche interferometrique de balayage avec diminution et compensation de l'amplitude du bruit
JP2004505313A (ja) * 2000-07-27 2004-02-19 ゼテティック・インスティチュート 差分干渉走査型の近接場共焦点顕微鏡検査法
EP2465943A3 (fr) * 2001-03-16 2012-10-03 Kalim Mir Affichage de polymère linéaire
US6594086B1 (en) 2002-01-16 2003-07-15 Optonics, Inc. (A Credence Company) Bi-convex solid immersion lens
JP4345268B2 (ja) * 2002-07-29 2009-10-14 日本電気株式会社 光モジュール及び光ヘッド並びに光記憶／再生装置
US7154820B2 (en) * 2003-01-06 2006-12-26 Nec Corporation Optical element for enhanced transmission of light and suppressed increase in temperature
TWI266305B (en) * 2003-06-26 2006-11-11 Ind Tech Res Inst An optical head which can provide a sub-wavelength-scale light beam
JP4350446B2 (ja) * 2003-07-11 2009-10-21 キヤノン株式会社 電場の発生方法、電場の発生装置
KR20060130543A (ko) * 2003-08-06 2006-12-19 유니버시티 오브 피츠버그 오브 더 커먼웰쓰 시스템 오브 하이어 에듀케이션 표면 플라즈몬-강화 나노-광 소자 및 그의 제조 방법
US7279253B2 (en) * 2003-09-12 2007-10-09 Canon Kabushiki Kaisha Near-field light generating structure, near-field exposure mask, and near-field generating method
US7250598B2 (en) * 2004-01-02 2007-07-31 Hollingsworth Russell E Plasmon enhanced near-field optical probes
JP4415756B2 (ja) * 2004-05-24 2010-02-17 日本電気株式会社 光学素子並びにその製造方法
JP4399328B2 (ja) * 2004-07-23 2010-01-13 富士ゼロックス株式会社 近接場光出射素子、光ヘッド、および近接場光出射素子の製造方法
WO2006116673A1 (fr) * 2005-04-28 2006-11-02 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microscope mutliplexe a champ proche dote d'elements diffractifs
US20070172745A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Smith Bruce W Evanescent wave assist features for microlithography
FR2915827B1 (fr) * 2007-05-04 2010-06-11 Commissariat Energie Atomique Procede et systeme de lecture d'informations optiques a haute densite.

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007144313A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US8030604B2 (en) 2011-10-04
JP2009540312A (ja) 2009-11-19
FR2902226B1 (fr) 2010-01-29
WO2007144313A1 (fr) 2007-12-21
US20090205090A1 (en) 2009-08-13
CN101467021A (zh) 2009-06-24
KR20090027195A (ko) 2009-03-16
FR2902226A1 (fr) 2007-12-14

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