JP2000039389A - 光ファイバープローブ及びその製造方法 - Google Patents

光ファイバープローブ及びその製造方法

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JP2000039389A
JP2000039389A JP10205043A JP20504398A JP2000039389A JP 2000039389 A JP2000039389 A JP 2000039389A JP 10205043 A JP10205043 A JP 10205043A JP 20504398 A JP20504398 A JP 20504398A JP 2000039389 A JP2000039389 A JP 2000039389A
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optical fiber
light
fiber probe
polarizing film
tip
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JP10205043A
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English (en)
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Kazumi Watanabe
和巳 渡辺
Motonobu Korogi
元伸 興梠
Genichi Otsu
元一 大津
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Kanagawa Academy of Science and Technology
Original Assignee
Kanagawa Academy of Science and Technology
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 先端から出射される光の偏光特性を制御す
る。 【解決手段】 本発明に係る光ファイバープローブ1
は、コア2の周りにクラッド3が設けられ先端に先鋭部
6が形成された光ファイバーよりなり、先鋭部6には、
偏光特性を有する偏光膜8が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプローブ走
査型顕微鏡の一つである近接場光学顕微鏡において、エ
バネッセント光を検出する光プローブとして使用される
光ファイバープローブ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、微細加工技術の発展を基盤に単一
分子光メモリー、単一電子デバイスといったナノメート
ルサイズの微細構造を有する素子が実用化されようとし
ている。ナノメートルオーダーの分解能をもつ近接場光
学顕微鏡は、上述したデバイスの開発或いは評価に欠か
せない技術として注目されている。
【0003】この近接場光学顕微鏡は、例えば試料から
の発光或いは透過光の光強度、波長、偏光等を検出する
ことにより、試料から得られる発光或いは透過光から試
料の物性を知ることができる。
【0004】近接場光学顕微鏡は、ナノメートルサイズ
の構造を持つプローブを備え、光の波長を超えた分解能
をもつ光学像を得ることができる。したがって、この近
接場光学顕微鏡技術を利用することにより、ナノメート
ル級の分解能で、例えば生体試料、半導体試料、光メモ
リー材料、感光性材料等の物体の形状測定や分光測定、
さらにはメモリー操作(書き込み/読み出し/消去)、
光加工などを行うことができる。
【0005】この近接場光学顕微鏡は、試料の物性を得
るときには物質表面の光の波長より小さい領域に局在す
るエバネッセント光を検出して物体の形状を測定し、全
反射条件下で物体にレーザ光が照射されることにより生
じたエバネッセント光を、プローブのナノメートルサイ
ズとなされた先鋭部の先端によって散乱させる。この場
合には、プローブが光ファイバーで形成されており、先
鋭部によって散乱された光は当該先鋭部を通じて光ファ
イバーのコアに導かれる。そして、コア内に導かれた光
は、光ファイバーのもう一方の出射端から出射し、検出
器により検出される。つまり、この顕微鏡では、光ファ
イバープローブによって散乱と検出の両方が行われる。
そして、このとき、プローブを物体上で走査させること
により、2次元的な検出光の画像が得られることにな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の光ファイバープ
ローブは、先鋭部の先端に微小開口を形成することによ
り光を閉じこめ、或いは先鋭部を微小構造とすることに
より光を散乱させる現象を生じさせて近接場光学顕微鏡
として利用されている。光ファイバープローブは、先端
を鋭く尖らせた構造とすることにより、近接場領域への
光を閉じこめ、局所的な散乱を可能としている。
【0007】この光ファイバープローブの分解能は、光
を閉じこめる開口の大きさだけでなく、どれほど微小な
領域で光を散乱できるかによって決定され、先鋭部の曲
率半径を制御することにより良好な結果が得られてい
る。また、光ファイバープローブは、内部の構造をテー
パ形状とすることにより、光の伝達効率の向上が図られ
ている。
【0008】更に、上述の近接場光学顕微鏡に備えられ
る光ファイバープローブは、試料の表面に近接して配設
される先鋭部の物質を変えることで様々な機能を持たせ
ることが可能となる。
【0009】しかし、上述の光ファイバープローブにお
いては、先端から出射される光の偏光を制御するという
試みはなされていなかった。
【0010】そこで、本発明は、上述したような実情に
鑑みて提案されたものであり、先端から出射される光の
偏光特性を制御することができるファイバープローブ及
びその製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明に係る光ファイバープローブは、コアの周りにクラ
ッドが設けられ先端に先鋭部が形成された光ファイバー
よりなり、先鋭部には、偏光特性を有する偏光膜が形成
されていることを特徴とするものである。
【0012】このように構成された光ファイバープロー
ブは、先鋭部の先端に偏光膜が形成されているので、先
端から出射される光の偏光特性を制御する。
【0013】また、本発明に係る光ファイバープローブ
の製造方法は、先鋭化させたファイバに金属膜を形成す
る金属膜形成工程と、金属膜を形成した先端部を切断し
て開口を形成する開口形成工程と、開口が形成された先
端部に偏光特性を有する偏光膜を形成する偏光膜形成工
程とを有することを特徴とする。
【0014】このような光ファイバープローブの製造方
法は、先鋭部に偏光膜を形成する偏光膜形成工程を有す
るので、先端から出射する光の偏光特性を制御する光フ
ァイバープローブを製造する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。
【0016】本発明が適用可能な光ファイバープローブ
1は、図1に示すように、コア2の周りにクラッド3及
び金属膜4が形成されてなる光ファイバーよりなる。こ
の光ファイバープローブ1は、コア2、クラッド3及び
金属膜4からなる光導入部5と、この光導入部5の先端
側に形成された先鋭部6が形成されている。
【0017】先鋭部6は、光を出射する出射開口7の開
口を狭くするように先鋭化されてなる。先鋭部6は、コ
ア2の直径を光伝搬部5から出射開口7に向かうに従っ
て次第に小とされてなる。
【0018】この先鋭部6の先端には、偏光膜8が形成
されている。この偏光膜8は、例えば真空蒸着法により
成膜され膜圧が約200nm程度のポリジアセチレンか
らなる。
【0019】なお、この偏光膜8は、ポリジアセチレン
に限らず、出射開口7から出射する光の偏光特性を制御
できる材料であればよい。
【0020】また、光ファイバープローブ1の先鋭部6
の形状としては、上述した形状した限らず、例えばコア
2が複数の傾斜角を有してなるものであっても良い。こ
のように、コア2の形状を制御することにより、光効率
を制御することができる。
【0021】つぎに、上述した光ファイバープローブ1
の製造方法の一例について図2を参照して説明する。
【0022】先ず、図2(a)に示すように、コア2と
クラッド3からなる光ファイバーを用意する。
【0023】次に、図2(b)に示すように、コア2及
びクラッド3に選択化学エッチング法により、コアを先
鋭化する。このとき、図2(a)に示した光ファイバー
に例えばGeO2等を用いてドーピングを施すととも
に、当該光ファイバーとNH4F−HF−H2O系緩衝溶
液を用いることにより選択化学エッチングを行う。
【0024】なお、コア2を先鋭化する手法としては、
上述の選択化学エッチングに限らず、光ファイバーを加
熱しながら当該光ファイバーの両端を引っ張る手法であ
っても良い。
【0025】次に、図2(c)に示すように先鋭部6及
び光導入部5に金属膜を形成する。このように金属膜4
をクラッド3の周囲に形成することにより、光導入部5
内及び先鋭部6内を伝達する光を近接場領域に閉じこめ
る。クラッド3の周囲に形成する金属膜4としては、例
えばAuをスパッタリング法や真空蒸着法等を用いて約
100nm程度に成膜する。
【0026】次に、図2(d)に示すように先端を集束
イオンビームにより切断する。これにより、先鋭化した
光ファイバーの先端に出射開口7を形成する。このと
き、出射する光の波長以下の開口径を有する出射開口7
を形成する。このように出射開口7を形成する方法とし
ては、適切な粘度の樹脂をレジストとして用いKI−I
2−H2O系緩衝溶液によって金属膜を溶解させるSRC
法、シェアフォースフィードバックを用いて基板とファ
イバの距離を制御した状態で基板に高周波を与えること
によりファイバ先端を折る方法、集束イオンビームを用
いてファイバにイオンを照射し先端を切断する方法があ
る。これにより、開口径t1が約60nm程度の出射開
口7を形成するとともに、直径t2が約800nm程度
の先端を形成する。
【0027】次に、図2(d)に示すように、上述の工
程で出射開口7を形成した光ファイバーの先端に偏光膜
8を形成する。このとき、偏光膜形成法として蒸着法を
用い、ジアセチレンを100〜200 の速度で形成す
る。これにより、出射開口7が形成された光ファイバー
の先端に膜圧が約200nm程度のジアセチレン配向膜
が形成されることになる。
【0028】次に、上述の工程で形成したモノマーであ
るジアセチレンに紫外線を照射することにより固相重合
反応を起こしポリマーであるポリジアセチレンに変換す
る。このとき、強度が約500mW/cm2程度の紫外
線を15分程度照射することにより光重合を行う。これ
により、図1に示した光ファイバープローブ1が完成す
る。
【0029】つぎに、上述したように作製される光ファ
イバープローブ1の偏光特性について説明する。
【0030】図3は、光ファイバープローブ1から出射
される光の光軸を中心として出射直線偏光方位を180
度回転させながら出射光強度[a.u.]を測定した結果であ
る。この図3によれば、偏光膜8を備えた光ファイバー
プローブ1の入射直線偏光方位と出射光強度との関係
は、約60度程度の出射直線偏光方位で出射光強度が約
0.3[a.u.]程度となっている。また、入射直線偏光方
位と出射光強度との関係は、約150度程度の出射直線
偏光方位で出射光強度が約0.6[a.u.]程度となってい
る。
【0031】一方、先鋭部に偏光膜を備えていない光フ
ァイバープローブを用いて出射直線偏光方位と出射光強
度との関係は、出射直線偏光方位が0〜180度まで変
化しても、約0.5〜0.6[a.u.]程度の出射光強度と
なっていることがわかる。
【0032】したがって、偏光膜8を備えた光ファイバ
ープローブ1によれば、偏光膜8を備えた光ファイバー
プローブと比較して約1.6倍の消光比が得られる。ま
た、この光ファイバープローブ1によれば、良質のポリ
ジアセチレン配向膜が吸収極大位置で30以上の偏光二
色比を有することから、ポリジアセチレンの配向性を向
上させることによってより高い消光比を持たせることも
できる。
【0033】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光ファイバープローブによれば、先鋭部に偏光特性を
有する偏光膜が形成されているので、先端から出射され
る光の偏光特性を制御することができる。
【0034】また、本発明に係る光ファイバープローブ
の製造方法は、開口が形成された先端部に偏光特性を有
する偏光膜を形成する偏光膜形成工程を有するので、先
端から出射する光の偏光特性を制御可能な光ファイバー
プローブを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した光ファイバープローブを示す
断面図である。
【図2】本発明を適用した光ファイバープローブの製造
方法を示す工程図である。
【図3】本発明を適用した光ファイバープローブ及び先
端に偏光膜を備えていない光ファイバープローブの出射
光強度と入射直線偏光方位との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 光ファイバープローブ、2 コア、3 クラッド、
6 先鋭部、7 出射開口、8 偏光膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアの周りにクラッドが設けられ先端に
    先鋭部が形成された光ファイバーよりなり、 上記先鋭部には、偏光特性を有する偏光膜が形成されて
    いることを特徴とする光ファイバープローブ。
  2. 【請求項2】 上記偏光膜は、ポリジアセチレンからな
    ることを特徴とする請求項1記載の光ファイバープロー
    ブ。
  3. 【請求項3】 先鋭化させたファイバに金属膜を形成す
    る金属膜形成工程と、 上記金属膜を形成した先端部を切断して開口を形成する
    開口形成工程と、 上記開口が形成された先端部に偏光特性を有する偏光膜
    を形成する偏光膜形成工程とを有することを特徴とする
    光ファイバープローブの製造方法。
  4. 【請求項4】 上記偏光膜形成工程は、偏光膜としてポ
    リジアセチレンを先端部に形成することを特徴とする請
    求項3記載の光ファイバープローブの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2368164A (en) * 2000-04-27 2002-04-24 Mitsubishi Corp Ship-charter contracting sytstem, server and database for the system, and ship-charter contract aiding method
JP2002162333A (ja) * 2000-11-28 2002-06-07 Jasco Corp 近接場プローブ及びその製造方法、並びに、該近接場プロープを用いた近接場顕微鏡

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JP4703841B2 (ja) * 2000-11-28 2011-06-15 日本分光株式会社 近接場プローブ及びその製造方法、並びに、該近接場プロープを用いた近接場顕微鏡

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