JP2002162346A - 光導波路型ｓｐｒ現象測定装置 - Google Patents
光導波路型ｓｐｒ現象測定装置Info
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- JP2002162346A JP2002162346A JP2000355354A JP2000355354A JP2002162346A JP 2002162346 A JP2002162346 A JP 2002162346A JP 2000355354 A JP2000355354 A JP 2000355354A JP 2000355354 A JP2000355354 A JP 2000355354A JP 2002162346 A JP2002162346 A JP 2002162346A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光導波路作製技術を用いて、小型で交換の便利
なＳＰＲ現象計測チップを提供し、このＳＰＲ現象計測
チップに光源、光計測器を簡便な方法により接続したＳ
ＰＲ現象測定装置を提供する。 【解決手段】光導波路と、前記光導波路のコアに少なく
とも一部が直接接触する金属薄膜を光導波路型ＳＰＲ現
象計測チップ１６と、光を入射するための光源２１と、
出射された光を計測するための光計測器２２とを有す
る。 【効果】光導波路作製技術を用いれば、導波路コアを一
つのチップ上に多数作製したり、途中で分岐したり、回
折格子を設けたりと様々な機能を持たせることができ、
それらのＳＰＲ現象計測チップを安価で多量に作製する
ことが可能であるで、種々のＳＰＲ現象測定装置を安価
に、容易に製造可能である。
なＳＰＲ現象計測チップを提供し、このＳＰＲ現象計測
チップに光源、光計測器を簡便な方法により接続したＳ
ＰＲ現象測定装置を提供する。 【解決手段】光導波路と、前記光導波路のコアに少なく
とも一部が直接接触する金属薄膜を光導波路型ＳＰＲ現
象計測チップ１６と、光を入射するための光源２１と、
出射された光を計測するための光計測器２２とを有す
る。 【効果】光導波路作製技術を用いれば、導波路コアを一
つのチップ上に多数作製したり、途中で分岐したり、回
折格子を設けたりと様々な機能を持たせることができ、
それらのＳＰＲ現象計測チップを安価で多量に作製する
ことが可能であるで、種々のＳＰＲ現象測定装置を安価
に、容易に製造可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路型ＳＰＲ現象測
定装置、さらに詳細には光学系を用いて金属薄膜上の屈
折率を測定することにより、特定物質の定量・定性を行
うことができる光導波路型ＳＰＲ現象測定装置に関する
ものである。すなわち導波路作製技術を用いて光を計測
表面に導光できる計測チップを使用した光導波路型ＳＰ
Ｒ現象測定装置に関する。
定装置、さらに詳細には光学系を用いて金属薄膜上の屈
折率を測定することにより、特定物質の定量・定性を行
うことができる光導波路型ＳＰＲ現象測定装置に関する
ものである。すなわち導波路作製技術を用いて光を計測
表面に導光できる計測チップを使用した光導波路型ＳＰ
Ｒ現象測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来化学プロセス計測、環境計測や臨床
検査等で呈色反応や免疫反応を利用した測定が行われて
いる。しかしこの測定方法では被測定物をサンプル抽出
する必要があるほか、煩雑な操作や標識物質を必要とす
るなどの問題があり、標識物質を必要とすることなく、
高感度で被測定物中の化学物質の定性・定量測定の可能
なセンサとして光励起表面プラズモン共鳴現象を利用し
たセンサが提案・実用化されている。以下表面プラズモ
ン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ）をＳＰＲと略して用いる。
検査等で呈色反応や免疫反応を利用した測定が行われて
いる。しかしこの測定方法では被測定物をサンプル抽出
する必要があるほか、煩雑な操作や標識物質を必要とす
るなどの問題があり、標識物質を必要とすることなく、
高感度で被測定物中の化学物質の定性・定量測定の可能
なセンサとして光励起表面プラズモン共鳴現象を利用し
たセンサが提案・実用化されている。以下表面プラズモ
ン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎ
ａｎｃｅ）をＳＰＲと略して用いる。
【０００３】ＳＰＲ現象測定装置は図１６に示すよう
に、光源１から発した光をｐ偏光光のみを通す偏光板２
を通しレンズ３である入射角範囲を持たせて高屈折率プ
リズム４に入射させ、被測定物６に接したセンサ膜を有
した金属薄膜５を照射し、金属薄膜からの反射光の強度
変化を、プリズム４を通して光電子検出器７で検出する
システムが一般的である。
に、光源１から発した光をｐ偏光光のみを通す偏光板２
を通しレンズ３である入射角範囲を持たせて高屈折率プ
リズム４に入射させ、被測定物６に接したセンサ膜を有
した金属薄膜５を照射し、金属薄膜からの反射光の強度
変化を、プリズム４を通して光電子検出器７で検出する
システムが一般的である。
【０００４】光源１から発した光は、プリズムと金属の
界面でエバネッセント波となり、その波数は次式により
求められる。
界面でエバネッセント波となり、その波数は次式により
求められる。
【０００５】ｋev＝ｋpｎpｓｉｎθ ここで、ｋpは入射光の波数、ｎpはプリズムの屈折率、
θは入射角である。
θは入射角である。
【０００６】一方、金属薄膜表面では、表面プラズモン
波が生じ、その波数は次式により求められる。
波が生じ、その波数は次式により求められる。
【０００７】 ｋsp＝（Ｃ／ω）・√（εｎ2／（ε＋ｎ2）） ここで、Ｃは光速、ωは角振動数、εは金属薄膜の誘電
率、ｎは被測定物の屈折率である。
率、ｎは被測定物の屈折率である。
【０００８】この、エバネッセント波と表面プラズモン
波の波数が一致する入射角θもしくは入射光の波数の
時、エバネッセント波は表面プラズモンの励起に使わ
れ、反射光として観測される光量が減少する。
波の波数が一致する入射角θもしくは入射光の波数の
時、エバネッセント波は表面プラズモンの励起に使わ
れ、反射光として観測される光量が減少する。
【０００９】図１６では、光源１から放射された光はレ
ンズ３を通して常にある入射角度範囲を持った光を入射
するようになっており、さらに広範囲の入射角の光を入
射できるように、光源１と光電子検出器７は一定の反射
角を保ちながら駆動できるタイプが多い（図１６矢印参
照）。
ンズ３を通して常にある入射角度範囲を持った光を入射
するようになっており、さらに広範囲の入射角の光を入
射できるように、光源１と光電子検出器７は一定の反射
角を保ちながら駆動できるタイプが多い（図１６矢印参
照）。
【００１０】もしくは、図１７に示すように入射光の角
度は一定とし、入射光の波数が可変であるタイプ、ある
いは反射光を分光できるタイプもある。図１７において
符号は、図１６と同じ部材を示す。
度は一定とし、入射光の波数が可変であるタイプ、ある
いは反射光を分光できるタイプもある。図１７において
符号は、図１６と同じ部材を示す。
【００１１】ＳＰＲ現象はプリズム、金属薄膜に接した
被測定物の屈折率に依存するために、例えば試料（被測
定物）を水として、図１６のような構成のＳＰＲ測定装
置で測定した場合、図１８に示すようにある一定の角度
で極小を持つ曲線として検出することができ、被測定物
の濃度変化による屈折率変化等を測定するばかりか、金
属薄膜上に抗体などを固定化することにより、抗原と結
合した抗体の屈折率変化を測定することにより、特定物
質の定量を行うことができる。
被測定物の屈折率に依存するために、例えば試料（被測
定物）を水として、図１６のような構成のＳＰＲ測定装
置で測定した場合、図１８に示すようにある一定の角度
で極小を持つ曲線として検出することができ、被測定物
の濃度変化による屈折率変化等を測定するばかりか、金
属薄膜上に抗体などを固定化することにより、抗原と結
合した抗体の屈折率変化を測定することにより、特定物
質の定量を行うことができる。
【００１２】近年、ＳＰＲ現象測定装置は小型化へ多チ
ャンネル化の要求が高まってきている。しかし、図１６
のような機器構成では装置が大きくなってしまうという
欠点があり、また、金属薄膜上に何らかのセンサ膜を形
成し、測定する使用法がほとんどであるために、計測部
分おもに金属薄膜の交換は容易であった方が望ましい。
ビアコア（Ｂｉａｃｏｒｅ）社からファイバ型のＳＰＲ
現象測定装置（製品名Ｂｉａｃｏｒｅ Ｐｒｏｂｅ）、
テキサスインスツルメント（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔ）社からエポキシ樹脂中に光源、光電子検出
器、偏光板、金属薄膜を配した小型のＳＰＲ現象測定装
置（製品名Ｓｐｒｅｅｔａ）が販売されている。また、
その他様々な小型ＳＰＲ現象測定装置が提案されてい
る。
ャンネル化の要求が高まってきている。しかし、図１６
のような機器構成では装置が大きくなってしまうという
欠点があり、また、金属薄膜上に何らかのセンサ膜を形
成し、測定する使用法がほとんどであるために、計測部
分おもに金属薄膜の交換は容易であった方が望ましい。
ビアコア（Ｂｉａｃｏｒｅ）社からファイバ型のＳＰＲ
現象測定装置（製品名Ｂｉａｃｏｒｅ Ｐｒｏｂｅ）、
テキサスインスツルメント（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔ）社からエポキシ樹脂中に光源、光電子検出
器、偏光板、金属薄膜を配した小型のＳＰＲ現象測定装
置（製品名Ｓｐｒｅｅｔａ）が販売されている。また、
その他様々な小型ＳＰＲ現象測定装置が提案されてい
る。
【００１３】しかし、ファイバ型のものはその端面に計
測のための金属薄膜を形成しているものが多く、加工が
困難で、ファイバ１本に付き一つの計測表面しか持つこ
とができない。また、端面の反射光を取り出すためのス
プリッターやカプラなどの光部品が必要となる。
測のための金属薄膜を形成しているものが多く、加工が
困難で、ファイバ１本に付き一つの計測表面しか持つこ
とができない。また、端面の反射光を取り出すためのス
プリッターやカプラなどの光部品が必要となる。
【００１４】エポキシ樹脂などにすべての光学系を配し
たタイプのものは、すべての光学部品を精度よく配置し
なければならず、しかも、金属薄膜の交換の利便性を失
っている。さらに光源や受光部分がエポキシ中に組み込
まれているため、センシング部分を交換する際にすべて
の部分を交換する必要があり、コストが高くなる欠点が
あった。
たタイプのものは、すべての光学部品を精度よく配置し
なければならず、しかも、金属薄膜の交換の利便性を失
っている。さらに光源や受光部分がエポキシ中に組み込
まれているため、センシング部分を交換する際にすべて
の部分を交換する必要があり、コストが高くなる欠点が
あった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような現
状を鑑みてなされたものであり、その目的は、汎用性・
生産性の高い光導波路作製技術を用いて、小型で交換の
便利なＳＰＲ現象計測チップを提供し、このＳＰＲ現象
計測チップに光源、光計測器を簡便な方法により接続し
たＳＰＲ現象測定装置を提供することである。さらに、
光源、光計測部分とセンシング部分を繰り返し着脱可能
な構造にし、より低価格のＳＰＲ現象測定装置を実現す
るものである。
状を鑑みてなされたものであり、その目的は、汎用性・
生産性の高い光導波路作製技術を用いて、小型で交換の
便利なＳＰＲ現象計測チップを提供し、このＳＰＲ現象
計測チップに光源、光計測器を簡便な方法により接続し
たＳＰＲ現象測定装置を提供することである。さらに、
光源、光計測部分とセンシング部分を繰り返し着脱可能
な構造にし、より低価格のＳＰＲ現象測定装置を実現す
るものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によるＳＰＲ現象測定装置は、コアと前記コ
アの周囲に設けられたクラッドとを備え、前記コアは前
記クラッドより高い屈折率を有し、前記コアに入射した
光を閉じ込めて伝播する光導波路と、前記コアに少なく
とも一部が直接接触し、かつ表面プラズモン共鳴現象を
起こす金属薄膜であって、前記コアを伝播する光を計測
することによって表面プラズモン共鳴現象を測定される
試料が接触するように設けられる前記金属薄膜とを備え
た光導波路型ＳＰＲ現象計測チップと、光を入射するた
めの光源と、出射された光を計測するための光計測器
と、前記光源と前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップの
光導波路と前記光計測器とを光学接続するための光学接
続手段を有することを特徴とする。
め、本発明によるＳＰＲ現象測定装置は、コアと前記コ
アの周囲に設けられたクラッドとを備え、前記コアは前
記クラッドより高い屈折率を有し、前記コアに入射した
光を閉じ込めて伝播する光導波路と、前記コアに少なく
とも一部が直接接触し、かつ表面プラズモン共鳴現象を
起こす金属薄膜であって、前記コアを伝播する光を計測
することによって表面プラズモン共鳴現象を測定される
試料が接触するように設けられる前記金属薄膜とを備え
た光導波路型ＳＰＲ現象計測チップと、光を入射するた
めの光源と、出射された光を計測するための光計測器
と、前記光源と前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップの
光導波路と前記光計測器とを光学接続するための光学接
続手段を有することを特徴とする。
【００１７】本発明の特徴は、ＳＰＲ現象計測チップに
光導波路を用い、光源、検出器と簡便な光学系で結合さ
せた点にある。光導波路作製技術を用いれば、導波路コ
アを一つのチップ上に多数作製したり、途中で分岐した
り、回折格子を設けたりと様々な機能を持たせることが
でき、それらのＳＰＲ現象計測チップを安価で多量に作
製することが可能である。
光導波路を用い、光源、検出器と簡便な光学系で結合さ
せた点にある。光導波路作製技術を用いれば、導波路コ
アを一つのチップ上に多数作製したり、途中で分岐した
り、回折格子を設けたりと様々な機能を持たせることが
でき、それらのＳＰＲ現象計測チップを安価で多量に作
製することが可能である。
【００１８】また、様々な光導波路への光の入出力の方
法により、光源、光計測器との接続が容易になる。
法により、光源、光計測器との接続が容易になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明によるＳＰＲ現象測定の原
理は図１７の形式の応用であり、プリズムの代わりに光
導波路を使用し、スペクトルを計測するものである。
理は図１７の形式の応用であり、プリズムの代わりに光
導波路を使用し、スペクトルを計測するものである。
【００２０】本発明のＳＰＲ測定装置のセンシング部分
である光導波路を用いたＳＰＲ現象計測チップの概略図
を図１ａに示す。光導波路は直線の導波路のコア９と、
前記コア９の周りに、前記コア９よりも屈折率の低いク
ラッド８及びオーバークラッド１０を設けた構造になっ
ている。
である光導波路を用いたＳＰＲ現象計測チップの概略図
を図１ａに示す。光導波路は直線の導波路のコア９と、
前記コア９の周りに、前記コア９よりも屈折率の低いク
ラッド８及びオーバークラッド１０を設けた構造になっ
ている。
【００２１】コア９の一部には金属薄膜５が直接に接す
る形で形成されており、この部分が計測表面となる。入
射光１１はコア９に入射され、計測表面上の試料（被測
定物質）６とＳＰＲ現象が生じ、出射光１２として出射
される。出射された光の光量変化や、スペクトル変化を
計測することにより、ＳＰＲ現象を観察することができ
る。
る形で形成されており、この部分が計測表面となる。入
射光１１はコア９に入射され、計測表面上の試料（被測
定物質）６とＳＰＲ現象が生じ、出射光１２として出射
される。出射された光の光量変化や、スペクトル変化を
計測することにより、ＳＰＲ現象を観察することができ
る。
【００２２】図１ｂに示すように、計測表面上に試料を
流すことのできるフローセルを取り付けることも可能で
あるが、そのフローセルを光導波路の作製技術を用いて
作製することもできる。すなわちオーバークラッド１０
の形状を試料が計測表面に流れることのできる形状にし
た流路Ｆを形成し、その上に天板Ｐを貼り付け、試料の
出入口となる試料を流すための配管であるキャピラリー
Ｃ等を取り付ければＳＰＲ現象を計測するためのチップ
とフローセルを一体化することができる。なお、図１ｂ
で天板Ｐはわかりやすいように透明に記載してあるが、
透明でなくともよい。
流すことのできるフローセルを取り付けることも可能で
あるが、そのフローセルを光導波路の作製技術を用いて
作製することもできる。すなわちオーバークラッド１０
の形状を試料が計測表面に流れることのできる形状にし
た流路Ｆを形成し、その上に天板Ｐを貼り付け、試料の
出入口となる試料を流すための配管であるキャピラリー
Ｃ等を取り付ければＳＰＲ現象を計測するためのチップ
とフローセルを一体化することができる。なお、図１ｂ
で天板Ｐはわかりやすいように透明に記載してあるが、
透明でなくともよい。
【００２３】図２のように多数のコア９を形成すること
もできる。それぞれのコア上に形成してある金属薄膜５
上に、それぞれ、ある特定の物質Ａ、Ｂ、Ｃに反応して
金属薄膜５上の屈折率を変化させるセンサ膜をそれぞれ
固定化すれば、試料中に物質Ａが含まれている場合、そ
のセンサ膜を固定化した光導波路のＳＰＲ現象に変化が
生じる。このように複数の特定物質の検出を行うことが
できるマルチチャンネルセンサとして使用することが可
能である。図２に示すＳＰＲ現象計測チップでは、１１
ａ、１１ｂ、１１ｃと示すように、それぞれに光を入射
し、出射光１２ａ、１２ｂ、１２ｃをそれぞれ測定す
る。
もできる。それぞれのコア上に形成してある金属薄膜５
上に、それぞれ、ある特定の物質Ａ、Ｂ、Ｃに反応して
金属薄膜５上の屈折率を変化させるセンサ膜をそれぞれ
固定化すれば、試料中に物質Ａが含まれている場合、そ
のセンサ膜を固定化した光導波路のＳＰＲ現象に変化が
生じる。このように複数の特定物質の検出を行うことが
できるマルチチャンネルセンサとして使用することが可
能である。図２に示すＳＰＲ現象計測チップでは、１１
ａ、１１ｂ、１１ｃと示すように、それぞれに光を入射
し、出射光１２ａ、１２ｂ、１２ｃをそれぞれ測定す
る。
【００２４】図１のようなＳＰＲ現象計測チップを作製
する場合、図３（ａ）のようにクラッド８にダイシング
ソー等の切削手段、マスクを通したエッチング等の手
段、サンドブラスター等の手段によってコアを形成する
ための溝１３を作製し、その溝にコア９を形成し（図３
（ｂ））、その上に金属薄膜５を形成する（図３
（ｃ））。金属薄膜５はコア９の少なくとも一部に形成
していればよく、クラッド８全体に形成してもよい。
する場合、図３（ａ）のようにクラッド８にダイシング
ソー等の切削手段、マスクを通したエッチング等の手
段、サンドブラスター等の手段によってコアを形成する
ための溝１３を作製し、その溝にコア９を形成し（図３
（ｂ））、その上に金属薄膜５を形成する（図３
（ｃ））。金属薄膜５はコア９の少なくとも一部に形成
していればよく、クラッド８全体に形成してもよい。
【００２５】この段階でもＳＰＲ現象の計測は行える
が、試料を乗せるための窪みをオーバークラッド１０で
作製してもよい（図３（ｄ））。図３（ｄ）におけるオ
ーバークラッド１０は光感応性高分子を用い、マスクを
通して必要部分に紫外線を照射し硬化させることによっ
て作製可能である。
が、試料を乗せるための窪みをオーバークラッド１０で
作製してもよい（図３（ｄ））。図３（ｄ）におけるオ
ーバークラッド１０は光感応性高分子を用い、マスクを
通して必要部分に紫外線を照射し硬化させることによっ
て作製可能である。
【００２６】また、図４に示すように、クラッド８の上
に、コア９を形成する（図４（ａ））。コア９の形成す
る方法は、前述の光感応性樹脂とマスクを使用する方法
やマスクを通したエッチングの方法などが考えられる。
その後、コア９と同じ高さまでクラッド８を形成する
（図４（ｂ））。その後、金属薄膜５を形成し（図４
（ｃ））、試料を乗せるための窪みを作製する。
に、コア９を形成する（図４（ａ））。コア９の形成す
る方法は、前述の光感応性樹脂とマスクを使用する方法
やマスクを通したエッチングの方法などが考えられる。
その後、コア９と同じ高さまでクラッド８を形成する
（図４（ｂ））。その後、金属薄膜５を形成し（図４
（ｃ））、試料を乗せるための窪みを作製する。
【００２７】さらに、図５のように、平滑な基板１４の
上に１μｍ程度のクロム（犠牲層）１５を形成し（図５
（ａ））、その上にコア９を形成する（図５（ｂ））。
その上に、クラッド８を形成し（図５（ｃ））、犠牲層
のクロム１５を溶かして基板１４を剥離する（図５
（ｄ））。その上にオーバークラッド１０を計測領域を
除いて形成し、その上に金属薄膜５を形成することによ
っても作製できる。
上に１μｍ程度のクロム（犠牲層）１５を形成し（図５
（ａ））、その上にコア９を形成する（図５（ｂ））。
その上に、クラッド８を形成し（図５（ｃ））、犠牲層
のクロム１５を溶かして基板１４を剥離する（図５
（ｄ））。その上にオーバークラッド１０を計測領域を
除いて形成し、その上に金属薄膜５を形成することによ
っても作製できる。
【００２８】光導波路のコアの形状は、マスクのパター
ンを変えることによって様々に変えることが可能であ
る。
ンを変えることによって様々に変えることが可能であ
る。
【００２９】以上の方法により作製されたＳＰＲ現象計
測チップは、何らかの方法で光源・光計測器と接続する
ことにより、ＳＰＲ現象の測定が可能となる。
測チップは、何らかの方法で光源・光計測器と接続する
ことにより、ＳＰＲ現象の測定が可能となる。
【００３０】光源からの光計測器までの光の伝播媒体と
して、光ファイバを使用した場合、光通信の分野で一般
的に使われていた手法を応用することができる。
して、光ファイバを使用した場合、光通信の分野で一般
的に使われていた手法を応用することができる。
【００３１】図６に示すように、本発明による一具体例
によれば、光コネクタ接続タイプの光源２１および光計
測器２２を備えており、光源２１は光コネクタ２０を介
して加工した光ファイバ１９に接続し、この光ファイバ
１９は光ファイバブロック１８を介して、ＳＰＲ現象計
測チップ１６に接続している。このＳＰＲ現象計測チッ
プ１６は同様に光ファイバブロック１８を介して光ファ
イバ１９に接続しており、この光ファイバ１９はコネク
タ２０を介して光計測器２２に接続した構成になってい
る。光計測器２２はコンピュータ２３などの演算処理装
置に接続され、データの表示、蓄積、加工が可能であ
る。
によれば、光コネクタ接続タイプの光源２１および光計
測器２２を備えており、光源２１は光コネクタ２０を介
して加工した光ファイバ１９に接続し、この光ファイバ
１９は光ファイバブロック１８を介して、ＳＰＲ現象計
測チップ１６に接続している。このＳＰＲ現象計測チッ
プ１６は同様に光ファイバブロック１８を介して光ファ
イバ１９に接続しており、この光ファイバ１９はコネク
タ２０を介して光計測器２２に接続した構成になってい
る。光計測器２２はコンピュータ２３などの演算処理装
置に接続され、データの表示、蓄積、加工が可能であ
る。
【００３２】前記光ファイバブロック１８はＳＰＲ現象
計測チップ１６とＵＶ硬化樹脂で接着固定されている。
光ファイバブロックは、光通信の分野で光導波路とファ
イバの接続に一般的に使用されている。光ファイバブロ
ックは、ガラスなどのブロックに光ファイバが固定でき
るようにＶ溝が形成されており、その上から押さえのブ
ロックを乗せてＵＶ硬化樹脂で固定してあるものであ
る。光ファイバブロックの端面と、接着するＳＰＲ現象
計測チップの光導波路の端面を光学研磨した後、ＵＶ硬
化樹脂で接着固定することにより、光ファイバを接続し
たＳＰＲ現象計測チップを作製することができる。
計測チップ１６とＵＶ硬化樹脂で接着固定されている。
光ファイバブロックは、光通信の分野で光導波路とファ
イバの接続に一般的に使用されている。光ファイバブロ
ックは、ガラスなどのブロックに光ファイバが固定でき
るようにＶ溝が形成されており、その上から押さえのブ
ロックを乗せてＵＶ硬化樹脂で固定してあるものであ
る。光ファイバブロックの端面と、接着するＳＰＲ現象
計測チップの光導波路の端面を光学研磨した後、ＵＶ硬
化樹脂で接着固定することにより、光ファイバを接続し
たＳＰＲ現象計測チップを作製することができる。
【００３３】また、図７のように、光ファイバとＳＰＲ
現象計測チップの接着・固定をせずに、ＳＰＲ現象計測
チップのみの交換を可能とした装置も考えられる。これ
は、光ファイバとＳＰＲ現象計測チップのコアの位置調
節に一般的に使用されるシステムである。光源２１、光
計測器２２と接続された光ファイバ１９は光ファイバ固
定治具２４で固定され、その光ファイバ固定治具２４は
６軸（ｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の移動ステージ
２５の上に固定されている。すなわち光ファイバ固定治
具２４は前記移動ステージ２５によって、３次元のｘ，
ｙ，ｚ軸とそれぞれの軸について回転方向に移動できる
６軸移動可能である。ＳＰＲ現象計測チップ２８は光導
波路固定治具２７によって固定されている。光導波路固
定治具２７はポンプによる吸引口が開いており、ＳＰＲ
現象計測チップを吸引固定する。光導波路固定治具２７
はｘ軸を移動可能な移動ステージ２６に固定されてお
り、ｘ軸を移動可能になっている。このため光を入射、
出射する両方の光ファイバ１９とＳＰＲ現象計測チップ
２８の光導波路は容易に光軸を一致させることができ
る。
現象計測チップの接着・固定をせずに、ＳＰＲ現象計測
チップのみの交換を可能とした装置も考えられる。これ
は、光ファイバとＳＰＲ現象計測チップのコアの位置調
節に一般的に使用されるシステムである。光源２１、光
計測器２２と接続された光ファイバ１９は光ファイバ固
定治具２４で固定され、その光ファイバ固定治具２４は
６軸（ｘ，ｙ，ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の移動ステージ
２５の上に固定されている。すなわち光ファイバ固定治
具２４は前記移動ステージ２５によって、３次元のｘ，
ｙ，ｚ軸とそれぞれの軸について回転方向に移動できる
６軸移動可能である。ＳＰＲ現象計測チップ２８は光導
波路固定治具２７によって固定されている。光導波路固
定治具２７はポンプによる吸引口が開いており、ＳＰＲ
現象計測チップを吸引固定する。光導波路固定治具２７
はｘ軸を移動可能な移動ステージ２６に固定されてお
り、ｘ軸を移動可能になっている。このため光を入射、
出射する両方の光ファイバ１９とＳＰＲ現象計測チップ
２８の光導波路は容易に光軸を一致させることができ
る。
【００３４】以上のような構成の装置により、光ファイ
バからＳＰＲ現象計測チップへの光の入射、ＳＰＲ現象
計測チップから光ファイバへの出射光の導入における光
軸調整を、光ファイバ固定治具２４の移動ステージ２５
を動かすことによって効率的に行うことができる。
バからＳＰＲ現象計測チップへの光の入射、ＳＰＲ現象
計測チップから光ファイバへの出射光の導入における光
軸調整を、光ファイバ固定治具２４の移動ステージ２５
を動かすことによって効率的に行うことができる。
【００３５】また、コアを複数本設けたＳＰＲ現象計測
チップ２８であっても、１本のコアの光軸調整を行い、
コア間の距離がわかっていれば、ＳＰＲ現象計測チップ
の固定治具２７のｘ軸移動ステージ２６をコア９間距離
だけ動かすことによって簡単に複数本のコアの計測を行
うことができる。
チップ２８であっても、１本のコアの光軸調整を行い、
コア間の距離がわかっていれば、ＳＰＲ現象計測チップ
の固定治具２７のｘ軸移動ステージ２６をコア９間距離
だけ動かすことによって簡単に複数本のコアの計測を行
うことができる。
【００３６】材料として高分子有機材料を用いたＳＰＲ
現象計測チップ１６では、光導波路を４５°に切断する
と、その端面で光が９０°反射をする。この性質を利用
して、図８ａ及び図８ｂのような装置を作製することも
可能である。光源２１から光が発せられ４５°に切断さ
れた光導波路の光を入射する端面で９０°反射して、コ
ア９に入射される。計測表面１７にてＳＰＲ現象の影響
を受けた光は、４５°に切断された光導波路の光を出射
する端面で９０°反射して、光計測器２２へ向かう。
現象計測チップ１６では、光導波路を４５°に切断する
と、その端面で光が９０°反射をする。この性質を利用
して、図８ａ及び図８ｂのような装置を作製することも
可能である。光源２１から光が発せられ４５°に切断さ
れた光導波路の光を入射する端面で９０°反射して、コ
ア９に入射される。計測表面１７にてＳＰＲ現象の影響
を受けた光は、４５°に切断された光導波路の光を出射
する端面で９０°反射して、光計測器２２へ向かう。
【００３７】端面を４５°に加工した光導波路は、ダイ
シングソーのブレードが４５°で細くなっている形状の
ものを選択し、切断することにより容易に作製すること
ができる。
シングソーのブレードが４５°で細くなっている形状の
ものを選択し、切断することにより容易に作製すること
ができる。
【００３８】光源２１と光計測器２２はＳＰＲ現象計測
チップ１６の台座２９に固定されているか、光ファイバ
などを介して、接続しても良い。光導波路は光源２１、
光計測器２２と光軸が合うように設計され、さらに、台
座２９に設置したときにずれないようにガイド３０を設
けたほうが良い。
チップ１６の台座２９に固定されているか、光ファイバ
などを介して、接続しても良い。光導波路は光源２１、
光計測器２２と光軸が合うように設計され、さらに、台
座２９に設置したときにずれないようにガイド３０を設
けたほうが良い。
【００３９】通信用光導波路技術では、導波路上に直
接、受発光素子を固定する技術が確立されているが、そ
の技術を応用することが可能である。図９に示すよう
に、ＳＰＲ現象計測チップ１６と同じ基板上に、光源２
１、光計測器２２を設置するためのステージを予め設け
ておき、ＳＰＲ現象計測チップ１６の光導波路のコア９
に光源２１の入射光１１が導光できるように、また、コ
ア９からの出射光１２を光計測器２２で受光できるよう
に、光源２１，光計測器２２の位置を調節し、固定す
る。この技術により、ＳＰＲ測定装置が非常に小さく、
ワンチップとすることができる。
接、受発光素子を固定する技術が確立されているが、そ
の技術を応用することが可能である。図９に示すよう
に、ＳＰＲ現象計測チップ１６と同じ基板上に、光源２
１、光計測器２２を設置するためのステージを予め設け
ておき、ＳＰＲ現象計測チップ１６の光導波路のコア９
に光源２１の入射光１１が導光できるように、また、コ
ア９からの出射光１２を光計測器２２で受光できるよう
に、光源２１，光計測器２２の位置を調節し、固定す
る。この技術により、ＳＰＲ測定装置が非常に小さく、
ワンチップとすることができる。
【００４０】また、図１０に示すように、ＳＰＲ現象計
測チップ１６の光導波路中に光を９０°に反射するグレ
ーティング３１を形成することによって、光の入出力を
することも可能である。光源２１から発した光は台座２
９に固定された光ファイバ１９に導入され、光導波路の
グレーティング３１に照射される。グレーティングによ
って反射した光は、コア９内を伝播し、ＳＰＲ現象を引
き起こす。ＳＰＲ現象の影響を受けた光は、再び、グレ
ーティング３１によって９０°反射し、光ファイバ１９
内を伝播し、光計測器２２によって測定することができ
る。
測チップ１６の光導波路中に光を９０°に反射するグレ
ーティング３１を形成することによって、光の入出力を
することも可能である。光源２１から発した光は台座２
９に固定された光ファイバ１９に導入され、光導波路の
グレーティング３１に照射される。グレーティングによ
って反射した光は、コア９内を伝播し、ＳＰＲ現象を引
き起こす。ＳＰＲ現象の影響を受けた光は、再び、グレ
ーティング３１によって９０°反射し、光ファイバ１９
内を伝播し、光計測器２２によって測定することができ
る。
【００４１】前述した、光ファイバブロック１８とＳＰ
Ｒ現象計測チップの接続を、コネクタのように、容易に
着脱できるようにすることも考えられ得る。図１１ａの
ように、光ファイバ固定用のブロック３４にガイドピン
用の溝３３（（ａ）参照）を作製し、貼り合わせるブロ
ック３４にも溝３３を作製し、両者を貼り合わせること
によって、ガイドピン用の穴３５のついた光ファイバブ
ロック１８を作製する（（ｂ）参照）。この部分にはＭ
Ｔコネクタを使用しても良い。なお図において、３２は
ベア光ファイバである。
Ｒ現象計測チップの接続を、コネクタのように、容易に
着脱できるようにすることも考えられ得る。図１１ａの
ように、光ファイバ固定用のブロック３４にガイドピン
用の溝３３（（ａ）参照）を作製し、貼り合わせるブロ
ック３４にも溝３３を作製し、両者を貼り合わせること
によって、ガイドピン用の穴３５のついた光ファイバブ
ロック１８を作製する（（ｂ）参照）。この部分にはＭ
Ｔコネクタを使用しても良い。なお図において、３２は
ベア光ファイバである。
【００４２】一方、図１１ｂに示すように、ＳＰＲ現象
計測チップ１６の方にも、光ファイバブロック（ＭＴコ
ネクタ）１８のベア光ファイバ３２のコア位置に合うよ
うに、ＳＰＲ現象計測チップ１６にガイドピン用の穴３
５を設けておき、図１１（ｃ）のように、ガイドピン３
６を介して両者を接続することが可能である。光ファイ
バ１９を光源２１、および光計測器２２に接続すれば、
ＳＰＲ現象が測定が可能で、そのシステムは図６と同じ
である。また、測定後にＳＰＲ現象計測チップのみを容
易に交換することが可能である。
計測チップ１６の方にも、光ファイバブロック（ＭＴコ
ネクタ）１８のベア光ファイバ３２のコア位置に合うよ
うに、ＳＰＲ現象計測チップ１６にガイドピン用の穴３
５を設けておき、図１１（ｃ）のように、ガイドピン３
６を介して両者を接続することが可能である。光ファイ
バ１９を光源２１、および光計測器２２に接続すれば、
ＳＰＲ現象が測定が可能で、そのシステムは図６と同じ
である。また、測定後にＳＰＲ現象計測チップのみを容
易に交換することが可能である。
【００４３】また、計測領域を多数持つ光ファイバの測
定において、図１２ａ，図１２ｂのような装置を提案す
る。
定において、図１２ａ，図１２ｂのような装置を提案す
る。
【００４４】円板状の基板３７上に、半径方向に放射状
コア９を形成した光導波路を設け、その一部に金属薄膜
５を形成した円板状のＳＰＲ現象計測チップ１６を設け
た。円板状のＳＰＲ現象計測チップ１６の中心には４５
°の角度で逆すり鉢状の円板状の皿穴３８を彫る。する
と、光源２１から光が前記逆すり鉢状の皿穴３８の裾野
に入射され、４５°の傾斜のついた裾野部分で光が９０
°反射し、半径方向に伸長するコア９内を伝播し、金属
薄膜５でのＳＰＲ現象の影響を受けた光が、円形基板３
７の外周から出射され、光計測器２２で測定することが
できる。さらに、円形の基板３７の台を回転駆動が付い
た回転台３９にすることにより、複数のコアの連続測定
が可能である。
コア９を形成した光導波路を設け、その一部に金属薄膜
５を形成した円板状のＳＰＲ現象計測チップ１６を設け
た。円板状のＳＰＲ現象計測チップ１６の中心には４５
°の角度で逆すり鉢状の円板状の皿穴３８を彫る。する
と、光源２１から光が前記逆すり鉢状の皿穴３８の裾野
に入射され、４５°の傾斜のついた裾野部分で光が９０
°反射し、半径方向に伸長するコア９内を伝播し、金属
薄膜５でのＳＰＲ現象の影響を受けた光が、円形基板３
７の外周から出射され、光計測器２２で測定することが
できる。さらに、円形の基板３７の台を回転駆動が付い
た回転台３９にすることにより、複数のコアの連続測定
が可能である。
【００４５】多チャンネル測定の方法としては、図１３
の方法も考えられる。光源２１からの光は光ファイバ１
９を介して、スイッチ光導波路４０に入射され、スイッ
チ部分４３で適当にスイッチングされ、ＳＰＲ現象計測
チップ４１の目的の光導波路のコア９のみに入射される
ようになっている。ＳＰＲ現象計測チップ４１でＳＰＲ
現象の影響を受けた光は、分岐光導波路４２に入射さ
れ、一本のコアへと集光される。集光された光は、光フ
ァイバ１９を介して光計測器２２へと接続されている。
の方法も考えられる。光源２１からの光は光ファイバ１
９を介して、スイッチ光導波路４０に入射され、スイッ
チ部分４３で適当にスイッチングされ、ＳＰＲ現象計測
チップ４１の目的の光導波路のコア９のみに入射される
ようになっている。ＳＰＲ現象計測チップ４１でＳＰＲ
現象の影響を受けた光は、分岐光導波路４２に入射さ
れ、一本のコアへと集光される。集光された光は、光フ
ァイバ１９を介して光計測器２２へと接続されている。
【００４６】この装置により、多チャンネルの測定を、
一対の光源、光計測器で行うことができる。スイッチン
グ部分は熱光学スイッチや物理的な光学スイッチなどが
考えられる。また、スイッチ光導波路を光計測器側に配
した装置や、光源側、光計測器側両方ともスイッチ光導
波路をする方法も考えられる。
一対の光源、光計測器で行うことができる。スイッチン
グ部分は熱光学スイッチや物理的な光学スイッチなどが
考えられる。また、スイッチ光導波路を光計測器側に配
した装置や、光源側、光計測器側両方ともスイッチ光導
波路をする方法も考えられる。
【００４７】測定に際し、光源、光計測器の組み合わせ
にはいろいろ考えられる。光源２１が白色光源の場合、
光計測器２２は分光器が適当で、ＳＰＲ現象を波長スペ
クトルで計測することができ、試料に起因する屈折率の
変化をそのスペクトル変化で検知することができる。光
源２１が波長可変光源である場合は、光計測器は波長可
変光源の発する波長の光の光量を計測できるものであれ
ば良く、ＳＰＲ現象を波長スペクトルで検知することが
できる。
にはいろいろ考えられる。光源２１が白色光源の場合、
光計測器２２は分光器が適当で、ＳＰＲ現象を波長スペ
クトルで計測することができ、試料に起因する屈折率の
変化をそのスペクトル変化で検知することができる。光
源２１が波長可変光源である場合は、光計測器は波長可
変光源の発する波長の光の光量を計測できるものであれ
ば良く、ＳＰＲ現象を波長スペクトルで検知することが
できる。
【００４８】さらに、光源として適当な単色光光源を使
用した場合、光計測器としてその単色光の光量を測定で
きる受光器などで良く、試料に起因する屈折率の変化
を、光量の変化として検知することができる。このシス
テムの場合、光源および受光器を素子タイプのものを選
択することによって、装置を非常に小型化できる点にあ
る。
用した場合、光計測器としてその単色光の光量を測定で
きる受光器などで良く、試料に起因する屈折率の変化
を、光量の変化として検知することができる。このシス
テムの場合、光源および受光器を素子タイプのものを選
択することによって、装置を非常に小型化できる点にあ
る。
【００４９】効果的にＳＰＲ現象を起こさせるために
は、ｐ偏光光を入射する必要があり、次の３つの方法が
考えられる。（１）図６における光ファイバ１９を偏波
保持ファイバとする方法、（２）光導波路途中に溝を切
り、その溝に偏光板を固定する方法、（３）図４の光導
波路の入射端に偏光板を貼り付ける方法、（４）光ファ
イバの途中に偏光フィルターを挿入する方法などが挙げ
られる。
は、ｐ偏光光を入射する必要があり、次の３つの方法が
考えられる。（１）図６における光ファイバ１９を偏波
保持ファイバとする方法、（２）光導波路途中に溝を切
り、その溝に偏光板を固定する方法、（３）図４の光導
波路の入射端に偏光板を貼り付ける方法、（４）光ファ
イバの途中に偏光フィルターを挿入する方法などが挙げ
られる。
【００５０】なお、ＳＰＲ現象計測チップの表面プラズ
モン共鳴現象を起こす金属薄膜としては、従来この種の
ＳＰＲ現象計測装置に使用される金属薄膜を有効に使用
できる。この金属薄膜は、好ましくは４０〜５２ｎｍで
あるのがよい。この範囲を外れると、表面プラズモン共
鳴現象を反射光を使って検出するのが困難になると言う
欠点を生じるからである。
モン共鳴現象を起こす金属薄膜としては、従来この種の
ＳＰＲ現象計測装置に使用される金属薄膜を有効に使用
できる。この金属薄膜は、好ましくは４０〜５２ｎｍで
あるのがよい。この範囲を外れると、表面プラズモン共
鳴現象を反射光を使って検出するのが困難になると言う
欠点を生じるからである。
【００５１】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００５２】
【実施例１】エポキシの基板上にクロムを１μｍ程度ス
パッタ法により形成した。その上にＵＶ硬化性高分子コ
ア材を塗布し、マスクを通したＵＶ光で必要部分のみを
硬化した。未硬化部分は溶剤で除去した。
パッタ法により形成した。その上にＵＶ硬化性高分子コ
ア材を塗布し、マスクを通したＵＶ光で必要部分のみを
硬化した。未硬化部分は溶剤で除去した。
【００５３】作製したコアの断面形状は６２．５μｍ×
６２．５μｍとし、コアを４本作製し、コア間距離は
２．５ｍｍとした。その上に、熱硬化性高分子クラッド
材を塗布し加熱硬化させ、１００μｍ形成した。その上
に、接着剤で別のエポキシ基板を接着した。その基板を
クロム溶解液に入れ、クロム層を溶解し、最初のエポキ
シ基板を剥離した。すると、平滑な導波路コアが現れ
た。
６２．５μｍとし、コアを４本作製し、コア間距離は
２．５ｍｍとした。その上に、熱硬化性高分子クラッド
材を塗布し加熱硬化させ、１００μｍ形成した。その上
に、接着剤で別のエポキシ基板を接着した。その基板を
クロム溶解液に入れ、クロム層を溶解し、最初のエポキ
シ基板を剥離した。すると、平滑な導波路コアが現れ
た。
【００５４】その上にＵＶ硬化性高分子クラッド材を塗
布し、マスクを用いて、コアの一部（ＳＰＲ現象計測用
金属薄膜形成部分）を除いてクラッドを硬化させ、未硬
化部分は溶剤で除去し、その光導波路の入射端、出射端
には端面研磨、光ファイバ接続用のガラスブロックを接
着し、端面研磨を行った後、チタンを５０Å、金を４５
０Å、スバッタ法により形成し、図２のような光導波路
型ＳＰＲ計測チップを作製した。
布し、マスクを用いて、コアの一部（ＳＰＲ現象計測用
金属薄膜形成部分）を除いてクラッドを硬化させ、未硬
化部分は溶剤で除去し、その光導波路の入射端、出射端
には端面研磨、光ファイバ接続用のガラスブロックを接
着し、端面研磨を行った後、チタンを５０Å、金を４５
０Å、スバッタ法により形成し、図２のような光導波路
型ＳＰＲ計測チップを作製した。
【００５５】また、別工程で、Ｖ溝を形成したガラスブ
ロックに光ファイバを配置し、上から別のガラスブロッ
クで押し付けてＵＶ硬化性樹脂で接着した後、その端面
を研磨し、光ファイバブロックを作製した。光ファイバ
の片端には光コネクタを作製した。以上のようにして作
製した、光導波路型ＳＰＲ計測チップと光ファイバブロ
ックを、通信用光導波路と光ファイバブロックの接続で
使用される、光軸合わせ装置で、光軸を合わせ、ＵＶ硬
化性樹脂で接着した。
ロックに光ファイバを配置し、上から別のガラスブロッ
クで押し付けてＵＶ硬化性樹脂で接着した後、その端面
を研磨し、光ファイバブロックを作製した。光ファイバ
の片端には光コネクタを作製した。以上のようにして作
製した、光導波路型ＳＰＲ計測チップと光ファイバブロ
ックを、通信用光導波路と光ファイバブロックの接続で
使用される、光軸合わせ装置で、光軸を合わせ、ＵＶ硬
化性樹脂で接着した。
【００５６】そして、光ファイバは一方を白色光源に、
もう一方を分光器へ接続し、光導波路型ＳＰＲ現象測定
装置とした。その構成は図６のようになっている。その
測定結果を図１４、図１５に示す。図１４は空気と水の
違いを示したものであり、水を金属薄膜上に滴下するこ
とによって、ＳＰＲ現象が生じ、結果、吸収としてスペ
クトルが得られた。また、図１５には、試料を水（ａで
示す）、１ｗｔ％ＫＣｌ（ｂで示す）、１０ｗｔ％ＫＣ
ｌ溶液（ｃで示す）として測定を行った結果を示す。各
溶液の屈折率の違いからスペクトルに変化が現れている
ことがわかり、ＳＰＲ現象測定に十分な性能を発揮して
いることがわかる。
もう一方を分光器へ接続し、光導波路型ＳＰＲ現象測定
装置とした。その構成は図６のようになっている。その
測定結果を図１４、図１５に示す。図１４は空気と水の
違いを示したものであり、水を金属薄膜上に滴下するこ
とによって、ＳＰＲ現象が生じ、結果、吸収としてスペ
クトルが得られた。また、図１５には、試料を水（ａで
示す）、１ｗｔ％ＫＣｌ（ｂで示す）、１０ｗｔ％ＫＣ
ｌ溶液（ｃで示す）として測定を行った結果を示す。各
溶液の屈折率の違いからスペクトルに変化が現れている
ことがわかり、ＳＰＲ現象測定に十分な性能を発揮して
いることがわかる。
【００５７】
【実施例２】実施例１の方法では、光導波路を交換する
ためには、光ファイバ、光コネクタ、光ファイバブロッ
クも必然的に交換しなければならないが、ＳＰＲ現象計
測チップのみを交換できる構成を考える必要がある。
ためには、光ファイバ、光コネクタ、光ファイバブロッ
クも必然的に交換しなければならないが、ＳＰＲ現象計
測チップのみを交換できる構成を考える必要がある。
【００５８】実施例１と同じ工程で光導波路型ＳＰＲ現
象計測チップを作製した。図７は光ファイバ固定治具２
４、移動ステージ２５、２６、ＳＰＲ現象計測チップの
固定治具２７がセットで光学常盤に設置されている。光
源２１からの光はＳＰＲ現象計測チップ２８を通過し、
効率的に光計測器２２で受光されるように、光計測器の
受光データはフィードバックされ移動ステージ２５を自
動で動かし、最適な位置を探るシステムとなっている。
象計測チップを作製した。図７は光ファイバ固定治具２
４、移動ステージ２５、２６、ＳＰＲ現象計測チップの
固定治具２７がセットで光学常盤に設置されている。光
源２１からの光はＳＰＲ現象計測チップ２８を通過し、
効率的に光計測器２２で受光されるように、光計測器の
受光データはフィードバックされ移動ステージ２５を自
動で動かし、最適な位置を探るシステムとなっている。
【００５９】以上のようなシステムで、ＳＰＲ現象計測
チップの固定治具２７にＳＰＲ現象計測チップを固定
し、はじめの１本の導波路のコア９を光軸合わせを行
い、計測した後、移動ステージ２６を２．５ｍｍ動か
し、自動的に次の導波路のコアの測定をすることが可能
である。
チップの固定治具２７にＳＰＲ現象計測チップを固定
し、はじめの１本の導波路のコア９を光軸合わせを行
い、計測した後、移動ステージ２６を２．５ｍｍ動か
し、自動的に次の導波路のコアの測定をすることが可能
である。
【００６０】また、作製するＳＰＲ現象計測チップの寸
法を常に同じにしておけば、ＳＰＲ現象計測チップを取
り替えた場合にでも、光軸合わせを行うことなく即座に
測定を行うこともできる。その場合には、光ファイバ固
定治具と、ＳＰＲ現象計測チップの固定治具の位置を固
定しておくことで、移動ステージ２６のみで装置を構成
することが可能である。
法を常に同じにしておけば、ＳＰＲ現象計測チップを取
り替えた場合にでも、光軸合わせを行うことなく即座に
測定を行うこともできる。その場合には、光ファイバ固
定治具と、ＳＰＲ現象計測チップの固定治具の位置を固
定しておくことで、移動ステージ２６のみで装置を構成
することが可能である。
【００６１】
【実施例３】実施例１と同じ手順で光導波路を作製した
後、その両端を４５°の角度で切断できるブレードで切
断し、図８ａ中で示される光導波路型ＳＰＲ現象計測チ
ップを作製した。このＳＰＲ現象計測チップの光導波路
は、その４５°に加工した端面に光導波路平面に垂直方
向から光を入射すると、その端面で光が９０°反射し、
導波路のコア内を伝播し、再び４５°に加工した端面で
光が９０°に反射し光導波路平面と垂直方向に出射され
ることを確認した。
後、その両端を４５°の角度で切断できるブレードで切
断し、図８ａ中で示される光導波路型ＳＰＲ現象計測チ
ップを作製した。このＳＰＲ現象計測チップの光導波路
は、その４５°に加工した端面に光導波路平面に垂直方
向から光を入射すると、その端面で光が９０°反射し、
導波路のコア内を伝播し、再び４５°に加工した端面で
光が９０°に反射し光導波路平面と垂直方向に出射され
ることを確認した。
【００６２】そこで、図８ａ，図８ｂに示すように、光
導波路の４５°加工した端面の垂直方向に白色ＬＥＤ、
と分光器を設置する。白色光源はコリメートレンズを使
用し、導波路コアに効率的に光を導入でき、出射光もコ
リメートレンズを介して分光器に光を入射している。
導波路の４５°加工した端面の垂直方向に白色ＬＥＤ、
と分光器を設置する。白色光源はコリメートレンズを使
用し、導波路コアに効率的に光を導入でき、出射光もコ
リメートレンズを介して分光器に光を入射している。
【００６３】さらに、ＳＰＲ現象計測チップを交換して
も、常に同じ位置に設置でき、光軸がずれないように、
ガイド３０を設けることができる。この装置により、Ｓ
ＰＲ現象によるスペクトルを測定でき、かつ、ＳＰＲ現
象計測チップは容易に交換することが可能である。
も、常に同じ位置に設置でき、光軸がずれないように、
ガイド３０を設けることができる。この装置により、Ｓ
ＰＲ現象によるスペクトルを測定でき、かつ、ＳＰＲ現
象計測チップは容易に交換することが可能である。
【００６４】
【実施例４】実施例１と同じ手順でＳＰＲ現象計測チッ
プを作製した。ただし、導波路のコア作製時に、光を９
０°に反射させるグレーティングを２ヶ所形成し、図１
０中に示されるＳＰＲ現象計測チップを作製した。その
結果、光導波路中のグレーティング３１部分に光を入射
すると、コア９内を光が伝播し、もう１ヶ所のグレーテ
ィング３１から光が出射されることを確認した。
プを作製した。ただし、導波路のコア作製時に、光を９
０°に反射させるグレーティングを２ヶ所形成し、図１
０中に示されるＳＰＲ現象計測チップを作製した。その
結果、光導波路中のグレーティング３１部分に光を入射
すると、コア９内を光が伝播し、もう１ヶ所のグレーテ
ィング３１から光が出射されることを確認した。
【００６５】そこで、図１０に示すように、グレーティ
ングの導波路平面に垂直方向にファイバ１９を２本固定
した台座２９を作製し、その上に、ＳＰＲ現象計測チッ
プを所定位置に固定するためのガイド３０を形成する。
２本の光ファイバは波長可変光源と光量測定器に光コネ
クタで接続した。
ングの導波路平面に垂直方向にファイバ１９を２本固定
した台座２９を作製し、その上に、ＳＰＲ現象計測チッ
プを所定位置に固定するためのガイド３０を形成する。
２本の光ファイバは波長可変光源と光量測定器に光コネ
クタで接続した。
【００６６】この装置により、ＳＰＲ現象による影響を
受けた光導波路の透過光を測定することが可能である。
かつ、ＳＰＲ現象計測チップは容易に交換することが可
能である。
受けた光導波路の透過光を測定することが可能である。
かつ、ＳＰＲ現象計測チップは容易に交換することが可
能である。
【００６７】
【実施例５】実施例１と同じ方法でＳＰＲ現象計測チッ
プを作製した後、適切な高さの基板に発光素子２１、受
光素子２２を取り付け、その基板をＳＰＲ現象計測チッ
プに、光軸を合わせながら接着する。作製した図９中に
示すようなＳＰＲ現象計測チップをパッケージングしＩ
Ｃチップと同じような形状にする。
プを作製した後、適切な高さの基板に発光素子２１、受
光素子２２を取り付け、その基板をＳＰＲ現象計測チッ
プに、光軸を合わせながら接着する。作製した図９中に
示すようなＳＰＲ現象計測チップをパッケージングしＩ
Ｃチップと同じような形状にする。
【００６８】以上のようにして作製すると、ＳＰＲ測定
装置は非常に小型化できる。
装置は非常に小型化できる。
【００６９】
【実施例６】図１３のように、スイッチを設けた多チャ
ンネル測定のできる装置も実現可能である。白色光源２
１から出た光は光ファイバ１９を伝送し、熱光学８チャ
ンネルのスイッチ導波路４０に入射される。スイッチ導
波路４０部分ではコンピュータ２３による制御でスイッ
チングされ、目的のＳＰＲ現象計測チップ４１の導波路
のコア９に光を入射される。ＳＰＲ計測用の光導波路の
コアから出た光は、ｙ分岐導波路４２によって一本に集
光され、光ファイバ１９を介して、分光器２２へ接続さ
れている。
ンネル測定のできる装置も実現可能である。白色光源２
１から出た光は光ファイバ１９を伝送し、熱光学８チャ
ンネルのスイッチ導波路４０に入射される。スイッチ導
波路４０部分ではコンピュータ２３による制御でスイッ
チングされ、目的のＳＰＲ現象計測チップ４１の導波路
のコア９に光を入射される。ＳＰＲ計測用の光導波路の
コアから出た光は、ｙ分岐導波路４２によって一本に集
光され、光ファイバ１９を介して、分光器２２へ接続さ
れている。
【００７０】スイッチ導波路４０とＳＰＲ現象計測チッ
プ４１とｙ分岐導波路４２は、これまで記述してきた方
法で接続可能である。
プ４１とｙ分岐導波路４２は、これまで記述してきた方
法で接続可能である。
【００７１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるＳＰＲ
現象測定装置によれば、光導波路のコアを一つのＳＰＲ
現象計測チップ上に多数作製したり、途中で分岐した
り、回折格子を設けたりと様々な機能を持たせることが
できる光導波路型ＳＰＲ現象計測チップを用い、光源、
検出器と簡便な光学系で結合させるため、種々の種類の
ＳＰＲ現測定装置を提供できる。また、光導波路作製技
術によって、多くの種類のＳＰＲ現象計測チップを安価
に、かつ多量に作製することが可能であるとともに、光
源、光計測器との接続が容易であるため、前記ＳＰＲ現
象計測チップ、光源、光計測器を容易に交換可能である
という利点もある。
現象測定装置によれば、光導波路のコアを一つのＳＰＲ
現象計測チップ上に多数作製したり、途中で分岐した
り、回折格子を設けたりと様々な機能を持たせることが
できる光導波路型ＳＰＲ現象計測チップを用い、光源、
検出器と簡便な光学系で結合させるため、種々の種類の
ＳＰＲ現測定装置を提供できる。また、光導波路作製技
術によって、多くの種類のＳＰＲ現象計測チップを安価
に、かつ多量に作製することが可能であるとともに、光
源、光計測器との接続が容易であるため、前記ＳＰＲ現
象計測チップ、光源、光計測器を容易に交換可能である
という利点もある。
【図１ａ】本発明による光導波路型ＳＰＲ現象計測チッ
プの概略図。
プの概略図。
【図１ｂ】流路を設けたＳＰＲ現象計測チップの斜視
図。
図。
【図２】多チャンネル型光導波路型ＳＰＲ現象計測チッ
プの概略図。
プの概略図。
【図３】光導波路型ＳＰＲ現象計測チップの製造方法の
説明図。
説明図。
【図４】光導波路型ＳＰＲ現象計測チップの製造方法の
説明図。
説明図。
【図５】光導波路型ＳＰＲ現象計測チップの製造方法の
説明図。
説明図。
【図６】光ファイバで接続したＳＰＲ現象測定装置の概
略図。
略図。
【図７】光軸合わせ器を使用したＳＰＲ現象測定装置の
概略図。
概略図。
【図８ａ】４５°ミラーを利用したＳＰＲ現象測定装置
の概略図。
の概略図。
【図８ｂ】４５°ミラーを利用したＳＰＲ現象測定装置
の概略図。
の概略図。
【図９】受発光素子をＳＰＲ現象測定チップに配置した
ＳＰＲ現象測定装置の概略図。
ＳＰＲ現象測定装置の概略図。
【図１０】グレーティングを利用したＳＰＲ現象測定装
置の概略図。
置の概略図。
【図１１ａ】ガイドピン穴のついた光ファイバブロック
の概略図。
の概略図。
【図１１ｂ】ガイドピン穴のついたＳＰＲ現象計測チッ
プの概略図。
プの概略図。
【図１１ｃ】ガイドピンを利用した光ファイバブロック
とＳＰＲ現象計測チップの接続の概略図。
とＳＰＲ現象計測チップの接続の概略図。
【図１２ａ】円形ＳＰＲ現象計測チップと回転台を利用
したＳＰＲ現象計測装置の概略図。
したＳＰＲ現象計測装置の概略図。
【図１２ｂ】円形ＳＰＲ現象計測チップと回転台を利用
したＳＰＲ現象計測装置の概略図。
したＳＰＲ現象計測装置の概略図。
【図１３】スイッチを利用したＳＰＲ現象測定装置の概
略図。
略図。
【図１４】図６の構成の装置で空気と水を測定した結果
を示す図。
を示す図。
【図１５】図６の構成の装置で様々な試料を測定した結
果を示す図。
果を示す図。
【図１６】従来の入射角計測タイプにおけるＳＰＲ現象
測定装置の概略図。
測定装置の概略図。
【図１７】従来のスペクトル計測タイプにおけるＳＰＲ
現象測定装置の概略図。
現象測定装置の概略図。
【図１８】図１６でＳＰＲ現象を計測した結果を示す
図。
図。
１ 光源 ２ 偏光板・偏光子 ３ レンズ ４ 高屈折率プリズム ５ 金属薄膜 ６ 試料（被測定物） ７ 光電子検出器 ８ クラッド ９ 導波路コア １０ オーバークラッド １１ 入射光 １２ 出射光 １３ コアを形成するための溝 １４ 基板 １５ 金属膜（犠牲層） １６ ＳＰＲ現象計測チップ １７ 計測表面 １８ 光ファイバブロック １９ 光フアイバ ２０ 光コネクタ ２１ 光源 ２２ 光計測器 ２３ コンピュータ（演算装置） ２４ 光ファイバ固定治具 ２５ 移動ステージ ２６ 移動ステージ ２７ 固定治具 ２８ ＳＰＲ現象計測チップ ２９ 台座 ３０ ガイド ３１ グレーティング ３２ ベア光ファイバ ３３ ガイドピン用溝 ３４ ブロック ３５ 穴 ３６ ガイドピン ３７ 円板状の基板 ３８ 逆すり鉢状皿穴 ３９ 回転台 ４０ スイッチ導波路 ４１ ＳＰＲ現象計測チップ ４２ Ｙ分岐導波路 ４３ スイッチ部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 修 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 堀内 勉 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 飛田 達也 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 田部井 久男 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 (72)発明者 今村 三郎 東京都新宿区西新宿二丁目１番１号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 2G057 AA12 AC01 BA01 BA05 BC07 CB03 DA11 DB03 DC06 2G059 AA01 BB04 BB13 CC17 DD12 DD13 EE04 EE12 JJ17 JJ19 JJ30 2H047 KA03 KA11 QA07 RA01 2H049 AA06 AA37 AA55 AA62 2K009 BB02 BB11 CC14 DD04 EE00
Claims (20)
- 【請求項１】 コアと前記コアの周囲に設けられたクラ
ッドとを備え、前記コアは前記クラッドより高い屈折率
を有し、前記コアに入射した光を閉じ込めて伝播する光
導波路と、前記コアに少なくとも一部が直接接触し、か
つ表面プラズモン共鳴現象を起こす金属薄膜であって、
前記コアを伝播する光を計測することによって表面プラ
ズモン共鳴現象を測定される試料が接触するように設け
られる前記金属薄膜とを備えた光導波路型ＳＰＲ現象計
測チップと、光を入射するための光源と、出射された光
を計測するための光計測器と、前記光源と前記光導波路
型ＳＰＲ現象計測チップの光導波路と前記光計測器とを
光学接続するための光学接続手段を有することを特徴と
する光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項２】 前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップと
前記光源と前記光測定器は光ファイバで光学接続されて
いることを特徴とする請求項１記載の光導波路型ＳＰＲ
現象測定装置。 - 【請求項３】 前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップ
は、クラッド中に複数のコアを有する、複数の光導波路
を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の
光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項４】 円板状の前記光導波路型ＳＰＲ現象計測
チップの半径方向に複数の光導波路と、それぞれの光導
波路のコアと接触するような前記金属薄膜とを設け、そ
の中心に４５°の角度で逆すり鉢状の皿穴を設けるとと
もに、前記逆すり鉢状の皿穴の裾野に前記光源よりの光
を入力し、半径方向に伸びる前記光導波路のコアが光を
導光し出射するようになっている前記光導波路型ＳＰＲ
現象計測チップが回転可能な基板上に設けられており、
それぞれの光導波路よりの出射光が前記基板の回転によ
り前記光計測器でそれぞれ計測可能になっていることを
特徴とする請求項１から３記載のいずれかの光導波路型
ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項５】 前記光ファイバは、３次元のｘ，ｙ，ｚ
軸とそれぞれの軸について回転方向に移動できる６軸移
動可能な光ファイバ固定治具によって固定されており、
前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップはｘ軸を移動可能
な固定治具によって固定されて、前記光ファイバの光軸
と、前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップの光導波路の
光軸が一致可能にしていることを特徴とする請求項１か
ら３記載のいずれかの光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項６】 複数の光導波路とそれぞれの光導波路に
接触するように設けられた金属薄膜を有する光導波路型
ＳＰＲ現象計測チップの所定の前記光導波路のコアに光
を入射可能なスイッチング機能を有するスイッチ光導波
路を、前記光源と光導波路型ＳＰＲ現象計測チップ間に
設けたことを特徴とする請求項１から３記載のいずれか
の光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項７】 複数の光導波路とそれぞれの光導波路に
接触するように設けられた金属薄膜を有する光導波路型
ＳＰＲ現象計測チップよりの出射光を集光し、前記光計
測器に導光する分岐光導波路を、前記光導波路型ＳＰＲ
現象計測チップと光計測器間に設けたことを特徴とする
請求項６記載の光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項８】 前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップの
光導波路のコアは、その伸長方向に対し４５°の角度に
形成された端面を有し、前記光導波路のコアの伸長方向
から９０°の方向より前記４５°に形成された前記コア
の端面に光を入射し、前記コアに光を導光させることを
特徴とする請求項１から７記載の光導波路型ＳＰＲ現象
測定装置。 - 【請求項９】 前記コアより出射する端面は、前記コア
の伸長方向に対し４５°の角度に形成された端面であ
り、前記コアを導光された光を９０°方向に出射するこ
とを特徴とする請求項８記載の光導波路型ＳＰＲ現象測
定装置。 - 【請求項１０】 前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップ
の光導波路のコア中に４５°方向に光を反射するグレー
ティングを設け、前記グレーティングに前記光導波路の
コアの伸長方向から９０°の方向より光を入射し、前記
コアに光を導光させることを特徴とする請求項１から７
記載の光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項１１】 前記コア中に４５°方向に光を反射す
るグレーティングを設け、前記グレーティングにより前
記光導波路のコアの伸長方向から９０°の方向に光を出
射することを特徴とする請求項１０記載の光導波路型Ｓ
ＰＲ現象測定装置。 - 【請求項１２】 前記光源とＳＰＲ現象計測チップと光
計測器は同一基板上に設けられていることを特徴とする
請求項１から３記載のいずれかの光導波路型ＳＰＲ現象
測定装置。 - 【請求項１３】 前記光ファイバと光導波路型ＳＰＲ現
象計測チップのコアは光ファイバ固定ブロックにより光
学接続されていることを特徴とする請求項２記載の光導
波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項１４】 前記光ファイバ固定ブロックは、前記
光ファイバと光学接続されたベア光ファイバと、ガイド
ピンを挿入するための穴を備えていることを特徴とする
請求項１３記載の光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項１５】 前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップ
は、前記光ファイバ固定ブロックの穴に対応する位置に
穴を備え、前記両穴にガイドピンを挿入することによ
り、前記ベア光ファイバと前記光導波路型ＳＰＲ現象計
測チップの光導波路のコアは、相互に光学的に接続され
ることを特徴とする請求項１４記載の光導波路型ＳＰＲ
現象測定装置。 - 【請求項１６】 光源が広波長光源、波長可変光源、単
色光光源のいずれかであり、光計測器が分光器、光量計
測器のいずれかである請求項１から１５に記載のいずれ
かの光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項１７】 光計測器は演算処理装置に接続され、
データの表示、蓄積、加工が可能であることを特徴とす
る請求項１から１６記載のいずれかの光導波路型ＳＰＲ
現象測定装置。 - 【請求項１８】 光計測器にて測定される光が、前記金
属薄膜へｐ偏光光で入射する光成分であることを特徴と
する請求項１から１７記載のいずれかの光導波路型ＳＰ
Ｒ現象測定装置。 - 【請求項１９】 前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップ
と、光源および光計測器は容易に分離することができ、
前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップは繰り返し着脱が
可能であることを特徴とする請求項１から１８に記載の
いずれかの光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。 - 【請求項２０】 前記光導波路型ＳＰＲ現象計測チップ
の金属薄膜上に試料を導入、排出することのできるフロ
ーセルが形成されているもしくはフローセルが着脱可能
であることを特徴とする請求項１から１９記載のいずれ
かの光導波路型ＳＰＲ現象測定装置。
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| JP2000355354A JP3576093B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 光導波路型ｓｐｒ現象測定装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000355354A JP3576093B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 光導波路型ｓｐｒ現象測定装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000355354A Expired - Fee Related JP3576093B2 (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 光導波路型ｓｐｒ現象測定装置 |
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