JP2005301288A - プラズモン強化テーパ化光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】テーパダウンした光ファイバは、テーパダウンされていない光ファイバよりも低い光収集効率を有する。テーパダウンした光ファイバでも光収集効率の向上を図る。
【解決手段】装置は、光ファイバと導電層を含む。光ファイバは側面と端面を伴うテーパ化部を有する。導電層はテーパ化部の側面の部分に位置する。テーパ化部と導電層は、テーパ化部の端部に到来する予め選択された波長の光に応じて、導電層の表面に沿って伝搬する表面プラズモンを生成する。表面プラズモンの生成は、光の損失を低減できる。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、テーパ化した先端を有する光ファイバ、およびそのような光ファイバを用いる方法とシステム、およびそのような光ファイバを製造する方法に関する。

多くの近視野走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）は、撮像すべきサンプルを横方向に走査するために、光ファイバを用いる。光ファイバは、サンプルの領域から画像光を収集するか、またはサンプルの領域へ照明光を配給する端面を有する。横方向の解像度を高めるためにいくつかのＮＳＯＭは、その先端が徐々にかつ十分にテーパダウンされた走査光ファイバを組み込んでいる。テーパダウンは、光ファイバの非テーパ化部分の直径よりかなり小さい直径の端面を作る。端面の直径の減少は、そこから光が収集されるサンプルの横方向の領域を減少させる傾向がある。この理由で、その走査光ファイバがテーパダウンされた先端を有するＮＳＯＭは、同類であるがその走査光ファイバの先端がテーパダウンされていない他のＮＳＯＭよりも、潜在的により高い横方向解像度を有する。

走査光ファイバの先端をテーパダウンすることは、二つの理由で光ファイバの光損失を増加させる。第１にテーパダウンは、より大きい端面より光を収集することの効率が低い、より小さい端面を生成する。端面の直径ｄが波長λよりかなり小さい場合、光収集効率は、例えば（ｄ／λ）^４である、ｄ／λの正のべき乗のような、「ｄ」で計量されると予想される。第２にシングルモード光ファイバのテーパダウンは、光ファイバのテーパダウンした部分から光が漏れ出す原因になる。

上記の双方の理由で、先端をテーパダウンした光ファイバは一般的に、同類であるがテーパダウンされていない光ファイバよりも、低い光収集効率を有する。より低い光収集効率は、その走査光ファイバがそのようなテーパダウンされた先端を有するＮＳＯＭの感度を低くする。走査光ファイバのテーパダウンによるＮＳＯＭの横方向解像度の増加は、より低い感度をＮＳＯＭに与えるトレードオフを意味する。

種々の実施形態が、テーパ化部を伴う光ファイバを含む光ファイバ・デバイスを提供する。テーパ化部は、光ファイバの表面プラズモンにより強化された光輸送を提供する、構造を含む。強化された光輸送は、光ファイバのテーパダウン部分の自由端面と光ファイバの残余との間の光結合を増加させる。

ある実施形態は、光ファイバと導電層を含む装置を特徴とする。光ファイバは、側面と端面を伴うテーパ化部を有する。導電層は、テーパ化部の側面の部分に配置されている。テーパ化部と導電層は、テーパ化部の端部に到来する予め選択された波長の光に応じて、導電層の表面に沿って伝搬する表面プラズモンを生成するようにされている。

他の実施形態は、光ファイバと金属層を含む装置を特徴とする。光ファイバは、テーパ化部と非テーパ化部分を有する。テーパ化部は、端面を有する。非テーパ化部分は、その端面より大きな直径を有する。金属層は、テーパ化部の側面に位置している。金属層の表面は、テーパ化部の長さ方向に沿って実質的に規則的に隔てられた構造のアレイを含む。

上記の装置のいくつかの実施形態は、近視野走査光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）を含む。ＮＳＯＭは、機械的スキャナと上記の光ファイバおよび導電層を含む。機械的スキャナは、サンプルを横切って光ファイバの端面を機械的にスキャンさせることができる。

他の実施形態は、光ファイバ・デバイスを製造する方法を特徴とする。この方法は、テーパ化された直径を伴う部分を有する光ファイバを提供する工程を含む。テーパ化された直径を伴う部分は、中心軸と側面を有する。この方法は、テーパ化部の側面に金属膜を、テーパ化部の中心軸に沿って規則的に隔てられた構造のアレイを金属膜の一表面が有するように形成する工程を含む。

他の実施形態は、光を輸送する方法を特徴とする。この方法は、光ファイバの一端で光を受信する工程と、受信した光の一部を表面プラズモンに変換する工程と、光ファイバの第２の端部で表面プラズモンの一部を出力光に再変換する工程とを含む。変換ステップは、光ファイバの一部の長手方向に沿って表面プラズモンが伝搬するようにされている。

図と文中で、同じ参照番号は同様の機能を伴う特徴を表すために用いられる。
図中いくつかの特徴の大きさは、該特徴をより良く図示するために、相対的に拡大および／または縮小されることがある。
例となる実施形態は、添付の図面および詳細な記載を参照して、より十分に記載される。しかしながら本発明は、多様な形式で具体化され、以下に記載される実施形態に限定されることはない。

図１Ａは、光ファイバ・デバイス１０Ａの長手方向部分を示す。光ファイバ・デバイス１０Ａは、石英ガラス光ファイバ６および光ファイバ６の横外表面２３、２４に位置する導電層８を含む。光ファイバ６は、光コア１２および光クラッド１４を含む。ある実施形態（図示せず）では、光ファイバ６はクラッドされていなくとも、即ち光コアのみを有してもよい。光ファイバ６は、非テーパ化部分１８と、テーパ化部分１６を有する。テーパ化部分１６は、非テーパ化部分１８の直径を、端面２０のより小さい直径に徐々に縮小する。導電層８はテーパ化部分１６の一側面２４の長さの一部または全てを覆っており、かつ非テーパ化部分１８の側面２３の一部を覆ってもよい。導電層８は、テーパ化部分１６の周囲の全部または一部、例えば全周囲の半分、に延伸する。例としての導電層８は、金、銀、および／またはプラチナのような金属で形成される。

導電層８は、構造３０Ａの１つまたは複数のアレイ２６Ａ、２８Ａを含む。構造３０Ａは、導電層８と光ファイバ６の間のインターフェイスに位置している。１つまたは複数のアレイ２８Ａ、２６Ａの一部は、光ファイバ６のテーパ化部分１６の反対端付近に位置している。アレイ２６Ａは、テーパ化部分１６、非テーパ化部分１８またはテーパ化部分１６および非テーパ化部分１８の双方に位置してもよい。アレイ２８Ａは、端面２０付近に位置している。アレイ２６Ａ、２８Ａの構造３０Ａは、テーパ化部分１６の中心軸２５に沿って実質的に等しいスペースｂを有する。

構造３０Ａは、導電層８の内表面上の隆起である。この隆起は、光ファイバ６の外横表面２３、２４上に位置する、ピットまたは穴と一対一に対応する。別途の構造３０Ａは、実質的に同じ断面、即ち同じ、局所的断面形、表面２４からの高さ、中心軸２５沿いの幅を有する。別途の構造３０Ａは、テーパ化部分１６の直径と共に変化する直径を有する。構造３０Ａの例は、テーパ化部１６の周囲の１／２以上を取り囲むピット状のリングを含み、テーパ化部１６の周囲全体を囲んでもよい。例としての構造３０Ａはまた、テーパ化部分１６の長さ沿いに走る線に沿って隔てられた、単純円形の穴を含む。構造３０Ａの断面の例は、範囲［０．１λ，λ］または約０．３λである、高さｈおよび／または幅ｗを有する。ここでλは、光ファイバ６の非テーパ化部分１８が輸送するようにされた、例えば標準シングルモード光ファイバの遠距離通信の波長のような、波長である。実質的に同じ構造３０Ａの形状、および構造３０Ａの間の隣との等しいスペースは、アレイ２６Ａ、２８Ａに格子形状を有させる。

他の実施形態（図示せず）では、アレイ２６Ａ、２８Ａは構造３０Ａの単一のアレイと置き換えられる。単一のアレイでは、構造３０Ａは、中心軸２５に沿って規則的な間隔があけられている。単一のアレイは、テーパ化部分１６の実質的に全長に沿って延伸する。

光ファイバ・デバイス１０Ａでは、テーパ化部分１６は非テーパ化部分１８より実質的に小さい直径を端面２０に持たせる。非テーパ化部分１８が標準である、ある実施形態ではシングルモード、遠距離通信用光ファイバの例としての端面２０は、約５０ｎｍ−４００ｎｍの範囲の直径を有する。端面２０の小さい直径のために、光ファイバ・デバイス１０Ａは横方向、即ちテーパ化部１６の中心軸２５の横方向の解像度が改善された光を、サンプルから収集しおよび／またはサンプルへ配給することができる。

改善された横方向解像度は、一般的にマイナス面を有することがある。特に、非テーパ化部分１８が標準的なシングルモード遠距離通信光ファイバ、即ちナロー光ファイバである場合は、テーパ化部１６の直径の減少は実質的な光損失の原因となる。遠距離通信用の波長では、より狭くなったテーパ化部１６から光が漏れ出すことがある。光エネルギーは光学的に損失を受けやすいテーパ化部１６を通って伝搬する表面プラズモンに伝えられるので、光ファイバ・デバイス１０Ａではそのような光損失は削減される。表面プラズモンは、テーパ化部１６の光のようには、同様の型式の損失の影響を受けない。このように光を表面プラズモンに変換することは、テーパ化部１６の非理想的「光」伝搬条件により別途に起こされることがある、損失を削減する。

図１Ｂ、１Ｃは他の光ファイバ・デバイス１０Ｂ、１０Ｃの実施形態を示し、それらは図１Ａの光ファイバ・デバイス１０Ａと同様に動作する。

図１Ｂは、光ファイバ６および導電層８を含む、光ファイバ・デバイス１０Ｂを示す。光ファイバ６は、図１Ａの光ファイバ・デバイス１０Ａに関して記述したように、テーパ化部１６と非テーパ化部分１８を有する。光ファイバ・デバイス１０Ｂは、構造３０Ｂのアレイ２６Ｂ、２８Ｂを含む。アレイ２６Ｂ、２８Ｂでは、構造３０Ｂはテーパ化部１６の中心軸２５に沿って規則的に隔てられている。構造３０Ｂは、図１Ａに示される導電層８自身の隆起によるものとは異なり、非導電性材料のリング形の隆起により形成されている。構造３０Ｂは同様の形状とサイズを有するが、光ファイバ６のテーパ化部１６の直径に比例した直径を有する。隆起の材料は、テーパ化部１６の石英ガラスとは異なる誘電定数を有する。例えば隆起は、光ファイバ６の石英ガラスとは異なり、窒化珪素のような誘電体またはアモルファスまたは多結晶シリコンのような半導体から形成されてもよい。隆起はアレイ２６Ｂ、２８Ｂに誘電定数の周期的な変化を生成し、それによりテーパ化部１６に沿って格子状の構造を形成する。構造３０Ｂの断面の例は、［０．１λ，λ］の範囲または約０．３λである、高さｈおよび／または幅ｗを有する。ここでλは、光ファイバ６の非テーパ化部分１８が輸送するようにされた、例えば標準シングルモード光ファイバの遠距離通信の波長のような波長である。

図１Ｃは、光ファイバ６および導電層８を有する光ファイバ・デバイス１０Ｃを示す。光ファイバ６は、図１Ａ−１Ｂの光ファイバ・デバイス１０Ａ、１０Ｂに関して以上に記述したように、テーパ化部１６および非テーパ化部分１８を有する。光ファイバ・デバイス１０Ｃは、テーパ化部１６の端部、即ち非テーパ化部分１８およびおよび端面２０近傍に、構造３０Ａ、３０Ｃのアレイ２６Ａ、２８Ｃを有する。アレイ２６Ａは光ファイバ６と導電層８の間のインターフェイスに位置し、光ファイバ・デバイス１０Ａに関して既に記述されている。アレイ２８Ｃは、導電層８と外部周囲材料、即ちガスまたは真空３１の間のインターフェイスに位置している。アレイ２８Ｃの構造３０Ｃは、導電層８の外部表面３２内のリング状のピットである。アレイ２８Ｃは、導電層８の材料と周囲空気または真空３１の間のインターフェイス２４に位置する。構造３０Ｃは同様または同じ形状、高さｈおよび幅ｗを有するが、テーパ化部１６の直径に比例する直径を有する。構造３０Ｃの断面の例は、しばしば［０．１λ，λ］の範囲または約０．３λである、高さｈおよび／または幅ｗを有する。ここでλは、光ファイバ６の非テーパ化部分１８が輸送するようにされた波長である。アレイ２６Ａ、２８Ｃでは、構造３０Ａ、３０Ｃは中心軸２５に沿って規則的に隔てられている。構造３０Ａのうち隣り合うもの同士の間隔ｂ、および構造３０Ｃの隣り合うもの同士の間隔ｂ’は一般的には異なる、即ち一般的にｂ≠ｂ’である。

図１Ｄは、図１Ｃの光ファイバ・デバイス１０Ｃと同じであるが、端面２０付近のアレイ２８Ｃおよび構造３０Ｃが欠けている、光ファイバ・デバイス１０Ｄを示す。光ファイバ・デバイス１０Ｄでは、選択された波長の光はアレイ２６Ａ内に表面プラズモンを生成し、表面プラズモンはテーパ化部１６の軸に沿って表面２４上を伝搬する。

図２は、図１Ａ−１Ｃの光ファイバ・デバイス１０Ａ−１０Ｃを通しての、光の輸送方法３３を示す。

方法３３は、テーパ化部１６の第１の端部付近で受信する光に応じて、光の一部を表面プラズモンに変換すること（ステップ３４）を含む。この変換は、導電層８と誘電体の間のインターフェイス２４、３２の第１の端部付近に位置する、構造のアレイ内で発生する。この変換は、光ファイバ・デバイス１０Ａ−１０Ｃが端面２０から光を集める時にアレイ２８Ａ−２８Ｃ内で起こり、光ファイバ・デバイス１０Ａが非テーパ化部分１８から受信した照明光を配給する時にアレイ２６Ａ、２６Ｂ内で起こる。この変換の原因となるアレイは、導電層８と光ファイバ６の間のインターフェイス２４、または、導電層８と周囲空気／真空３１の間のインターフェイス３２にある。変換しているアレイでは、隣り合う構造３０Ａ−３０Ｃとの間の定まった間隔ｂが、光ファイバ・デバイス１０Ａ−１０Ｃが表面プラズモンに変換する光の選択された波長を決定する。

方法３３は、表面プラズモンをテーパ化部１６の第１の端部からテーパ化部１６の第２の端部へ伝搬させることを含む（ステップ３５）。テーパ化部１６の両端部の間の表面プラズモンの伝搬をサポートする、導体−誘電体インターフェイスをテーパ化部１６は含む。インターフェイス２４、３２は、導電層８と光ファイバ６の間、または導電層８と周囲空気または真空３１の間にある。光ではなく、表面プラズモンがテーパ化部１６の両端部の間でエネルギーの実質的な部分を運搬するので、「光」損失はテーパ化部１６では削減される、即ちテーパ化部１６の直径が小さいことによる損失は削減される。

方法３３は、テーパ化部１６の第２の端部付近で表面プラズモンを光に再変換することを含む（ステップ３６）。第２の端部は、到来した表面プラズモンを光に戻すようにされた、例えば構造３０Ａ−３０Ｃである、構造の規則的なアレイを含む。この第２の変換は、光ファイバ・デバイス１０Ａ−１０Ｃが端面２０およびアレイ２８Ａ−２８Ｃで光を収集した時、および光ファイバ・デバイス１０Ａ−１０Ｃが端面２０に照明光を配給した時に、アレイ２６Ａ、２６Ｂで起こる。

光ファイバ・デバイス１０Ａ−１０Ｃでは、周期的なアレイ２６Ａ−２６Ｂ、２８Ａ−２８Ｃは光から表面プラズモンへの、またその逆の変換を促進する。これらの変換は、エネルギーおよび運動量の変換必要条件により制約される。

図３は、フォトンの運動量ｋ_ｐおよび表面プラズモンの運動量ｋ_ｓｐに関する、フォトンのエネルギーＥ_ｐ（ｋ_ｐ）および表面プラズモンのエネルギーＥ_ｓｐ（ｋ_ｓｐ）の散乱関係を示す。ここで、Ｅ_ｐ＝ｃｋ_ｐ／ｎ、および

であり、「ｎ」は屈折率、ω＝Ｅ_ｓｐ（ｋ_ｓｐ）／ｈ、ε_ｍ（ω）は導電層８の誘電定数、ε_ｄは隣り合う誘電体の誘電定数である。

フォトンの表面プラズモンへの、およびその逆の変換は、エネルギーと運動量の保存則により制約される。並進不変インターフェイスでは、エネルギーと運動量が同時には保存されない、即ちＥ_ｐ（ｋ）≠Ｅ_ｓｐ（ｋ）なので、そのような変換は起こらない。例えばアレイ２６Ａ−２６Ｂ、２８Ａ−２８Ｃである、１次元の断続的構造のアレイを有するインターフェイスでは、運動量のみが逆格子ベクトルまで保存される。こうして、エネルギー保存則は一般化されたエネルギー保存則：Ｅ_ｐ（ｋ）＝Ｅ_ｓｐ（ｋ＋ＮＧ）になる。ここで、逆格子ベクトルＧは、Ｇ＝２π／ｂを満たす。ここで、ｂはアレイの構造、例えば構造３０Ａ−３０Ｃの間の間隔であり、Ｎは任意の整数である。これらの修正されたエネルギーおよび運動量の保存則の関係は、選択されたフォトンの運動量ｋ_ｐ’、即ち選択された波長でのフォトンと表面プラズモンの相互変換を可能にする。選択された運動量の値は、アレイ中の構造の対象物、即ちＧを経由した間隔ｂ、およびフォトンと表面プラズモンの散乱関係を経由した、屈折率と誘電定数に依存する。上記の関係式および使用される材料の誘電定数と屈折率から、アレイ２８Ａ−２８Ｃ、２６Ａ−２６Ｂでのフォトンと表面プラズモンの間の変換を発生する、間隔ｂを当業者は決定することができる。

図１Ｃを再度参照すると光ファイバ・デバイス１０Ｃは、光ファイバ６内を伝搬する光と外部の横表面３２に沿って伝搬する表面プラズモンの間の変換を援助する、二つの特徴を有する。第１は、外部の横表面３２上を伝搬する表面プラズモンが光ファイバ６内の光と強く結合するように、導電層８が十分薄いことである。一般的に導電層８は、アレイ２６Ａで表面プラズモンを生成する光の選択された波長での表皮厚さより薄い。導電層８の薄さに起因して、光ファイバ６内を伝搬する光は、外部の横表面３２上を伝搬する表面プラズモンに強く結合する。第２に、アレイ２６Ａの隣り合う構造３０Ａの間隔ｂは、外部の横表面３２上の表面プラズモンが光ファイバ６内を伝搬するフォトンに変換される時のエネルギー保存則を保証するように選択される。フォトンと表面プラズモンについての散乱関係は導電層８の両面で異なるので、エネルギー保存則の要件は一般的にアレイ２６Ａの間隔ｂの値がアレイ２６Ｃの隣り合う構造３０Ｃの間の間隔ｂ’とは異なることを決定づける。間隔ｂは、光ファイバ６の外部を伝搬するフォトンと外部の横表面３２に沿って伝搬する表面プラズモンの間、即ち導電層８と空気または真空３１の間のインターフェイスでの、変換のエネルギー保存を可能にする。

図４は、近視野走査ファイバ光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）４０を示す。ＮＳＯＭ４０は、走査光ファイバ６、導電層８、ファイバチップ・ホルダ４２、電気機械式スキャナ４４、光強度検出器４６およびコンピュータ４８を含む。走査光ファイバ６は、例えば図１Ａ、１Ｂ、１Ｃのデバイス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに示されるような光ファイバ・デバイス１０を形成するために、導電層８により部分的にまたは全体を被覆されたテーパ化端部を有する。電気機械式スキャナ４４は、サンプルが光源５２により照明される間に、サンプルの表面５０に沿ってｘ方向および／またはｙ方向の走査パターンで走査光ファイバ６のテーパ化された先端部をスキャンさせる。走査光ファイバ６は、サンプルにより反射された光を収集する。光強度検出器４６は、走査光ファイバ６から受信した光の強度を測定し、コンピュータ４８に強度測定結果を表すデータを送信する。コンピュータ４８は、サンプルの走査された画像を生成するために、光強度検出器４６からの強度測定データ、および電気機械式スキャナ４４からのｘ、ｙの位置データを用いる。

ＮＳＯＭ４０は、走査光ファイバ・デバイス１０のテーパ化された先端部の光輸送特性が強化された、光学的感度を有する。特に、図１Ａ−１Ｃの光ファイバ・デバイス１０Ａ−１０Ｃの例について以上に記述したように、光ファイバ・デバイス１０のテーパ化された先端部を通して、表面プラズモンは光の輸送を強化する。

図５Ａは、例えば図１の光ファイバ・デバイス１０Ａである、光ファイバ・デバイスを製造する方法７０Ａを示す。

方法７０Ａは、例えば光ファイバ６である、テーパ化部および非テーパ化部分を有する光ファイバの提供を含む（ステップ７２）。テーパ化部は、光ファイバの中央部または光ファイバの先端部であってよい。この光ファイバは、標準的な光ファイバの一部を加熱し、加熱部分を引っ張り、その後引っ張り部分を冷却して製造される。引っ張り部分は、それに端面を形成するために劈開される。この光ファイバは、例えばイスラエル９１４８７エルサレム、マルカ、マンハット・テクノロジー・パークのナノニクス・イメージング社（ｗｗｗ．ｎａｎｏｎｉｃｓ．ｃｏ．ｉｌ）からＮＳＯＭ光ファイバ・プローブ材料として、商業的に得ることができる。

方法７０Ａは、光ファイバをホルダに取り付けることを含む（ステップ７４）。ホルダは露出され、光ファイバのテーパ化部をその中心軸に沿って回転することができる。テーパ化部を回転することは、それに続く処理ステップで、その部分を取り囲む構造の製造を容易にする。

方法７０Ａは、光ファイバのテーパ化部にフォトレジスト・マスクを形成することを含む（ステップ７６）。フォトレジスト・マスクの形成は、マスク材料をテーパ化部にあてはめ、マスク材料の領域を電子ビームに曝し、マスクにウィンドウを形成するためにマスク材料を展開することを含む。ホルダが電子ビーム露光の際に光ファイバのテーパ化部を回転させるので、ウィンドウはテーパ化部の周囲に行き渡っている。

方法７０Ａは、石英ガラスに対し選択されたエッチング液で光ファイバのテーパ化部をマスクで制御しながらエッチングすることを含む（ステップ７８Ａ）。エッチング液の例は、気体の弗化水素および液体の弗化水素を含む。エッチングステップは、テーパ化された先端部の表面にピット、例えばアレイ２６Ａ、２６Ｂに関連するピットを形成するように時間を定められている。エッチングステップの後、従来のプロセス、例えばプラズマ・ストリップでマスク材料を取り除く。

次に方法７０Ａは、光ファイバのテーパ化部の上に導電層、例えば導電層８を堆積することを含む（ステップ８０）。堆積ステップの例は、金、銀、プラチナ等の金属の蒸着を含む。この堆積は、予めエッチングしたピットに対応する、規則的に隔てられた構造のアレイを有する導電層、例えばアレイ２６Ａ、２８Ａを有する導電層８を形成する。

方法７０Ａはまた、光ファイバのテーパ化部の上に平滑な端面を形成することを含む（ステップ８２）。この形成ステップは、テーパ化部を劈開することまたはテーパ化部の端面から導電層を取り除くことを含む。形成ステップの後、端面には導電材料は残らない。端面は、エッチングステップで形成されたアレイに隣接する。

図５Ｂは、別の光ファイバ・デバイス、例えば図１Ｂの光ファイバ・デバイス１０Ｂを製造するための方法７０Ｂを示す。

方法７０Ｂは、上記の方法７０Ａについて記述したと同様のステップ、７２、７４、７６を実行することを含む。方法７０Ｂは、テーパ化部上に材料を取り巻くリング状の１つまたは複数のアレイ（例えば、アレイ２６Ｂ、２８Ｂ）を形成するために、光ファイバのテーパ化端部上にマスク制御で材料の堆積を実行することを含む（ステップ７８Ｂ）。堆積される材料の例は、窒化珪素等の誘電体、アモルファスまたは多結晶シリコン等の半導体を含む。堆積ステップは、テーパ化部の軸に沿って規則的に隔てられた、リング状の材料の隆起、例えば構造３０Ｂを形成する。隆起の材料は、石英ガラス光ファイバ６の誘電定数とははっきりと異なる誘電定数を有する。材料を堆積した後、残りのマスク材料は上記のステップ７８Ａで記述したように取り除かれる。方法７０Ｂは、方法７０Ａについて記述したと同様のステップ８０、８２を実行することを含む。

本発明の他の実施形態は、明細書、図面および本出願の請求項の参照により当業者には明らかであろう。

光を収集または配給する、光ファイバ・デバイスの第１、第２、第３の実施形態の断面図である。 光を収集または配給する、光ファイバ・デバイスの第１、第２、第３の実施形態の断面図である。 光を収集または配給する、光ファイバ・デバイスの第１、第２、第３の実施形態の断面図である。 照明光を配給する、光ファイバ・デバイスの実施形態の断面図である。 図１Ａ−１Ｃの光ファイバ・デバイスが如何に光を輸送するかを示す、フローチャートである。 フォトンと表面プラズモンの分散関係を示す図である。 図１Ａ−１Ｄの光ファイバ・デバイスの１つを組み込んだ、近視野走査ファイバ光学顕微鏡（ＮＳＯＭ）を示す図である。 例えば図１Ａのデバイスである、光ファイバ・デバイスを製造する方法のフローチャートである。 例えば図１Ｂのデバイスである、他の光ファイバ・デバイスを製造する方法のフローチャートである。

Claims (10)

1. 側面と端面を伴うテーパ化部を有する光ファイバと、
   前記光ファイバの前記テーパ化部の側面の一部に位置する導電層とを有し、
   前記テーパ化部と導電層が、テーパ化部の端部に到来する予め選択された波長の光に応じて、導電層の表面に沿って伝搬する表面プラズモンを生成するようにされている装置。
2. 前記光ファイバと前記導電層の間のインターフェイスが、前記表面プラズモンの一部を前記テーパ化部の第２の端部の外へ伝搬する光に変換するようにされた構造のアレイを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記構造が前記テーパ化部の中心軸に沿った規則的な間隔を有する、請求項２に記載の装置。
4. 各々の構造が、導電層材料の隆起、前記導電層内の穴、または前記光ファイバの隣接部の誘電定数とは異なる誘電定数を伴う材料の隆起を含む、請求項３に記載の装置。
5. 各々の構造の断面が、前記インターフェイスからλまたはそれ以上の高さおよび前記インターフェイスに沿ってλまたはそれ以上の幅を有し、ここでλは、前記光ファイバの非テーパ化部分が輸送するようにされた光の波長である、請求項３に記載の装置。
6. テーパ化された直径を伴う部分を有する光ファイバであって、前記部分が中心軸と側面を有するものを提供する工程と、
   前記テーパ化部の前記側面に金属膜を、前記テーパ化部の中心軸に沿って規則的に隔てられた構造のアレイを前記金属膜の表面が有するように形成する工程とを含む、光ファイバを製造する方法。
7. 前記側面の長手の一部に沿って規則的に隔てられた第２の構造を、前記テーパ化部の前記側面上に形成するために、マスク制御エッチングまたはマスク制御堆積を実行することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 光ファイバの一端で光を受信する工程と、
   前記光ファイバの一部の長手方向に沿って表面プラズモンが伝搬するように、前記受信した光の一部を表面プラズモンに変換する工程と、
   前記光ファイバの第２の端部で、前記表面プラズモンの一部を出力光に再変換する工程とを含む、光の輸送方法。
9. 前記変換工程は、前記光ファイバの側面を被覆する金属層の表面に沿って伝搬する表面プラズモンを生成し、
   前記変換工程は前記表面上の第１の規則的な構造のアレイに表面プラズモンを生成することを含み、前記再変換工程は前記金属層の表面上の第２の規則的な構造のアレイで出力光を生成することを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記変換工程は、前記光ファイバの側面を被覆する金属層の表面に沿って伝搬する表面プラズモンを生成し、
    前記光ファイバはテーパ化され、前記受信は前記光ファイバの一端面で前記光を受信すること、または前記光ファイバの非テーパ化部分から前記光を受信することを含む、請求項８に記載の方法。
    

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