JP3278164B2 - 光ファイバ及びその製造方法 - Google Patents

光ファイバ及びその製造方法

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JP3278164B2 JP50066096A JP50066096A JP3278164B2 JP 3278164 B2 JP3278164 B2 JP 3278164B2 JP 50066096 A JP50066096 A JP 50066096A JP 50066096 A JP50066096 A JP 50066096A JP 3278164 B2 JP3278164 B2 JP 3278164B2
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秀二 物部
拓也 松本
敏治 斎木
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    • Y10S977/875—Scanning probe structure with tip detail

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、光を伝搬させるコアと、このコアを覆って
コア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなり、光
を入出力するための先鋭部を有する光ファイバ及びその
製造方法に関する。
背景技術 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するフォトン走
査型顕微鏡は、従来の光学顕微鏡の回折限界を超えた分
解能をもつ超高分解能光学顕微鏡として知られている。
例えば図１に示すように、全反射条件下で試料１の裏
面から試料表面を照射すると試料表面には表面形状に応
じてエバネッセント光の場が発生する。
フォトン走査型顕微鏡では、例えば図２に示すよう
に、エバネッセント光の波長程度以下の開口をもつ検出
端部２を形成した光プローブ３でこのエバネッセント場
の強度を測定することにより、従来の光学顕微鏡の回折
限界を超えた分解能を得ることができる。
このフォトン走査型顕微鏡の分解能は、光プローブの
実効的な開口径によって決定される。一方、エバネッセ
ント光の強度は、試料表面からの距離と共に指数関数的
に減少することから、光プローブは、単に先端を鋭くす
るだけでも等価的に開口径を小さくすることができる。
したがって、フォトン走査型顕微鏡の分解能を向上させ
るためには、光プローブの先端を鋭くすることが重要で
ある。
また、上述の図１に示すような形状の光プローブは、
クラッド径Ｄ（90μｍ程度）が検出端部２の長さＬ（２
〜６μｍ程度）よりもずっと大きいので、クラッドの周
縁部４が試料１の表面に衝突して、試料あるいは光プロ
ーブ５自体を破損する虞れがあった。
このため、本発明の発明者らは、これらの課題を解決
するための光ファイバを提案し、先に特願平５−291829
号、特願平６−53626号、特願平６−55697号、PCT/JP
94/00906として出願している。これらの出願では、光フ
ァイバの一端のクラッドから突出したコアを先端先細り
状に先鋭化した検出端部の基端にクラッドの径を径小と
した径小部を形成し、あるいは検出端部とクラッドを共
に先端先細り状に先鋭化してクラッドの周端部が試料表
面に衝突することを防止している。
また、上記フォトン走査トンネル顕微鏡では、エバネ
ッセント光の強度が極めて小さいので、散乱光の影響を
避け、エバネッセント光の検出効率を高くする必要があ
る。例えば光プローブの検出端部の表面に遮光性の被覆
層を形成し、該被覆層の先端に検出光の波長程度以下の
微小な開口を形成し、検出するエバネッセント光を開口
からのみ入射させることにより、開口以外の領域に照射
される散乱光等を遮光し、散乱光等の影響を低減させる
ことが考えられる。
このため、上述の出願に係る光ファイバでは、検出効
率を向上させるために、真空中で光ファイバを、その中
心軸を中心として回転させ、検出端部の側方あるいは後
方から遮光性の物質の蒸気を供給することにより、検出
端部の表面に、遮光性の被覆層を形成すると共に、検出
端部の先端が遮光性の被覆層から露出した開口部を形成
するようになっている。
しかしながら、遮光性の被覆層を均一に形成し、なお
かつ、波長程度以下の微小な開口を再現性よく形成する
ことが困難である問題があった。
ところで、光ファイバの先端に周囲の環境に応じて光
学特性が変化する機能性物質、例えば蛍光体、試薬等を
付着させた光ファイバセンサが知られている。このよう
な光ファイバセンサは、例えば図３に示すように、光フ
ァイバの一端にコアを先鋭化した先鋭部６を形成し、該
先鋭部６の表面に遮光性の被覆層７を形成し、先鋭部６
の先端が遮光性の被覆層７から露出した開口部に蛍光
体、試薬等の機能性物質８を付着させて形成されている
（eds.W.Pohl＆D.Courjon:Near Field Optics（Book）1
993,17−24）。
このような光ファイバセンサ５では、先鋭部６の先端
の機能性物質８は、例えば周囲の光強度、pH等の環境に
応じて光学特性が変化し、例えば発光あるいは吸光スペ
クトル等が変化する。そして、このような光学特性の変
化を、先鋭部６の他端において検出することにより、先
鋭部６の周囲の環境を検出するようになっている。この
ような光ファイバセンサ５では、先鋭部６の先端に付着
させる機能性物質８のサイズを小さくすることができ、
従来の電気的センサと比較して検出の空間解像度を向上
させ、また、応答時間を高速化することができる。
しかしながら、このような光ファイバセンサでは、機
能性物質を、剥離強度が高い状態で光ファイバの先端に
付着させることが困難であるため、耐久性を向上させる
ことが困難であった。
発明の開示 そこで、本発明の目的は、上述の問題点を解決するた
めに、クラッドの周端部が試料表面に衝突することがな
く、検出効率が高い光ファイバを提供することにある。
また、本発明は、クラッドの周端部が試料表面に衝突
することがなく、検出効率が高い光ファイバを容易に形
成することができる光ファイバの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
また、本発明は、検出の空間解像度を向上させ、耐久
性の高い光ファイバを提供することを目的とする。
本発明は、上述の課題を解決するために提案されたも
のであって、本発明の光ファイバは、光を伝搬させるコ
アと、このコアを覆ってコア内を伝搬する光を遮光する
クラッドとからなる光ファイバの一端にクラッドの外周
からコアの中心にかけて先鋭化した先鋭部を有し、先鋭
部の表面に遮光性の被覆層を有し、先鋭部の先端が遮光
性の被覆層から露出した開口部を有する。
このような光ファイバは、先鋭部がコア中を伝搬する
光を集光する集光部として機能し、遮光性の被覆層が開
口部以外からの光を遮断する遮光部として機能する。そ
して、開口部から光を入出力するようになっている。
また、本発明に係る他の光ファイバは、光を伝搬させ
るコアと、このコアを覆ってコア内を伝搬する光を遮光
するクラッドとからなる光ファイバの一端に、クラッド
を肉薄とした径小部を有し、該径小部の先端から突出し
たコアを先細り状に先鋭化した先鋭部を有し、該先鋭部
の表面に遮光性の被覆層を有し、先鋭部の先端が遮光性
の被覆層から露出した検出光の波長程度以下の開口部を
有することを特徴とするものである。
このような光ファイバは、突出部がコア中を伝搬する
光を集光する集光部として機能し、遮光性の被覆層が遮
光部として機能する。このため、コア中を伝搬する光を
集光して開口部から効率よく出射することができる。
また、このような光ファイバは、遮光性の被覆層が開
口部以外に照射された光を遮光する遮光部として機能
し、先鋭部が開口部から入射した光をコア中に導く結合
部として機能する。この光ファイバは、例えば物質の表
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
光を検出するフォトン走査型顕微鏡等において、物質表
面に近接させてエバネッセント光を散乱させて検出する
光プローブとして使用される。
そして、この光ファイバは、先鋭部の先端を物質表面
に近接させて使用され、遮光性の被覆層から露出した先
鋭部の先端で、物質表面のエバネッセント光を散乱させ
てコアに導く。また、この光ファイバの開口部以外に照
射される検出光は、遮光性の被覆層によって遮断され
る。このため、この光ファイバは、先鋭部の先鋭角が小
さく、また開口部からのみ検出光を検出することができ
るので検出効率の高い光プローブとなる。
さらにまた、本発明に係る他の光ファイバは、クラッ
ドの先端から突出したコアが先鋭化された先鋭部を有
し、先鋭部の表面に遮光性の被覆層を有し、該遮光性の
被覆層から先鋭部の先端が露出すると共に、遮光性の被
覆層に対して先鋭部の先端が陥没したピットを有する。
また、このピットに蛍光体あるいは試薬等の周囲の環境
に応じて光学特性が変化する機能性物質を付設してい
る。
このような光ファイバでは、ピット中の機能性物質が
周囲の環境に反応して、光学特性が変化する。この光学
特性の変化は、光ファイバの他端において検出すること
ができる。このため、測定の空間解像度を向上させた検
出を行うことができる。また、このような機能性物質
は、遮光性の被覆層の先端より陥没したピット内部に付
着されているため、光ファイバの先端が被測定物に衝突
した場合等において、色素が直接被測定物に衝突せずに
保護される。このため、耐久性を向上させることができ
る。
また、上述のような構造の光ファイバを製造する本発
明の光ファイバの製造は、コアの先端を先鋭化して先鋭
部を形成し、先鋭部の表面に遮光性の被覆層を形成し、
遮光性の被覆層をエッチングして先鋭部の先端が遮光性
の被覆層から露出した開口部を形成することを特徴とす
るものである。
この光ファイバの製造方法では、遮光性の被覆層の先
端に、先鋭部の先端が遮光性の被覆層から完全に露出し
た開口部を容易に形成することができ、検出効率が高い
光ファイバを容易に形成することができる。
また、上述のような構造の光ファイバを製造する本発
明の他の光ファイバの製造方法は、酸化ゲルマニウムを
添加した石英からなり光を伝搬させるコアと石英からな
りコアを覆ってコア内を伝搬する光を遮光するクラッド
より構成される光ファイバの一端をフッ化アンモニウム
水溶液、フッ酸及び水からなるエッチング液でエッチン
グすることにより石英クラッドを肉薄として径小部を形
成する第１エッチング工程と、径小部の先端をフッ化ア
ンモニウム水溶液、フッ酸及び水からなるエッチング液
でエッチングすることによりコアを突出させた突出部を
形成すると共に、該突出部の先端を先細り状に先鋭化し
て先鋭部を形成する第２エッチング工程と、突出部の表
面に遮光性の被覆層を形成する第１コーティング工程
と、遮光性の被覆層の先端以外の部分の表面に耐腐食性
の被覆層を形成する第２コーティング工程と、突出部の
遮光性の被覆層をエッチングして突出部の先端が遮光性
の被覆層から露出した開口部を形成する開口工程とを有
することを特徴とするものである。
この光ファイバの製造方法では、遮光性の被覆層の先
端に、先鋭部の先端が遮光性の被覆層から露出した開口
部を容易に形成することができ、検出効率が高い光ファ
イバを容易に形成することができる。
本発明のさらに他の目的、本発明により得られる効
果、本発明のさらに具体的な構成は、以下において説明
される具体的な実施例から一層明らかにされるであろ
う。
図面の簡単な説明 図１は、フォトン走査型顕微鏡の原理を模式的に示す
図である。
図２は、図１に示すフォトン走査型顕微鏡のエバネッ
セント波を検出する動作を示す図である。
図３は、従来の光ファイバセンサの先端の構造を示す
図である。
図４は、本発明の第１実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図５は、上記第１実施例の光ファイバの先端の具体的
な構造を示す図である。
図６は、本発明の第２実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図７は、上記第２実施例の光ファイバの先端の具体的
な構造を示す図である。
図８は、本発明の第３実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図９は、本発明の第４実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図10は、本発明の第５実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図11は、本発明の第６実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図12は、本発明の第７実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図13は、本発明の第８実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図14は、本発明の第９実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図15は、上記第９実施例の光ファイバの先端の具体的
な構造を示す図である。
図16は、本発明の第10実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図17は、本発明の第11実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図18は、本発明の第12実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図19は、光ファイバを用いたフォトン走査トンネル顕
微鏡のコレクションモードでの動作を原理的に示す図で
ある。
図20は、光ファイバを用いたフォトン走査トンネル顕
微鏡のイルミネーションモードでの動作を原理的に示す
図である。
図21は、本発明の第13実施例に係る光ファイバの構造
を示す図である。
図22は、本発明の第14実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図23は、上記第14実施例の光ファイバの屈折率の分布
を示す図である。
図24は、上記第14実施例の光ファイバの先端の具体的
な構造を示す図である。
図25は、シングルモードの光ファイバ中の光の伝搬を
示す図である。
図26は、上記第14実施例の光ファイバ中の光の伝搬を
示す図である。
図27は、本発明の第15実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図28は、本発明の第16実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図29は、上記第16実施例の光ファイバの先端の具体的
な構造を示す図である。
図30は、本発明の第17実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図31は、本発明の第18実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図32は、本発明の第19実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図33は、本発明の第20実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図34は、上記第20実施例の光ファイバの遮光性の被覆
層の他の具体的な構成を示す図である。
図35は、光ファイバの先端の先鋭角と伝達係数の関係
を示す図である。
図36は、本発明の第21実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図37は、本発明の第22実施例の光ファイバの構造を示
す図である。
図38は、本発明の第23実施例の光ファイバの製造方法
のエッチング工程を示す図である。
図39は、上記第23実施例の光ファイバの製造方法の第
１エッチング工程を示す図である。
図40は、上記第23実施例の光ファイバの製造方法の第
４エッチング工程を示す図である。
図41は、上記第４エッチング工程におけるコアとクラ
ッドの間の比屈折率差と先鋭角の関係を示す図である。
図42は、上記エッチング工程においてエッチング液の
組成を変化させたときの先鋭角の変化を示す図である。
図43は、上記エッチング工程においてエッチング液の
組成を変化させたときの先鋭角の変化を示す図である。
図44は、上記第23実施例の光ファイバの製造方法のコ
ーティング工程を示す図である。
図45は、上記第23実施例の光ファイバの製造方法の開
口工程を示す図である。
図46は、上記第23実施例の第２エッチング工程におけ
るエッチング時間とクラッド径及び先端の曲率半径の関
係を示す図である。
図47は、上記第24実施例の光ファイバの製造方法の開
口工程を示す図である。
図48は、本発明の第25実施例の光ファイバの製造方法
のエッチング工程を示す図である。
図49は、上記第25実施例の光ファイバの製造方法のエ
ッチング工程におけるエッチング時間とクラッド径の関
係を示す図である。
図50は、本発明の第26実施例の光ファイバの製造方法
のエッチング工程を示す図である。
図51は、上記エッチング工程によって形成される突出
部の先鋭角を示す図である。
図52は、本発明の第27実施例の光ファイバの製造方法
のエッチング工程 を示す図である。
図53は、本発明の第28実施例の光ファイバの製造方法
のエッチング工程を示す図である。
図54は、上記第28実施例の光ファイバの製造方法の第
２エッチング工程を示す図である。
図55は、上記第28実施例の光ファイバの製造方法の第
１コーティング工程を示す図である。
図56は、上記第28実施例の光ファイバの製造方法の第
１コーティング工程において先端にコーティングを行っ
た光ファイバの構造を示す図である。
図57は、上記第28実施例の光ファイバの製造方法の第
２コーティング工程において先端にコーティングを行っ
た光ファイバの構造を示す図である。
図58は、本発明の第29実施例の光ファイバの製造方法
のエッチング工程を示す図である。
図59は、上記第30実施例の光ファイバの製造方法のコ
ーティング工程を示す図である。
図60は、上記第30実施例の光ファイバの製造方法の感
光体層形成工程を示す図である。
図61は、上記第30実施例の光ファイバの製造方法の感
光体層形成工程において感光体層を形成した光ファイバ
の構造を示す図である。
図62は、上記第30実施例の光ファイバの製造方法の感
光体層形成工程においてクラッド径を変化させたときの
感光体の付着体を示す図である。
図63は、上記第30実施例の光ファイバの製造方法の感
光工程を示す図である。
図64は、上記第30実施例の感光工程に使用する原子間
力顕微鏡の構成を示す図である。
図65は、上記原子間力顕微鏡における光ファイバの先
端とプリズム表面の間の距離と、光ファイバの振動の振
幅の関係を示す図である。
図66は、上記第30実施例の露出部形成工程において露
出部が形成された光ファイバの構造を示す図である。
図67は、上記露出部形成工程において形成された露出
部の構造を示す拡大図である。
図68は、本発明の第31実施例の光ファイバの製造方法
のピット形成工程を示す図である。
図69は、上記第31実施例の光ファイバの製造方法のピ
ット形成工程においてピットを形成した光ファイバの構
造を示す図である。
図70は、上記第31実施例の光ファイバの製造方法の色
素付着工程において色素を付着させた光ファイバの構造
を示す図である。
図71は、本発明の第32実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図72は、本発明の第33実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図73は、本発明の第33実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図74は、上記第33実施例の光ファイバの製造方法によ
り形成された光ファイバの突出部の形状を示す拡大斜視
図である。
図75は、上記第33実施例の光ファイバの製造方法によ
り形成された他の光ファイバの突出部の形状を示す拡大
斜視図である。
図76は、上記第33実施例の光ファイバの製造方法のエ
ッチング工程におけるエッチング時間と、チップ長及び
先鋭角との関係を示す図である。
図77は、上記第33実施例と上記第28実施例の光ファイ
バの製造方法により形成した突出部のチップ長及び先鋭
角との関係を示す図である。
図78は、本発明の第36実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図79は、コア径及び屈折率分布が異なる３種類の光フ
ァイバの屈折率分布を示す図である。
図80は、上記光ファイバを先鋭化したときの突出部の
先端の半径の分布を示す図である。
図81は、上記光ファイバを先鋭化したときの突出部の
先端の半径の分布を示す図である。
図82は、上記光ファイバを先鋭化したときの突出部の
先端の半径の分布を示す図である。
図83は、本発明の第37実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図84は、上記第37実施例の光ファイバの製造方法のエ
ッチング工程のエッチングを示す図である。
図85は、本発明の第40実施例の光ファイバの製造方法
のエッチング工程のエッチングを示す図である。
図86は、上記第40実施例のエッチング工程において使
用するエッチング液の組成を変えたときに形成される光
ファイバの形状を示す図である。
図87は、本発明の第41実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図88は、上記第41実施例の光ファイバの製造方法のエ
ッチング工程における先鋭化を示す図である。
図89は、本発明の第42実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図90は、上記第42実施例の光ファイバの製造方法のエ
ッチング工程における先鋭化を示す図である。
図91は、本発明の第44実施例の光ファイバの製造方法
を示す図である。
図92は、上記第44実施例の光ファイバの製造方法の第
２エッチング工程のエッチングを示す図である。
図93は、本発明の第46実施例の光ファイバの製造方法
を説明するための図である。
図94は、上記第46実施例の光ファイバの製造方法を説
明するための図である。
図95は、上記第46実施例の光ファイバの製造方法を説
明するための図である。
図96は、上記第46実施例の光ファイバの製造方法を説
明するための図である。
図97は、本発明の第47実施例の光ファイバの製造方法
で表面に被覆層を形成した突出部の先端の拡大図であ
る。
発明を実施するための最良の形態 本発明に係る光ファイバは、中心にコアを有し、この
コアを覆ってクラッドが設けられて、長尺状の線状体と
して形成されている。そして、光ファイバの一端にコア
の先端を先鋭化した先鋭部が設けられており、先鋭部の
表面に遮光性の被覆層を有し、先鋭部の先端が遮光性の
被覆層から露出した開口部を有している。この光ファイ
バでは、遮光性の被覆層が開口部以外に照射される光を
遮断する遮断部として機能し、開口部からのみ光を入出
力するようになっている。
コア内を伝搬する光は、該コアとクラッドとの境界で
反射を繰り返してコア内を伝搬し、上記先鋭部において
集光されて、開口部から外部に照射される。また、開口
部から先鋭部に入射した光は先鋭部を介してコア中に導
かれ、コア中を伝搬する。この伝搬光は、光ファイバの
他端において検出される。
本発明の第１実施例に係る光ファイバは、例えば図４
に示すように、コア12径がdcでクラッド13径がd0の光フ
ァイバ11の一端にクラッド13の外周からコア12の中心に
かけて円錐状に先鋭化した先端角がθ１である先鋭部14
を有している。そして、この光ファイバ10は、先鋭部14
の表面に遮光性の被覆層15を有し、先鋭部14の先端が遮
光性の被覆層15から露出した開口部16を有する。
具体的には、例えばコア12径dcは3.4μｍで、クラッ
ド13径d0は125μｍで、コア12は、酸化ゲルマニウムGeO
2を添加した石英SiO2からなり、クラッド13は、石英SiO
2からなる。上記先鋭部14の先鋭角θ１は、例えば20度
乃至25度程度となっている。また、遮光性の被覆層15
は、例えば金、銀、アルミニウム等の遮光性に優れた物
質からなり、図５に先鋭部14の先端の拡大図を示すよう
に、100nm程度の厚さで形成されている。また、上記開
口部16の直径は、30nmとなっており、検出光の波長より
小さくなっている。また、先鋭部14の先端の曲率半径
は、5nm以下（すなわち、先鋭部14の先端の直径が10nm
以下）となっている。
このような構造の光ファイバ10は、例えばエバネッセ
ント光を検出して物体の形状を測定するフォトン走査型
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。このフォトン走査型顕微鏡では、先
鋭部14を物質表面に近接させた状態で、光ファイバ10で
物質表面上を走査する。物質表面付近に存在するエバネ
ッセント光は、先鋭部14の先端で散乱され、先鋭部14を
介してコア12中に導かれる。そして、このフォトン走査
型顕微鏡は、コア12に導かれた光を先鋭部14の他端にお
いて検出する。
ここで、エバネッセント光の強度は、物質表面からの
距離に応じて減衰するため、先鋭部14の先端で散乱され
るエバネッセント光の強度は、物質表面と先鋭部14の先
端との距離に応じて変化する。したがって、上記走査に
応じたエバネッセント光の検出出力の強度分布を求める
ことにより、物質表面の形状を測定することができる。
上述の光ファイバ10では、遮光性の被覆層15が光を遮
る遮光部として機能するため、開口部16以外に照射され
る光がコア12に入射することを防止できる。このため、
先鋭部14の先端の開口部16から開口部16の大きさに近い
波長の検出光を選択的に取り込むことができる。これに
より、散乱光の影響を減少させて検出効率を高くするこ
とができ、強度が極めて弱いエバネッセント光を確実に
検出することができる。
また、この光ファイバ10は、クラッド13の外周からコ
ア12の中心にかけて円錐状に先鋭化した先鋭部14を設け
ているため、光ファイバ10により試料表面上を走査する
際に、クラッド13の周端部が試料表面に衝突することが
なく、試料表面あるいは光ファイバ10を損傷することを
防止することができる。
また、本発明の第２実施例の光ファイバは、図６に示
すように、上述の第１実施例の光ファイバ10と同様に、
光ファイバ11の一端にクラッド13の外周からコア12の中
心にかけて円錐状に先鋭化した先鋭部24を有している。
そして、この光ファイバ20は、先鋭部24の表面に遮光性
の被覆層25を有し、遮光性の被覆層25の表面の先端以外
の部分に耐腐食性の被覆層26を有し、先鋭部24の先端が
遮光性の被覆層25及び耐腐食性の被覆層26から露出した
開口部27を有する。
先鋭部24の先端の曲率半径は、図７に先鋭部24の先端
の拡大図を示すように、5nm以下である。遮光性の被覆
層25は、例えばアルミニウム等からなり、800nm程度の
厚さで形成されている。耐腐食性の被覆層26は、例えば
金などからなり、80nm程度の厚さで形成されている。ま
た、上記開口部27の直径は、例えば40nmとなっている。
このような構成の光ファイバ20は、上述の第１実施例
の光ファイバ10と同様に、フォトン走査トンネル顕微鏡
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。上記遮光性の被覆層25を構成するアルミニ
ウムは、遮光性が高く、さらに導電性が高いため、外乱
によるノイズに影響されずに測定を行うことができる。
また、アルミニウムは、安価に入手できるため、遮光性
の被覆層25として適当であるが、使用遮光性の被覆層25
として使用することができる材質は、アルミニウムだけ
でなく、遮光性が高く、導電性が高い材質であれば、
金、銀、白金等でもよい。
また、本発明の第３実施例の光ファイバは、図８に示
すように、光ファイバ11の先端に円錐状の先鋭部33を有
し、光ファイバ11の基端にクラッド13が先細り状とされ
た先細り部34を有し、上記先鋭部33と先細り部34との間
にクラッド13径がd1（dc＜d1＜d0）とされた径小部35を
有する。
この光ファイバ30は、上記図８に示すように長さL0の
径小部35のクラッド13の径が細くなっているため、わず
かな力によっても光ファイバ30の径方向にたわむように
なっている。
このため、このような光ファイバ30を、例えば物質を
構成する原子間に働く力を検出する原子間力顕微鏡にお
いて原子間力を測定するプローブとして使用し、共振周
波数で共振させた状態で、物質表面に近接させ、原子間
力による振幅の変化を測定すれば、検出感度の高い原子
間力の検出を行うことができる。
また、このような光ファイバ30は、上述のフォトン走
査トンネル顕微鏡の光プローブしても用いることができ
る。この場合、光ファイバ30の一端からの検出光を上述
のフォトン走査トンネル顕微鏡の検出部に供給すること
により、上述の原子間力の検出と、エバネッセント光の
検出を同時に行うことができる。
本発明の第４実施例の光ファイバは、図９に示すよう
に、上述の第３実施例の光ファイバ30と同様に、光ファ
イバ11の先端に円錐状の先鋭部43を有し、光ファイバ11
の基端にクラッド13が先細り状とされた先細り部44を有
し、上記先鋭部43と先細り部44との間にクラッド13径が
d1（dc＜d1＜d0）とされた径小部45を有する。また、こ
の光ファイバ40は、上記先鋭部43の表面に遮光性の被覆
層46を有し、該遮光性の被覆層47の先端に、コア12の先
端が露出した開口部47を有する。
このような光ファイバ40は、上述の図８に示す光ファ
イバ30と同様に原子間力顕微鏡において原子間力を測定
するプローブとして使用することができ、光ファイバ40
の一端からの検出光を上述のフォトン走査トンネル顕微
鏡の検出部に供給することにより、原子間力の測定と同
時にエバネッセント光の測定を行う光プローブとして使
用することができる。この場合、遮光性の被覆層47が、
開口部47以外からコア12に入射する光を遮断する遮光部
として機能するため、エバネッセント光の検出感度を向
上させることができる。
また、本発明の第５実施例の光ファイバは、例えば図
10に示すように、上記第１及び第２実施例の光ファイバ
と同様に、光ファイバ11の一端にクラッド13を先細り状
に先鋭化した先鋭部51を有し、この先鋭部51の先端から
突出したコア12を先鋭化した突出部52を有し、突出部52
の表面に遮光性の被覆層53を有し、突出部52の先端が遮
光性の被覆層53から露出した開口部54を有する。
上記第１及び第２実施例の光ファイバでは、上記図４
及び図６に示すように、コア12の先鋭角θ１が、クラッ
ド13の先鋭角θ２とほぼ等しくなっているが、この光フ
ァイバ50では、コア12の先鋭角θ１が、クラッド13の先
鋭角θ２より小さくなっている。
このような形状の光ファイバ50は、上記フォトン走査
トンネル顕微鏡の光プローブとして用いることができ
る。この光ファイバ50では、遮光性の被覆層53を設けて
いるため、開口部54からのみ検出光を入射させることが
でき、検出効率を向上させることができる。
また、本発明の第６実施例の光ファイバは、例えば図
11に示すように、上記第１及び第２実施例の光ファイバ
と同様に、光ファイバ11の一端にクラッド13を先細り状
に先鋭化した先鋭部51を有し、この先鋭部15の先端から
突出したコア12を先鋭化した突出部52を有し、突出部52
の表面に遮光性の被覆層53を有し、突出部52の先端が遮
光性の被覆層53から露出した開口部54を有する。
上記第５実施例の光ファイバ50では、上記図10に示す
ように、コア12の先鋭角θ１が、クラッド13の先鋭角θ
２より小さくなっているが、この光ファイバ55では、コ
ア12の先鋭角θ１が、クラッド13の先鋭角θ２より大き
くなっている。
このような形状の光ファイバ55は、上記第５実施例の
光ファイバ50と同様に、フォトン走査トンネル顕微鏡の
光プローブとして用いることができる。この光ファイバ
55では、遮光性の被覆層53を設けているため、開口部54
からのみ検出光を入射させることができ、検出効率を向
上させることができる。
ところで、光ファイバ中を伝搬する光は、コア12径が
光の波長程度以下となると、コア12中に閉じこめておく
ことができなくなる。このため、このような光ファイバ
の表面に導電性の被覆層が形成されていると、コア12か
ら洩れ出た光が導電性の被覆層によって吸収されてしま
い、伝搬効率が低下する。
しかしながら、この光ファイバ55では、コア12の先鋭
角θ１が、クラッド13の先鋭角θ２より大きくなってい
るために、突出部52のコア12の径が検出光の波長程度以
下になる位置から、突出部の先端までの距離が短くなっ
ている。このため、この光ファイバ55では、突出部52で
の光の吸収を低減させることができ、光の伝搬効率を向
上させて、光検出効率を向上させることができる。
また、本発明の第７実施例の光ファイバは、例えば図
12に示すように、光ファイバ11の一端にクラッド13を径
小とした径小部64を有し、この径小部64の先端にコア12
を先鋭化した突出部65を有する。そして、この光ファイ
バ60は、上記突出部65の表面に金等からなる遮光性の被
覆層66を有し、該遮光性の被覆層66の先端以外の表面に
合成樹脂等からなる耐腐食性の被覆層67を形成した後、
上記遮光性の被覆層66をエッチングすることにより形成
され、上記突出部65の先端が遮光性の被覆層66から露出
した開口部68を有する。
このような構成の光ファイバ60は、フォトン走査型ト
ンネル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、突出部65を物質表面に近接させ
て突出部65でエバネッセント光を散乱させ、この散乱し
た光をコア12に導いて検出するようになっている。この
光ファイバ60では、遮光性の被覆層66が光を遮る遮光部
として機能し、突出部65の先端の開口部68が検出光を散
乱させて突出部65に導く検出部として機能し、開口部68
から検出光を選択的に取り込むことができる。そして、
突出部65に取り込まれた検出光は、突出部65からコア12
に導かれる。
このため、この光ファイバ60では、開口部68以外から
散乱光がコア12に入射されることがなく、散乱光の影響
をなくして検出効率を高くすることができ、パワーが極
めて小さいエバネッセント光を確実に検出することがで
きる。
また、この光ファイバ60では、上述のように光ファイ
バ11の一端に径小部64を形成し、径小部64の先端に突出
部65を形成したため、該径小部64が突出部65を延長する
延長部材として機能する。このため、フォトン走査トン
ネル顕微鏡において試料表面を走査させたときに、クラ
ッド13の周端部が試料表面に衝突することがなく、試料
表面又は光ファイバ60の先端を損傷することを防止する
ことができる。
また、この光ファイバ60は、径小部64の径d2を径小部
64の長さに対して小さく設定したため、わずかな外力に
よっても光ファイバ11の径方向にたわむようになる。
このため、このように構成した光ファイバ60を、例え
ば物質を構成する原子間に働く力を検出する原子間力顕
微鏡において原子間力を測定するプローブとして使用す
れば、検出感度の高い原子間力の検出を行うことができ
る。この場合、光ファイバ60の一端を上述のフォトン走
査トンネル顕微鏡の検出部に供給することにより、原子
間力の測定と同時にエバネッセントの測定を行うことが
できる。
また、コア12中のエルビウムEr3+あるいはネオジウム
Nd3+等を添加することができる。このような組成とする
ことにより、エルビウムEr3+あるいはネオジウムNd3+等
によってコア12中を伝搬する光を増幅させることがで
き、コア12自体に光増幅機能を持たせることができる。
このように、コア12に光増幅機能を持たせた光ファイ
バを用いて構成した光ファイバを上述のフォトン走査ト
ンネル顕微鏡等に使用した場合には、開口部68から入射
した検出光をコア12内で増幅することができ、光検出感
度を飛躍的に向上させることができ、感度の高い光検出
を行うことができる。
また、このような光ファイバ60を石英SiO2からなるコ
ア12と、フッ素Ｆを添加した石英SiO2からなるクラッド
13を有するシングルモードファイバを用いて形成しても
よい。
また、本発明の第８実施例の光ファイバは、例えば図
13に示すように、コア12とクラッド13からなる光ファイ
バ11の一端にクラッド13が先細り形状に形成されたテー
パー部71を有し、テーパー部71の先端にクラッドが平坦
とされた平坦部74を有し、円錐形状に先鋭化されたコア
12が平坦部74から突出した突出部75を有する。また、こ
の光ファイバ70は、突出部75の表面に遮光性の被覆層76
及び耐腐食性の被覆層77を有し、突出部75の先端が遮光
性の被覆層76及び耐腐食性の被覆層77から露出した開口
部78を有している。
このような形状の光ファイバ70は、突出部75の基端に
クラッド13が先細り状とされたテーパー部71が形成され
ているために、突出部75の基端の強度を高くすることが
でき、上述のフォトン走査トンネル顕微鏡に使用した場
合に、試料表面に衝突したときなどに破壊されにくく、
耐久性を向上させることができる。
また、本発明の第９実施例の光ファイバは、例えば図
14に示すように、第７実施例の光ファイバ60と同様に、
光ファイバ11の一端にクラッド13を径小とした径小部84
を有し、この径小部84の先端にコア12を先鋭化した突出
部85を有する。そして、この光ファイバ80は、上記突出
部85の表面に金等からなる遮光性の被覆層86を有し、突
出部85の先端が遮光性の被覆層86から露出した開口部87
を有する。
この開口部87は、遮光性の被覆層86の表面に感光体層
を形成した後、エバネッセント光により該感光体層の先
端のみを選択的に露光し、露光した感光体層を除去して
感光体層の先端に露出部を形成した後、露出部より露出
した遮光性の被覆層86をエッチングすることにより形成
されている。このため、この開口部87は、例えば図15に
示すように、50nm程度の極めて小さい径を有する開口と
なっている。
このような、光ファイバ80は、上述の第７実施例の光
ファイバ60と同様に、フォトン走査型トンネル顕微鏡に
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、突出部85の先端の開口部87が検出光を散乱させ
て突出部85に導く検出部として機能し、開口部87から検
出光を選択的に取り込むことができるため、散乱光の影
響をなくして検出効率を高くすることができ、パワーが
極めて小さいエバネッセント光を確実に検出することが
できる。
また、上述の第７実施例の光ファイバ60と同様に試料
表面又は光ファイバ60の先端を損傷することを防止する
ことができる。
また、本発明の第10実施例の光ファイバは、例えば図
16に示すように、上述の第７及び第９実施例の光ファイ
バ60、70と同様に、クラッド13径を径小とした径小部94
と、コア12を先鋭化した突出部95と、突出部95の表面に
形成された遮光性の被覆層96とを有する。
また、この光ファイバ90は、遮光性の被覆層96の先端
部が除去された開口部91と、開口部91の遮光性の被覆層
96の先端に対して突出部95の先端が陥没したピット93を
有する。このピットの径93は、50nm程度となっており、
このピット93の中に色素あるいは試薬等の周囲の環境に
応じて光学特性が変化する物質92を有する。
このような形状の光ファイバ90は、ピット93に上記物
質92として色素あるいは蛍光体等を付着させておき、ピ
ット93の反対側のコア12にレーザ光等の光を入射する
と、コア12を伝搬した光が突出部95により集光されてピ
ット93中の色素あるいは蛍光体等を発光させる。そし
て、この発光によりピット93外の被測定物等を照射する
ことにより、微小な光源として機能する。
また、このような形状の光ファイバ90は、ピット93に
色素あるいは試薬等の周囲の環境に応じて光学特性が変
化する物質92を付着させることにより、例えば発光、p
H、特定の物質等のピット93の周囲の環境に応じて物質9
2の光学特性が変化する。この物質92の光学特性の変化
をコア12を介して伝搬される光によってピット93の反対
側で検出することにより、ピット93の周囲の環境を検出
する光ファイバセンサとして機能する。
具体的には、被測定物のpHに応じて発光スペクトルが
変化するフルオレセイナミン（fluoresceinamine）等の
色素を使用すると、この光ファイバはpHを検出するpHセ
ンサとして機能する。すなわち、このような光ファイバ
90は、上述のように開口部91の径が50nm程度であるた
め、空間解像度を向上させたpHセンサとして使用するこ
とができる。
また、このような光ファイバ90では、周囲の環境を検
出するための物質92がピット93の内部に形成されている
ため、光ファイバの先端が被測定物に衝突したときで
も、上記物92が遮光性の被覆層96の先端によって保護さ
れているため剥離しにくい。このため、このような光フ
ァイバ90は、色素等の検出部の剥離強度を向上させて耐
久性を向上させることができる。
また、本発明の第11実施例の光ファイバは、例えば図
17に示すように、コア12と、クラッド13を共に先細り状
に先鋭化した先鋭部104を有し、先鋭部104の先端のクラ
ッド13から突出したコア12が円錐状に先鋭化された突出
部105を有する。この突出部105の基端の径は、100nm程
度となっている。上記コア12は、酸化ゲルマニウムGeO2
を高濃度に添加した石英SiO2からなり、クラッド13は、
石英SiO2からなる。
ここで、コア12の先端が先鋭化している光ファイバ11
中を伝搬する光は、コア12径が徐々に減少すると、光が
伝搬する領域の径が減少してパワー密度が増加する。し
たがって、コア12径を徐々に減少させることにより、コ
ア12中を伝搬する光を集光させることができる。
しかしながら、コア12径が光の波長程度以下になる
と、コア12とクラッド13の境界を越えてクラッドモード
で伝搬するため、伝搬光の強度が減少する。このため、
コア12径が波長程度以下となる位置からコア12の先端ま
での距離を短くして光の減衰を低減させることが望まし
い。
上記図17に示す光ファイバ100では、突出部105の基端
の径が100nm程度と、検出光の波長程度以下となってい
るため、コア12中を伝搬する光がクラッド13中に伝搬せ
ず、光の減衰を低減することができる。
また、本発明の第12実施例の光ファイバは、例えば図
18に示すように、コア12と、クラッド13が共に先細り状
に先鋭化した先鋭部114を有し、先鋭部114のクラッド13
の先端から円錐状に先鋭化したコア12が突出した突出部
115を有し、該突出部115の表面に遮光性の被覆層116を
有し、該被覆層116の先端から突出部115の先端が露出し
た開口部117を有する。該開口部117の直径は、30nm程度
と検出光の波長より小さくなっている。
このような構成の光ファイバ110は、上述のフォトン
走査トンネル顕微鏡においてエバネッセント光を検出す
る光ファイバとして使用される。
具体的には、図19に示すように、プリズム120上の試
料121の裏面からレーザ光を、該プリズム120の全反射角
で入射させる。このとき、レーザ光はプリズム120表面
で反射されるが、プリズム120表面には、物質表面の光
の波長程度以下の領域を伝搬するエバネッセント光が発
生する。このエバネッセント光は、試料121を介して伝
搬し、試料121表面の光の波長程度以下の領域にエバネ
ッセント光の場が発生する。
このような試料121表面から光の波長程度以下の距離
の位置に、上記光ファイバ110の先端の開口部117を近接
させると、開口部117の先端でエバネッセント光が散乱
されてコア12中に入射する。そして、コア12中に入射し
た光はコア12中を伝搬し、開口部117の他端に設けられ
ている受光部122に入射する。
この光ファイバ110では、遮光性の被覆層116を設けて
いるために開口部117以外からは、光ファイバ11中にエ
バネッセント光が入射しない。このため、検出感度及び
空間解像度を向上させることができる。
上述のようなエバネッセント光の検出は、フォトン走
査トンネル顕微鏡のコレクションモードの動作と呼ばれ
る。これに対し、フォトン走査トンネル顕微鏡のイルミ
ネーションモードの動作では、図20に示すように、開口
部117の他端からコア12中にレーザ光を入射させる。そ
して、上述の図17に示す光ファイバ100と同様に、先鋭
部114でコア12中の光が集光される。先鋭部114で集光さ
れた光は、開口部117の径が光の波長程度以下となって
いるため、開口部117からエバネッセント光として試料1
21表面に照射される。そして、エバネッセント光により
試料121を照射し、透過光をレンズ123により集光して受
光部124で受光する。
この光ファイバ110は、上述の図17に示す光ファイバ1
00と同様に、先鋭部114でコア12の伝搬光を集光させる
ため、開口部117から試料121表面に照射される光の強度
を増加させることができる。
また、開口部117以外からコア12外に出射する光は遮
光性の被覆層116により遮断されるため、開口部117から
のみ試料121表面に検出光を照射させることができる。
このため、このような光ファイバ110をフォトン走査ト
ンネル顕微鏡の光プローブとして用いることにより、測
定の検出感度及び空間解像度を向上させることができ
る。
また、本発明の第13実施例の光ファイバは、例えば図
21に示すように、光ファイバ11の一端に、クラッド13径
を肉薄とした径小部126を有し、該径小部123の先端から
露出したコア12を先鋭化した突出部125を有し、該突出
部124の表面に遮光性の被覆層126を有し、突出部125の
先端が遮光性の被覆層126から露出した開口部127を有す
る。
上記突出部125のコア12の先鋭角θは、突出部125の先
端ほど小さくなっている。突出部125の長さＬと突出部1
25の先端の先鋭角θは、例えば図74に示すように、それ
ぞれ2.1μｍと28度程度となっている。あるいは、この
長さＬと先鋭角θは、例えば図75に示すように、それぞ
れ1.52μｍと36.5度程度となっている。
このような形状の光ファイバ120では、突出部125の長
さが小さくなっているために、開口部127から入射した
光が突出部125と遮光性の被覆層126の境界で反射する際
の遮光性の被覆層126による吸収を低減させて、損失を
低下させることができる。このため、このような光ファ
イバ120を上述のフォトン走査トンネル顕微鏡の光プロ
ーブとして用いた場合に、検出効率を向上させることが
できる。
また、本発明の第14実施例の光ファイバは、例えば図
22に示すように、クラッド133の一端から突出したコア1
32が円錐状に先鋭化した突出部134を有し、該突出部134
の表面に遮光性の被覆層135を有し、突出部134の先端が
遮光性の被覆層135から露出した開口部136を有する。
この光ファイバ130は、例えば図23に示すように、マ
ルチモードファイバから構成されており、コア132のク
ラッド133に対する比屈折率差Δｎが１％で、屈折率が
徐々に変化するグレーデッドインデックス型の屈折率分
布を有する。また、上記突出部134の先鋭角は、50゜程
度で、その先端の曲率半径は、例えば図24に示すよう
に、5nm程度となっている。
ここで、例えば上記図12に示す光ファイバ60におい
て、例えば図25に示すように、開口部68から突出部65に
入射した検出光は、１つの伝搬モードでコア12中を伝搬
する。このとき、突出部65に入射した光は必ずしも効率
よく１つの伝搬モードに結合できるわけではなく、損失
を生じる。
これに対し、上記図22に示す光ファイバ130では、マ
ルチモードファイバを用いており、複数の伝搬モードの
光を伝搬することができるため、例えば図26に示すよう
に、開口部136からコア132とクラッド133との境界での
反射の臨界角以内で突出部134に入射した光であれば、
伝搬することができる。これにより、結合効率を向上さ
せて検出光のピックアップ効率を向上させることができ
る。
また、上述の図12に示す第11実施例と同様に、突出部
135の基端のクラッド133を径小とした径小部を設けても
よい。この場合、上述のフォトン走査トンネル顕微鏡に
用いた場合に、クラッド133が試料表面に衝突すること
を防止することができる。
また、本発明の第15実施例の光ファイバは、例えば図
27に示すように、コア12中の添加物質（ドーパント）を
徐々にクラッド13中に拡散させ、等価的にコア12径を徐
々に増加させたコア径増加部144を有する。そして、こ
の光ファイバ140は、コア径増加部144の先端に、クラッ
ド13から突出したコア12を円錐状に先鋭化した突出部14
5を有し、該突出部145の表面に遮光性の被覆層146を有
し、突出部145の先端が遮光性の被覆層146から露出した
開口部147を有する。
このような構造の光ファイバ140では、コア径増加部1
44及び突出部145がマルチモードファイバと同様の屈折
率分布を有する。このため、上述の図22に示す光ファイ
バ130と同様に臨界角を大きくすることができ、検出光
のピックアップ効率を向上させることができる。
また、本発明の第16実施例の光ファイバは、例えば図
28に示すように、上述の図14に示す第９実施例の光ファ
イバ80と同様に、径小部154と、突出部155と、合成樹脂
等からなる疎水性の被覆層156を有する。また、この光
ファイバ150は、突出部155の先端が疎水性の被覆層156
から露出した開口部の表面に、色素を添加した石英等の
被覆層157を有する。この被覆層157は、図29に示すよう
に、突出部155の表面に40nm程度の厚さで形成されてい
る。
このような構成の光ファイバ150は、被覆層157中の色
素が被覆層157に入射した光に応じて発光し、この光が
突出部155を介してコア12に入射するため、光を検出す
る検出部として機能する。このような光ファイバ150で
は、突出部155の先端の表面に色素を添加した石英等を
付着させて被覆層157を形成しているため、単に突出部1
55の先端の表面に色素を付着させた場合に比して色素の
剥離強度が高くなっている。このため、耐久性の高いフ
ァイバ150となる。
また、このような光ファイバ150は、上述の色素の代
わりに、pH等の周囲の環境に応じて光学特性が変化する
物質を上記被覆層157を構成する石英等に添加すること
により、被覆層157の周囲の環境を検出する光ファイバ
センサとして機能する。
また、本発明の第17実施例の光ファイバは、例えば図
30に示すように、上述の図28に示す第16実施例の光ファ
イバ150と同様に、径小部164と、突出部165とを有す
る。また、この光ファイバ160は、突出部165の表面に遮
光性の被覆層166を有し、該遮光性の被覆層166の表面に
合成樹脂等からなる疎水性の被覆層167を有し、突出部1
65の先端が遮光性の被覆層166、疎水性の被覆層167から
露出した開口部の表面に、色素等を添加した石英等の被
覆層158を有する。この被覆層158は、上述の図29に示す
光ファイバ150と同様に、突出部165の表面に40nm程度の
厚さで形成されている。
このような構成の光ファイバ160は、光ファイバ150と
同様に光を検出する検出部として機能する。また、この
ような光ファイバ160では、遮光性の被覆層166を形成し
ているため、光ファイバ160の被覆層168以外に照射され
る光を遮断する遮光部として機能するため、外乱光の影
響を低減させて検出効率を向上させることができる。
また、本発明の第18実施例の光ファイバは、例えば図
31に示すように、屈折率の異なる２種類のコア172、173
とクラッド174を有するダブルコアの光ファイバ171から
なる。そして、この実施例の光ファイバ170は、このよ
うな光ファイバ171の一端にコア173がクラッド174から
露出した露出部175を有し、該露出部175の先端にコア17
3が先端先細り状とされた先細り部176を有し、該先細り
部176の先端から突出したコア172が円錐状に先鋭化され
た突出部177を有する。
上記光ファイバ171は、クラッド174が純石英からな
り、コア172、173が酸化ゲルマニウムを添加した石英か
らなる。そして、コア172、173の酸化ゲルマニウムの添
加率は、それぞれ0.9モル％、0.2モル％となっており、
内側のコア172の方が酸化ゲルマニウムの添加率が高く
なっている。そして、先細り部176、突出部177の先鋭角
は、それぞれ130゜、62゜となっている。
このような構成の光ファイバ170は、上述の第１及び
第２実施例の光ファイバ10、20と同様に、フォトン走査
トンネル顕微鏡においてエバネッセント光を検出する光
プローブとして機能し、クラッド174の周端部が試料表
面に衝突することがなく、試料表面あるいは光ファイバ
170を損傷することを防止することができる。
また、このような構成の光ファイバ170は、コア172、
173及びクラッド174の組成に応じて、エッチング液の組
成比を変更することにより、１回のエッチングにより形
成することができるため、容易に製造することができ
る。
また、本発明の第19実施例の光ファイバは、例えば図
32に示すように、第18実施例の光ファイバ170と同様
に、ダブルコアの光ファイバ171の一端にコア173がクラ
ッド174から露出した露出部185を有し、該露出部185の
先端にコア173が先端先細り状とされた先細り部186を有
し、該先細り部186の先端から突出したコア172が円錐状
に先鋭化された突出部187を有する。また、この光ファ
イバ170は、上記突出部187の表面に遮光性の被覆層188
を有し、突出部187の先端が遮光性の被覆層188から露出
した開口部189を有する。
このような構成の光ファイバ180は、上述の第19実施
例の同様に、フォトン走査トンネル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機能し、クラ
ッド174の周縁部が試料表面に衝突することがなく、試
料表面あるいは光ファイバ170を損傷することを防止す
ることができる。
また、この光ファイバ180は、突出部187の表面の遮光
性の被覆層188が検出光を遮断する遮光部として機能す
るため、開口部189からのみ検出光を入射させることが
でき、検出効率を向上させることができる。
また、本発明の第20実施例の光ファイバは、例えば図
33に示すように、光ファイバ11の一端にクラッド13から
突出したコア12を先鋭化した突出部194を有し、該突出
部194の先端に先鋭角を大きくした検出端部195を有し、
突出部194の表面に遮光性の被覆層196を有し、検出端部
195の先端が遮光性の被覆層196から露出した開口部197
を有している。あるいは、図34に示すように、上記遮光
性の被覆層196を突出部194の表面の第１の被覆層198
と、検出端部195の表面の第２の被覆層199から構成し、
検出端部195の先端が第２の被覆層199から露出した開口
部197を有する構成としてもよい。上記突出部194の先鋭
角は20゜程度であり、検出端部195の基端の直径は400〜
600nm程度であり、検出端部195の先鋭角は50゜〜90゜程
度である。
ここで、例えば上述の図14に示すような形状の光ファ
イバ80において開口部87の直径を変化させて、開口部87
から入出力する検出光の伝達係数を求めると、例えば図
35に示すような関係になる。突出部85の先鋭角が20゜、
50゜の光ファイバ80についてこのような関係を求める
と、開口部87の直径がコア12中の検出光の波長（λ/n、
n:コア12の比屈折率）程度以上の領域では、突出部85の
先鋭角が20゜、50゜の場合で伝達係数がほぼ等しいこと
がわかる。
しかしながら、同図より、開口部87の直径がコア12中
の検出光の波長程度以下となると、突出部85の先鋭角20
゜の場合の伝達係数が、先鋭角が50゜の場合の伝達係数
より大幅に小さくなることがわかる。これは、突出部85
の先鋭角が20゜の場合では、先鋭角が50゜の場合に比し
て突出部85の直径が検出光の波長程度以下になる位置か
ら突出部85の先端までの距離が長くなり、先鋭部75の直
径が検出光の波長程度以下となる部分での光の損失が大
きくなるためである。
このため、この第20実施例の光ファイバでは、上述の
ように検出端部195の基端部の直径dAを、検出光の波長
である400nmより大きい600nm程度とし、検出端部195の
先鋭角を50゜〜90゜程度とすることにより、突出部194
の直径が検出光の波長程度以下となる位置から検出端部
195の先端までの距離を短くしている。ここで、開口部1
97の直径dBがそれぞれ200nm、250nmの場合の伝達係数
は、上記図35中に符号＃１、＃２で示すように、それぞ
れ、1.0×10-3、9.0×10-4程度となっている。このた
め、この光ファイバ190では、検出光の減衰を低減させ
ることができ、光検出感度を向上させてS/Nの高い測定
を行うことができる。
また、この光ファイバ190では、上述のように突出部1
94の先鋭角を20゜程度としているため、クラッド13の先
端から検出端部195の先端までを隔離して、クラッド13
の先端と、被検出物とが接触することを防止することが
できる。
また、本発明の第21実施例の光ファイバは、例えば図
36に示すように、上述の図14に示す第９実施例の光ファ
イバ80と同様に、径小部204と、突出部205とを有する。
また、この光ファイバ150は、突出部205の表面にゲル層
あるいは該ゲル層を加熱して形成した被晶質層等からな
る被覆層206を有し、突出部205の先端が被覆層206から
露出した開口部207を有する。
このような構成の光ファイバ200の突出部205中を伝搬
する光は、コア12と被覆層206の境界で反射されて開口
部207から放射される。このため、被覆層206を設けない
場合に比して、突出部の境界での光の反射率を高くする
ことができ、伝達効率を向上させることができる。
また、本発明の第22実施例の光ファイバは、例えば図
37に示すように、上述の図36に示す第21実施例の光ファ
イバ200と同様に、径小部214と、突出部215とを有す
る。また、この光ファイバ210は、突出部215の表面に石
英等の非晶質の被覆層216を有し、該非晶質の被覆層216
の表面に遮光性の被覆層217を有し、突出部215の先端が
上記非晶質の被覆層216及び遮光性の被覆層217から露出
した開口部218を有する。
非晶質の層を設けない場合、突出部215外に洩れた光
は、金等の導電性の材質からなる遮光性の被覆層217と
の境界で反射し、その一部が吸収される。突出部215内
で、このような反射を繰り返すことにより光の強度が減
衰する。これに対し、この光ファイバ210では、突出部2
15の表面に非晶質の被覆層216を設けているため、突出
部215の境界での光の反射率を高くすることができるた
め、突出部215中を伝搬する光が外に洩れにくい。これ
により、この光ファイバ210では、被覆層216を設けない
場合に比して、突出部215の境界での光の吸収を低減さ
せることができ、突出部215中を伝搬する光の減衰を低
減させて光の伝達効率を向上させることができる。
なお、上述の第１〜第22実施例の光ファイバは、上記
先鋭部あるいは突出部がコア中を伝搬する光を集光する
レンズとして機能し、集光した光を開口部から出力させ
て光導波路に入射する際等に使用され、光結合効率の高
い光学結合素子として機能する。
また、このような光ファイバは、上記先鋭部あるいは
突出部により集光した光を有機薄膜等に照射することに
より、記録用光源として機能し、有機薄膜等に情報等を
高密度に記録することができる。
また、本発明に係る光ファイバの製造方法では、コア
とクラッドからなる光ファイバの一端をエッチングして
コアの先端を先鋭化した先鋭部を形成し、先鋭部の表面
に遮光性の被覆層を形成し、遮光性の被覆層をエッチン
グして先鋭部の先端が遮光性の被覆層から露出した開口
部を形成する。
本発明の第23実施例に係る光ファイバの製造方法は、
クラッド径がd0でコア径がdcの光ファイバを出発材料と
して、図38に示す処理手順で上述の図４に示す形状の光
ファイバを製造する。
この光ファイバの製造方法は、光ファイバの一端をエ
ッチングして、クラッドの外周からコアの中心にかけて
円錐状に先鋭化した先鋭部を形成する先鋭化工程と、先
鋭部の表面に遮光性の素材をコーティングして遮光性の
被覆層を形成するコーティング工程と、該コーティング
工程により形成された遮光性の被覆層をエッチングし
て、先鋭部の先端が露出した開口部を形成する開口工程
とからなる。
また、上記先鋭化工程は、光ファイバの一端にクラッ
ドを先細り状としたテーパー部を形成する第１エッチン
グ工程と、コアがテーパー部のクラッドの先端に対して
窪んだ凹部を形成する第２エッチング工程と、コアの先
端とテーパー部の先端を面一とした平坦部を形成する第
３エッチング工程と、クラッドの外周からコアの中心に
かけて円錐状に先鋭化した先鋭部を形成する第４エッチ
ング工程とからなる。
まず、光ファイバを先鋭化する第１から第４エッチン
グ工程について説明する。
以下、クラッド13径d0が125μｍでコア12径dcが3.4μ
ｍでコア中の酸化ゲルマニウムGeO2の添加率が25モル％
である添加率が比較的高い光ファイバを用いた場合につ
いて説明する。
まず、第１エッチング工程において、図38（Ａ）に示
す光ファイバ11の一端220をフッ酸とフッ酸より比重の
軽い液体、例えばスピンドルオイル、シリコンオイル等
との界面で、例えば室温の場合では、22分から30分間程
度エッチングする。
このようにフッ酸とオイルの界面で、光ファイバの一
端220をエッチングすると、図39（Ａ）に示すように、
フッ酸とオイルの表面張力によって光ファイバ11の周囲
の界面230が上昇し、メニスカスが形成される。そし
て、このメニスカスの部分では、フッ酸に接触している
クラッド13がエッチングされて円柱状の形状を保ったま
まで径が減少する。このメニスカスの高さHmは、同図
（Ｂ）に示すように、光ファイバ11がエッチングされ
て、クラッド13の径が減少すると高さが低くなる。した
がって、クラッド13がすべてエッチングされるまで、メ
ニスカスの高さHmが減少し、同図（Ｃ）に示すように、
テーパー部221が形成される。
そして、テーパー部221の先端のコア12がクラッド13
から露出すると、フッ酸中のコア12のエッチング速度が
クラッド13に対して速いため、露出したコア12が、すぐ
にエッチングされて、上記図38（Ｂ）に示すように、光
ファイバ11の一端に円錐状のテーパー部221が形成され
る。
このテーパー部221のクラッド13の先鋭角θ２は、比
重が0.833g/cm3のスピンドルオイルを使用した場合は24
度程度で、比重が0.935g/cm3のシリコンオイルを使用し
た場合は20度程度となっている。この先鋭角θ２は、フ
ッ酸とオイルの比重、粘性等に応じて決定されるため、
再現性が高くなっている。
次に、第２エッチング工程において、テーパー部221
をフッ酸により、例えば２分から３分間程度エッチング
して、図38（Ｃ）に示すように、コア12がテーパー部22
1のクラッド13の先端に対して窪んだ凹部222を形成す
る。上述のようにこの光ファイバ11は、コア12の酸化ゲ
ルマニウムGeO2の添加率が高いため、フッ酸中でのコア
12のエッチング速度がクラッド13に対して非常に速いた
め、テーパー部221の先端のコア12が、先にエッチング
され、コア12がテーパー部221のクラッド13の先端に対
して窪んだ凹部222が形成される。
なお、この第２エッチング工程のエッチングは、上記
第１エッチングと連続して行ってもよい。すなわち、第
１エッチング工程が終了した後、光ファイバをフッ酸中
にさらに突入して、所定時間分のエッチングを行えばよ
い。
また、この第２エッチング工程のエッチングを行う時
間を、上述の２分から増加させると、クラッド13の径が
減少する。例えばクラッド13径が125μｍであった光フ
ァイバに、このようなエッチングを行った後のクラッド
13径は、図46中に四角形の記号で示すように、エッチン
グ時間の増加と共に減少する。例えばエッチング時間を
２分としたときに、エッチング後のクラッド13径が70μ
ｍとなり、エッチング時間を３分としたときに、エッチ
ング後のクラッド13径が50μｍとなる。したがって、こ
のエッチング時間を制御することにより、エッチング後
のクラッド13径を所望の値とすることができる。
なお、図46中の三角形の記号は、このエッチング時間
を可変した場合に、最終的に得られた先鋭部14の先端の
曲率半径を示すものであり、このエッチングを1.5〜２
分程度行うことによって先鋭部14の先端の曲率半径を非
常に小さくすることができることがわかる。
次に、第３エッチング工程において、上記フッ化アン
モニウムの比率Ｘが1.7程度の緩衝フッ酸液を用いてテ
ーパー部221を５〜10分程度エッチングして、図38
（Ｄ）に示すように、コア12の先端とテーパー部221の
先端が面一となる平坦部223を形成する。この第３エッ
チング工程のエッチングでは、上記凹部222より先のク
ラッド13をエッチングすることができればよく、エッチ
ング液の組成は、上記フッ化アンモニウムの比率Ｘが１
以下の緩衝フッ酸液等のコア12のエッチング速度が速い
ものでなければ、特に限定されない。
次に、第４エッチング工程においてＲ、テーパー部22
1を、例えばフッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘが10の
緩衝フッ酸液からなるエッチング液で、例えば60分から
90分間程度エッチングする。
ここで、酸化ゲルマニウムGeO2を添加した石英SiO2か
らなるコア12と、石英SiO2からなるクラッド13は、濃度
40重量％のフッ化アンモニウム水溶液と濃度50重量％の
フッ酸と水の体積比がX:1:Y（Ｙ＝任意）の緩衝フッ酸
液にその端面を接触させておくと、 SiO2: SiO2 ＋ 6HF →H2SiF6＋2H2O H2SiF6＋2NH3→（NH4）2SiF6 GeO2: GeO2 ＋ 6HF →H2GeF6＋2H2O H2GeF6＋2NH3→（NH4）2GeF6 なる化学反応によりクラッド13とコア12がエッチングさ
れる。
また、酸化ゲルマニウムGeO2を添加した石英からなる
コア12と、石英からなるクラッド13とは、上記緩衝フッ
酸液に対する溶解速度（エッチング速度）に差がある。
このコア12とクラッド13の溶解速度の差は、フッ化アン
モニウムの体積比Ｘに強い相関があり、液の温度によっ
て多少の変動はあるがＸが1.7程度のときにコア12とク
ラッド13のエッチング速度がほぼ等しく、Ｘが1.7より
小さいときにコア12のエッチング速度が比較的速く、Ｘ
が1.7より大きいときにクラッド13のエッチング速度が
比較的速くなる。なお、コア12とクラッド13のエッチン
グ速度がほぼ等しくなるときのＸの値は、温度等の条件
により、1.5〜1.7程度で変動する。
このため、Ｘが1.7より大きいエッチング液中で上述
のようにテーパー部221及び平坦部223を形成した光ファ
イバ11をエッチングすると、図40に示すように、クラッ
ド12が上記先鋭角θ２を保ったままエッチングが進行す
る。なお、この図40は、エッチングが終了するまでの時
間をＴとし、エッチング開始時（ｔ＝０）、エッチング
中（ｔ＝T/2）、エッチング終了時（ｔ＝Ｔ）のときの
光ファイバの形状を模式的に示したものである。
このとき、コア12のエッチング速度がクラッド13より
速いため、エッチングが進行すると、クラッド13が先に
エッチングされてコア12が徐々に突出する。このクラッ
ド13から突出したコア12は側面からもエッチングされる
ため、エッチングが進行するにしたがってクラッド13の
先端が先鋭化され、図38（Ｅ）に示すようにクラッド13
の外周からコア12の中心にかけて円錐状に先鋭化した先
鋭部14が形成される。このときの先鋭角θ１は、コア12
とクラッド13のエッチング速度に応じて決まり、 sin（θ1/2）＝Rcore/Rclad（但し、Rcore:コアのエ
ッチング速度、Rclad:クラッドのエッチング速度）なる
関係を有している。
この第４エッチング工程に使用するエッチング液は、
フッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘが10のエッチング液
に限定されるものではなく、例えばＸ＝20等としてもよ
い。
このため、上記第３エッチング工程において、上記フ
ッ化アンモニウムとフッ酸と水の比率がX:1:1（Ｘ＞1.
7）あるいは10:1:Y（Ｙ＜30）等であるエッチング液を
用い、このエッチング液を用いて第４エッチング工程の
エッチングを連続的に行うことができ、第３エッチング
工程と第４エッチングの時間を短縮することができる。
具体的には、第３及び第４エッチングにおいて、例え
ばフッ化アンモニウム水溶液とフッ酸及び水の体積比を
10:1:1としたエッチング液を使用した場合では、第３及
び第４エッチングを通じて全体で90分程度のエッチング
を行えばよい。
また、この光ファイバ11は、コア12の中心付近の酸化
ゲルマニウムGeO2の密度が多くなっているため、この第
４エッチング工程のＸ＝10のエッチング液中では、コア
12の中心付近のエッチング速度が、コア12の周辺付近の
エッチング速度に対して若干遅い。このため、先鋭部14
の先端の曲率半径を小さくすることができる。
また、第４エッチング工程で形成される先鋭部14の先
端角θ１は、上述したようにコア12とクラッド13のエッ
チング速度の比に応じて決まるため、酸化ゲルマニウム
GeO2のコア12中の分布とエッチング液中のフッ化アンモ
ニウムNH4Fの体積比Ｘに依存する。
すなわち、コア12中の酸化ゲルマニウムGeO2の添加率
を可変してコア12とクラッド13の比屈折率差Δｎを可変
した場合には、例えば図41中に黒丸の点で示すように、
コア12とクラッド13の比屈折率差Δｎが大きくなる程、
コア12とクラッド13のエッチング速度の比であるsin
（θ1/2）が小さくなって、先鋭角θ１が小さくなる。
また、この第４エッチング工程で用いるエッチング液
のフッ化アンモニウムとフッ酸と水の比率をX:1:1と
し、フッ化アンモニウムの比率Ｘを変化させると、先鋭
部14の先鋭角θ１は、図42に示すように、フッ化アンモ
ニウムの比率Ｘが10以下程度の場合において、フッ化ア
ンモニウムの比率Ｘの増加に応じて小さくなる。これに
より、フッ化アンモニウムの比率Ｘを選択することによ
り、先鋭部14の先鋭角θ１を制御することができる。
このため、上述の第１エッチング工程においてシリコ
ンオイルとフッ酸の界面でエッチングを行いクラッド13
の先鋭角θ２が20度となっている場合では、Ｘの値を10
より小さくすることにより、上記図11に示すように、先
鋭部51の先鋭角θ２より、先鋭部51から突出した突出部
52のコア12の先鋭角θ１を大きくすることができる。
ところで、この第４エッチング工程で用いるエッチン
グ液中のフッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘは、Ｘが1.
7程度より大きければコア12の先端を先鋭化することが
できるが、Ｘをむやみに大きくするとエッチング速度が
低下し、エッチング時間が長くなる。また、図42に示す
ように、Ｘが40から50程度となると再び先鋭角θ１が増
大するため、Ｘの値は大きくても20〜30程度とすること
が望ましい。
また、この第４エッチング工程で用いるエッチング液
のフッ化アンモニウムとフッ酸と水の比率を10:1:Yと
し、水の比率Ｙを変化させると、先鋭部14の先鋭角θ１
は、図43に示すように水の比率Ｙの増加に応じて増加す
る。これにより、水の比率Ｙを選択することにより、先
鋭部14の先鋭角θ１を制御することができる。
そして、上述の第１から第４エッチング工程により、
上述の図38（Ｅ）に示す構造の光ファイバ225が形成さ
れる。この光ファイバ225の先鋭部14の形状は、酸化ゲ
ルマニウムGeO2の分布に依存して先鋭部14の形状が決定
されるため再現性が高く、対称性のよい円錐形状を形成
することができる。
次に、上述のコーティング工程とエッチング工程につ
いて説明する。このコーティング工程では、図44に示す
ように、真空蒸着装置を用いて真空中で光ファイバ225
をその中心軸を中心として回転させ、先鋭部14の斜め下
方から遮光性の素材の蒸気226を供給して蒸着すること
により、上記遮光性の被覆層15を形成する。例えば同図
中のφを50〜60度として金の蒸気226を供給してコーテ
ィングを行って、例えば図45に示すように、先鋭部14の
表面に厚さが125nm程度の金の蒸着膜227を形成する。こ
のように、真空中で先鋭部14の斜め下方から金の蒸気22
6を供給して蒸着を行うと、素材の蒸気の直進性が高い
ために、先鋭部14の先端の金の蒸着膜227の厚さが薄く
なる。
ここで、遮光性の被覆層15として、使用することがで
きる材質は、上述の金だけでなく蒸着が容易であって、
開口工程においてエッチングすることができるものであ
れば、銀、白金、アルミニウム、パラジウム、ニッケル
等でもよい。
開口工程では、遮光性の被覆層15をエッチングする。
上述のように遮光性の被覆層15として金を用いる場合で
は、ヨードカリ溶液（KI−I2水溶液）により金の蒸着膜
227の25nm程度の表面層227aをエッチングする。
このエッチングを行うエッチング液は、上記遮光性の
被覆層15を金、白金、パラジウム等により形成した場
合、上述のKI−I2水溶液の他に王水、臭素溶液、KCN溶
液を用いることができる。また、上記遮光性の被覆層15
としてアルミニウムを用いる場合では、濃度が0.1％程
度のNaOH水溶液あるいはKOH水溶液等のアルカリ溶液、
希塩酸等の酸等によりエッチングする。この場合、KOH
水溶液と赤血塩と水等の混合液あるいはリン酸と硝酸と
酢酸等の混合液を用いてもよい。また、上記遮光性の被
覆層15を銀から構成した場合では、アンモニウム水と加
酸化水素水の混合液、希硝酸等を用いてエッチングし、
上記遮光性の被覆層15をニッケルから構成した場合で
は、硝酸と酢酸とアセトンの混合液、硝酸等を用いてエ
ッチングを行う。
このようなエッチングを行うと、上述のように遮光性
の被覆層15の先端部の厚さが薄くなっているため、先鋭
部14の先端が遮光性の被覆層15から露出して直径が30nm
程度の開口部16が形成される。これにより、上述の図４
に示す形状の光ファイバ10が形成される。
ここで、このエッチング工程のエッチングを行わず、
上記コーティング工程において、先鋭部14の斜め下方か
ら金の蒸気226を供給して真空蒸着を行っただけでも、
先鋭部14の先端の金の蒸着膜227の厚さが薄いために光
を透過させることができ、疑似開口部として使用するこ
とができる。しかしながら、上述のフォトン走査トンネ
ル顕微鏡の光プローブとして使用する場合には、この疑
似開口部におけるエバネッセント光の吸収が大きくな
る。このため、この光ファイバの製造方法では、先鋭部
の先端を金の蒸着膜227から完全に露出させるために、
遮光性の被覆層227をエッチングして開口部16を形成し
ている。
この光ファイバの製造方法では、上記第１のエッチン
グ工程においてフッ酸とフッ酸より軽い液体との界面で
形成したテーパー部221の形状に応じてコア12の先鋭化
の形状が決まるため、先鋭部14の形状の再現性を向上さ
せることができるまた、この光ファイバの製造方法で
は、上記コーティング工程で形成した遮光性の被覆層
を、開口工程においてエッチングして、開口部を形成し
ているため、先鋭部14の先端を遮光性の被覆層から完全
に露出させて開口部を形成することができる。
また、本発明の第24実施例に係る光ファイバの製造方
法は、上記第23実施例と同様に、光ファイバの一端をエ
ッチングして、クラッドの外周からコアの中心にかけて
円錐状に先鋭化した先鋭部を形成する先鋭化工程と、先
鋭部の表面に遮光性の素材をコーティングして遮光性の
被覆層を形成するコーティング工程と、該コーティング
工程により形成された遮光性の被覆層をエッチングし
て、先鋭部の先端が露出した開口部を形成する開口工程
とからなる。
この光ファイバの製造方法では、まず、先鋭化工程に
おいて、上記第23実施例の第１〜第４エッチング工程と
同様なエッチングを行って、クラッド13の外周からコア
12の中心にかけて円錐状に先鋭化した先鋭部14を形成し
た光ファイバ225を製造する。
また、この光ファイバの製造方法では、コーティング
工程が、第１及び第２コーティング工程からなり、ま
ず、第１コーティング工程では、上述のように形成され
た上記光ファイバ225に、アルミニウムを蒸着して厚さ
が800nm程度の遮光性の被覆層25を形成する。
この第１コーティング工程では、上述の図44に示すコ
ーティング工程と同様に、真空蒸着装置を用いて真空中
で光ファイバ225をその中心軸を中心として回転させ、
先鋭部24の斜め下方からアルミニウムの蒸気226を供給
して蒸着することにより、遮光性の被覆層25を形成して
いる。この遮光性の被覆層25として使用することができ
る材質は、上記第23実施例のコーティング工程と同様
に、アルミニウムだけでなく、遮光性が高く、導電性が
高い材質であれば、金、銀、白金、パラジウム、ニッケ
ル等でもよい。また、この第１コーティング工程では、
遮光性の被覆層25をアルミニウムの１層の被覆層により
形成したが、まず、先鋭部24に、例えばクロム、ゲルマ
ニウム、シリコン等のガラスに吸着し易い素材をコーテ
ィングし、次に、例えば金等の遮光性の高い素材をコー
ティングして、２層の被覆層を形成することにより、剥
離強度の高い被覆層を形成することができる。
ところで、この第24実施例では、後述する第２コーテ
ィング工程において、遮光性の被覆層25の先端以外の部
分に耐腐食性の被覆層26を形成した後、エッチングを行
って先鋭部24の先端の遮光性の被覆層25を選択的にエッ
チングするため、必ずしも上述のように真空蒸着を行っ
て遮光性の被覆層25を形成する必要がない。
このため、第１コーティング工程におけるコーティン
グは、素材の粒子の直進性が比較的低い方法であるスパ
ッタリングや、親水化を行った後の無電界メッキ等のウ
ェットプロセスによって行うことも可能である。このよ
うに、第１コーティング工程におけるコーティングをス
パッタリングによって行うと、上述の真空状着を行った
場合と同程度の規模の装置を用いた場合に一度に処理で
きる光ファイバの数を増加させることができ、製造コス
トを低減させることができる。
次に、第２コーティング工程では、上述の図44に示す
コーティング工程と同様に、真空蒸着装置を用いて真空
中で光ファイバ225をその中心軸を中心として回転さ
せ、先鋭部24の斜め下方から耐腐食性の素材の蒸気226
を供給して蒸着することにより、耐腐食性の被覆層26を
形成する。具体的には、上記図44中の角度φを50度程度
として金の蒸気226を供給して厚さが80nm程度の金の蒸
着膜を形成して耐腐食性の被覆層26とする。この耐腐食
性の被覆層26として、使用することができる材質は、上
述のように遮光性の被覆層25としてアルミニウムを使用
した場合においては、上述の金だけでなく蒸着が容易で
あって、開口工程においてエッチングされないものであ
れば、銀、白金等でもよい。
このような真空蒸着では、スパッタリング等によりコ
ーティングを行う場合に比較して金の蒸気226の直進性
が高いため、上述のように先鋭部24に対して後方から金
の蒸気226を供給すると、遮光性の被覆層25の先端に金
の蒸気226が回り込まず、遮光性の被覆層25の先端に金
が付着しない。これにより、例えば図47に示すように、
遮光性の被覆層25の先端以外の部分に耐腐食性の被覆層
26が形成され、遮光性の被覆層25の先端が耐腐食性の被
覆層26から露出した露出部28が形成される。
最後に、開口工程では、上述のように遮光性の被覆層
25及び耐腐食性の被覆層26が形成された光ファイバ225
の先端を濃度が0.1％程度のNaOH水溶液からなるエッチ
ング液によりエッチングする。
上記耐腐食性の被覆層26を構成する金は、NaOH水溶液
に対して耐腐食性があって溶けず、上記遮光性の被覆層
25を構成するアルミニウムは、NaOH水溶液に溶けるた
め、上記露出部28の遮光性の被覆層25aが選択的にエッ
チングされる。これにより、上記図７に示すように、先
鋭部24の先端が遮光性の被覆層25から露出した直径が40
nm程度の開口部27が形成される。
これにより、この光ファイバの製造方法では、第２コ
ーティング工程において形成した耐腐食性の被覆層26か
ら露出した遮光性の被覆層25の先端の露出部28を、開口
工程において選択的にエッチングすることにより、遮光
性の被覆層25に容易に開口部27を形成することができ
る。
なお、この開口工程で使用することができるエッチン
グ液は、上記第23実施例の開口工程で用いるエッチング
液と同様に、遮光性の被覆層25をエッチングすることが
でき、耐腐食性の被覆層26をエッチングしないものであ
れば、上記NaOH水溶液でなくともよい。
また、上記遮光性の被覆層25及び上記耐腐食性の被覆
層26を構成する材質は、遮光性の被覆層25に比較して耐
腐食性の被覆層26を構成する材質の開口工程で使用され
るエッチング液に対する耐性が高ければよく、この条件
を満たしていれば開口工程において露出部28の遮光性の
被覆層25aを選択的にエッチングして開口部27を形成す
ることができる。
具体的には、上述のように、遮光性の被覆層25として
アルミニウムを用い、開口工程のエッチング液をNaOH水
溶液とした場合では、耐腐食性の被覆層26として、上述
の金以外に、NaOH水溶液に耐性のある銀、白金等の貴金
属を使用することができる。
なお、これらの貴金属は、NaOH溶液等のアルカリ溶液
あるいは酸性溶液に耐性を有するため、この光ファイバ
を上述のフォトン走査トンネル顕微鏡に用いた場合に、
アルカリあるいは酸性の溶液中の試料の形状を測定する
際に、遮光性の被覆層を保護することができる。
また、例えば遮光性の被覆層25として金、銀、白金等
の貴金属を用いる場合では、開口工程のエッチング液を
KI−I2水溶液とし、耐腐食性の被覆層26として、KI−I2
水溶液に耐性のあるSiO2等のシリカ系セラミックあるい
はAl2O3等のアルミナ系セラミック等を使用することも
できる。
また、本発明の第25実施例に係る光ファイバの製造方
法は、図48に示す処理手順で上述の図８に示す形状の光
ファイバを製造する。この光ファイバの製造方法では、
上述の第24実施例と同様のテーパー形成エッチング工程
においてクラッド13にテーパー部を形成する際に、図48
（Ｂ）に示すように、ある程度テーパー部231が形成さ
れてクラッド13の系が減少した径小部232が残った状態
で、同図（Ｃ）に示すように、光ファイバ11をさらに長
さL1だけフッ酸中に突入してエッチングを継続する。
この場合、光ファイバ11をフッ酸中に長さL1だけ突入
した後、光ファイバ11がさらにエッチングされるが、テ
ーパー部231と径小部232が残ったままで、クラッド13径
が減少する。そして、径小部232のクラッド13が溶けき
ると、図48（Ｄ）に示すように、クラッド13先端のテー
パー部233と、フッ酸とシリコンオイル等との界面230に
おいて形成されたテーパー部234との間にクラッド13が
径小となった径小部235が形成される。
具体的には、例えば図49に光ファイバ11を長さL1だけ
フッ酸中に突入するタイミングと、得られる径小部235
のクラッド13径との関係を示すように、フッ酸中に突入
するタイミングを速くすると、径小部235のクラッド13
径を細くすることができる。
このような形状の光ファイバ236に、上述の第24実施
例と同様の先鋭化工程のエッチングを行うと、テーパー
部233の先端から露出したコア12が先鋭化されて上記図
８に示す形状の光ファイバ30が形成される。この場合、
上記径小部235に基づく径小部35の径d1は、上述のテー
パー形成エッチング工程の途中で光ファイバ11をフッ酸
中に突入させるタイミングに依存しているため、上述の
テーパー形成エッチング工程において、光ファイバ11を
フッ酸中に突入させるタイミングを制御することによ
り、所望の値とすることができる。
また、この径小部35の長さL0は、上述のテーパー形成
エッチング工程において、光ファイバ11をフッ酸中に突
入した長さL1から、テーパー部35の長さを引いた長さと
なっているため、光ファイバ11をフッ酸中に突入させる
長さL1を制御すれば、径小部35の長さL0を所望の値とす
ることができる。また、上述のように形成した光ファイ
バに上述の第23あるいは第24実施例と同様にコーティン
グ工程及び開口工程の処理を施して遮光性の被覆層を形
成すことにより、上記図９に示す形状の光ファイバ40を
形成することができる。
また、本発明の第26実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第23実施例の第１エッチング工程
と同様に、光ファイバ11の一端をフッ酸とフッ酸より比
重の軽い液体との界面でエッチングして、テーパー部22
1を形成する。次に、このようなテーパー部221を第23実
施例の第４エッチング工程と同様な緩衝フッ酸液からな
るエッチング液中でエッチングする。
このとき用いるエッチング液は、例えばコア12とクラ
ッド13の比屈折率差Δｎが2.5％以上であるときには、
フッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘを1.25から20程度と
する。
このようなエッチングを行うと、クラッド13のエッチ
ング速度がコア12より速いために、図50に示すように、
テーパー部221の先端から露出したコア12が側面からも
エッチングされて先鋭化され、突出部52が形成される。
すなわち、このときのテーパー部221からコア12が露出
する見かけ上のクラッド13のエッチング速度は、テーパ
ー部221をθ２とすると、実際のクラッド253のエッチン
グ速度Rcladの1/｛sin（θ2/2）｝倍になる。したがっ
て、コア12の先鋭角θ１は、 sin（θ1/2）＝sin（θ2/2）×（Rcore/Rclad）とな
り、上記第23実施例の場合と比較して突出部52の先端の
コア12の先鋭角θ１を小さくすることができる。このよ
うなエッチングにおいて、フッ化アンモニウムNH4Fの体
積比Ｘを増加させると、例えば図51に示すように、Ｘの
増加にしたがって突出部52の先鋭角θ１が小さくなる。
次に、上記第23あるいは第24実施例と同様に、突出部
52の表面に遮光性の被覆層53を形成した後、遮光性の被
覆層53をエッチングして開口部54を形成することによ
り、上記図10に示す形状の光ファイバ50が形成される。
このため、このような光ファイバの製造方法では、突
出部52のコア12の先鋭角θ１を小さくすることができ、
検出感度を向上させた光ファイバを製造することができ
る。
また、本発明の第27実施例に係る光ファイバの製造方
法は、上記第23実施例の第１エッチング工程と同様に、
図52（Ａ）に示す光ファイバ11の一端220をフッ酸とフ
ッ酸より比重の軽い液体との界面で21分程度エッチング
して、同図（Ｂ）に示すように、テーパー部221を形成
する。この際、テーパー部221の先端にコア12が残った
状態でエッチングを終了する。
次に、このようにテーパー部221を形成した光ファイ
バ11を、上記フッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘを２程
度としたエッチング液中で、10〜15分程度エッチングす
る。このとき、コア12は、側面からエッチングされる
が、完全に溶け切る直前でエッチングを終了することに
より、テーパー部221から突出したコア12の先端が先鋭
化されて突出部52が形成される。この突出部52は、コア
12の先端の先鋭角θ１が10度から15度程度に小さくなる
が、過渡的なエッチング状態であるため先鋭角θ１の制
御はできない。しかしながら、先鋭角を小さくすること
ができると共に、先鋭化工程を簡略化して製造コストを
低減させることができる。
また、このような形状の光ファイバを上述の第23実施
例あるいは第24実施例のコーティング工程以降の処理に
用いることもできる。
また、本発明の第28実施例に係る光ファイバの製造方
法は、上述の図12に示す光ファイバ60を製造する方法で
あって、コア12とクラッド13からなる光ファイバ11の一
端をエッチングしてクラッド13の厚さを薄くして径小部
64を形成する第１エッチング工程と、径小部64の先端を
エッチングすることによりコア12を先鋭化して突出部65
を形成する第２エッチング工程と、突出部65の表面に遮
光性の被覆層66を形成する第１コーティング工程と、遮
光性の被覆層66の先端以外の部分の表面に耐腐食性の被
覆層67を形成する第２コーティング工程と、突出部65の
先端の遮光性の被覆層66をエッチングして突出部65の先
端が遮光性の被覆層66から露出した開口部68を形成する
開口工程とからなる。
この光ファイバの製造方法では、まず、図53に示す第
１及び第２エッチング工程において、同図（Ｃ）に示す
径小部64と突出部65とを有する形状の光ファイバ245を
製造し、第１及び第２コーティング工程において、この
光ファイバ245の突出部65に上述の遮光性の被覆層66及
び耐腐食性の被覆層67を形成し、開口工程において、開
口部68を形成するようになっている。
以下、クラッド13径d0が125μｍでコア12径dcが3.4μ
ｍでコア12中に酸化ゲルマニウムGeO2を添加した光ファ
イバ11を用いた場合について説明する。なお、この光フ
ァイバ１は、コア２に添加するGeO2のコア２の中心部の
密度が高く、コア２の外周部の密度が低い状態となるよ
うに密度分布を持たせてある。
まず、第１エッチング工程において、図53（Ａ）に示
す光ファイバ11の一端240を、濃度40重量％のフッ化ア
ンモニウム水溶液と濃度50重量％のフッ酸と水からなる
体積比がX:1:Y（Ｙ＝任意）の緩衝フッ酸液であって、
フッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘが1.7程度である緩
衝フッ酸液をエッチング液として用いて70〜80分程度エ
ッチングを行う。
これにより、例えば同図（Ｂ）に示すように、エッチ
ング液に接触しているクラッド13がエッチングされて径
小部64が形成される。この径小部64の径d2は、エッチン
グ液中のNH4Fの体積比Ｘ、エッチング時間を可変するこ
とにより制御することができる。また、径小部64の長さ
は、光ファイバ11のエッチング液中に浸漬する部分の長
さを調節することによって可変することができる。
次に、第２エッチング工程において、フッ化アンモニ
ウムNH4Fの体積比Ｘが1.7より大きい緩衝フッ酸液をエ
ッチング液として用いてエッチングを行う。具合的に
は、温度が23度のときに、体積比Ｘが５乃至10程度のエ
ッチング液を使用し、体積比Ｘが５のエッチング液を使
用した場合では60分程度、体積比Ｘが10のエッチング液
を使用した場合では120分程度のエッチングを行う。こ
の第２エッチング工程で用いるエッチング液は、フッ化
アンモニウムNH4Fの体積比Ｘが５乃至10であるため、ク
ラッド13のエッチング速度がコア12のエッチング速度よ
り速い。
このようなエッチングを行うと、コア12のエッチング
速度がクラッド13より速いため、エッチングが進行する
と、クラッド13が先にエッチングされてコア12が徐々に
突出する。このクラッド13から突出したコア12は側面か
らもエッチングされるため、図54に示すように、エッチ
ングが進行するにしたがって、クラッド13から露出した
コア12が円錐状に先鋭化される。
これにより、図53（Ｃ）に示すように、径小部64の先
端のクラッド13からコア12が突出した突出部65が形成さ
れる。
また、この光ファイバは、上述のようにコア12の中心
部のGeO2の密度が高いため、コア12の中心部のエッチン
グ速度が若干低く、コア12の周辺部になるに連れてエッ
チング速度が高くなる。これにより、突出部65のコア12
の周辺部が先にエッチングされてコア12の先端が先細り
状となって突出部65が円錐状に先鋭化される。
この場合、先鋭化される突出部65の先端角θ１は、酸
化ゲルマニウムGeO2のコア12中の分布とエッチング液中
のフッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘに依存する。この
ときの突出部65の先鋭角θ１は、上述の第23実施例と同
様に、コア12とクラッド13のエッチング速度に応じて決
まり、フッ化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘを変化させる
と、上記図41に示すように変化する。例えばフッ化アン
モニウムNH4Fの体積比Ｘが５のエッチング液を使用した
場合では、エッチング時間、コア12中のGeO2の密度分布
等にもよるが、先鋭角θ１を20度程度とすることができ
る。また、このエッチングでは、コア12中に添加した酸
化ゲルマニウムGeO2の分布に依存して突出部65の形状が
決定されるため再現性が高く、対称性のよい円錐形状を
形成することができる。
また、コア12中の分布が一定となるように酸化ゲルマ
ニウムGeO2が添加され、コア12とクラッド13の屈折率が
ステップ状に変化するシングルモードファイバを用いて
も上述の図53（Ｃ）に示すような形状の光ファイバを形
成することもできる。
この場合は、上述のようにコア12に添加するGeO2に密
度分布を持たせた光ファイバを使用した場合と異なり、
GeO2に密度分布に基づく突出部65の先鋭化は期待できな
い。しかしながら、コア12とクラッド13のエッチング速
度の比に応じた先鋭化が行われ、例えばクラッド13径が
125μｍでコア12の径が８μｍ程度とされたシングルモ
ードファイバに、上述の第２エッチングにおいて使用し
たエッチング液と同様な組成で、NH4Fの体積比Ｘが10程
度であるエッチング液を用いて、温度が25度の条件で、
３時間15〜20分程度のエッチングを行った場合において
も、突出部65の先鋭角θ１が若干大きく（105度程度）
なるが、上述の第２エッチング工程と同様に円錐状に先
鋭化された突出部65が形成される。また、この場合で
は、使用できるエッチング液中のNH4Fの体積比Ｘは、上
述の10以外でも突出部65の先鋭化を行うことができる。
なお、このシングルモードファイバを使用した場合にお
いても、上述の第１エッチング工程と同様なエッチング
を行うことにより、径小部64を形成できる。
また、石英SiO2からなるコア12と、フッ素Ｆを添加し
た石英SiO2からなるクラッド13を有するシングルモード
ファイバを用いても、突出部65の先鋭角が77度程度であ
るが、上述の図53（Ｃ）に示すような形状の光ファイバ
を形成することもできる。
このような光ファイバを用いた場合には、例えばフッ
化アンモニウムNH4Fの体積比Ｘを1.7程度とした比較的
エッチング速度が速いエッチング液を用いることによ
り、１回のエッチングで径小部64の形成と、突出部65の
先鋭化を行うことができ、１回のエッチングで上記第１
及び第２エッチング工程の処理を行うことができる。こ
のため、製造工程を簡略化することができ、製造コスト
を低減することができる。
次に、第１及び第２エッチング工程及び開口工程につ
いて説明する。第１コーティング工程では、図55に示す
ように、上述の第１及び第２エッチング工程によって形
成された光ファイバ245に、突出部65の上方向から金の
蒸気を供給する。これにより、図56に示すように突出部
65の表面に金からなる400nm程度の膜厚の遮光性の被覆
層66が形成される。
この遮光性の被覆層66として使用することができる材
質は、上記第23実施例のコーティング工程と同様に、ア
ルミニウムだけでなく、遮光性が高く、開口工程におい
てエッチングできるものであれば、金、銀、白金などで
もよい。また、この第１コーティング工程では、遮光性
の被覆層66をアルミニウムの１層の被覆層により形成し
たが、まず、突出部65に、例えばクロム、ゲルマニウ
ム、シリコン等のガラスに吸着し易い素材をコーティン
グし、次に、例えば金等の遮光性の高い素材をコーティ
ングして、２層の被覆層を形成することにより、剥離強
度の高い遮光性の被覆層66を形成することができる。な
お、この第１コーティング工程におけるコーティング
は、遮光性の被覆層66を形成することができれば、蒸着
だけではなく、スパッタリングあるいは親水化処理を行
った後、無電界メッキを行う等の粒子の直進性が比較的
低い方法によっても行うことができる。
この第１コーティング工程におけるコーティングをス
パッタリングによって行うと、真空蒸着を行った場合に
比較して、同程度の規模の装置を用いた場合に一度に処
理できる光ファイバの数を増加させることができ、製造
コストを低減させることができる。
また、第２コーティング工程では、上述の第１コーテ
ィング工程において遮光性の被覆層66を形成した光ファ
イバ245を合成樹脂を溶かした溶剤に浸漬した後、溶剤
から引き上げる。具体的には、合成樹脂を溶かした溶剤
としては、市販のアクリル塗料を使用した。
溶剤から引き上げられると、突出部65の遮光性の被覆
層66に付着した溶剤が表面張力によって、径小部64側に
引き寄せられ、突出部65の先端の遮光性の被覆層66が溶
剤から露出する。ここで、合成樹脂を溶かしておく溶剤
は、溶剤から引き上げた際に、表面張力によって突出部
65の先端の遮光性の被覆層66が溶剤から露出する程度に
粘性が低いものであればよい。また、合成樹脂は、開口
工程で使用されるエッチング液によりエッチングされな
いものであればよい。
そして、溶剤が蒸着すると遮光性の被覆層66の表面に
は、合成樹脂が残り、図57に示すように、突出部65の先
端の遮光性の被覆層66が合成樹脂性からなる耐腐食性の
被覆層67から露出した露出部69が形成される。
ここで、上記合成樹脂を溶かした溶剤の粘性が高い場
合には、突出部65の先端の遮光性の被覆層66が耐腐食性
の被覆層67から露出しない場合がある。しかしながら、
耐腐食性の被覆層67の先端の厚さが薄くなるため、耐腐
食性の被覆層67を全体的にエッチングすることにより、
遮光性の被覆層66の先端が露出した露出部69を形成する
ことができる。このとき使用するエッチング液は、NaOH
等のアルカリ溶液あるいは希塩酸等の酸を用いることが
できる。
次に、開口工程として、上述のように突出部65の表面
に遮光性の被覆層66及び耐腐食性の被覆層67が形成され
た光ファイバ245を、ヨウ化カリウムKI−I2水溶液ある
いはシアン化カリウム水溶液等からなるエッチング液に
よりエッチングする。
上記耐腐食性の被覆層67を構成する合成樹脂は、KI−
I2水溶液に対して耐腐食性があり、上記遮光性の被覆層
66を構成する金は、KI−I2水溶液に溶けるため、このエ
ッチングにより、上記露出部69から露出した遮光性の被
覆層66が選択的にエッチングされ、上記図12に示すよう
に、上記突出部65の先端が遮光性の被覆層66から露出し
た開口部68が形成される。
具体的には、上述のコア12中に添加したGeO2に密度分
布を持たせた光ファイバを使用し、突出部65の先鋭角が
20度で金を400nm程度コーティングした光ファイバ245
を、KIとI2と水の重量比が、20:1:100の比率となってい
るKI−I2溶液を、水で100倍程度に希釈したものをエッ
チング液として、１〜３分程度エッチングしたところ、
30nm程度の開口部68が得られた。
また、上述のシングルモードファイバを使用し、先鋭
角が105度程度で、金を150nm程度コーティングした光フ
ァイバ245を、KIとI2と水の重量比が、20:1:400の比率
となっているKI−I2溶液を、水で50倍程度に希釈したも
のをエッチング液として、５分程度エッチングしたとこ
ろ、100nm程度の開口部68が得られた。
なお、この開口工程で使用することができるエッチン
グ液は、上述の第23実施例の開口工程と同様に、遮光性
の被覆層66をエッチングすることができ、耐腐食性の被
覆層67をエッチングしないものであればよい。このよう
なエッチング液を用いることにより、上述と同様に、開
口工程において露出部69の遮光性の被覆層66を選択的に
エッチングして開口部68を形成することができる。ま
た、プラズマエッチング等によるドライエッチングによ
っても可能である。
この光ファイバの製造方法では、開口工程において、
突出部65の遮光性の被覆層66をエッチングする際に、耐
腐食性の被覆層67が形成されていない突出部の先端の露
出部69の遮光性の被覆層66を選択的にエッチングするこ
とができ、容易に開口部68を形成することができる。
また、本発明の第29実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、光ファイバをエッチングして図58（Ｅ）
に示す形状の光ファイバ253を形成し、該光ファイバ253
に上述の第28実施例の第１コーティング工程以降の処理
と同様の処理を行って上述の図13に示す光ファイバ70を
製造する。
すなわち、この光ファイバの製造方法では、まず、図
58（Ａ）に示す光ファイバ11の一端250をフッ酸とフッ
酸より比重の軽い液体、例えばスピンドルオイル、シリ
コンオイル等との界面で、例えば25分から30分間程度エ
ッチングする。
フッ酸とスピンドルオイル又はシリコンオイル等との
界面付近では、上述のようにメニスカスが形成され、こ
のメニスカスの高さは、クラッド13がエッチングされる
にしたがって低くなるために、クラッド13が先細り状に
エッチングされ、図58（Ｂ）に示すようにクラッド13に
テーパー部71が形成される。
次に、上述のように形成されたテーパー部71をフッ酸
により、例えば２分から３分間程度エッチングする。フ
ッ酸中ではコア12のエッチング速度がクラッド13より速
いため、このエッチングによって、図58（Ｃ）に示すよ
うに、コア12がテーパー部71のクラッド13の先端に対し
て窪んだ凹部251が形成される。
さらに、テーパー部71を、フッ化アンモニウムNH4Fの
体積比Ｘが1.7程度で、水の体積比Ｙが１のである緩衝
フッ酸液からなるエッチング液で、例えば90分程度エッ
チングする。このとき、30分程度エッチングした段階
で、図58（Ｄ）に示すように、コア12の先端とテーパー
部71の先端が平坦となる平坦部252が形成される。そし
て、さらにエッチングを続けると、上述のような組成の
エッチング液中ではコア12のエッチング速度に対してク
ラッド13のエッチング速度が速いため、図58（Ｅ）に示
すように、クラッド13が先にエッチングされて平坦部74
が形成され、コア12が平坦部74のクラッド13から突出
し、先端が円錐状に先鋭化された突出部75が形成され
る。
次に、このような形状の光ファイバ253に、上述の第2
8実施例と同様の第１及び第２コーティング工程と開口
工程の処理を行うことにより、遮光性の被覆層及び開口
部を形成すると、上述の図13に示す形状の光ファイバ70
が形成される。
また、本発明の第30実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第28実施例と同様の第１及び第２
エッチング工程の処理を行って、上述の図53（Ｃ）に示
す形状の光ファイバ245を形成する。次に、コーティン
グ工程において、突出部65の表面に遮光性の被覆層66を
形成し、感光体層形成工程において、遮光性の被覆層66
の表面に感光体層を形成し、露光工程において、エバネ
ッセント光により感光体層の先端のみを選択的に露光
し、露出部形成工程において、露光した感光体層を除去
して感光体層の先端に露出部を形成する。そして、開口
工程において、感光体層の先端に形成された露出部より
露出した遮光性の被覆層66をエッチングすることにより
上記突出部65の先端が遮光性の被覆層66から露出した開
口部87を形成した後、感光体層除去工程において、突出
部65の表面の感光体層を除去して上述の図14に示す形状
の光ファイバ80を製造するようになっている。
上記コーティング工程では、イオンスパッタ装置を用
いて、上述の第１及び第２エッチング工程により形成さ
れた光ファイバ245の突出部65に、突出部65の先端方向
から金の粒子を供給する。これにより、上述の図56に示
すように、突出部65の表面に厚さが200nm程度の金の層
からなる遮光性の被覆層66が形成される。この遮光性の
被覆層66の厚さは、コーティングを行う時間を可変する
ことによって制御することができる。また、この遮光性
の被覆層66として使用することができる材質は、金だけ
でなく、上記第23実施例のコーティング工程と同様に、
遮光性が高く、開口工程においてエッチングできるもの
であれば、アルミニウム、銀、白金などでもよい。
また、あるいは、このコーティング工程において、図
59に示すように、真空中で突出部65の先端に対して斜め
上方から、金の蒸気247を供給して真空蒸着を行って遮
光性の被覆層66を形成してもよい。この場合は、突出部
65の表面に均一に蒸着を行うために、光ファイバ245を
その中心軸を中心として回転させながら蒸着を行う。ま
た、このコーティング工程において、まず、クロム、ゲ
ルマニウム、シリコン等のガラスに吸着し易い素材を突
出部65にコーティングした後、金等の遮光性の高い素材
をコーティングすることによって、遮光性の被覆層66を
２層として剥離強度の高い被覆層を形成することができ
る。
なお、このコーティング工程におけるコーティング
は、遮光性の被覆層66を形成することができれば、上述
のスパッタリング、蒸着だけではなく、無電界メッキ等
の方法によっても行うことができる。
このコーティング工程において、上述のようにスパッ
タリングによってコーティングを行うと、真空蒸着を行
った場合に比較して、同程度の規模の装置を用いた場合
に一度に処理できる光ファイバの数を増加させることが
でき、製造コストを低減させることができる。
次に、感光体層形成工程では、上述のコーティング工
程において遮光性の被覆層66を形成した光ファイバ245
の突出部65に感光体を付着させて感光体層を形成する。
この感光体層を形成する感光体としては、いわゆるフォ
トレジストを使用する。そして、図60に示すように、フ
ォトレジストが充填された注射器を微動台に固定し、フ
ォトレジストを押し出して注射器の針255の先端にフォ
トレジストの滴256を垂下させる。
次に、垂下したフォトレジストの滴256の下方に、突
出部65が上となるように光ファイバ245を固定する。そ
して、図60中に実線矢印で示すように、垂下したフォト
レジストの滴256が落ちないように、微動台を静かに操
作しながら注射器を下方に移動させてフォトレジストの
滴256を突出部65に接触させる。そして、フォトレジス
トを付着させた後、同図中に波線矢印で示すように、再
び注射器を上方に移動させる。これにより、突出部65の
遮光性の被覆層66の表面にフォトレジストが付着し、こ
のフォトレジストを乾燥させると、図61に示すように、
突出部65の表面に形成した遮光性の被覆層66の表面に感
光体層88が形成される。
この感光体層88の先端部分の厚さは、フォトレジスト
の粘度と径小部64の径によって決まる。粘度が50mPa・
ｓであるフォトレジストを使用して、径小部64の径を30
μｍ、20μｍ、15μｍに変化させた場合に、先鋭部55に
付着されるフォトレジスト層の断面形状を調べたとこ
ろ、図62（ａ）、同図（ｂ）及び同図（ｃ）に示す結果
が得られた。
すなわち、径小部64の径が大きくなると、感光体層88
の先端部分の厚さが厚くなり、逆に径小部64の径が小さ
くなると、感光体層88の先端部分の厚さが薄くなる。例
えば図62（ｂ）に示す径小部64の径が20μｍである場合
は感光体層88の先端部分の厚さは100nmであり、同図
（ｃ）に示す径小部64の径が15μｍである場合は感光体
層88の先端部分の厚さは35nmであった。
また、この感光体層88の先端部分の厚さは、フォトレ
ジストの粘度が高くなると厚くなり、フォトレジストの
粘度が低くなると薄くなる。また、この感光体層88の厚
さは、遮光性の被覆層66の厚さによっても変化し、遮光
性の被覆層66が厚くなって、径小部64の先端と突出部65
とがより平坦な形状に近づくと、フォトレジストが付着
しやすくなって、感光体層88の厚さが増加する。
径小部64の径は、上述したように、第１エッチング工
程のエッチング時間を可変することによって制御するこ
とができるため、第１エッチング工程のエッチング時間
を可変することにより、感光体層88の先端部分を所望の
厚さとすることができる。あるいは、コーティング時間
を制御することにより、遮光性の被覆層66の厚さを制御
しても同様に感光体層88の先端部分を所望の厚さとする
ことができる。
また、以上の説明では、フォトレジストにより感光体
層88を形成した例を示したが、感光体層88を形成する素
材は、感光性を有し、開口工程で使用されるエッチング
液によりエッチングされないものであれば特に限定され
ない。また、上述の説明では、フォトレジストを充填し
た注射器を移動させて、突出部65にフォトレジストを付
着させているが、光ファイバ245を移動してフォトレジ
ストを付着させてもよい。
次に、露光工程では、感光体層88の先端のみをエバネ
ッセント光により選択的に露光する。具体的には、図63
に示すように、プリズム257にHe−Cdレーザ等のレーザ
光258を全反射角以上の角度で入射してエバネッセント
光の場258を形成する。すなわち、全反射角以上で入射
したレーザ光258は、プリズム257と空気との界面257aで
反射されるが、プリズム257の表面からレーザ光258の波
長程度の距離の領域には、エバネッセント光の場259が
形成される。
次に、このようにエバネッセント光の場259が形成さ
れたプリズム257の表面に感光体層88が形成された光フ
ァイバ245を接近させる。
エバネッセント光の場259におけるエバネッセント光
の強度は、プリズム257の表面からの距離が増加するに
従って指数関数的に減少するようになっている。このた
め、プリズム257の表面と光ファイバ245の先端の間の距
離Reをレーザ光258の波長程度以下とした場合、突出部6
5先端でのエバネッセント光の光強度は、突出部65の基
端での光強度に対して非常に強くなり、感光体層88の先
端のみに光が当たっている状態と等価となり、感光体層
88の先端がエバネッセント光によって露光され、上記図
63に示すように、感光体層88の先端に露光部88aが形成
される。
このように露光を行うためには、突出部65の先端をレ
ーザ光258の波長程度以下の精度でプリズム257表面に接
近させる必要がある。このため、この露光工程では、図
64に示すような構成の原子間力顕微鏡を用いて、光ファ
イバ245とプリズム257の位置の制御を行っている。
すなわち、この原子間力顕微鏡は、その固有振動数で
振動させた光ファイバ245とプリズム257表面との間に働
く原子間力を検出して、光ファイバ245の先端とプリズ
ム257との間の距離を測定するようになっており、原子
間力に基づく光ファイバ245の振動の振幅を検出する変
位検出部と、光ファイバ245及びプリズム257を移動させ
る駆動部と、変位検出部により検出された光ファイバ24
5の振動の振幅に応じて駆動部等の制御を行う制御部等
を備えている。
変位検出部は、レーザダイオード260によって発生し
たレーザ光をレンズ261によって平行光線とし、変位検
出光としてミラー262によって反射させて光ファイバ245
の側面に照射し、光ファイバ245によって散乱された変
位検出光を光ファイバ245に対してミラー262と対向して
設けられたスリット263を介してフォトダイオード264で
受光し、このフォトダイオード264の出力をアンプ265で
増幅した後、ロックインアンプ266で検出する。
ここで、圧電素子等を用いて固有振動数で振動させた
光ファイバ245をプリズム257表面に接近させる際に、光
ファイバ245の先端とプリズム257の表面との距離が10nm
以下程度となると、光ファイバ245の先端とプリズム257
の表面との距離に応じて原子間力が働き、光ファイバ24
5の振幅が減少する。この光ファイバ245の振幅は、例え
ば図65に示すように、光ファイバ245の先端とプリズム2
57の表面の距離が10nm以下程度となると急激に減少す
る。
このように光ファイバ245の振幅が変化すると、フォ
トダイオード264の出力の振幅が変化する。そして、ロ
ックインアンプ266は、アンプ265を介して供給されるフ
ォトダイオード264の出力の振幅を検出して光ファイバ2
45の振幅を求め、光ファイバ245とプリズム257の表面と
の距離を検出する。
制御部267は、上述の変位検出部で検出した光ファイ
バ245の先端とプリズム257の表面との距離に基づいて駆
動部の動作を制御する。制御部では、PZT駆動部268が、
制御部267からの制御に基づいて光ファイバ245が固定さ
れたPZT269aと、プリズム257が固定されたPZT269bを駆
動する。これにより、変位検出部によって検出された光
ファイバ245の先端とプリズム257の表面との距離に応じ
て、PZT269a、269bが駆動され、光ファイバ245の先端と
プリズム257の表面との距離がレーザ光258の波長程度に
保持される。なお、光ファイバ245は、露光終了後に取
り外す必要があるため、光ファイバ245に付設された磁
石mlによって、PZT269aに設けられた磁石m2に固定され
ている。このように、磁石m1、m2によって光ファイバ24
5を固定しているため、光ファイバ245の交換が容易とな
る。
このような状態で、レーザ光源270で発生したレーザ
光258をミラー271によって反射させ、シャッタ272を介
してプリズム257に入射すると、上述したようにプリズ
ム257の表面に、エバネッセント光の場259が形成され、
感光体層88の先端に露光部88aが形成される。
次に、露出部形成工程では、上述の露光工程で露光さ
れた感光体層88の露光部88aを除去して、図66に示すよ
うに、感光体層88の先端に露出部89を形成する。すなわ
ち、感光体層88を形成するフォトレジストは、有機系ア
ルカリ溶液等からなる現像液により現像すると露光部88
aが除去され、図67に示すように、感光体層88の先端か
ら遮光性の被覆層66が露出した露出部89が形成される。
なお、この図67は、上述の第１エッチング工程におい
て、フッ化アンモニウム水溶液とフッ酸と水の比率を1.
7:1:1とした緩衝フッ酸液をエッチング液として78分程
度エッチングした後、フッ化アンモニウム水溶液とフッ
酸と水の比率を10:1:1とした緩衝フッ酸液をエッチング
液として120分程度エッチングし、200nm程度の厚さに金
をコーティングし、フォトレジスト層を形成した後、プ
リズム257に入射するレーザ光のパワーを0.25mWとし、
0.125秒の露光を行った後、30秒の現像を行った場合の
形状を示している。
次に、開口工程では、上述の露出部形成工程において
露出部89が形成された光ファイバ245をエッチングし
て、突出部65の先端が遮光性の被覆層66から露出した開
口部87を形成する。具体的には、ヨウ化カリウムKI−I2
水溶液あるいはシアン化カリウム水溶液等をエッチング
液として遮光性の被覆層66を形成する金をエッチングす
る。感光体層88を構成するフォトレジストは、KI−I2水
溶液に対して耐腐食性があり、遮光性の被覆層66を構成
する金は、KI−I2水溶液に溶けるため、このようなエッ
チングを行うことにより、上記露出部89から露出した遮
光性の被覆層66が選択的にエッチングされ、突出部65の
先端が遮光性の被覆層66から露出した開口部87が形成さ
れる。
なお、この開口工程で使用することができるエッチン
グ液は、上記第23実施例の開口工程と同様に、遮光性の
被覆層66をエッチングすることができ、感光体層88をエ
ッチングしないものであれば、例えば王水、ヨウ素ある
いは臭素等のハロゲン溶液等を使用してもよく、あるい
は、プラズマエッチング等のドライエッチングを使用し
ても、開口工程において露出部89から露出した遮光性の
被覆層66を選択的にエッチングして開口部87を形成する
ことができる。
最後に、感光体層除去工程において、光ファイバ245
の表面の感光体層88を除去すると、上述の図14に示す構
造の光ファイバ80が形成される。この光ファイバ80の開
口部87の直径は、光ファイバ80の先端の顕微鏡写真を図
15に示すように、50nm程度となっている。
なお、上記図14に示す光ファイバ80は、コア12中に添
加したGeO2に密度分布を持たせた光ファイバを使用し、
突出部85の先鋭角が20度で、金を200nm程度コーティン
グした光ファイバ245を、KIとI2と水の重量比が、20:1:
400の比率となっているKI−I2水溶液を水で50倍程度に
薄めた水溶液をエッチング液として、10分程度エッチン
グしたものである。また、この感光体層除去工程の処理
を行わず、遮光性の被覆層66の表面に感光体層88を残し
たままとしてもよい。
この第30実施例の光ファイバの製造方法では、露光工
程において、エバネッセント光を用いて感光体層88の先
端のみを露光しているため、従来の通常の光を用いて露
光を行った場合に比して微小な領域のみを露光させるこ
とができる。また、この光ファイバの製造方法では、露
出部形成工程において、露光された感光体を除去して露
出部89を形成した後、開口工程において、突出部65の遮
光性の被覆層66をエッチングするだけで、露出部89から
露出した遮光性の被覆層66を選択的にエッチングするこ
とができ、容易に微小な開口部87を形成することができ
る。このため、光ファイバの製造が容易となり、製造コ
ストを低減させることができる。
ところで、上述の第28実施例による開口部の形成で
は、合成樹脂を溶かした溶剤の表面張力により露出した
突出部65の先端の遮光性の被覆層66をエッチングして開
口部68を形成しているために、適用対象が突出部65の基
端に径小部64を有する形状の光ファイバに限定される。
これに対し、この第30実施例では、エバネッセント光に
よって露光された感光体層88の露光部88aを除去して形
成された露出部89から露出した遮光性の被覆層66をエッ
チングして開口部87を形成しているため、上述の図53
（Ｃ）に示す形状の光ファイバ245だけでなく、上記図3
8（Ｅ）に示すようなクラッドの外周からコア12の中心
にかけて先鋭化した先鋭部14を有する形状の光ファイバ
の先端にも開口部を形成することができる。
また、本発明の第31実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第29あるいは第30実施例と同様な
第１及び第２エッチング工程と、コーティング工程と、
感光体層形成工程と、露光工程と、露出部形成工程と、
開口工程の処理を行って、図14に示す光ファイバの表面
に耐腐食性の被覆層67あるいは感光体層88が残存した状
態の光ファイバを形成する。
次に、ピット形成工程において、図68に示すように、
開口工程までで形成された開口部87から露出した突出部
65を緩衝フッ酸液によりエッチングする。このとき、遮
光性の被覆層66を形成する金は、緩衝フッ酸液によって
エッチングされず、開口部87から露出した突出部の先端
55aが選択的にエッチングされ、図69に示すように、突
出部65の先端が遮光性の被覆層66の先端に対して陥没し
たピット93が形成され、ピット93の先端に開口部91が形
成される。
なお、このピット形成工程においては、必ずしも感光
体層88を残しておく必要はないが、上記コーティング工
程によって形成された遮光性の被覆層66にクラック等が
あると、このクラック等からエッチング液が浸透して、
先鋭部55をエッチングする虞があるため、上述のように
感光体層88を除去せずピット形成工程のエッチングを行
っている。
次に、上述のピット形成工程において形成したピット
93に色素あるいは試薬等の周囲の環境に応じて光学特性
が変化する物質を付着させる。具体的には、色素等を含
ませた溶剤等に光ファイバの先端を浸し、ピット93に溶
剤を付着させた後、感光体層88の表面の溶剤を除去す
る。これにより、図70に示すように、ピット93中に色素
等の物質92が付着され、この後、遮光性の被覆層66の表
面の感光体層88を除去すると、上述の図16に示す形状の
光ファイバ90が形成される。
あるいは、遮光性の被覆層66の表面の感光体層88を除
去した後にピット93に色素あるいは色素を混合した溶剤
等の物質を付着させても、同様にピット93中に色素等の
物質92を付着させた光ファイバ90を形成することができ
る。
これにより、この光ファイバの製造方法では、遮光性
の被覆層66から突出部65のコアが陥没したピット93に、
周囲の環境を検出するための物質を付着させることがで
き、色素等の周囲の環境を検出する物質の剥離強度を向
上させ、耐久性を向上させた光ファイバを容易に製造す
ることができる。
また、上述したように光ファイバ90の開口部91の径が
50nmとなっているため、この光ファイバの製造方法で
は、空間解像度を向上させた光ファイバを容易に製造す
ることができる。
また、本発明の第32実施例に係る光ファイバの製造方
法では、酸化ゲルマニウムGeO2を添加した石英SiO2から
なるコア12と、石英SiO2からなるクラッド13から構成さ
れる光ファイバ11を加熱した状態で引き伸ばしてコア12
とクラッド13が共に先細り状とされた先鋭部を形成する
先鋭部形成工程と、外先鋭部をエッチングして先鋭部の
先端から突出したコア12が先鋭化された突出部を形成す
るエッチング工程とからなる。
まず、先鋭部形成工程では、マイクロピペットプラー
を用い、図71（Ａ）に示すように、光ファイバ11を加熱
しながら引き伸ばして、コア12及びクラッド13の径を減
少させる。そして、コア12及びクラッド13が所望の径と
なるまで、光ファイバ11を引き延ばして切断すると、図
71（Ｂ）に示すように、光ファイバ11の一端に、コア12
とクラッド13が共に先細り状とされた先鋭部104が形成
される。
次に、エッチング工程において、フッ化アンモニウム
水溶液とフッ酸と水の体積比がX:1:Y（Ｙ＝任意）で、
フッ化アンモニウム水溶液の体積比Ｘが10程度であるエ
ッチング液を用いて先鋭部104をエッチングする。
このようなエッチング液で、上述のような組成の光フ
ァイバ11を、エッチングすると、上述の第28実施例と同
様に、コア12のエッチング速度に対して、クラッド13の
エッチング速度が速いために、先鋭部104の先端のコア1
3が先にエッチングされ、上述の図17に示すように、先
鋭部104の先端のクラッド13からコア12が突出し、該突
出したコア12が円錐状に先鋭化された突出部105が形成
される。
また、この光ファイバ11は、上述の第23実施例と同様
に、コア12の中心部の酸化ゲルマニウムの密度が高くな
っているため、突出部105は、酸化ゲルマニウムGeO2の
分布に依存して先鋭化され、対称性のよい円錐形状とな
る。
これにより、この光ファイバの製造方法では、コア12
とクラッド13が共に先細り状とされた先鋭部104の先端
に、容易にクラッド13の先端から円錐状に先鋭化したコ
ア12が突出した突出部105を形成することができる。
また、本発明の第33実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上第32実施例の先鋭部形成工程と同様の
処理を行って、上記図71（Ｂ）に示すように光ファイバ
11の一端に先鋭部104を形成する。
次に、このように形成された先鋭部104の先端をフッ
酸によりエッチングする。このようなフッ酸中では、コ
ア12のエッチング速度がクラッド13に対して速いため、
図72に示すように、コア12が先にエッチングされて凹部
106が形成される。
次に、上述の第32実施例と同様なエッチング工程によ
り先鋭部104をエッチングする。そして、第32実施例の
エッチング時間に対してやや長い時間エッチングを行う
と、上述の第32実施例と同様に、先鋭部104の先端のク
ラッド13からコア12が突出し、該突出したコア12が円錐
状に先鋭化された突出部105が形成される。
また、本発明の第34実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上記第32実施例あるいは第33実施例と同
様の処理を行って、上記図17に示す形状の光ファイバ10
0を形成する。
次に、このように形成された光ファイバ100の突出部1
05の表面に上述の第29あるいは第30実施例と同様にコー
ティングを行って遮光性の被覆層116を形成し、さら
に、第29あるいは第30実施例と同様に開口工程の処理を
行って、突出部105の先端が遮光性の被覆層116から露出
した開口部117を形成する。これにより、上記図18に示
す形状の光ファイバ110が形成される。
また、本発明の第35実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第28実施例の第１及び第２エッチ
ング工程と同様なエッチングを行って、上記図53（Ｃ）
に示すように、光ファイバ11の一端に径小部64及び突出
部65を形成する。
次に、このように突出部65を形成した光ファイバを、
水の体積比Ｙ（Y:30以上）とした上述の緩衝フッ酸液を
エッチング液としてエッチングを行う。具体的には、上
記第２エッチング工程において、上記フッ化アンモニウ
ムの体積比Ｘを10とした緩衝フッ酸液をエッチングとし
て20分程度のエッチングを行って突出部65を形成した
後、フッ化アンモニウムの体積比Ｘを10とし、水の体積
比Ｙを30とした緩衝フッ酸液をエッチング液として15分
程度のエッチングを行う。
このようなエッチング液によってエッチングを行う
と、コア12とクラッド13のエッチング速度がほぼ同じで
あるために、突出部65が表面からエッチングされて細く
なり、エッチング時間の増加と共に、図76に示すよう
に、突出部65の長さ（チップ長）Ｌが減少すると共に先
鋭角θが増大する。そして、図73に示すように、先端程
先鋭角θが小さい突出部125が形成される。この突出部1
25のチップ長Ｌ及び先端の先鋭角θは、例えば図74に突
出部125の拡大図を示すように、それぞれ2.1μｍと28度
程度となっている。
ここで、このようなエッチングを行ったときの突出部
125と、上記第28実施例の第１及び第２エッチング工程
により形成した突出部65について、チップ長Ｌ及び先端
の先鋭角θとの関係を求めると、図77に示すように、同
じ先鋭角θのときの突出部125のチップ長Ｌが小さくな
っている。なお、この図77において黒丸の点が突出部12
5を表し、四角の点が突出部65を表している。すなわ
ち、この光ファイバの製造方法では、チップ長Ｌを小さ
くすることができる。
最後に、このように形成した突出部125の表面に上記
第29あるいは第30実施例と同様に遮光性の被覆層126及
び開口部127を形成する。これより、上記図21に示す形
状の光ファイバ120が形成される。
また、上記第２エッチング工程において、上記フッ化
アンモニウムの体積比Ｘを10とした緩衝フッ酸液をエッ
チングとして15分程度のエッチングを行って突出部65を
形成した後、フッ化アンモニウムの体積比Ｘを10とし、
水の体積比Ｙを50とした緩衝フッ酸液をエッチング液と
して15分程度のエッチングを行った場合の突出部125の
チップ長Ｌ及び先端の先鋭角θは、例えば図75に示すよ
うに、それぞれ1.52μｍと36.5度程度となっている。こ
の場合、フッ化アンモニウムの体積比Ｘを10とし、水の
体積比Ｙを50とした緩衝フッ酸液中のコア12のエッチン
グ速度がクラッドに対してやや速いため、突出部125の
基端がクラッド13の先端に対して若干窪んだ形状とな
る。
また、本発明の第36実施例に係る光ファイバの製造方
法では、コア132のクラッド133に対する比屈折率差Δｎ
が１％で、屈折率が徐々に変化するグレーデッドインデ
ックス型の屈折率分布を有するマルチモードファイバか
らなる光ファイバ131の一端をエッチングして、図78
（Ｂ）に示すように、クラッド133の一端から突出した
コア132が円錐状に先鋭化した突出部134を形成する。こ
のマルチモードの光ファイバは、クラッド径d0が250μ
ｍ程度で、コア132径dcが50μｍ程度となっている。
具体的には、フッ化アンモニウム水溶液とフッ酸と水
の比率を10:1:1とした緩衝フッ酸液中で17時間程度エッ
チングすると、上記図24に示すように、先鋭角が50゜
で、先端の曲率半径が5nm程度の突出部134が形成され
る。また、このようなエッチングを行うためには、上述
のようにコア132とクラッド133の径の比が1:5以上であ
る必要がある。
なお、このエッチングに先立ってフッ化アンモニウム
水溶液とフッ酸と水の比率を1.7:1:1とした緩衝フッ酸
液中でクラッド133径を減少させて径小部を形成しても
よい。
そして、このような突出部134の表面に上述の第29あ
るいは第30実施例と同様にコーティングを行って遮光性
の被覆層135を形成し、さらに、第29あるいは第30実施
例と同様に開口工程の処理を行って、突出部134の先端
が遮光性の被覆層135から露出した開口部136を形成す
る。これにより、マルチモードファイバを用いて上記図
22に示す形状の光ファイバ130が形成される。
ところで、図79に示すコア12径及び屈折率分布が異な
る３種類の光ファイバを用いて上述の第28実施例の第２
エッチング工程と同様のエッチングを行って、各々20個
のサンプルを作成したところ、図80から図82に示すよう
に、形成される突出部の先端の直径の分布が異なること
がわかった。
すなわち、図79（Ａ）に示すコア12径が４μｍで、コ
ア12とクラッド13の屈折率分布がステップ（階段）イン
デックス型となっている光ファイバを用いた場合では、
図80に示すように、突出部の先端の直径が10〜25nmを中
心として分布している。
また、図79（Ｂ）に示すコア12径が８〜９μｍで、コ
ア12とクラッド13の屈折率分布がステップインデックス
型となっている光ファイバを用いた場合では、図81に示
すように、突出部の先端の直径が10〜15nmを中心として
分布しているが、上記図81に示す場合よりばらつきが大
きい。
これに対し、図79（Ｃ）に示すコア12径が14μｍで、
コア12とクラッド13の屈折率分布がステップ状となって
おり、コア12の中心部の４μｍの範囲で屈折率分布がグ
レーデッドインデックス型となっている光ファイバを用
いた場合では、図82に示すように、突出部の先端の直径
が5nm程度を中心として分布しており、上記図80、図81
に対してばらつきが小さい。
これらの結果から、コア12径が小さい程、突出部の先
端の直径のばらつきが小さくなり、比屈折率差の分布が
グレーデッドインデックス型である方が突出部の先端の
直径が小さくなり、ばらつきも小さくなることがわか
る。
また、本発明の第37実施例に係る光ファイバの製造方
法は、光ファイバ11のコア12中の添加物質（ドーパン
ト）を徐々にクラッド13中に拡散させ、等価的にコア12
径を増加させた、コア径増加部144を形成する拡散工程
と、該コア径増加部144を形成した光ファイバ11の一端
をエッチングしてコア12がクラッド13から突出した突出
部を形成するエッチング工程等からなる。
まず、拡散工程において、図83（Ａ）に示すように、
光ファイバ11を回転させながらその一部を加熱する。こ
れにより、コア12中に添加されているドーパントがクラ
ッド13中に拡散され、等価的にコア12径が増加したコア
径増加部144が形成される。このコア径増加部144では、
コア12の中心から周辺に向かってドーパントの密度が徐
々に低下している。また、光ファイバ11を回転させなが
ら加熱する代わりに、光ファイバ11の一端を発熱体に接
触させて光ファイバの長手方向に加熱すると、コア径増
加部144の径をさらに増加させることができる。
次に、このように形成されたコア径増加部144のコア
径12が最大となる位置で光ファイバを切断し、図83
（Ｂ）に示す端部148を形成する。そして、この端部148
を、例えばフッ化アンモニウム水溶液とフッ酸と水の比
率を10:1:1とした緩衝フッ酸液中でエッチングする。こ
のような緩衝フッ酸液中では、クラッド13のエッチング
速度がコア12より速いため、クラッド13が先にエッチン
グされてコア径増加部144のコア12がクラッド13から突
出する。クラッド13から突出したコア12は、側面からも
エッチングされ、図84に示すように、コア12の先端が円
錐状に先鋭化されて突出部145が形成される。
また、このコア径増加部144では、コア12の中心から
周辺に向かってドーパントの密度が徐々に低下している
ため、突出したコア12の中心から周辺に向かってエッチ
ング速度が若干速くなるため、突出部145の先端の曲率
半径が小さくなる。
このように形成された突出部145の表面に上述の第29
あるいは第30実施例と同様にコーティングを行って遮光
性の被覆層146を形成し、さらに、第29あるいは第30実
施例と同様に開口工程の処理を行って、突出部145の先
端が遮光性の被覆層146から露出した開口部147を形成す
ることにより、上記図27に示す形状の光ファイバ140が
形成される。
また、本発明の第38実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第28実施例の第１及び第２エッチ
ング工程と同様な処理を行って、上記図53（Ｃ）コア12
を径小とした径小部64と、突出部65とを形成した形状の
光ファイバ245を形成する。
次に、第28実施例の第２コーティング工程と同様なコ
ーティングを行って突出部65の表面に樹脂等の疎水性の
被覆層を形成すると共に、突出部65の先端のコア12が疎
水性の被覆層から露出した開口部を形成する。
次に、このように形成した光ファイバ245の突出部65
を、石英SiO2を過剰に溶解させて飽和状態となっている
H2SiF6溶液中に浸漬する。このようなH2SiF6溶液中の石
英SiO2は、石英等の親水性の物質表面に析出しやすく、
樹脂等の疎水性の物質表面に析出しにくい。このため、
疎水性の被覆層が形成された突出部55の表面には石英Si
O2が析出せず、露出した開口部のコア12の表面には石英
SiO2が析出して石英の被覆層が形成される。
ここで、上述のH2SiF6溶液中に予め色素を混合してお
くことにより、突出部155の先端が被覆層156から露出し
た開口部の表面に、色素を添加した石英等の被覆層157
が形成され、上記図28及び図29に示す構造の光ファイバ
150が形成される。このように色素を添加した石英等の
被覆層157を形成することにより、色素の剥離強度を向
上させ、耐久性のよい光ファイバを製造することができ
る。
なお、上述のH2SiF6溶液中に色素の代わりにpH等の周
囲の環境に応じて光学特性が変化する物質を混合してお
くことにより、これらの物質を含む被覆層157を形成す
ることができる。
また、本発明の第39実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第28実施例の第１及び第２エッチ
ング工程、第１及び第２コーティング工程、開口工程と
同様な処理を行って、上述の図12に示す形状の光ファイ
バ60を形成する。
次に、このような光ファイバ60を、上述の第38実施例
と同様に、色素等を混合したH2SiF6溶液中に浸漬する。
これにより、開口部68から露出したコア12の表面にH2Si
F6溶液中の石英SiO2が析出し、上記図30に示すように、
色素等を添加した石英等の被覆層168が形成された光フ
ァイバ160が形成される。
また、本発明の第40実施例に係る光ファイバの製造方
法では、屈折率の異なる２種類のコア172、173とクラッ
ド174を有するダブルコアの光ファイバ171をエッチング
して、上述の図31に示す光ファイバ170を形成する。
上記光ファイバ171は、クラッド174が純石英からな
り、コア172、173が酸化ゲルマニウムを添加した石英か
らなる。コア172、173の酸化ゲルマニウムの添加率は、
それぞれ0.9モル％、0.2モル％となっており、内側のコ
ア172の方が酸化ゲルマニウムの添加率が高くなってい
る。
そして、このような光ファイバ171をフッ化アンモニ
ウム水溶液とフッ酸と水の比率を10:1:1とした緩衝フッ
酸液中で10時間程度エッチングする。このような緩衝フ
ッ酸液中では、クラッド174のエッチング速度がコア173
より速いため、図85に示すように、クラッド174が先に
エッチングされてコア173がクラッド174から徐々に露出
し、露出したコア173が側面からもエッチングされて先
鋭化されて先細り部176が形成される。
また、このような緩衝フッ酸液中では、コア173のエ
ッチング速度がコア172より速いため、上記先細り部176
の先端においてコア173が先にエッチングされてコア172
がコア173から徐々に露出し、露出したコア172が側面か
らもエッチングされて先鋭化されて突出部177が形成さ
れる。
フッ化アンモニウムの比率Ｘを10とした緩衝フッ酸液
でエッチングを行った場合、上述の緩衝フッ酸液中のコ
ア172、173とクラッド174のエッチング速度をそれぞれR
1、R2、R3とすると、上記先細り部176の先鋭角θ３は、
上述の第23実施例の第４エッチング工程と同様に、コア
173とクラッド174のエッチング速度の比に応じて決ま
り、 sin（θ3/2）＝R2/R3（但し、R2:コア173のエッチン
グ速度、R3:クラッドのエッチング速度）なる関係を有
している。また、上記突出部177の先鋭角θ１は、上述
の第23実施例の第４エッチング工程と同様に、コア172
とコア173のエッチング速度の比に応じて決まり、 sin（θ1/2）＝R1/R2（但し、R1:コア172のエッチン
グ速度）なる関係を有している。
ここで、上述の説明では、緩衝フッ酸液中のフッ化ア
ンモニウムの比率Ｘを10としたが、比率Ｘが1.7のとき
に、コア172、173のエッチング速度R1、R2とクラッド17
4のエッチング速度R3が等しくなるために、フッ化アン
モニウムの比率Ｘが1.7の緩衝フッ酸液を用いてエッチ
ングを行うことにより、クラッド174の径を制御するこ
とができる。そして、さらにフッ化アンモニウムの比率
Ｘが1.7より大きい緩衝フッ酸液を用いることによって
突出部177を形成することができる。
また、上記エッチング速度R1、R2、R3は、石英中に添
加した酸化ゲルマニウムの比率に応じて変化する。ま
た、この酸化ゲルマニウムの比率に応じて屈折率が変化
するため、上記sin（θ3/2）、sin（θ1/2）は、上記図
41に示すように、それぞれコア173とクラッド174との間
の比屈折率差Δn2とコア172とコア173との間の比屈折率
差Δn1に依存して変化する。
したがって、この光ファイバの製造方法では、上述の
ようなダブルコアの光ファイバ171を用いることによ
り、クラッド174及びコア172、173のエッチング速度の
違いに基づいて、光ファイバ171の先端を先鋭化するこ
とができ、１回乃至２回のエッチングにより上記図31に
示す光ファイバ170を形成することができるため、光フ
ァイバの製造を容易にすることができる。
また、この光ファイバの製造方法では、コア172、173
に添加する酸化ゲルマニウムの比率を調整しておくこと
によって、上記先細り部176の先鋭角θ３と突出部177の
先鋭角θ１を制御することができる。
上述の第23実施例では、第１エッチング工程におい
て、フッ酸とシリコンオイル等の界面において、メニス
カスの高さが光ファイバの径に応じて減少する現象を利
用して上記図38（Ｂ）に示すテーパー部221を形成して
いるが、外部からの振動等によって界面の状態が影響を
受け易く、エッチングの安定性及びテーパー部221の先
鋭角θ２の再現性の面でやや問題がある。
これに対し、この光ファイバの製造方法では、クラッ
ド174とコア173のエッチング速度の比に応じて上記先細
り部176の先鋭角θ３が決まるため、エッチングの安定
性及び先鋭角θ３の安定性を向上させることができる。
また、本発明の第41実施例に係る光ファイバの製造方
法では、酸化ゲルマニウムを添加した石英からなるコア
と、該コアを覆う石英からなるクラッドと、該クラッド
を覆うフッ素あるいはホウ素を添加したクラッドとから
なるダブルクラッドの光ファイバをエッチングして、上
述の第40実施例と同様に、上記図31に示す形状の光ファ
イバを製造する。
ところで、このようにクラッドにフッ素あるいはホウ
素を添加し、中心のコアに酸化ゲルマニウムを添加した
ダブルクラッドの光ファイバを、上述のフッ化アンモニ
ウムの比率Ｘを０とした緩衝フッ酸液でエッチングした
場合には、コア172のエッチング速度がコア173より速く
なるため、図86（Ａ）に示すように、コア172の先端が
先細り部176の先端のコア173に対して窪んだ凹部179が
形成される。
また、このような光ファイバを、フッ化アンモニウム
の比率Ｘを1.7とした緩衝フッ酸液でエッチングした場
合には、コア172とコア173のエッチング速度がほぼ等し
くなるため、図86（Ｂ）に示すように、上記先細り部17
6の先端にコア172とコア173の先端を面一とすることが
できる。
また、このような光ファイバを、フッ化アンモニウム
の比率Ｘを10とした緩衝フッ酸液でエッチングした場合
には、コア173のエッチング速度がコア172より速くなる
ため、図86（Ｃ）に示すように、先細り部176の先端の
コア172が先鋭化された突出部177が形成される。
このため、この光ファイバの製造方法では、まず、第
１エッチング工程において、光ファイバの一端に上記図
86（Ｂ）に示すテーパー部と平坦部を形成する。具体的
には、例えば図87に示すように、光ファイバ251の一端2
50を、フッ化アンモニウムの比率Ｘを1.7とした緩衝フ
ッ酸液でエッチングする。
このような緩衝フッ酸液中では、フッ素あるいはホウ
素を添加した最外周のクラッド254のエッチング速度
が、石英のクラッド253及び酸化ゲルマニウムを添加し
たコア252に対して速いために、エッチングが進行する
にしたがってクラッド254からクラッド253が突出する。
この突出したクラッド252は、側面からもエッチングさ
れるため、上記図87中に破線で示すように先鋭化され
る。このときの先鋭角θ３は、上述の第40実施例と同様
に、クラッド254とクラッド253のエッチング速度の比に
応じて決まる。
これにより、図88に示すようにクラッド253の先端が
先鋭化されて先細り部255が形成され、該先細り部255の
先端のクラッド253とコア252が面一となった平坦部256
が形成される。
ここで、この第１エッチング工程でのエッチング時間
が長くなると、平坦部256がさらにエッチングされて先
鋭化されてしまうが、続く第２エッチング工程のエッチ
ングを行うためには、クラッド254が完全にエッチング
する必要がある。このため、クラッド254の径は、この
第１エッチングにおいて完全にエッチングされる程度に
小さくすることが望ましい。すなわち、クラッド254の
エッチング速度R3とし、平坦部256を残して、先細り部2
55を形成するまでのエッチング時間をt1とすると、クラ
ッド254の厚さδ３は、δ３≦R1t1であればよい。
次に、第２エッチング工程において、上述のように先
細り部255及び平坦部256が形成された光ファイバを上記
フッ化アンモニウムの比率Ｘが1.7より大きい、例えば1
0である緩衝フッ酸液中でエッチングする。
このような緩衝フッ酸液中では、上記第23実施例と同
様に、コア252のエッチング速度がクラッドより遅いた
め、エッチングが進行するにしたがってコア252がクラ
ッド253から徐々に突出する。この突出したコア252は、
側面からもエッチングされて先鋭化され、上記図88中に
破線で示すように、上述の第40実施例と同様に、先細り
部176に連接した突出部177が形成される。
この突出部177の先鋭角θ１は、上述の第40実施例と
同様に、コア252と、クラッド253のエッチング速度に応
じて決まる。具体的には、このようなダブルクラッドの
光ファイバを、フッ化アンモニウムとフッ酸と水の体積
比が10:1:1である上述の緩衝フッ酸液によりエッチング
を行った場合、コア252と、コア253のエッチング速度の
比であるsin（θ1/2）は、上記図41中に四角の点で示す
ように、コアとクラッドの比屈折率差Δｎが0.2％のと
きに、0.63程度で、Δｎが0.7％のときに0.87程度とな
る。
この光ファイバの製造方法では、上述の第40実施例と
同様に、クラッド254とコア253のエッチング速度の比に
応じて上記先細り部176の先鋭角θ３が決まるため、エ
ッチングの安定性及び先鋭角θ３の安定性を向上させる
ことができる。
また、本発明の第42実施例に係る光ファイバの製造方
法では、上述の第41実施例と同様のダブルクラッドの光
ファイバをエッチングして先鋭化を行う。
まず、第１エッチング工程において、上述の第41実施
例と同様のダブルクラッドの光ファイバの一端を、上述
のフッ化アンモニウムの比率Ｘが1.7より大きい、例え
ば10である緩衝フッ酸液を用いてエッチングする。
このような緩衝フッ酸液中では、クラッド254のエッ
チング速度に対してクラッド253のエッチング速度が速
く、クラッド253のエッチング速度に対してコア252のエ
ッチング速度が速い。このため、このような緩衝フッ酸
液でエッチングを行うと、図89に示すように、クラッド
254からクラッド253が徐々に突出し、クラッド254から
露出したクラッドが側面からエッチングされて先鋭角θ
３で先鋭化された先細り部255が形成され、先細り部255
のクラッド253の先端からコア252が突出し、突出したコ
ア252が側面からエッチングされて先鋭角θ１で先鋭化
された突出部257が形成される。
次に、第２エッチング工程において、このような光フ
ァイバをさらにフッ化アンモニウムの比率Ｘが1.7より
大きい緩衝フッ酸液中でエッチングすると、図90に示す
ように、上述の第41実施例の第２エッチング工程と異な
り、先鋭部255の先端にコア252が突出した突出部257を
形成しているために、突出部257が側面からエッチング
されると共に、先細り部255から露出した突出部255の基
端のコア252が側面からエッチングされて、先鋭角θ１
の小さい突出部177を形成することができる。
このようなエッチングを行う際に、突出部257の基端
のコア252が露出する見かけ上のクラッド253のエッチン
グ速度は、先鋭角θ３の先細り部255を形成しているた
めに、実際のクラッド253のエッチング速度R2の1/｛sin
（θ３）｝倍になる。
このため、突出部177の先鋭角θ１は、コア252、クラ
ッド253、254のエッチング速度をそれぞれR1、R2、R3と
すると、 sin（θ1/2）＝sin（θ3/2）×（R1/R2） ＝（R2/R3）×（R1/R2） ＝R1/R3となる。
なお、このような形状の光ファイバは、上述の第40及
び第41実施例のエッチング時間を延長しても形成するこ
とができる。例えば第40実施例において、フッ化アンモ
ニウムの比率Ｘを10程度として10時間程度のエッチング
を行ってもよい。
また、本発明の第43実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第40実施例と同様なエッチングを
行って上記図31に示す形状の光ファイバ170を形成す
る。あるいは、上述の第41あるいは第42実施例と同様な
エッチングによって、このような形状の光ファイバ170
を形成してもよい。
次に、このように形成した光ファイバ170の突出部177
の表面に上述の第29あるいは第30実施例と同様にコーテ
ィングを行って遮光性の被覆層186を形成し、さらに、
第29あるいは第30実施例と同様に開口工程の処理を行っ
て、突出部177の先端が遮光性の被覆層186から露出した
開口部189を形成する。これにより、上記図32に示す形
状の光ファイバ180が形成される。
また、本発明の第44実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、第１エッチング工程において、図91
（Ａ）に示す光ファイバ11の一端を、フッ化アンモニウ
ム水溶液とフッ酸と水の比率を1.8:1:1とした緩衝フッ
酸液中で85分程度エッチングする。このような緩衝フッ
酸液中では、クラッド13のエッチング速度がコア12に対
して若干速いため、図91（Ｂ）に示すように、クラッド
13から突出したコア12が先鋭化された突出部198が形成
される。
次に、第２エッチング工程において、このように突出
部198が形成された光ファイバを、フッ化アンモニウム
水溶液とフッ酸と水の比率を10:1:1とした緩衝フッ酸液
中で85分程度エッチングする。このような緩衝フッ酸液
中では、クラッド13のエッチング速度がコア12に対して
比較的速いため、図92に示すように、クラッド13が先に
エッチングされる。このとき、突出部198の形状を保っ
たまま、クラッド13から露出したコア12が先鋭化され、
図91（Ｃ）に示すように、クラッド13から突出したコア
12が先鋭化された突出部194と、該突出部194の先端の先
鋭角を大きくした検出端部195が形成される。
次に、このように形成した光ファイバの突出部194の
表面に上述の第29あるいは第30実施例と同様にコーティ
ングを行って遮光性の被覆層196を形成し、さらに、第2
9あるいは第30実施例と同様に開口工程の処理を行っ
て、検出端部195の先端が遮光性の被覆層196から露出し
た開口部197を形成する。これにより、上記図33に示す
形状の光ファイバ190が形成される。
ところで、上述の第28実施例の第２コーティング工程
及び開口工程と同様な方法により、検出端部195の先端
に開口部197を形成する場合、検出端部195の先鋭角が大
きいため、第２コーティング工程において、耐腐食性の
被覆層から遮光性の被覆層が露出する露出部の径を制御
することが難しいため、開口部197の径を制御すること
は困難である。
このため、まず、第28実施例の第２コーティング工程
及び開口工程と同様な処理を行って、上記図34に示す第
１の被覆層198を形成する。そして、該第１の被覆層198
から露出した突出部194及び検出端部195の表面に、上記
第23あるいは第24実施例のコーティング工程と同様に真
空蒸着により第２の遮光性の被覆層199を形成する。最
後に、上記第23あるいは第24実施例の開口工程と同様に
第２の遮光性の被覆層199をエッチングして開口部197を
形成する。
このように、２層の遮光性の被覆層を形成することに
より、検出光の波長程度以下の開口径を有する開口部19
7を容易に形成することができる。
また、本発明の第45実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第28実施例の第１及び第２エッチ
ング工程と同様な処理を行って、上記図53（Ｃ）コア12
を径小とした径小部64と、突出部65とを形成した形状の
光ファイバ245を形成する。
次に、金属アルコキシドのアルコール溶液に水、触媒
を加えて形成したゾル中に上記突出部65の先端を浸漬さ
せる。このように、突出部65の先端をゾル中に浸漬させ
ると、突出部65の表面に該ゾルが付着してゾル層が形成
される。このようなゾル層を乾燥させると、ゾルが固体
のゲルとなり、上記図36に示すように、ゲル層からなる
被覆層207が形成される。この被覆層207は、クラッド13
と同様に機能するため、突出部65と該被覆層207の境界
での光の反射率を高くすることができ、伝達効率を向上
させることができる。
なお、上述のように形成したゲル層を加熱して非晶質
の層としてもよい。また、上述のようにゲル層を形成し
た後、さらに突出部65にゾルを付着させて、ゲル層を積
層して形成してもよい。
また、本発明の第46実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第28実施例の第１及び第２エッチ
ング工程と同様な処理を行って、上記図53（Ｃ）コア12
を径小とした径小部64と、突出部65とを形成した形状の
光ファイバ245を形成する。
次に、このように形成した光ファイバ245の突出部65
を、上述の第38実施例と同様に、石英SiO2を過剰に溶解
させて飽和状態となっているH2SiF6溶液中に浸漬する。
このような溶液中に、突出部65を浸漬すると、突出部65
の表面にH2SiF6溶液中の石英SiO2が析出して、図93に示
すように、突出部65の表面に石英の被覆層216が形成さ
れる。そして、このような石英の被覆層216の表面に金
等の遮光性の素材をコーティングする。これにより、図
94に示すように、石英の被覆層216の表面に遮光性の被
覆層217が形成される。
次に、遮光性の被覆層217を合成樹脂を溶かした溶剤
中に浸漬させ、遮光性の被覆層217の表面に付着した溶
剤を蒸発させると、図95に示すように、遮光性の被覆層
217の表面に耐腐食性の被覆層218が形成される。遮光性
の被覆層217の先端は、上記溶剤の表面張力によって、
耐腐食性の被覆層218から露出している。そして、該耐
腐食性の被覆層218から露出した遮光性の被覆層217の先
端部をエッチングした後、耐腐食性の被覆層218を除去
すると、図96に示すように、石英の被覆層216の先端が
遮光性の被覆層217から露出した露出部219が形成され
る。
最後に、この露出部219を、フッ化アンモニウム水溶
液とフッ酸と水からなる緩衝フッ酸液あるいは水酸化ナ
トリウム水溶液によってエッチングすることにより、突
出部65の先端が石英の被覆層216から露出した開口部218
が形成され、上述の図37に示す形状の光ファイバ210が
形成される。
また、本発明の第47実施例に係る光ファイバの製造方
法では、まず、上述の第28実施例の第１及び第２エッチ
ング工程と同様な処理を行って、上記図53（Ｃ）コア12
を径小とした径小部64と、突出部65とを形成した形状の
光ファイバ245を形成する。
次に、メッキを行い易くするために、突出部65の表面
にパラジウム等の触媒金属核を析出させて活性化処理を
行う。具体的には、突出部65を塩化スズSuCl2、塩化パ
ラジウムPdCl2、塩酸等の混合液に浸漬する。これによ
り、突出部65の表面にパラジウムが析出する。
あるいは、活性化処理として、まず、突出部65を塩化
スズSuCl2の水溶液中に浸漬する。これにより、突出部6
5の表面にスズが吸着する。次に、このように表面にス
ズを析出させた突出部65を塩化パラジウムPdCl2の水溶
液中に浸漬する。これにより、突出部65の表面のスズが
パラジウムに置換される。
そして、上述のように活性化処理を行った突出部65の
表面に無電界メッキによりニッケルの被覆層を形成する
と、突出部65の先端には、ニッケルの被覆層が形成され
にくく、図97に示すように、突出部65の先端がニッケル
の被覆層から露出した開口部68が形成される。
このように、突出部65の表面に活性化処理を施した
後、無電界メッキを行うことにより、容易に開口部68を
形成することができる。
なお、ニッケルは比較的電気抵抗が高いため、ニッケ
ルの被覆層の上に、さらに金を無電界メッキして金の被
覆層を形成することができる。
また、本発明の第48実施例に係る光ファイバの製造方
法では、上述の第23実施例の第１から第４エッチング工
程と同様の処理を行って、上記図38（Ｅ）に示すよう
に、クラッド13の外周からコア12の中心にかけて円錐状
に先鋭化した先鋭部14を有する光ファイバ225を形成す
る。
次に、上述の第47実施例と同様の活性化処理及び無電
界メッキを施すことにより、先鋭部14の表面に遮光性の
被覆層を形成すると共に、該遮光性の被覆層の先端に開
口部を容易に形成することができる。
産業上の利用可能性 上述したように、本発明の光ファイバは、光ファイバ
の一端にクラッドの該周からコアの中心にかけて先鋭化
した先鋭部を有し、先鋭部の表面に遮光性の被覆層を有
し、先鋭部の先端が遮光性の被覆層から露出した開口部
を有する。このような光ファイバでは、先鋭部の表面の
遮光性の被覆層は、開口部以外に照射される光を遮断す
る遮光部として機能する。これにより、開口部からのみ
光を入出力することができ、散乱光等の影響を低減させ
て検出効率を向上させることができる。
このような光ファイバを、例えばエバネッセント光を
検出するフォトン走査型顕微鏡において、エバネッセン
ト光を散乱させて検出する光プローブとして使用し、先
鋭部の先端を物質表面に近接させ、先鋭部の先端で、物
質表面のエバネッセント光を散乱させてコアに導くこと
により、検出効率よくエバネッセント光を検出すること
ができる。
また、本発明の光ファイバは、光ファイバの一端にク
ラッドの厚さを小さくした径小部を有し、この径小部の
先端にコアを先鋭化した先鋭部を有し、先鋭部の表面に
遮光性の被覆層を有し、該遮光性の被覆層から先鋭部の
先端が露出すると共に、遮光性の被覆層に対して先鋭部
の先端が陥没したピットを有する。また、このピットに
蛍光体あるいは試薬等の周囲の環境に応じて光学特性が
変化する機能性物質を付設している。このような光ファ
イバでは、ピット中の機能性物質が周囲の環境に反応し
て、光学特性が変化する。この光学特性の変化は、光フ
ァイバの他端において検出することにより、測定の空間
解像度を向上させた検出を行うことができる。
また、このような光ファイバでは、遮光性の被覆層の
先端より陥没したピット内部に機能性物質を付着されて
いるため、光ファイバの先端が被測定物に衝突した場合
等において、色素が直接被測定物に衝突せずに保護され
る。このため、光ファイバの耐久性を向上させることが
できる。
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平6−287780 (32)優先日 平成６年11月22日(1994．11．22) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 斎木 敏治 東京都大田区東雪谷１−24−12 (56)参考文献 特開 平４−291310（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−130302（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−241076（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−99641（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−77605（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−91710（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−151769（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209307（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209308（ＪＰ，Ａ) パンガリブアン トガル、蒋曙東、大 津元一，フォトン走査トンネル顕微鏡用 ファイバプローブの二段階エッチングと コーティング，光波センシング技術研究 会講演予稿集，日本，応用物理学会, 1993年 ６月10日，11ｔｈ，43−49 パンガリブアン トガル、蒋曙東、大 津元一，二段階エッチング法によるフォ トン走査トンネル顕微鏡用ファイバプロ ーブの作製，応用物理学会学術講演会予 稿集，日本，応用物理学会，1993年 ９ 月27日，第54回，第３分冊，861 Ｒ．Ｃ．Ｒｅｄｄｉｃｋ、Ｒ．Ｊ．Ｗ ａｒｍａｃｋ、Ｔ．Ｌ．Ｆｅｒｒｅｌ ｌ，Ｎｅｗ ｆｏｒｍ ｏｆ ｓｃａｎ ｎｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｍｉｃｒｏ ｓｃｏｐｙ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ ｉｅｗ，米国，Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａ ｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔ ｙ，1989年 １月 １日，Ｖｏｌ．39, Ｎｏ．１，767−770 ＲＡＯＵＬ ＫＯＰＥＬＭＡＮ、ＷＥ ＩＨＯＮＧ ＴＡＮ、ＺＨＯＮＧ ＹＯ Ｕ ＳＨＩ、ＤＵＡＮＥ ＢＩＲＮＢＡ ＵＭ，ＮＥＡＲ ＦＩＥＬＤ ＯＰＴＩ ＣＡＬ ＡＮＤ ＥＸＣＩＴＯＮ ＩＭ ＡＧＩＮＧ，ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＯＰＹ ＡＮＤ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＳＥＮＳ ＯＲＳ，Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔ ｉｃｓ，ＮＬ，Ｋｌｕｗｅｒ Ａｃａｄ ｅｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，1993 年 ８月19日，ＮＡＴＯ ＡＳＩ Ｓｅ ｒｉｅｓ Ｅ Ｖｏｌ．242，17−24 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G02B 6/10 G01B 7/34 G01B 11/30 H01J 37/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (54)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光を伝搬させるコアと、このコアを覆って
    コア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光フ
    ァイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、クラッドが肉薄とされた
    径小部と、 該径小部の先端に形成され、クラッドから突出されたコ
    アが先端先細り状に先鋭化された先鋭部と、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された遮光性
    の金属被覆層と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  2. 【請求項２】前記先鋭部は、前記径小部の外周からコア
    の中心にかけて先細り状に先鋭化されていることを特徴
    とする請求項１に記載の光ファイバ。
  3. 【請求項３】前記先鋭部の先端の先鋭角が、前記先鋭化
    したクラッドの先鋭角よりも小さくなっていることを特
    徴とする請求項２に記載の光ファイバ。
  4. 【請求項４】前記先鋭部の先端の先鋭角が、前記先鋭化
    したクラッドの先鋭角よりも大きくなっていることを特
    徴とする請求項２に記載の光ファイバ。
  5. 【請求項５】前記コアが純粋石英からなることを請求項
    １に記載の光ファイバ。
  6. 【請求項６】前記コアがエルビウム又はネオジウムを添
    加した石英からなることを特徴とする請求項１に記載の
    光ファイバ。
  7. 【請求項７】前記クラッドがフッ素を添加した石英から
    なることを請求項４又は請求項５に記載の光ファイバ。
  8. 【請求項８】前記先鋭部の先端に、該先鋭部よりも大き
    な先鋭化角を有する検出端部を有し、 該検出端部の先端が前記開口部から突出した状態で外部
    に露出したことを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
    バ。
  9. 【請求項９】前記径小部は、先端先細り状に先鋭化され
    ていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
  10. 【請求項１０】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、クラッドが肉薄とされた
    径小部と、 該径小部の先端に形成され、クラッドから突出されたコ
    アが先端先細り状に先鋭化された先鋭部と、 上記先鋭部の先端にセンサ機能物質が付設されて形成さ
    れたビットと、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された遮光性
    の金属被覆層と、 上記先鋭部の先端のビットに付設されたセンサ機能物質
    を上記金属被覆層から突出させた状態で外部に露出させ
    る開口径が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  11. 【請求項１１】上記ピットには、上記センサ機能物質と
    して周囲の環境に応じて光学特性が変化する機能性の物
    質が付設されていることを特徴とする請求項10に記載の
    光ファイバ。
  12. 【請求項１２】上記ピットには、上記センサ機能物質と
    して周囲の環境に応じて光学特性が変化する機能性の物
    質が非晶質中に分散されて付設されていることを特徴と
    する請求項10に記載の光ファイバ。
  13. 【請求項１３】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなるマ
    ルチモードの光ファイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、クラッドが肉薄とされた
    径小部と、 該径小部の先端に形成され、クラッドから突出されたコ
    アが先端先細り状に先鋭化された先鋭部と、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された遮光性
    の金属被覆層と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  14. 【請求項１４】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、コア径が徐々に増加され
    るとともにクラッドが肉薄とされた径小部と、 該径小部の先端に形成され、クラッドから突出されたコ
    アが先端先細り状に先鋭化された先鋭部と、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された遮光性
    の金属被覆層と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出された状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  15. 【請求項１５】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、クラッドが肉薄とされた
    径小部と、 該先鋭部の表面に形成された疎水性の被覆層と、 上記先鋭部の先端を上記疎水性の被覆層から突出された
    状態で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部
    と、 該開口部から突出された状態で外部に露出された上記先
    鋭部の先端表面に形成された色素を添加した非晶質層と を有することを特徴とする光ファイバ。
  16. 【請求項１６】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、クラッドが肉薄とされた
    径小部と、 該径小部の先端に形成され、クラッドから突出されたコ
    アが先端先細り状に先鋭化された先鋭部と、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された遮光性
    の金属被覆層と、 該金属被覆層の表面に形成された疎水性の被覆層と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層及び疎水性の被覆層
    から突出された状態で外部に露出させる開口径が光の波
    長以下の開口部と、 該開口部から突出された状態で外部に露出された上記先
    鋭部の先端表面に形成された色素を添加した非晶質層と を有することを特徴とする光ファイバ。
  17. 【請求項１７】光を伝搬させる第１のコアと、この第１
    のコアを覆う第２のコアと、この第２のコアを覆うクラ
    ッドとからなる光ファイバにおいて、 光ファイバの一端のクラッドが除去され第２のコアが露
    出された径小部と、 該径小部の先端の第２のコアが先端先細り状とされた先
    細り部と、 該先細り部の先端から突出した第１のコアが先細り状に
    先鋭化された先鋭部と、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された遮光性
    の金属被覆層と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  18. 【請求項１８】光を伝搬させるコアと、このコアを覆う
    第１のクラッドと、この第１のクラッドを覆う第２のク
    ラッドとからなる光ファイバにおいて、 光ファイバの一端の第２のクラッドが除去され第１のク
    ラッドが露出された径小部と、 該径小部の先端の第１のクラッドが先端先細り状とされ
    た先細り部と、 該先細り部の先端から突出したコアが先細り状に先鋭化
    された先鋭部と、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された遮光性
    の金属被覆層と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  19. 【請求項１９】酸化ゲルマニウムを添加した石英からな
    るコアと、このコアを覆う石英からなる第１のクラッド
    と、この第１のクラッドを覆うフッ素又はホウ素を添加
    した第２のクラッドとからなる光ファイバからなること
    を特徴とする請求項18に記載の光ファイバ。
  20. 【請求項２０】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、クラッドが肉薄とされた
    径小部と、 該径小部の先端に形成され、クラッドから突出されたコ
    アが先端先細り状に先鋭化された先鋭部と、 該先鋭部の表面に形成されたゲル層又は非晶質の被覆層
    と、 上記先鋭部の先端を上記被覆層から突出された状態で外
    部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  21. 【請求項２１】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバにおいて、 光ファイバの一端に形成され、クラッドが肉薄とされた
    径小部と、 該径小部の先端に形成され、クラッドから突出されたコ
    アが先端先細り状に先鋭化された先鋭部と、 該径小部及び先鋭部の表面に連続的に形成された非晶質
    の被覆層と、 該非晶質の被覆層の表面に形成された遮光性の金属被覆
    層と、 上記先鋭部の先端を上記非晶質の被覆層及び遮光性の金
    属被覆層から突出された状態で外部に露出させる開口径
    が光の波長以下の開口部と を有することを特徴とする光ファイバ。
  22. 【請求項２２】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりクラッドの外
    周からコアの中心にかけて先細り状に先鋭化された先鋭
    部を形成する先鋭化工程と、 上記径小部及び先鋭部の表面に被覆層を連続的に形成す
    るコーティング工程と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部をエ
    ッチングにより形成する開口工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  23. 【請求項２３】前記光ファイバは、酸化ゲルマニウムを
    高濃度に添加した石英からなるコアと、石英からなるク
    ラッドからなり、 前記先鋭化工程は、前記光ファイバの一端をフッ酸又は
    フッ化アンモニウム水溶液、フッ酸及び水からなるエッ
    チング液と該エッチング液より比重の軽い流体との界面
    で前記光ファイバの径小部をエッチングしてクラッドを
    先細り状としたテーパ部を形成する第１エッチング工程
    と、 上記テーパ部をフッ酸によりエッチングしてコアがテー
    パ部のクラッドの先端に対して窪んだ凹部を形成する第
    ２エッチング工程と、 上記テーパ部をフッ化アンモニウム水溶液、フッ酸及び
    水からなるエッチング液でエッチングして、コアの先端
    とテーパ部の先端を面一とした平坦部を形成する第３エ
    ッチング工程と、 上記テーパ部をフッ化アンモニウム水溶液、フッ酸及び
    水からなるエッチング液でエッチングして、クラッドの
    外周からコアの中心にかけて先細り状に先鋭化された先
    鋭部を形成する第４エッチング工程と を有することを特徴とする請求項22に記載の光ファイバ
    の製造方法。
  24. 【請求項２４】前記第４エッチング工程において、濃度
    40重量％のフッ化アンモニウム水溶液、濃度50重量％フ
    ッ酸及び水からなり、フッ化アンモニウム水溶液とフッ
    酸及び水の体積比をＸ（Ｘ＞1.7）:1:Y（Ｙ＝任意）と
    したエッチング液を用いて、上記テーパ部をエッチング
    することを特徴とする請求項23に記載の光ファイバの製
    造方法。
  25. 【請求項２５】前記コーティング工程において、光ファ
    イバをその中心軸を中心として回転させるとともに、先
    鋭部の側面又は斜め下方から遮光性の金属素材の蒸気を
    供給して上記径小部及び先鋭部の表面に金属被覆層を連
    続的に形成することを特徴とする請求項24に記載の光フ
    ァイバの製造方法。
  26. 【請求項２６】前記開口工程において、遮光性の金属被
    覆層をエッチングして開口部を形成することを特徴とす
    る請求項24に記載の光ファイバの製造方法。
  27. 【請求項２７】前記コーティング工程において、金をコ
    ーティングすることにより前記金属被覆層を形成し、 前記開口工程において、KI−I2水溶液により前記先鋭部
    をエッチングして開口部を形成する ことを特徴とする請求項26に記載の光ファイバの製造方
    法。
  28. 【請求項２８】前記コーティング工程において、アルミ
    ニウムをコーティングすることにより前記遮光性の金属
    被覆層を形成し、 前記開口工程において、NaOH水溶液又はKOH水溶液によ
    り前記先鋭部をエッチングして開口部を形成する ことを特徴とする請求項26に記載の光ファイバの製造方
    法。
  29. 【請求項２９】前記コーティング工程は、上記径小部及
    び先鋭部の表面に被覆層を連続的に形成する第１コーテ
    ィング工程と、上記遮光性の金属被覆層の先端以外の部
    分の表面に耐腐食性の被覆層を形成する第２コーティン
    グ工程とからなり、 前記開口工程では、上記耐腐食性の被覆層から露出した
    金属被覆層をエッチングして、上記先鋭部の先端を上記
    金属被覆層から突出させた状態で外部に露出させる開口
    径が光の波長以下の開口部を形成することを特徴とする
    請求項26に記載の光ファイバの製造方法。
  30. 【請求項３０】前記第１コーティング工程において、前
    記クロムをコーティングした後、アルミニウムをコーテ
    ィングして遮光性の金属被覆層を形成することを特徴と
    する請求項29に記載の光ファイバの製造方法。
  31. 【請求項３１】前記第２コーティング工程において、前
    記光ファイバをその中心軸を中心として回転させるとと
    もに、前記先鋭部の側面又は斜め下方から耐腐食性の素
    材の蒸気を供給して上記金属被覆層の先端以外の部分の
    表面に耐腐食性の被覆層を形成することを特徴とする請
    求項29に記載の光ファイバの製造方法。
  32. 【請求項３２】前記第２コーティング工程において、上
    記金属被覆層の先端以外の部分の表面に金をコーティン
    グして耐腐食性の被覆層を形成し、 前記開口工程において、KI−I2水溶液により前記先鋭部
    をエッチングして開口部を形成する ことを特徴とする請求項29に記載の光ファイバの製造方
    法。
  33. 【請求項３３】前記第１コーティング工程において、前
    記先鋭部に金をコーティングすることにより前記金属被
    覆層を形成し、 前記第２コーティング工程において、合成樹脂を溶かし
    た溶剤に前記先鋭部を浸漬させた後、上記溶剤から上記
    先鋭部を引き上げることにより、上記金属被覆層の先端
    以外の部分の表面に耐腐食性の被覆層を形成し、 前記開口工程において、KI−I2水溶液により前記先鋭部
    をエッチングして開口部を形成する ことを特徴とする請求項29に記載の光ファイバの製造方
    法。
  34. 【請求項３４】前記第２のエッチング工程において用い
    たエッチング液とコア及びクラッドのエッチング速度の
    比が異なるエッチング液を用いて前記先鋭部をエッチン
    グして、前記先鋭部の先端に該先鋭部よりも先鋭化が大
    きな検出端部を形成をした後、前記第１のコーティング
    工程により遮光性の金属被覆層を形成することを特徴と
    する請求項33に記載の光ファイバの製造方法。
  35. 【請求項３５】前記第２のエッチング工程で形成した先
    鋭部を、コア及びクラッドのエッチング速度の比が等し
    いエッチング液を用いて前記先鋭部をエッチングし、前
    記先鋭部の先鋭角を小さくするとともに先鋭部の長さを
    低減させることを特徴とする請求項33に記載の光ファイ
    バの製造方法。
  36. 【請求項３６】前記先鋭化工程は、前記光ファイバの一
    端をフッ酸又はフッ化アンモニウム水溶液、フッ酸及び
    水からなるエッチング液と該エッチング液より比重の軽
    い流体との界面で前記光ファイバの径小部をエッチング
    してクラッドを先細り状としたテーパ部を形成するテー
    パ形成エッチング工程と、 上記テーパ部をフッ化アンモニウム水溶液、フッ酸及び
    水からなるエッチング液でエッチングして、クラッドの
    外周からコアの中心にかけて先細り状に先鋭化された先
    鋭部を形成する先鋭化エッチング工程と を有することを特徴とする請求項22に記載の光ファイバ
    の製造方法。
  37. 【請求項３７】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりコアを先鋭化
    して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 上記径小部及び先鋭部の表面に被覆層を連続的に形成す
    るコーティング工程と、 上記金属被覆層の表面に感光体層を形成する感光体層形
    成工程と、 エバネッセント光により上記感光体層の先端のみを選択
    的に露光する露光工程と、 露光した感光体層を除去して、感光体層から遮光性の金
    属被覆層の先端が露出した露出部を形成する露出部形成
    工程と、 露出部より露出した遮光性の金属被覆層をエッチングす
    ることにより、上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から
    突出させた状態で外部に露出させる開口径が光の波長以
    下の開口部を形成する開口工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  38. 【請求項３８】前記感光体層形成工程において、感光体
    層を形成する液状の感光体の滴を垂下し、垂下した液状
    の感光体から下方に前記先鋭部を接触させた後、先鋭部
    を離間させることにより、先鋭部の先端に感光体層を形
    成することを特徴とする請求項37記載の光ファイバの製
    造方法。
  39. 【請求項３９】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりコアを先鋭化
    して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 上記径小部及び先鋭部の表面に被覆層を連続的に形成す
    るコーティング工程と、 上記金属被覆層の表面に感光体層を形成する感光体層形
    成工程と、 エバネッセント光により上記感光体層の先端のみを選択
    的に露光する露光工程と、 露光した感光体層を除去して、感光体層から金属被覆層
    の先端が露出した露出部を形成する露出部形成工程と、 露出部より露出した金属被覆層をエッチングすることに
    より、上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から外部に露
    出させる開口径が光の波長以下の開口部を形成する開口
    工程と、 開口部より露出した先鋭部の先端をエッチングして、先
    鋭部の先端が金属被覆層に対して陥没したビットを形成
    するビット形成工程と、 周囲の環境に応じて光学特性が変化する機能性の物質を
    上記金属被覆層から上記開口部を介して突出させた状態
    で外部に露出させるように上記ビットに付設する付設工
    程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  40. 【請求項４０】前記付設工程において、非晶質を飽和状
    態に溶解させた溶媒に前記機能性の物質を混合し、この
    溶媒に前記ビットを浸漬させて、上記ビットに機能性の
    物質を拡散させた非晶質を析出させることを特徴とする
    請求項39記載の光ファイバの製造方法。
  41. 【請求項４１】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端を加熱しながら引き延ばし、コアとクラ
    ッドをともに先鋭化してテーパ部を形成するテーパ部形
    成工程と、 コア溶解速度＜クラッド溶解速度となるフッ化アンモニ
    ウム水溶液、フッ酸及び水からなる混合エッチング液に
    よりテーパ部の先端をエッチングしてクラッドから突出
    したコアを先鋭化して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 上記テーパ部及び先鋭部の表面に遮光性の金属被覆層を
    連続的に形成するコーティング工程と、 上記金属被覆層をエッチングすることにより、上記先鋭
    部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態で外部に
    露出させる開口径が光の波長以下の開口部を形成する開
    口工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  42. 【請求項４２】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなるマ
    ルチモードの光ファイバの一端をエッチングすることに
    より、クラッドが厚さを薄くして径小部を形成する径小
    化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりコアの先端を
    先鋭化して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 上記径小部及び先鋭部の表面に被覆層を連続的に形成す
    るコーティング工程と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部をエ
    ッチングにより形成する開口工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  43. 【請求項４３】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端にコア径を徐々に増加させたコア径増加部
    を形成するコア径増加工程と、 該コア径増加部が形成された径小部の先端をエッチング
    することによりコアの先端を先鋭化して先鋭部を形成す
    る先鋭化工程と、 上記径小部及び先鋭部の表面に被覆層を連続的に形成す
    るコーティング工程と、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部をエ
    ッチングにより形成する開口工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  44. 【請求項４４】前記コア径増加工程において、径小部の
    先端を加熱して、コア中の添加物をクラッド中に拡散さ
    せることによりコア径増加部を形成することを特徴とす
    る請求項43に記載の光ファイバの製造方法。
  45. 【請求項４５】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりコアの先端を
    先鋭化して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 先鋭部の先端以外の表面に疎水性の被覆層を形成するコ
    ーティング工程と、 疎水性の被覆層から突出された状態で外部に露出された
    上記先鋭部の先端の表面に色素を添加した非晶質層を形
    成する非晶質層形成工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  46. 【請求項４６】上記コーティング工程において、先鋭部
    の表面に遮光性の金属被覆層を形成した後、疎水性の被
    覆層を形成することを特徴とする請求項45記載の光ファ
    イバの製造方法。
  47. 【請求項４７】光を伝搬させる第１のコアと、この第１
    のコアを覆う第２のコアと、この第２のコアを覆うクラ
    ッドとからなる光ファイバの一端をエッチングすること
    によりクラッドを除去して第２のコアが露出された径小
    部を形成し、 径小部の先端の第２のコアが先端先細り状とされた先細
    り部を形成し、 先細り部の先端から突出した第１のコアが先細り状に先
    鋭化された先鋭部を形成し、 径小部、先細り部及び先鋭部の表面に遮光性の金属被覆
    層を連続的に形成し、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部をエ
    ッチングにより形成する ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
  48. 【請求項４８】光を伝搬させるコアと、このコアを覆う
    第１のクラッドと、この第１のクラッドを覆う第２のク
    ラッドとからなる光ファイバの一端をエッチングするこ
    とにより第２のクラッドを除去して第１のクラッドが露
    出された径小部を形成し、 径小部の先端の第１のクラッドが先端先細り状とされた
    先細り部を形成し、 先細り部の先端から突出したコアが先細り状に先鋭化さ
    れた先鋭部を形成し、 径小部、先細り部及び先鋭部の表面に遮光性の金属被覆
    層を連続的に形成し、 上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた状態
    で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部をエ
    ッチングにより形成する ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
  49. 【請求項４９】前記光ファイバは、酸化ゲルマニウムを
    添加した石英からなるコアと、このコアを覆う石英から
    なる第１のクラッドと、この第１のクラッドを覆うフッ
    素又はホウ素を添加した第２のクラッドからなり、 フッ化アンモニウム水溶液、フッ素及び水の体積比を1.
    7:1:Y（Ｙ＝任意）としたエッチング液を用いて上記光
    ファイバの一端をエッチングすることにより第２のクラ
    ッドを除去して第１のクラッドが露出された径小部を形
    成するとともに、第１のクラッドを先鋭化し、先鋭化し
    た第１のクラッドの先端とコアの先端が面一なる平坦部
    を形成を形成した後、フッ化アンモニウム水溶液とフッ
    酸及び水の体積比をＸ（Ｘ＞1.7）:1:Y（Ｙ＝任意）と
    したエッチング液により上記平坦部を形成した上記光フ
    ァイバの一端をエッチングすることにより上記先細り部
    及び先鋭部を形成することを特徴とする請求項48に記載
    の光ファイバの製造方法。
  50. 【請求項５０】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりコアの先端を
    先鋭化して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 先鋭部の表面にゲル層からなる被覆層を形成する被覆層
    形成工程と、 上記先鋭部の先端を上記ゲル層からなる被覆層から突出
    させた状態で外部に露出させる開口径が光の波長以下の
    開口部をエッチングにより形成する開口工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  51. 【請求項５１】前記被覆層形成工程において形成したゲ
    ル層を加熱して非晶質層からなる被覆層を形成すること
    を特徴とする請求項50に記載の光ファイバの製造方法。
  52. 【請求項５２】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりコアの先端を
    先鋭化して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 先鋭部の表面に非晶質層からなる被覆層を形成する非晶
    質層形成工程と、 非晶質層の表面に遮光性の金属被覆層を形成するコーテ
    ィング工程と、 上記先鋭部の先端を上記非晶質の被覆層及び遮光性の金
    属被覆層から突出された状態で外部に露出させる開口径
    が光の波長以下の開口部をエッチングにより形成する開
    口工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  53. 【請求項５３】前記非晶質層形成工程において、非晶質
    を飽和状態に溶解させた溶媒に前記先鋭部を浸漬させる
    ことにより、上記先鋭部の表面に非晶質を析出させて被
    覆層を形成することを特徴とする請求項52記載の光ファ
    イバの製造方法。
  54. 【請求項５４】光を伝搬させるコアと、このコアを覆っ
    てコア内を伝搬する光を遮光するクラッドとからなる光
    ファイバの一端をエッチングすることにより、クラッド
    が厚さを薄くして径小部を形成する径小化工程と、 径小部の先端をエッチングすることによりコアの先端を
    先鋭化して先鋭部を形成する先鋭化工程と、 上記径小部及び先鋭部の表面に活性化処理を施す活性化
    工程と、 上記活性化処理が施された上記径小部及び先鋭部の表面
    に無電解メッキにより被覆層を連続的に形成するととも
    に、上記先鋭部の先端を上記金属被覆層から突出させた
    状態で外部に露出させる開口径が光の波長以下の開口部
    を形成するコーティング工程と を有することを特徴とする光ファイバの製造方法。
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