JP3491043B1 - 光ファイバープローブの製造方法と微細材料加工方法 - Google Patents
光ファイバープローブの製造方法と微細材料加工方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】 高い透過効率および偏光度を併せ持つ新しい
光ファイバープローブを提供する。 【解決手段】 光ファイバーの先端部をエッチングする
ことでコア部を先鋭化して光ファイバープローブとして
形成する光ファイバープローブの製造方法において、光
ファイバーがコア部（１）と応力付与部（２）とクラッ
ド部（３）とからなる偏波保持光ファイバーであって、
光ファイバーの端部を機械研磨することでコア部（１）
が最先鋭部にくるように光ファイバーの端部を先鋭形状
に形成し、形成された光ファイバーの端部をエッチング
液に浸漬することでコア部（１）を更に先鋭化して光フ
ァイバープローブとする。
光ファイバープローブを提供する。 【解決手段】 光ファイバーの先端部をエッチングする
ことでコア部を先鋭化して光ファイバープローブとして
形成する光ファイバープローブの製造方法において、光
ファイバーがコア部（１）と応力付与部（２）とクラッ
ド部（３）とからなる偏波保持光ファイバーであって、
光ファイバーの端部を機械研磨することでコア部（１）
が最先鋭部にくるように光ファイバーの端部を先鋭形状
に形成し、形成された光ファイバーの端部をエッチング
液に浸漬することでコア部（１）を更に先鋭化して光フ
ァイバープローブとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、光ファイ
バープローブの製造方法と微細材料加工方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この出願の発明は、偏波保
持光ファイバーなどの断面方向に複雑な構造を持つ光フ
ァイバーを光ファイバープローブとして形成するための
光ファイバープローブの製造方法とこの光ファイバープ
ローブを用いる微細材料加工方法に関するものである。
バープローブの製造方法と微細材料加工方法に関するも
のである。さらに詳しくは、この出願の発明は、偏波保
持光ファイバーなどの断面方向に複雑な構造を持つ光フ
ァイバーを光ファイバープローブとして形成するための
光ファイバープローブの製造方法とこの光ファイバープ
ローブを用いる微細材料加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明の課題】近接場光を用いた光プロー
ビング技術は、回折限界以下（典型的には５００ｎｍ以
下）の微小領域における観察、加工、あるいは、マニピ
ュレーションを実現するための技術として注目されてい
る（特開平１０-２９０５、特開平１０−１３２８３
１、特開２０００−３２９７７３、または、特開２００
１―１３１５４）。光ファイバーを先鋭化し、プローブ
として利用することの利点としては、（I）走査型トン
ネル電子顕微鏡（ＳＴＭ）と異なり電気を利用しないた
め、絶縁性の物質を対象とした観察または加工が可能で
あること、（II）光は水中も伝搬するため、溶液中の試
料を観察することが可能であること、（III）原子間力
顕微鏡（ＡＦＭ）と異なり、分光および偏光測定が可能
であるため、エネルギー状態や光物性等も同時測定する
ことが可能となること、（IV）近接場光の持つポテンシ
ャル場を利用することで、光ピンセットのようなマニピ
ュレーションとして利用できること、および、（V）光
化学反応を用いることでリソグラフィーとしても使用で
きること等が挙げられる。
ビング技術は、回折限界以下（典型的には５００ｎｍ以
下）の微小領域における観察、加工、あるいは、マニピ
ュレーションを実現するための技術として注目されてい
る（特開平１０-２９０５、特開平１０−１３２８３
１、特開２０００−３２９７７３、または、特開２００
１―１３１５４）。光ファイバーを先鋭化し、プローブ
として利用することの利点としては、（I）走査型トン
ネル電子顕微鏡（ＳＴＭ）と異なり電気を利用しないた
め、絶縁性の物質を対象とした観察または加工が可能で
あること、（II）光は水中も伝搬するため、溶液中の試
料を観察することが可能であること、（III）原子間力
顕微鏡（ＡＦＭ）と異なり、分光および偏光測定が可能
であるため、エネルギー状態や光物性等も同時測定する
ことが可能となること、（IV）近接場光の持つポテンシ
ャル場を利用することで、光ピンセットのようなマニピ
ュレーションとして利用できること、および、（V）光
化学反応を用いることでリソグラフィーとしても使用で
きること等が挙げられる。
【０００３】近年、従来利用されてきたシングルモード
光ファイバーに代えて偏波保持光ファイバーを用いるこ
とで、回折限界以下の微小領域に直線偏光を照射あるい
は集光を行う試みがなされ始めている。しかし、この技
術は開発の途上にあり、高い透過効率および偏光度を持
つ光ファイバープローブは、未だ実現されていないのが
現状である。
光ファイバーに代えて偏波保持光ファイバーを用いるこ
とで、回折限界以下の微小領域に直線偏光を照射あるい
は集光を行う試みがなされ始めている。しかし、この技
術は開発の途上にあり、高い透過効率および偏光度を持
つ光ファイバープローブは、未だ実現されていないのが
現状である。
【０００４】現在、主に知られている偏波保持光ファイ
バーには、図７に示すように、ＰＡＮＤＡ型と楕円型の
２種類がある。ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバー
は、楕円型の偏波保持光ファイバーと比較して構造が複
雑であるが、作製が容易で、かつ、偏光度が高い。ま
た、ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバーは、ファイバ
ーの断面を光学顕微鏡で観察することで、偏波の方向を
確認できる。一方、楕円型の偏波保持光ファイバーは、
偏波の方向の確認が困難である。これは、コアの大きさ
が、波長の大きさと同程度か、あるいは、それ以下であ
り、すなわち、回折限界以下であるため、光学的に観察
することが不可能であるためである。
バーには、図７に示すように、ＰＡＮＤＡ型と楕円型の
２種類がある。ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバー
は、楕円型の偏波保持光ファイバーと比較して構造が複
雑であるが、作製が容易で、かつ、偏光度が高い。ま
た、ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバーは、ファイバ
ーの断面を光学顕微鏡で観察することで、偏波の方向を
確認できる。一方、楕円型の偏波保持光ファイバーは、
偏波の方向の確認が困難である。これは、コアの大きさ
が、波長の大きさと同程度か、あるいは、それ以下であ
り、すなわち、回折限界以下であるため、光学的に観察
することが不可能であるためである。
【０００５】一方、これら２種類のファイバーを用いて
プローブを作製する場合、楕円型の偏波保持光ファイバ
ーの方が、都合がよい。これは、楕円型の偏波保持光フ
ァイバーにおいては、プローブを作成する方法として引
き伸ばし法およびエッチング法の２種類の方法が使える
ためである。ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバーにお
いては、引き伸ばし法しか適用することが出来ない。こ
こで、引き延ばし法とは、図８に示したように、水素
炎、レーザー光、アーク放電等の加熱手段（８１）によ
り光ファイバー（８２）を加熱融解し、引き延ばすこと
により物理的に光ファイバーを先鋭化する方法である。
また、エッチング法とは、図９に示したように、フッ酸
等のエッチング液（９１）を用いてエッチングを行うこ
とで光ファイバーのクラッド部（９２）およびコア部
（９３）を溶解し、コア部（９３）を化学的に先鋭化す
る方法である。引き延ばし法のような物理的方法におい
ては工程が簡便であるという利点があるが、エッチング
法のような化学的方法を適用した方が透過効率の高いプ
ローブを得ることができる。
プローブを作製する場合、楕円型の偏波保持光ファイバ
ーの方が、都合がよい。これは、楕円型の偏波保持光フ
ァイバーにおいては、プローブを作成する方法として引
き伸ばし法およびエッチング法の２種類の方法が使える
ためである。ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバーにお
いては、引き伸ばし法しか適用することが出来ない。こ
こで、引き延ばし法とは、図８に示したように、水素
炎、レーザー光、アーク放電等の加熱手段（８１）によ
り光ファイバー（８２）を加熱融解し、引き延ばすこと
により物理的に光ファイバーを先鋭化する方法である。
また、エッチング法とは、図９に示したように、フッ酸
等のエッチング液（９１）を用いてエッチングを行うこ
とで光ファイバーのクラッド部（９２）およびコア部
（９３）を溶解し、コア部（９３）を化学的に先鋭化す
る方法である。引き延ばし法のような物理的方法におい
ては工程が簡便であるという利点があるが、エッチング
法のような化学的方法を適用した方が透過効率の高いプ
ローブを得ることができる。
【０００６】ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバーにお
いては、図１０に示したように、化学的に先鋭化を施そ
うとすると、応力付与部が溶け残ってしまうことから、
プローブ化することが不可能である。これは、応力付与
部には、ベリリウム等の化学的耐性が高い物質がドープ
されているためである。
いては、図１０に示したように、化学的に先鋭化を施そ
うとすると、応力付与部が溶け残ってしまうことから、
プローブ化することが不可能である。これは、応力付与
部には、ベリリウム等の化学的耐性が高い物質がドープ
されているためである。
【０００７】前述の通り、ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光フ
ァイバーは、ファイバー自体の作製が容易で、かつ、偏
光度が高く、さらには、ファイバーの断面を光学顕微鏡
で観察することで偏波の方向を確認できるといった特徴
を有する。一方で、化学的な方法を適用できないため、
ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバーから透過効率の高
いプローブを製造することは難しいと考えられ、簡便に
プローブを形成するための新しい手法の開発が求められ
ていた。
ァイバーは、ファイバー自体の作製が容易で、かつ、偏
光度が高く、さらには、ファイバーの断面を光学顕微鏡
で観察することで偏波の方向を確認できるといった特徴
を有する。一方で、化学的な方法を適用できないため、
ＰＡＮＤＡ型の偏波保持光ファイバーから透過効率の高
いプローブを製造することは難しいと考えられ、簡便に
プローブを形成するための新しい手法の開発が求められ
ていた。
【０００８】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、高い透過効率および
偏光度を併せ持つ新しい光ファイバープローブの製造方
法この光ファイバープローブを用いる新しい微細材料加
工方法を提供することを課題としている。
事情に鑑みてなされたものであり、高い透過効率および
偏光度を併せ持つ新しい光ファイバープローブの製造方
法この光ファイバープローブを用いる新しい微細材料加
工方法を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、光ファイバー
の先端部をエッチングすることでコア部を先鋭化して光
ファイバープローブとして形成する光ファイバープロー
ブの製造方法において、光ファイバーがコア部と応力付
与部とクラッド部とからなる偏波保持光ファイバーであ
って、光ファイバーの端部を機械研磨することでコア部
が最先鋭部にくるように光ファイバーの端部を先鋭形状
に形成し、形成された光ファイバーの端部をエッチング
液に浸漬することでコア部を更に先鋭化して光ファイバ
ープローブとすることを特徴とする光ファイバープロー
ブの製造方法を提供する。
の課題を解決するものとして、第１には、光ファイバー
の先端部をエッチングすることでコア部を先鋭化して光
ファイバープローブとして形成する光ファイバープロー
ブの製造方法において、光ファイバーがコア部と応力付
与部とクラッド部とからなる偏波保持光ファイバーであ
って、光ファイバーの端部を機械研磨することでコア部
が最先鋭部にくるように光ファイバーの端部を先鋭形状
に形成し、形成された光ファイバーの端部をエッチング
液に浸漬することでコア部を更に先鋭化して光ファイバ
ープローブとすることを特徴とする光ファイバープロー
ブの製造方法を提供する。
【００１０】また、この出願の発明は、第２に、光ファ
イバーの先端部をエッチングすることでコア部を先鋭化
して光ファイバープローブとして形成する光ファイバー
プローブの製造方法において、光ファイバーがコア部と
応力付与部とクラッド部とからなる偏波保持光ファイバ
ーであって、光ファイバーの端部において、コア部の外
周部分に断面方向に切れ込みを形成し、光ファイバーを
切れ込みの入った部分までエッチング液に垂直に浸漬
し、切れ込みの入った部分より先端方向の光ファイバー
の自重によりコア部を引き延ばしつつ溶解することで、
コア部を先鋭化して光ファイバープローブとすることを
特徴とする光ファイバープローブの製造方法を提供す
る。
イバーの先端部をエッチングすることでコア部を先鋭化
して光ファイバープローブとして形成する光ファイバー
プローブの製造方法において、光ファイバーがコア部と
応力付与部とクラッド部とからなる偏波保持光ファイバ
ーであって、光ファイバーの端部において、コア部の外
周部分に断面方向に切れ込みを形成し、光ファイバーを
切れ込みの入った部分までエッチング液に垂直に浸漬
し、切れ込みの入った部分より先端方向の光ファイバー
の自重によりコア部を引き延ばしつつ溶解することで、
コア部を先鋭化して光ファイバープローブとすることを
特徴とする光ファイバープローブの製造方法を提供す
る。
【００１１】そして、この出願の発明は、第３の発明の
態様として、以上の光ファイバープローブの製造方法に
より製造される光ファイバープローブを光ピンセット用
プローブとして用い、偏光に対して相互作用を有する異
方性分子群からなる微細材料を、吸着、移動、および、
組み立て加工することを特徴とする微細材料加工方法を
提供する。この出願の発明は、第４の発明の態様とし
て、上記の微細材料加工方法において、光ファイバープ
ローブに入射する光の偏光方向を切り替えることで、異
方性分子の配置方向を制御して組み立て加工を行うこと
を特徴とする微細材料加工方法を提供する。
態様として、以上の光ファイバープローブの製造方法に
より製造される光ファイバープローブを光ピンセット用
プローブとして用い、偏光に対して相互作用を有する異
方性分子群からなる微細材料を、吸着、移動、および、
組み立て加工することを特徴とする微細材料加工方法を
提供する。この出願の発明は、第４の発明の態様とし
て、上記の微細材料加工方法において、光ファイバープ
ローブに入射する光の偏光方向を切り替えることで、異
方性分子の配置方向を制御して組み立て加工を行うこと
を特徴とする微細材料加工方法を提供する。
【００１２】さらに、この出願の発明は、第５の発明の
態様として、上記の光ファイバープローブの製造方法に
より製造される光ファイバープローブを光ピンセット用
プローブとして用い、基板上に設置された異方性分子群
の配向を制御し、異方性分子群にとって化学活性の高い
波長の偏光を光ファイバープローブに入射し、異方性分
子群に照射することで、異方性分子間で重合結合を形成
することを特徴とする微細材料加工方法を提供する。
態様として、上記の光ファイバープローブの製造方法に
より製造される光ファイバープローブを光ピンセット用
プローブとして用い、基板上に設置された異方性分子群
の配向を制御し、異方性分子群にとって化学活性の高い
波長の偏光を光ファイバープローブに入射し、異方性分
子群に照射することで、異方性分子間で重合結合を形成
することを特徴とする微細材料加工方法を提供する。
【００１３】以上の微細材料加工方法においては、異方
性分子が、無機分子、有機分子、磁性体分子、液晶分
子、あるいは、重合性分子のいずれかであることを特徴
とする。
性分子が、無機分子、有機分子、磁性体分子、液晶分
子、あるいは、重合性分子のいずれかであることを特徴
とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記のとおり
の特徴をもつものであるが、以下に、その実施の形態に
ついて説明する。
の特徴をもつものであるが、以下に、その実施の形態に
ついて説明する。
【００１５】この出願の発明である光ファイバープロー
ブの製造方法は、ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバーや
断面方向に複雑な構造を有する光ファイバーを対象とし
てエッチングを行い、光ファイバーの先端部のコア部を
先鋭化して光ファイバープローブとして形成するもので
ある。
ブの製造方法は、ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバーや
断面方向に複雑な構造を有する光ファイバーを対象とし
てエッチングを行い、光ファイバーの先端部のコア部を
先鋭化して光ファイバープローブとして形成するもので
ある。
【００１６】図１に、この出願の発明である光ファイバ
ープローブの製造方法の概要について示す。また、図２
に、この出願の発明である光ファイバープローブ製造方
法による光ファイバープローブの製造工程について示
す。
ープローブの製造方法の概要について示す。また、図２
に、この出願の発明である光ファイバープローブ製造方
法による光ファイバープローブの製造工程について示
す。
【００１７】まず、コア部（１）が最先鋭部にくるよう
に、光ファイバーの端部を先鋭形状に機械研磨する。こ
のとき、応力付与部（２）は、コア部（１）よりも後方
まで研磨される。そして、先鋭形状に形成された光ファ
イバーの端部をエッチング液に浸漬することで、クラッ
ド部（３）は完全に溶解され、また、コア部（１）は更
に先鋭化され、光ファイバープローブとして形成され
る。
に、光ファイバーの端部を先鋭形状に機械研磨する。こ
のとき、応力付与部（２）は、コア部（１）よりも後方
まで研磨される。そして、先鋭形状に形成された光ファ
イバーの端部をエッチング液に浸漬することで、クラッ
ド部（３）は完全に溶解され、また、コア部（１）は更
に先鋭化され、光ファイバープローブとして形成され
る。
【００１８】光ファイバーの端部の機械研磨は、電子工
業用機械研磨法により行われる。具体的には、図２に示
したように、電子工業用ワックス（２１）などにより、
光ファイバー（２２）を研磨定盤（２３）に対して斜め
方向に固定して研磨が行われる。機械研磨を行う際の光
ファイバー（２２）の設置角度（光ファイバー（２２）
と研磨定盤（２３）とのなす角度）は、光ファイバーの
構成によって適宜設定されるものであるが、例えば、コ
ア部の直径が４μｍ、クラッド直径が１２５μｍ、応力
付与部の直径が４０μｍ、中心から応力付与部の端まで
の長さが６μｍのＰＡＮＤＡ型偏波保持ファイバーの場
合には、設置角度を１〜８°とすることが好ましい。
業用機械研磨法により行われる。具体的には、図２に示
したように、電子工業用ワックス（２１）などにより、
光ファイバー（２２）を研磨定盤（２３）に対して斜め
方向に固定して研磨が行われる。機械研磨を行う際の光
ファイバー（２２）の設置角度（光ファイバー（２２）
と研磨定盤（２３）とのなす角度）は、光ファイバーの
構成によって適宜設定されるものであるが、例えば、コ
ア部の直径が４μｍ、クラッド直径が１２５μｍ、応力
付与部の直径が４０μｍ、中心から応力付与部の端まで
の長さが６μｍのＰＡＮＤＡ型偏波保持ファイバーの場
合には、設置角度を１〜８°とすることが好ましい。
【００１９】また、この出願の発明である光ファイバー
プローブの製造方法においては、図３に示したように、
光ファイバーの端部において、コア部（３１）の外周部
分に、例えば収束イオンビーム加工法などにより、断面
方向に対して切れ込み（３２）を形成し、次いで、光フ
ァイバーを切れ込み（３２）の入った部分までエッチン
グ液（３３）に垂直に浸漬し、切れ込み（３２）より先
端方向の光ファイバー（３４）の自重によりコア部（３
１）を引き延ばしつつ溶解することで、コア部（３１）
を先鋭化して光ファイバープローブとして形成してもよ
い。このとき、切れ込み（３２）より先端方向の光ファ
イバー（３４）の長さは、コア部（３１）を引張するた
めの重量が必要とされることから、３ｃｍ程度とするこ
とが好ましい。また、切れ込み（３２）の深さは、光フ
ァイバーの構成や形成したい光ファイバープローブの形
状により、適宜に選択されるものであるが、エッチング
液に溶解しない応力付与部（３５）が切断されるよう
に、切れ込み（３２）が形成される。
プローブの製造方法においては、図３に示したように、
光ファイバーの端部において、コア部（３１）の外周部
分に、例えば収束イオンビーム加工法などにより、断面
方向に対して切れ込み（３２）を形成し、次いで、光フ
ァイバーを切れ込み（３２）の入った部分までエッチン
グ液（３３）に垂直に浸漬し、切れ込み（３２）より先
端方向の光ファイバー（３４）の自重によりコア部（３
１）を引き延ばしつつ溶解することで、コア部（３１）
を先鋭化して光ファイバープローブとして形成してもよ
い。このとき、切れ込み（３２）より先端方向の光ファ
イバー（３４）の長さは、コア部（３１）を引張するた
めの重量が必要とされることから、３ｃｍ程度とするこ
とが好ましい。また、切れ込み（３２）の深さは、光フ
ァイバーの構成や形成したい光ファイバープローブの形
状により、適宜に選択されるものであるが、エッチング
液に溶解しない応力付与部（３５）が切断されるよう
に、切れ込み（３２）が形成される。
【００２０】以上で説明したこの出願の発明である光フ
ァイバープローブの製造方法により製造される光ファイ
バープローブは、様々な用途に利用可能である。以下
に、その用途について示し、それらの用途における、こ
の出願の発明である光ファイバープローブ製造方法によ
り製造される光ファイバープローブの利点について説明
する。 １）方向制御による分子マニピュレーション この出願の発明である光ファイバープローブの製造方法
により製造される光ファイバープローブを、光ピンセッ
ト用プローブとして用いることで、液晶分子等の異方性
を持つ分子に対して方向を制御しての運搬および組み立
てが可能となり、ナノファブリケーションの分野に新し
い展望を与えるものと期待される。
ァイバープローブの製造方法により製造される光ファイ
バープローブは、様々な用途に利用可能である。以下
に、その用途について示し、それらの用途における、こ
の出願の発明である光ファイバープローブ製造方法によ
り製造される光ファイバープローブの利点について説明
する。 １）方向制御による分子マニピュレーション この出願の発明である光ファイバープローブの製造方法
により製造される光ファイバープローブを、光ピンセッ
ト用プローブとして用いることで、液晶分子等の異方性
を持つ分子に対して方向を制御しての運搬および組み立
てが可能となり、ナノファブリケーションの分野に新し
い展望を与えるものと期待される。
【００２１】図４に示したように、偏光に対して相互作
用を有する複数の異方性分子（４１）からなる微細材料
を、この出願の発明である光ファイバープローブ製造方
法により製造される光ファイバープローブ（４２）によ
り、吸着、移動、および、組み立て加工する際に、光フ
ァイバープローブ（４２）に入射する光の偏光方向（４
３）を切り替えることで、異方性分子（４１）の配置方
向を制御して組み立て加工を行うことが可能となる。異
方性分子群の配置方向を制御しながらの組み立ては、従
来のＳＴＭやＡＦＭにおいては不可能であり、この出願
の発明によりはじめて実現するものである。
用を有する複数の異方性分子（４１）からなる微細材料
を、この出願の発明である光ファイバープローブ製造方
法により製造される光ファイバープローブ（４２）によ
り、吸着、移動、および、組み立て加工する際に、光フ
ァイバープローブ（４２）に入射する光の偏光方向（４
３）を切り替えることで、異方性分子（４１）の配置方
向を制御して組み立て加工を行うことが可能となる。異
方性分子群の配置方向を制御しながらの組み立ては、従
来のＳＴＭやＡＦＭにおいては不可能であり、この出願
の発明によりはじめて実現するものである。
【００２２】組み立てが行われる微細材料は、無機分
子、有機分子、磁性体分子、液晶分子、あるいは、重合
性分子などの異方性分子から構成される。 ２）配向制御を伴う重合反応 この出願の発明である光ファイバープローブの製造方法
により製造される光ファイバープローブ（５１）を光ピ
ンセット用プローブとして用い、例えば紫外線といった
異方性分子群にとって化学活性の高い波長の偏光の偏光
方向（５２）を制御しつつ光ファイバープローブ（５
１）に入射することで、基板（５３）上に設置された異
方性分子群（５４）の配向を制御しつつ、異方性分子間
で重合結合を形成することが可能となる。基板上に設置
される異方性分子としては、無機分子、有機分子、磁性
体分子、液晶分子、あるいは、重合性分子などが挙げら
れる。この方法により、電子回路や、図５に示すような
交互に配向した構造を持つ微細構造などを作製すること
が可能となる。 ３）直線偏光近接場顕微鏡用プローブ 電子線と異なり、光を励起源として用いる物性評価法
は、 ・荷電を生じないことから絶縁体に対しても適用可能で
ある ・有機物が対象であってもダメージを与えない ・真空を必要としない ・光が水中を伝搬することから生物・生体材料にも使用
可能である と、いった特徴がある。この出願の発明である光ファイ
バープローブの製造方法により製造される光ファイバー
プローブは、偏光の制御が可能であることから、近接場
光学顕微鏡に適用することで、顕微鏡の性能を飛躍的に
向上させるものと期待される。 ４）プローブを用いたリソグラフィー等の微細加工 リソグラフィーによる微細加工において、偏波光を用い
ることで加工品質が向上することが知られているが、１
００ｎｍ以下の線幅を持つ回路パターンの作製は、実現
困難であるといわれている。この出願の発明である光フ
ァイバープローブ製造方法により製造される光ファイバ
ープローブは、それを実現する要素技術となりうる可能
性が高い。
子、有機分子、磁性体分子、液晶分子、あるいは、重合
性分子などの異方性分子から構成される。 ２）配向制御を伴う重合反応 この出願の発明である光ファイバープローブの製造方法
により製造される光ファイバープローブ（５１）を光ピ
ンセット用プローブとして用い、例えば紫外線といった
異方性分子群にとって化学活性の高い波長の偏光の偏光
方向（５２）を制御しつつ光ファイバープローブ（５
１）に入射することで、基板（５３）上に設置された異
方性分子群（５４）の配向を制御しつつ、異方性分子間
で重合結合を形成することが可能となる。基板上に設置
される異方性分子としては、無機分子、有機分子、磁性
体分子、液晶分子、あるいは、重合性分子などが挙げら
れる。この方法により、電子回路や、図５に示すような
交互に配向した構造を持つ微細構造などを作製すること
が可能となる。 ３）直線偏光近接場顕微鏡用プローブ 電子線と異なり、光を励起源として用いる物性評価法
は、 ・荷電を生じないことから絶縁体に対しても適用可能で
ある ・有機物が対象であってもダメージを与えない ・真空を必要としない ・光が水中を伝搬することから生物・生体材料にも使用
可能である と、いった特徴がある。この出願の発明である光ファイ
バープローブの製造方法により製造される光ファイバー
プローブは、偏光の制御が可能であることから、近接場
光学顕微鏡に適用することで、顕微鏡の性能を飛躍的に
向上させるものと期待される。 ４）プローブを用いたリソグラフィー等の微細加工 リソグラフィーによる微細加工において、偏波光を用い
ることで加工品質が向上することが知られているが、１
００ｎｍ以下の線幅を持つ回路パターンの作製は、実現
困難であるといわれている。この出願の発明である光フ
ァイバープローブ製造方法により製造される光ファイバ
ープローブは、それを実現する要素技術となりうる可能
性が高い。
【００２３】以上は、この出願の発明である光ファイバ
ープローブの製造方法における態様の一例であり、この
出願の発明が以上で示した形態に限定されることはな
く、その細部について、様々な形態をとりうることが考
慮されるべきであることは言うまでもない。この出願の
発明は、以上の特徴を持つものであるが、以下に実施例
を示し、さらに具体的に説明する。
ープローブの製造方法における態様の一例であり、この
出願の発明が以上で示した形態に限定されることはな
く、その細部について、様々な形態をとりうることが考
慮されるべきであることは言うまでもない。この出願の
発明は、以上の特徴を持つものであるが、以下に実施例
を示し、さらに具体的に説明する。
【００２４】
【実施例】実施例１
ＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバーを電子工業用機械研
磨法により斜方に研磨をを行った後、露出したコア部に
対してエッチングを施し、光ファイバープローブを作製
した。
磨法により斜方に研磨をを行った後、露出したコア部に
対してエッチングを施し、光ファイバープローブを作製
した。
【００２５】図６に示したように、偏波保持光ファイバ
ーとして、コア部の直径が４μｍ、クラッド直径が１２
５μｍ、応力付与部の直径が４０μｍのものを用いた。
偏波保持光ファイバーの中心から応力付与部までの端部
までの長さは６μｍであり、また、動作波長は０．６２
μｍであった。コア部の材質はＧｅＯ2添加石英であ
り、クラッド部の材質は純粋石英であり、また、応力付
与部の材質はＢ2Ｏ3添加石英であった。クロストーク
は、伝送後において−３０ｄＢ以下のものを使用した。
ーとして、コア部の直径が４μｍ、クラッド直径が１２
５μｍ、応力付与部の直径が４０μｍのものを用いた。
偏波保持光ファイバーの中心から応力付与部までの端部
までの長さは６μｍであり、また、動作波長は０．６２
μｍであった。コア部の材質はＧｅＯ2添加石英であ
り、クラッド部の材質は純粋石英であり、また、応力付
与部の材質はＢ2Ｏ3添加石英であった。クロストーク
は、伝送後において−３０ｄＢ以下のものを使用した。
【００２６】この偏波保持光ファイバーの先端を電子工
業ワックスにより固定し、５°の角度をつけて斜方より
研磨を行った。研磨材としてはそれぞれ粒径が０．３μ
ｍと０．０５μｍのダイヤモンド粒子を用い、鏡面研磨
を行った。これにより、応力付与部が存在しない、先端
長約６８．６μｍの部分を露出することができた。
業ワックスにより固定し、５°の角度をつけて斜方より
研磨を行った。研磨材としてはそれぞれ粒径が０．３μ
ｍと０．０５μｍのダイヤモンド粒子を用い、鏡面研磨
を行った。これにより、応力付与部が存在しない、先端
長約６８．６μｍの部分を露出することができた。
【００２７】この露出した先端部に対して、ＮＨ4Ｆ：
ＨＦ：Ｈ2Ｏ＝Ｘ：１：１の組成のフッ酸溶液を用いて
エッチングを行った。このとき、２段階化学エッチング
を行い、１段目としてＸ＝１．８となるように、さら
に、２段目としてＸ＝１０となるように、フッ酸溶液の
組成比を調整した。２段階化学エッチングを実施するこ
とで、２段テーパ型プローブを作製し、それに金属膜と
して金をスパッタリングコートした。金属膜の膜厚は、
１４０ｎｍである。作製された光ファイバープローブを
試料等に接触させることで、先端に、開口径１００ｎｍ
の微小開口を形成した。
ＨＦ：Ｈ2Ｏ＝Ｘ：１：１の組成のフッ酸溶液を用いて
エッチングを行った。このとき、２段階化学エッチング
を行い、１段目としてＸ＝１．８となるように、さら
に、２段目としてＸ＝１０となるように、フッ酸溶液の
組成比を調整した。２段階化学エッチングを実施するこ
とで、２段テーパ型プローブを作製し、それに金属膜と
して金をスパッタリングコートした。金属膜の膜厚は、
１４０ｎｍである。作製された光ファイバープローブを
試料等に接触させることで、先端に、開口径１００ｎｍ
の微小開口を形成した。
【００２８】この偏波保持光ファイバープローブの偏光
度を測定したところ、従来の楕円型偏波保持光ファイバ
ープローブで実現されていたクロストーク比４：１に対
して、１００：１まで向上していることが確認された。
この光ファイバープローブを近接場光学顕微鏡で用いた
ところ、偏光分布測定の性能が、飛躍的に向上したこと
も確認された。実施例２ 実施例１で用いた光ファイバーの先端部に、収束イオン
ビーム加工法によりコア部の周囲に切れ込みを形成し、
応力付与部を切断した状態で、エッチングを行った。こ
のとき、切れ込みは、光ファイバーの末端部より３ｃｍ
程度離した位置に形成した。エッチング中においては、
末端部より３ｃｍの部分（切れ込みの先方）をエッチン
グ溶液に垂直に浸漬した。エッチング液の液面は、切れ
込みの部分に正確に合わせなくとも、毛細管現象により
高くなるため、エッチング液の液面が切れ込みに這い上
がる寸前の位置に保持する必要がある。エッチングに関
しては、実施例１と同様の２段階化学エッチングを行っ
た。
度を測定したところ、従来の楕円型偏波保持光ファイバ
ープローブで実現されていたクロストーク比４：１に対
して、１００：１まで向上していることが確認された。
この光ファイバープローブを近接場光学顕微鏡で用いた
ところ、偏光分布測定の性能が、飛躍的に向上したこと
も確認された。実施例２ 実施例１で用いた光ファイバーの先端部に、収束イオン
ビーム加工法によりコア部の周囲に切れ込みを形成し、
応力付与部を切断した状態で、エッチングを行った。こ
のとき、切れ込みは、光ファイバーの末端部より３ｃｍ
程度離した位置に形成した。エッチング中においては、
末端部より３ｃｍの部分（切れ込みの先方）をエッチン
グ溶液に垂直に浸漬した。エッチング液の液面は、切れ
込みの部分に正確に合わせなくとも、毛細管現象により
高くなるため、エッチング液の液面が切れ込みに這い上
がる寸前の位置に保持する必要がある。エッチングに関
しては、実施例１と同様の２段階化学エッチングを行っ
た。
【００２９】本実施例においては、実施例１よりも光フ
ァイバープローブの作製が容易であり、さらに、エッチ
ング溶液中に浸漬した光ファイバーの重さにより光ファ
イバープローブとなる部分が垂直な状態に維持されるた
めに品質の高い光ファイバープローブが作製される。
ァイバープローブの作製が容易であり、さらに、エッチ
ング溶液中に浸漬した光ファイバーの重さにより光ファ
イバープローブとなる部分が垂直な状態に維持されるた
めに品質の高い光ファイバープローブが作製される。
【００３０】本実施例により作製された偏波保持光ファ
イバープローブのクロストーク比を測定したところ、２
００：１であり、実施例１における光ファイバープロー
ブのクロストークの歩留まりが１％であったのに対し
て、本実施例においては１９％であり、極めて優れた光
ファイバープローブの製造方法であることがわかった。 実施例３ 実施例２で作製した偏波保持光ファイバープローブを用
いて、ジアセチレン薄膜の局所重合による微細加工を行
った。光ファイバープローブは、開口径が５０ｎｍのも
のを用いた。
イバープローブのクロストーク比を測定したところ、２
００：１であり、実施例１における光ファイバープロー
ブのクロストークの歩留まりが１％であったのに対し
て、本実施例においては１９％であり、極めて優れた光
ファイバープローブの製造方法であることがわかった。 実施例３ 実施例２で作製した偏波保持光ファイバープローブを用
いて、ジアセチレン薄膜の局所重合による微細加工を行
った。光ファイバープローブは、開口径が５０ｎｍのも
のを用いた。
【００３１】スピンコート法によりシリコン基板上に未
重合のジアセチレン薄膜を堆積させ、その試料を偏波保
持光ファイバープローブにより紫外光を照射しつつ走査
し、分子間の重合反応を形成した。照射した紫外光の波
長は３２５ｎｍであり、光源としてＨｅ−Ｃｄレーザー
を用いた。
重合のジアセチレン薄膜を堆積させ、その試料を偏波保
持光ファイバープローブにより紫外光を照射しつつ走査
し、分子間の重合反応を形成した。照射した紫外光の波
長は３２５ｎｍであり、光源としてＨｅ−Ｃｄレーザー
を用いた。
【００３２】偏光方向を、走査方向に対して４５°の角
度にセットし、１ラインを往路方向にスキャンし、復路
のスキャン時に偏光方向を９０°回転してスキャンを行
った。その結果、５０ｎｍ間隔で配向方向が異なる微細
構造を作製することができた。これは、従来のＳＴＭな
どを用いた方法では、当然不可能である。
度にセットし、１ラインを往路方向にスキャンし、復路
のスキャン時に偏光方向を９０°回転してスキャンを行
った。その結果、５０ｎｍ間隔で配向方向が異なる微細
構造を作製することができた。これは、従来のＳＴＭな
どを用いた方法では、当然不可能である。
【００３３】さらには、形成された微細構造の１列分が
ひとつの高分子であり、その長さは全て等しい。通常の
化学反応にいては、このように分子量が揃った高分子を
重合することは不可能である。
ひとつの高分子であり、その長さは全て等しい。通常の
化学反応にいては、このように分子量が揃った高分子を
重合することは不可能である。
【００３４】
【発明の効果】この出願の発明によって、以上詳しく説
明したとおり、高い透過効率および偏光度を併せ持つ新
しい光ファイバープローブが提供される。
明したとおり、高い透過効率および偏光度を併せ持つ新
しい光ファイバープローブが提供される。
【００３５】この出願の発明は、従来技術では不可能で
あったＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバーから高品質の
偏波保持光ファイバープローブを、安価に、かつ、簡便
に、製造することを実現するものであり、ナノテクノロ
ジーの技術分野において様々に応用される可能性が高い
ことから、その実用化が強く期待される。
あったＰＡＮＤＡ型偏波保持光ファイバーから高品質の
偏波保持光ファイバープローブを、安価に、かつ、簡便
に、製造することを実現するものであり、ナノテクノロ
ジーの技術分野において様々に応用される可能性が高い
ことから、その実用化が強く期待される。
【図１】この出願の発明である光ファイバープローブの
製造方法の手順について示した概要図である。
製造方法の手順について示した概要図である。
【図２】この出願の発明である光ファイバープローブの
製造方法による光ファイバープローブの製造工程につい
て示した概要図である。
製造方法による光ファイバープローブの製造工程につい
て示した概要図である。
【図３】この出願の発明である光ファイバープローブの
製造方法の手順について示した概要図である。
製造方法の手順について示した概要図である。
【図４】この出願の発明である光ファイバープローブの
製造方法により製造される光ファイバープローブの応用
手法に関して示した概要図である。
製造方法により製造される光ファイバープローブの応用
手法に関して示した概要図である。
【図５】この出願の発明である光ファイバープローブの
製造方法により製造される光ファイバープローブの応用
手法に関して示した概要図である。
製造方法により製造される光ファイバープローブの応用
手法に関して示した概要図である。
【図６】この出願の発明の実施例において材料として用
いられた偏波保持光ファイバーの構造と作製された偏波
保持光ファイバープローブの構造について示した概要図
である。
いられた偏波保持光ファイバーの構造と作製された偏波
保持光ファイバープローブの構造について示した概要図
である。
【図７】偏波保持光ファイバーの種類に関して示した概
要図である。
要図である。
【図８】従来の偏波保持光ファイバープローブの作成方
法に関して示した概要図である。
法に関して示した概要図である。
【図９】従来の偏波保持光ファイバープローブの作成方
法に関して示した概要図である。
法に関して示した概要図である。
【図１０】従来の偏波保持光ファイバープローブの作成
方法に関して示した概要図である。
方法に関して示した概要図である。
１ コア部
２ 応力付与部
３ クラッド部
２１ 電子工業用ワックス
２２ 光ファイバー
２３ 研磨定盤
３１ コア部
３２ 切れ込み
３３ エッチング液
３４ 先端方向の光ファイバー
３５ 応力付与部
４１ 異方性分子
４２ 光ファイバープローブ
４３ 入射する光の偏光方向
５１ 光ファイバープローブ
５２ 偏光方向
５３ 基板
５４ 異方性分子群
８１ 加熱手段
８２ 光ファイバー
９１ エッチング液
９２ クラッド部
９３ コア部
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2000−249646（ＪＰ，Ａ)
特開2002−63748（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−225975（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−271337（ＪＰ，Ａ)
特開2000−19091（ＪＰ，Ａ)
特開2000−35395（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−88724（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−104244（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−199266（ＪＰ，Ａ)
特開2000−187874（ＪＰ，Ａ)
特開2001−27597（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 13/10 - 13/24
G02B 6/00 - 6/54
G11B 11/00 - 11/26
G12B 21/00 - 21/24
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】 光ファイバーの先端部をエッチングする
ことでコア部を先鋭化して光ファイバープローブとして
形成する光ファイバープローブの製造方法において、光
ファイバーがコア部と応力付与部とクラッド部とからな
る偏波保持光ファイバーであって、光ファイバーの端部
を機械研磨することでコア部が最先鋭部にくるように光
ファイバーの端部を先鋭形状に形成し、形成された光フ
ァイバーの端部をエッチング液に浸漬することでコア部
を更に先鋭化して光ファイバープローブとすることを特
徴とする光ファイバープローブの製造方法。 - 【請求項２】 光ファイバーの先端部をエッチングする
ことでコア部を先鋭化して光ファイバープローブとして
形成する光ファイバープローブの製造方法において、光
ファイバーがコア部と応力付与部とクラッド部とからな
る偏波保持光ファイバーであって、光ファイバーの端部
において、コア部の外周部分に断面方向に切れ込みを形
成し、光ファイバーを切れ込みの入った部分までエッチ
ング液に垂直に浸漬し、切れ込みの入った部分より先端
方向の光ファイバーの自重によりコア部を引き延ばしつ
つ溶解することで、コア部を先鋭化して光ファイバープ
ローブとすることを特徴とする光ファイバープローブの
製造方法。 - 【請求項３】 請求項１または２の光ファイバープロー
ブの製造方法により製造される光ファイバープローブを
光ピンセット用プローブとして用い、偏光に対して相互
作用を有する異方性分子群からなる微細材料を、吸着、
移動、および、組み立て加工することを特徴とする微細
材料加工方法。 - 【請求項４】 光ファイバープローブに入射する光の偏
光方向を切り替えることで、異方性分子の配置方向を制
御して組み立て加工を行うことを特徴とする請求項３記
載の微細材料加工方法。 - 【請求項５】 請求項１または２の光ファイバープロー
ブの製造方法により製造される光ファイバープローブを
光ピンセット用プローブとして用い、基板上に設置され
た異方性分子群の配向を制御し、異方性分子群にとって
化学活性の高い波長の偏光を光ファイバープローブに入
射し、異方性分子群に照射することで、異方性分子間で
重合結合を形成することを特徴とする微細材料加工方
法。 - 【請求項６】 異方性分子が、無機分子、有機分子、磁
性体分子、液晶分子、あるいは、重合性分子のいずれか
である請求項３ないし５のいずれかの微細材料加工方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002170466A JP3491043B1 (ja) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | 光ファイバープローブの製造方法と微細材料加工方法 |
| PCT/JP2003/007412 WO2004003931A1 (ja) | 2002-06-11 | 2003-06-11 | 光ファイバープローブの製造方法と微細材料加工方法 |
| EP03761762A EP1513162A4 (en) | 2002-06-11 | 2003-06-11 | METHOD FOR PRODUCING A FIBER OPTIC PROBE AND METHOD FOR MICROMATERIAL PROCESSING |
| US10/498,881 US7341681B2 (en) | 2002-06-11 | 2003-06-11 | Method of manufacturing optical fiber probe and for finishing micro material |
| IL162993A IL162993A (en) | 2002-06-11 | 2004-07-13 | Method of manufacturing optical fiber probe and method of finishing micro material |
| US12/007,789 US7754114B2 (en) | 2002-06-11 | 2008-01-15 | Methods for manufacturing optical fiber probe and for processing micromaterial |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002170466A JP3491043B1 (ja) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | 光ファイバープローブの製造方法と微細材料加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004012427A JP2004012427A (ja) | 2004-01-15 |
| JP3491043B1 true JP3491043B1 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=29996453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002170466A Expired - Lifetime JP3491043B1 (ja) | 2002-06-11 | 2002-06-11 | 光ファイバープローブの製造方法と微細材料加工方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7341681B2 (ja) |
| EP (1) | EP1513162A4 (ja) |
| JP (1) | JP3491043B1 (ja) |
| IL (1) | IL162993A (ja) |
| WO (1) | WO2004003931A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP4841120B2 (ja) | 2004-06-30 | 2011-12-21 | マニー株式会社 | 光ファイバーの加工方法及びレーザ光照射装置 |
| DE102008043314B4 (de) * | 2008-10-30 | 2010-12-09 | Airbus Deutschland Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Verstärken eines Substrats oder eines Textils einer Kernstruktur eines Bauelementes, beispielsweise eines Luft- oder Raumfahrzeugs |
| JP2012507738A (ja) * | 2008-11-04 | 2012-03-29 | ザ ユニバーシティー オブ クイーンズランド | 表面構造の修正 |
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Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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