JP6348242B1 - Optical waveguide and optical concentration measuring device - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、センサの感度を低下させることなく、コア層を支えるための支持部を持った光導波路および光学式濃度測定装置を提供することを目的とする。【解決手段】光導波路１０は、基板１５と、長手方向に沿って延伸し、赤外線ＩＲが伝搬可能なコア層１１と、コア層１１よりも屈折率の小さい材料で形成され、基板１５の少なくとも一部とコア層１１の少なくとも一部とを接続し基板１５に対してコア層を支持する支持部１７とを備え、コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、コア層１１の長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れている。【選択図】図２An object of the present invention is to provide an optical waveguide and an optical concentration measuring device having a support for supporting a core layer without lowering the sensitivity of the sensor. An optical waveguide is formed of a substrate, a core layer that extends in the longitudinal direction and can transmit infrared IR, and a material having a refractive index smaller than that of the core layer. A connecting portion 171 of the supporting portion 17 connected to the core layer 11 is provided with a supporting portion 17 that connects a portion and at least a portion of the core layer 11 and supports the core layer with respect to the substrate 15. The distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction is out of the position where the distance is shortest. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、光導波路及び光学式濃度測定装置に関する。   The present invention relates to an optical waveguide and an optical density measuring device.

結晶などで形成された薄膜などの構造体を形成する材料の屈折率が構造体の外部の材料の屈折率よりも大きいとき、構造体の中を伝搬する光は、構造体と構造体の外部との界面で全反射を繰り返しながら進行していく。   When the refractive index of the material forming the structure such as a thin film made of crystals is larger than the refractive index of the material outside the structure, the light propagating in the structure is transmitted between the structure and the outside of the structure. It progresses while repeating total reflection at the interface.

図１１に示すように、構造体５１の中を伝搬する光Ｌは、構造体５１と物質５３との界面で全反射するとき、構造体５１の内部を伝搬する光の他に屈折率の小さい物質５３側に染み出す。この染み出しは、エバネッセント波と呼ばれ、光Ｌが構造体５１を伝搬していく過程で構造体５１に隣接している物質によって吸収されうる。図１１では、構造体５１の内部を伝搬する光Ｌの強度が光強度Ｅ１として図示され、エバネッセント波の強度が光強度Ｅ２として図示されている。このため、構造体５１を伝搬している光Ｌの強度変化から、構造体５１に接している物質５３の検出や同定などが可能になる。上述したエバネッセント波の原理を利用した分析法は、全反射吸収分光（ＡＴＲ：Ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）法）と呼ばれ、物質の化学組成分析などに利用されている。   As shown in FIG. 11, the light L propagating through the structure 51 has a small refractive index in addition to the light propagating through the structure 51 when totally reflected at the interface between the structure 51 and the substance 53. It oozes out to the substance 53 side. This exudation is called an evanescent wave, and can be absorbed by a substance adjacent to the structure 51 in the process in which the light L propagates through the structure 51. In FIG. 11, the intensity of the light L propagating through the structure 51 is illustrated as the light intensity E1, and the intensity of the evanescent wave is illustrated as the light intensity E2. For this reason, it becomes possible to detect or identify the substance 53 in contact with the structure 51 from the intensity change of the light L propagating through the structure 51. The analysis method using the principle of the evanescent wave described above is called the total reflection absorption spectroscopy (ATR) method and is used for chemical composition analysis of substances.

特許文献１には、ＡＴＲ法をセンサに応用した光導波路型センサが提案されている。この光導波路型センサは、基板の上にコア層を形成して光を通し、エバネッセント波を利用してコア層に接する物質を検出するようになっている。   Patent Document 1 proposes an optical waveguide sensor that applies the ATR method to a sensor. In this optical waveguide sensor, a core layer is formed on a substrate to transmit light, and a substance in contact with the core layer is detected using an evanescent wave.

ＡＴＲ法を利用したセンサでは、エバネッセント波と被測定物質を干渉させる量を多くさせること、及び、被測定物質以外の材料への光の吸収を少なくさせることによりセンサ感度を向上させることができる。したがって近年では、非特許文献１にあるような、コア層の下にある層を極力減らしてコア層の一部を浮かした、いわゆるペデスタル型の構造が提案されている。   In the sensor using the ATR method, the sensor sensitivity can be improved by increasing the amount of interference between the evanescent wave and the substance to be measured, and reducing the absorption of light into materials other than the substance to be measured. Therefore, in recent years, a so-called pedestal type structure has been proposed in which a layer under the core layer is reduced as much as possible and a part of the core layer is floated as described in Non-Patent Document 1.

図１２は、ペデスタル型の構造を持った光導波路８０の断面を示している。図１２に示すように光導波路８０は、基板８０１と、基板８０１上に配置されたコア層８０３と、基板８０１とコア層８０３とを接続し基板８０１に対してコア層８０３を支持する支持部８０５とを備えている。ペデスタル型の光導波路８０では、コア層８０３の下方は、コア層８０３を支持するために必要な領域を除き所定の層が設けられていない。すなわち、光導波路８０では、支持部８０５が設けられた領域を除き、コア層８０３の下方には空間が形成されている。それにより、被測定物質ＭＯとエバネッセント波ＥＷとの干渉量を増やし、また、コア層８０３の下層材料による光Ｌの吸収を減らすことができる。その結果、光導波路８０を用いたセンサの感度が向上する。   FIG. 12 shows a cross section of an optical waveguide 80 having a pedestal structure. As illustrated in FIG. 12, the optical waveguide 80 includes a substrate 801, a core layer 803 disposed on the substrate 801, and a support unit that supports the core layer 803 with respect to the substrate 801 by connecting the substrate 801 and the core layer 803. 805. In the pedestal type optical waveguide 80, a predetermined layer is not provided below the core layer 803 except for a region necessary for supporting the core layer 803. That is, in the optical waveguide 80, a space is formed below the core layer 803 except for the region where the support portion 805 is provided. Thereby, the amount of interference between the substance to be measured MO and the evanescent wave EW can be increased, and the absorption of the light L by the lower layer material of the core layer 803 can be reduced. As a result, the sensitivity of the sensor using the optical waveguide 80 is improved.

コア層を伝搬させる光としては赤外線を用いることが一般的である。物質には特定の波長の赤外線を選択的に吸収する特性があるため、被測定物質の吸収スペクトルに合わせた赤外線を伝搬させることで、物質の分析やセンシングを行うことが出来る。   In general, infrared light is used as light propagating through the core layer. Since a substance has a characteristic of selectively absorbing infrared light of a specific wavelength, the substance can be analyzed and sensed by propagating infrared light that matches the absorption spectrum of the substance to be measured.

特開２００５−３００２１２号公報JP-A-2005-300212

Ｐａｏ Ｔａｉ Ｌｉｎ他，“Ｓｉ−ＣＭＯＳ ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ ｍｉｄ−ＩＲ ｍｉｃｒｏｐｈｏｔｏｎｉｃｓ”， Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ． ３， Ｉｓｓｕｅ ９， ｐｐ． １４７４−１４８７（２０１３）Pao Tai Lin et al., “Si-CMOS compatible materials and devices for mid-IR microphotonics”, Optical Materials Express, Vol. 3, Issue 9, pp. 1474-1487 (2013)

気体や液体などの被測定物質の検出用センサは、種々の使用態様において高感度に安定して被測定物質を検出できることが求められている。   A sensor for detecting a substance to be measured such as a gas or a liquid is required to detect the substance to be measured stably with high sensitivity in various usage modes.

本発明は、センサの感度を低下させることなく、コア層を支えるための支持部を持った光導波路および光学式濃度測定装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical waveguide and an optical concentration measuring device having a support portion for supporting a core layer without reducing the sensitivity of the sensor.

上記目的を達成するために、本発明の一態様による光導波路は、被測定気体または被測定液体の濃度を測定する光学式濃度測定装置に用いる光導波路であって、基板と、長手方向に沿って延伸し、光が伝搬可能なコア層と、前記コア層よりも屈折率の小さい材料で形成され、前記基板の少なくとも一部と前記コア層の少なくとも一部とを接続し前記基板に対して前記コア層を支持する支持部と、を備え、前記コア層と接続される前記支持部の接続部分は、前記コア層の前記長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical waveguide according to an aspect of the present invention is an optical waveguide used in an optical concentration measuring device that measures the concentration of a gas to be measured or a liquid to be measured, and is along the substrate and the longitudinal direction. A core layer capable of propagating light and a material having a refractive index smaller than that of the core layer, and connects at least a part of the substrate and at least a part of the core layer to the substrate. A support portion that supports the core layer, and the connecting portion of the support portion connected to the core layer has the shortest distance from the center to the outer surface in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer. It is deviated from a certain position.

また、上記目的を達成するために、本発明の他の態様による光導波路は、基板と、長手方向に沿って延伸し、光が伝搬可能なコア層と、前記コア層よりも屈折率の小さい材料で形成され、前記基板の少なくとも一部と前記コア層の少なくとも一部とを接続し前記基板に対して前記コア層を支持する支持部と、を備え、前記コア層の少なくとも一部は、気体または液体と接触可能に設けられており、前記コア層と接続される前記支持部の接続部分は、前記コア層の前記長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical waveguide according to another aspect of the present invention includes a substrate, a core layer that extends along the longitudinal direction and can propagate light, and has a refractive index smaller than that of the core layer. A support part that is formed of a material and connects at least a part of the substrate and at least a part of the core layer and supports the core layer with respect to the substrate, and at least a part of the core layer includes: The connecting portion of the support portion that is provided so as to be in contact with gas or liquid and is connected to the core layer has the shortest distance from the center to the outer surface in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer. It is out of position.

さらに、上記目的を達成するために、本発明の一態様による光学式濃度測定装置は、上記本発明のいずれかの態様による光導波路と、前記コア層に光を入射可能な光源と、前記コア層を伝搬した光を受光可能な検出部と、を備えることを特徴とする。   Furthermore, in order to achieve the above object, an optical concentration measurement apparatus according to an aspect of the present invention includes an optical waveguide according to any aspect of the present invention, a light source capable of entering light into the core layer, and the core. And a detector capable of receiving the light propagated through the layer.

本発明の各態様によれば、センサ感度を低下させることなく、コア層を支えるための支持部を持った光導波路および光学式濃度測定装置を提供することが可能となる。   According to each aspect of the present invention, it is possible to provide an optical waveguide and an optical concentration measuring device having a support part for supporting the core layer without lowering the sensor sensitivity.

本発明の第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０並びに光学式濃度測定装置１の概略構成と、光学式濃度測定装置１を利用したＡＴＲ法によるセンシングとを説明する図である。It is a figure explaining the schematic structure of the optical waveguide 10 by the 1st Embodiment of this invention and 2nd Embodiment, and the optical density | concentration measuring apparatus 1, and the sensing by the ATR method using the optical density measuring apparatus 1. FIG. 本発明の第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０並びに光学式濃度測定装置１の概略構成を示す図であって、図１中のＡ−Ａ線で切断した光導波路１０および光学式濃度測定装置１の断面図である。It is a figure which shows schematic structure of the optical waveguide 10 by the 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention, and the optical density | concentration measuring apparatus 1, Comprising: The optical waveguide 10 cut | disconnected by the AA line in FIG. 1 is a cross-sectional view of a concentration measuring device 1. FIG. 本発明の第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０の製造方法を説明するための図（その１）である。It is FIG. (1) for demonstrating the manufacturing method of the optical waveguide 10 by 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０の製造方法を説明するための図（その２）である。It is FIG. (2) for demonstrating the manufacturing method of the optical waveguide 10 by 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０の製造方法を説明するための図（その３）である。It is FIG. (3) for demonstrating the manufacturing method of the optical waveguide 10 by 1st Embodiment and 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態による光導波路１０の製造方法を説明するための図（その４）である。FIG. 6 is a view (No. 4) for explaining the manufacturing method of the optical waveguide according to the first embodiment of the invention. 本発明の第２実施形態による光導波路６０を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical waveguide 60 by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態による光導波路７０を説明する図であって、マルチモードでコア層１１を光が伝搬している様子を示す図である。It is a figure explaining the optical waveguide 70 by 3rd Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows a mode that the light is propagating through the core layer 11 by multimode. 本発明の第３実施形態による光導波路７０の製造方法を説明するための図（その１）である。It is FIG. (1) for demonstrating the manufacturing method of the optical waveguide 70 by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態による光導波路７０の製造方法を説明するための図（その２）である。It is FIG. (2) for demonstrating the manufacturing method of the optical waveguide 70 by 3rd Embodiment of this invention. 光導波路を伝搬する光のエバネッセント波を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the evanescent wave of the light which propagates an optical waveguide. 従来のペデスタル型の構造を持った光導波路８０のコア層８０３をシングルモードで光Ｌが伝搬している様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the light L is propagated in the core layer 803 of the optical waveguide 80 with the conventional pedestal type structure by single mode.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

＜光導波路＞
本発明の第１実施態様に係る光導波路は、被測定気体または被測定液体の濃度を測定する光学式濃度測定装置に用いる光導波路であって、基板と、長手方向に沿って延伸し且つ光が伝搬可能なコア層と、基板の少なくとも一部とコア層の少なくとも一部とを接続し基板に対してコア層を支持するコア層よりも屈折率の小さい材料からなる支持部と、を備え、コア層と接続される支持部の接続部分は、コア層の長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れている。なお、長手方向とは、少なくとも１方向に沿って延伸している形状の三次元構造物における、最も長く延びている方向であって、直線状の方向だけでなく、曲線状の方向を含む。また、コア層の長手方向に垂直な断面は、例えば、矩形であるが、矩形に限定されない。当該断面は、円形でなく、当該断面の中心から外表面までの距離が当該断面の中心を軸にした回転によって変動する任意の形状であればよい。また、屈折率は、任意の波長の光に対して、あるいは特定の波長の光に対する屈折率である。特定の波長の光は、特に光学式濃度測定装置において、コア層を伝搬する光である。また、幅方向とは、本実施形態において、コア層の長手方向に垂直且つ基板の主面に平行な方向である。基板の主面とは、基板の板厚方向に垂直な表面であって、さらに言換えると、本実施形態において、基板を形成する６面の中で、面積が最大である面である。また、コア層の少なくとも一部は、コア層を伝搬する光の波長よりも薄い膜厚の膜を介して気体または液体と接触可能に設けられていてもよい。 <Optical waveguide>
An optical waveguide according to a first embodiment of the present invention is an optical waveguide used in an optical concentration measuring device that measures the concentration of a gas to be measured or a liquid to be measured, and is extended along the longitudinal direction of the substrate and light. And a support portion made of a material having a lower refractive index than the core layer that supports at least a portion of the substrate and at least a portion of the core layer and supports the core layer with respect to the substrate. The connecting portion of the support portion connected to the core layer is out of the position where the distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer is the shortest. The longitudinal direction is the longest extending direction in the three-dimensional structure extending along at least one direction, and includes not only a linear direction but also a curved direction. Moreover, although the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of a core layer is a rectangle, for example, it is not limited to a rectangle. The cross section is not circular, and any distance may be used as long as the distance from the center of the cross section to the outer surface varies with rotation about the center of the cross section. The refractive index is a refractive index for light of an arbitrary wavelength or for light of a specific wavelength. The light of a specific wavelength is light that propagates through the core layer, particularly in an optical concentration measurement device. In the present embodiment, the width direction is a direction perpendicular to the longitudinal direction of the core layer and parallel to the main surface of the substrate. The main surface of the substrate is a surface perpendicular to the thickness direction of the substrate. In other words, in the present embodiment, the surface having the largest area among the six surfaces forming the substrate. Further, at least a part of the core layer may be provided so as to be in contact with gas or liquid through a film having a thickness smaller than the wavelength of light propagating through the core layer.

第１実施態様に係る光導波路によれば、コア層と接続される支持部の接続部分は、コア層の長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れている。つまり、当該接続部分が、光の伝搬に沿った方向となる長手方向に対して直交する平面内において、光が主に伝搬する中心に最も接近する位置よりも離れた位置に設けられている。これにより、第１実施形態に係る光導波路は、支持部によるエバネッセント波の吸収を抑制しつつ、エバネッセント波と被測定気体または被測定液体との干渉領域を広くとることができる。このため、第１実施形態に係る光導波路を備える光学式濃度測定装置の測定感度を向上させることが可能になる。   According to the optical waveguide according to the first embodiment, the connecting portion of the support portion connected to the core layer deviates from the position where the distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer is the shortest. Yes. That is, the connection portion is provided at a position farther from the position closest to the center at which light mainly propagates in a plane orthogonal to the longitudinal direction, which is a direction along the propagation of light. As a result, the optical waveguide according to the first embodiment can take a wide interference region between the evanescent wave and the gas to be measured or the liquid to be measured while suppressing the absorption of the evanescent wave by the support portion. For this reason, it becomes possible to improve the measurement sensitivity of the optical concentration measurement apparatus including the optical waveguide according to the first embodiment.

本発明の第２実施態様に係る光導波路は、基板と、長手方向に沿って延伸し且つ光が伝搬可能なコア層と、コア層よりも屈折率の小さい材料で形成され、基板の少なくとも一部とコア層の少なくとも一部とを接続し基板に対してコア層を支持する支持部と、を備え、コア層の少なくとも一部は、気体または液体と接触可能に設けられており、コア層と接続されると支持部の接続部分は、コア層の長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れている。なお、長手方向とは、少なくとも１方向に沿って延伸している形状の三次元構造物における、最も長く延びている方向であって、直線状の方向だけでなく、曲線状の方向を含む。また、コア層の長手方向に垂直な断面は、例えば、矩形であるが、矩形に限定されない。当該断面は、円形でなく、当該断面の中心から外表面までの距離が当該断面の中心を軸にした回転によって変動する任意の形状であればよい。また、屈折率は、任意の波長の光に対して、あるいは特定の波長の光に対する屈折率である。特定の波長の光は、特に光学式濃度測定装置において、コア層を伝搬する光である。また、幅方向とは、本実施形態において、コア層の長手方向に垂直且つ基板の主面に平行な方向である。基板の主面とは、基板の板厚方向に垂直な表面であって、さらに言換えると、本実施形態において、基板を形成する６面の中で、面積が最大である面である。また、コア層の少なくとも一部は、コア層を伝搬する光の波長よりも薄い膜厚の膜を介して気体または液体と接触可能に設けられていてもよい。   An optical waveguide according to the second embodiment of the present invention is formed of a substrate, a core layer extending along the longitudinal direction and capable of propagating light, and a material having a refractive index smaller than that of the core layer. And at least a part of the core layer and supporting the core layer with respect to the substrate, and at least a part of the core layer is provided so as to be in contact with a gas or a liquid. Is connected, the connecting portion of the support portion is out of the position where the distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer is the shortest. The longitudinal direction is the longest extending direction in the three-dimensional structure extending along at least one direction, and includes not only a linear direction but also a curved direction. Moreover, although the cross section perpendicular | vertical to the longitudinal direction of a core layer is a rectangle, for example, it is not limited to a rectangle. The cross section is not circular, and any distance may be used as long as the distance from the center of the cross section to the outer surface varies with rotation about the center of the cross section. The refractive index is a refractive index for light of an arbitrary wavelength or for light of a specific wavelength. The light of a specific wavelength is light that propagates through the core layer, particularly in an optical concentration measurement device. In the present embodiment, the width direction is a direction perpendicular to the longitudinal direction of the core layer and parallel to the main surface of the substrate. The main surface of the substrate is a surface perpendicular to the thickness direction of the substrate. In other words, in the present embodiment, the surface having the largest area among the six surfaces forming the substrate. Further, at least a part of the core layer may be provided so as to be in contact with gas or liquid through a film having a thickness smaller than the wavelength of light propagating through the core layer.

第２実施態様に係る光導波路によれば、コア層と接続される支持部の接続部分は、コア層の長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れている。すなわち、光の伝搬に沿った方向となる長手方向に対して直交する平面内において、光が主に伝搬する中心に最も接近する位置よりも離れた位置に設けられている。これにより、第２実施形態による光導波路は、支持部によるエバネッセント波の吸収を抑制しつつ、エバネッセント波と被測定気体または被測定液体との干渉領域を広くとることができる。このため、第２実施形態に係る光導波路は、コア層の周囲にある気体または液体の測定感度を向上させることが可能になる。   According to the optical waveguide according to the second embodiment, the connecting portion of the support portion connected to the core layer deviates from the position where the distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer is the shortest. Yes. That is, it is provided at a position farther from the position closest to the center at which light mainly propagates in a plane orthogonal to the longitudinal direction, which is the direction along the light propagation. Thereby, the optical waveguide according to the second embodiment can take a wide interference area between the evanescent wave and the gas to be measured or the liquid to be measured while suppressing the absorption of the evanescent wave by the support portion. For this reason, the optical waveguide according to the second embodiment can improve the measurement sensitivity of the gas or liquid around the core layer.

以下、光導波路を構成する各構成要件について、具体例を挙げて説明する。   Hereinafter, each constituent element constituting the optical waveguide will be described with specific examples.

＜コア層＞
コア層は、長手方向に沿って延伸し且つ光が長手方向に沿って伝搬可能であれば特に制限されない。具体的には、シリコン（Ｓｉ）やガリウムひ素（ＧａＡｓ）等で形成されたコア層が挙げられる。なお、長手方向とは、少なくとも１方向に沿って延伸している形状の三次元構造物における、最も長く延びている方向であって、直線状の方向だけでなく、曲線状の方向を含む。コア層の長手方向に沿った任意の位置における垂直な断面は、円形ではなく、当該断面の中心から外表面までの距離が当該断面の中心を軸にした回転によって変動する任意の形状、例えば矩形である。したがって、コア層は、本実施形態において長尺の板状である。 <Core layer>
The core layer is not particularly limited as long as it extends along the longitudinal direction and light can propagate along the longitudinal direction. Specifically, a core layer formed of silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), or the like can be given. The longitudinal direction is the longest extending direction in the three-dimensional structure extending along at least one direction, and includes not only a linear direction but also a curved direction. The vertical cross section at an arbitrary position along the longitudinal direction of the core layer is not circular, but an arbitrary shape in which the distance from the center of the cross section to the outer surface is changed by rotation about the center of the cross section, for example, a rectangle It is. Therefore, the core layer has a long plate shape in the present embodiment.

また、コア層の少なくとも一部は、被測定気体または被測定液体と接触可能、または、コア層を伝搬する光の波長よりも薄い膜厚の膜を介して被測定気体または被測定液体と接触可能であってもよい。これにより、エバネッセント波と被測定気体または被測定液体を干渉させ、被測定気体または被測定液体の濃度を測定することが可能となる。   In addition, at least a part of the core layer can be in contact with the gas to be measured or the liquid to be measured, or can be in contact with the gas to be measured or the liquid to be measured through a film having a thickness smaller than the wavelength of light propagating through the core layer. It may be possible. Thereby, it becomes possible to cause the evanescent wave to interfere with the gas to be measured or the liquid to be measured, and to measure the concentration of the gas to be measured or the liquid to be measured.

また、コア層の少なくとも一部は、後述の支持部に接合されておらず浮遊していてもよい。これにより、コア層からしみ出すエバネッセント波と周囲の気体または液体との干渉量を増加させることが可能となる。   Further, at least a part of the core layer may be floated without being bonded to a support portion described later. This makes it possible to increase the amount of interference between the evanescent wave that oozes from the core layer and the surrounding gas or liquid.

コア層を伝搬する光はアナログ信号としての赤外線であってもよい。ここでアナログ信号としての赤外線とは、光のエネルギーの変化を０（低レベル）および１（高レベル）の２値で判定するのではなく、光のエネルギーの変化量を扱う信号であることを意味する。これにより、各実施形態に係る光導波路をセンサや分析装置に適用することができる。またこの場合、赤外線の波長は２μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。この波長帯は環境に代表的に浮遊するガス（ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ等）が吸収する波長帯である。これにより各実施形態に係る光導波路をガスセンサとして利用することができる。 The light propagating through the core layer may be infrared light as an analog signal. Here, the infrared signal as an analog signal is a signal that deals with the amount of change in light energy, rather than judging the change in light energy from binary values of 0 (low level) and 1 (high level). means. Thereby, the optical waveguide which concerns on each embodiment is applicable to a sensor or an analyzer. In this case, the infrared wavelength may be 2 μm or more and 10 μm or less. This wavelength band is a wavelength band that is absorbed by gases (CO 2 , CO, NO, N 2 O, SO 2 , CH 4 , H 2 O, etc.) that are typically suspended in the environment. Thereby, the optical waveguide according to each embodiment can be used as a gas sensor.

＜基板＞
基板は、基板上に支持部及びコア層を形成可能であれば特に制限されない。具体的には、シリコン基板やＧａＡｓ基板等が挙げられる。基板の主面とは、基板の水平方向（膜厚方向に垂直な方向）の表面を指す。 <Board>
The substrate is not particularly limited as long as the support portion and the core layer can be formed on the substrate. Specifically, a silicon substrate, a GaAs substrate, etc. are mentioned. The main surface of the substrate refers to the surface of the substrate in the horizontal direction (direction perpendicular to the film thickness direction).

＜支持部＞
支持部は、基板の少なくとも一部とコア層の少なくとも一部とを接続する。また、支持部は、基板に対してコア層を支持するようになっている。支持部は、任意の波長の光またはコア層を伝搬する光に対してコア層よりも屈折率が小さい材料であり、基板及びコア層を接合可能であれば特に制限されない。一例として、支持部の形成材料として、ＳｉＯ２等が挙げられる。支持部は、コア層との接続部分がコア層の長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置（本実施形態では断面が矩形であるコア層における幅方向の中央位置）から外れている。 <Supporting part>
The support part connects at least a part of the substrate and at least a part of the core layer. Moreover, the support part supports a core layer with respect to a board | substrate. The support portion is a material having a refractive index smaller than that of the core layer with respect to light having an arbitrary wavelength or light propagating through the core layer, and is not particularly limited as long as the substrate and the core layer can be bonded. As an example, as the material of the support portion, SiO 2 and the like. The support portion is a position where the distance from the center in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer to the outer surface is the shortest distance between the support portion and the core layer (in this embodiment, the center in the width direction of the core layer having a rectangular cross section) Position).

支持部の形成方法の一例としては、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の埋め込み酸化膜（ＢＯＸ：Ｂｕｒｉｅｄ Ｏｘｉｄｅ）層（ＳｉＯ２層）のエッチングすることで、コア層（Ｓｉ層）と基板（Ｓｉ層）をＢＯＸ層で支持する構造を形成することができる。 As an example of a method of forming the support portion, a core layer (Si layer) and a substrate (Si layer) are etched by etching a buried oxide (BOX) layer (SiO 2 layer) of an SOI (Silicon On Insulator) substrate. ) Is supported by the BOX layer.

また、コア層が複数の部分に分かれていてもよい。この場合、支持部の接続部分は、空間的に分離された複数の接続部分を有していてもよい。複数の接続部分のうちの１つは、コア層の分離された複数の部分のうちの１つと接続され、複数の接続部分のうちの他の１つは、コア層の分離された複数の部分のうちの他の１つと接続されていてもよい。また、複数のコア層が設けられていてもよい。この場合、複数の接続部分のうちの１つは、複数のコア層のうちの１つと接続され、複数の接続部分のうちの他の１つは、複数のコア層のうちの他の１つと接続されていてもよい。   Moreover, the core layer may be divided into a plurality of portions. In this case, the connection part of the support part may have a plurality of connection parts spatially separated. One of the plurality of connection portions is connected to one of the plurality of separated portions of the core layer, and the other one of the plurality of connection portions is a plurality of separated portions of the core layer. It may be connected to the other one of these. A plurality of core layers may be provided. In this case, one of the plurality of connection portions is connected to one of the plurality of core layers, and the other one of the plurality of connection portions is connected to the other one of the plurality of core layers. It may be connected.

支持部は、複数備えられていてもよい。複数の支持部のうちの少なくとも１つは、上述のように空間的に分離された複数の接続部分を有していてもよい。このように、コア層の複数の部分または複数のコア層と１つの支持部が接続されるように構成することにより、少ない面積で効率良く支持部を形成することができる。   A plurality of support portions may be provided. At least one of the plurality of support portions may include a plurality of connection portions that are spatially separated as described above. As described above, by configuring the plurality of core layers or the plurality of core layers and one support portion to be connected, the support portion can be efficiently formed with a small area.

＜保護膜＞
本発明の各実施形態に係る光導波路におけるコア層は、コア層の表面の少なくとも一部に形成されて膜厚が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満である保護膜をさらに備えてもよい。具体的には、シリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜等で形成された保護膜が挙げられる。保護膜は、単層の膜であってもよく、また複数の膜で構成されていてもよい。これにより、コア層から染み出すエバネッセント波と、コア層の周囲の気体または液体との干渉量を大幅に低減させることなく、コア層の表面状態の変化を防止することが可能となる。 <Protective film>
The core layer in the optical waveguide according to each embodiment of the present invention may further include a protective film formed on at least a part of the surface of the core layer and having a thickness of 1 nm or more and less than 20 nm. Specifically, a protective film formed of a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, or the like can be given. The protective film may be a single layer film or may be composed of a plurality of films. This makes it possible to prevent changes in the surface state of the core layer without significantly reducing the amount of interference between the evanescent wave that oozes from the core layer and the gas or liquid around the core layer.

保護膜の膜厚が１ｎｍ以上であることで、コア層の表面に自然酸化膜が形成されることを抑制することが可能となる。また、保護膜の膜厚が２０ｎｍ未満であることで、コア層から染み出すエバネッセント波と、コア層の周囲の気体または液体との干渉量を大幅に低減させることがない。保護膜の膜厚の下限は、２ｎｍであってよく、保護膜の膜厚の上限は、５ｎｍであってよい。   When the thickness of the protective film is 1 nm or more, it is possible to suppress the formation of a natural oxide film on the surface of the core layer. Further, since the thickness of the protective film is less than 20 nm, the amount of interference between the evanescent wave that oozes from the core layer and the gas or liquid around the core layer is not significantly reduced. The lower limit of the thickness of the protective film may be 2 nm, and the upper limit of the thickness of the protective film may be 5 nm.

また、保護膜は窒素を含んでいてもよい。これにより、コア層の酸化をより抑制することが可能となる。窒素を含む膜は、単層膜であってもよいし、窒素を含む膜と窒素を含まない膜との積層膜であってもよい。保護膜の窒素含有率が高い程、酸化抑止効果が高くなる。保護膜は、窒素を含む膜の少なくとも一部の領域において、１％以上の窒素含有率をもつ膜であってもよい。   The protective film may contain nitrogen. Thereby, the oxidation of the core layer can be further suppressed. The film containing nitrogen may be a single layer film or a laminated film of a film containing nitrogen and a film not containing nitrogen. The higher the nitrogen content of the protective film, the higher the oxidation inhibition effect. The protective film may be a film having a nitrogen content of 1% or more in at least a partial region of the film containing nitrogen.

例えばコア層がシリコンで形成される場合、保護膜の材料としてはシリコン窒化膜やシリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜であってもよい。窒素を含む膜は酸化を抑制する効果がある。また、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜は、シリコンよりも屈折率が十分に小さいためクラッド層の形成材料としても優れている。さらに、特にシリコン窒化膜やシリコン酸窒化膜は、赤外線の吸収も少ない。これにより、コア層の表面に保護膜を形成した場合に、被測定気体または被測定液体の検出感度の低下を抑えられる。   For example, when the core layer is formed of silicon, the protective film material may be a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a silicon oxynitride film. A film containing nitrogen has an effect of suppressing oxidation. Silicon oxide films, silicon nitride films, and silicon oxynitride films are also excellent as a cladding layer forming material because their refractive index is sufficiently smaller than that of silicon. Furthermore, especially silicon nitride films and silicon oxynitride films have little absorption of infrared rays. Thereby, when a protective film is formed on the surface of the core layer, it is possible to suppress a decrease in detection sensitivity of the gas to be measured or the liquid to be measured.

ここで、シリコン等の物質は、空気中に放置した場合、表面にシリコン酸化膜が自然形成されることがある。この自然酸化膜は、膜厚が１ｎｍ未満であり、窒素を含まないため、これらの点で本発明における保護膜とは区別される。   Here, when a substance such as silicon is left in the air, a silicon oxide film may be naturally formed on the surface. Since this natural oxide film has a film thickness of less than 1 nm and does not contain nitrogen, it is distinguished from the protective film in the present invention in these respects.

保護膜の形成方法としては、熱化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による堆積や酸化処理といった方法を用いることが可能である。保護膜は、シリコン窒化膜の場合は熱ＣＶＤ法による堆積処理を用いて形成することができ、シリコン酸窒化膜の場合はＮＯやＮ２Ｏを含む雰囲気下での酸化処理によって形成することができる。 As a method for forming the protective film, it is possible to use a method such as deposition or oxidation treatment by a thermal chemical vapor deposition (CVD) method. In the case of a silicon nitride film, the protective film can be formed by a deposition process using a thermal CVD method, and in the case of a silicon oxynitride film, the protective film can be formed by an oxidation process in an atmosphere containing NO or N 2 O. it can.

＜光学式濃度測定装置＞
本発明の各実施形態に係る光学式濃度測定装置は、本発明の各実施形態に係る光導波路と、コア層に光を入射可能な光源と、コア層を伝搬した光を受光可能な検出部と、を備える。 <Optical concentration measuring device>
The optical concentration measurement apparatus according to each embodiment of the present invention includes an optical waveguide according to each embodiment of the present invention, a light source capable of entering light into the core layer, and a detection unit capable of receiving light propagated through the core layer. And comprising.

以下、光学式濃度測定装置を構成する各構成要件について、具体例を挙げて説明する。   Hereinafter, each component constituting the optical density measuring device will be described with specific examples.

＜光源＞
光源は、コア層に光を入射可能であれば特に制限されない。ガスの測定に赤外線を用いる場合には光源として、白熱電球やセラミックヒータ、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）ヒータや赤外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることができる。また、ガスの測定に紫外線を用いる場合には光源として、水銀ランプや紫外線ＬＥＤなどを用いることができる。また、ガスの測定にＸ線を用いる場合には光源として、電子ビームや電子レーザーなどを用いることができる。 <Light source>
The light source is not particularly limited as long as light can enter the core layer. When infrared rays are used for gas measurement, an incandescent bulb, a ceramic heater, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) heater, an infrared LED (Light Emitting Diode), or the like can be used as a light source. When ultraviolet rays are used for gas measurement, a mercury lamp, an ultraviolet LED, or the like can be used as a light source. In addition, when X-rays are used for gas measurement, an electron beam, an electron laser, or the like can be used as a light source.

光学式濃度測定装置に備えられる光導波路のコア層を伝搬する光は、アナログ信号としての赤外線であってもよい。ここで、アナログ信号としての赤外線とは、光のエネルギーの変化を０（低レベル）および１（高レベル）の２値で判定するのではなく、光のエネルギーの変化量を扱う信号であることを意味する。これにより、光学式濃度測定装置をセンサや分析装置に適用することができる。またこの場合、赤外線の波長は２μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。この波長帯は環境に代表的に浮遊するガス（ＣＯ２、ＣＯ、ＮＯ、Ｎ２Ｏ、ＳＯ２、ＣＨ４、Ｈ２Ｏ等）が吸収する波長帯である。これにより本実施形態に係る光学式濃度測定装置をガスセンサとして利用することができる。 The light propagating through the core layer of the optical waveguide provided in the optical concentration measuring device may be infrared light as an analog signal. Here, infrared light as an analog signal is a signal that deals with the amount of change in light energy, rather than judging the change in light energy from binary values of 0 (low level) and 1 (high level). Means. Thereby, the optical concentration measuring device can be applied to a sensor or an analyzer. In this case, the infrared wavelength may be 2 μm or more and 10 μm or less. This wavelength band is a wavelength band that is absorbed by gases (CO 2 , CO, NO, N 2 O, SO 2 , CH 4 , H 2 O, etc.) that are typically suspended in the environment. Thereby, the optical concentration measuring apparatus according to the present embodiment can be used as a gas sensor.

＜検出部＞
検出部は、光導波路のコア層を伝搬した光を受光可能であれば特に制限されない。ガスの測定に赤外線を用いる場合には検出部として、焦電センサ（Ｐｙｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｅｎｓｏｒ）、サーモパイル（Ｔｈｅｒｍｏｐｉｌｅ）あるいはボロメータ（Ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ）等の熱型赤外線センサや、ダイオードあるいはフォトトランジスタ等の量子型赤外線センサ等を用いることができる。また、ガスの測定に紫外線を用いる場合には検出部として、ダイオードやフォトトランジスタ等の量子型紫外線センサ等を用いることができる。また、ガスの測定にＸ線を用いる場合には検出部として、各種半導体センサを用いることができる。 <Detector>
The detection unit is not particularly limited as long as it can receive the light propagated through the core layer of the optical waveguide. When infrared rays are used for gas measurement, as a detection unit, a thermal infrared sensor such as a pyroelectric sensor, a thermopile or a bolometer, a quantum infrared sensor such as a diode or a phototransistor, etc. Can be used. When ultraviolet rays are used for gas measurement, a quantum ultraviolet sensor such as a diode or a phototransistor can be used as the detection unit. When X-rays are used for gas measurement, various semiconductor sensors can be used as the detection unit.

〔第１実施形態および第２実施形態〕
本発明の第１実施形態および第２実施形態による光導波路および光学式濃度測定装置について図１から図６を用いて説明する。 [First Embodiment and Second Embodiment]
The optical waveguide and the optical concentration measuring device according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１および図２は、本実施形態による光学式濃度測定装置１の概略構成を示す図であるとともに、本実施形態による光導波路１０を利用したＡＴＲ法の概念図でもある。   FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing a schematic configuration of the optical concentration measuring apparatus 1 according to the present embodiment, and also a conceptual diagram of the ATR method using the optical waveguide 10 according to the present embodiment.

図１に示すように、光学式濃度測定装置１は、濃度などを検出するガスが存在する外部空間２に設置されて使用される。光学式濃度測定装置１は、本実施形態による光導波路１０と、光導波路１０に備えられたコア層１１に光（本実施形態では赤外線ＩＲ）を入射可能な光源２０と、コア層１１を伝搬した赤外線ＩＲを受光可能な光検出器（検出部の一例）４０とを備えている。   As shown in FIG. 1, the optical concentration measuring device 1 is installed and used in an external space 2 in which a gas for detecting the concentration or the like exists. The optical concentration measuring device 1 propagates through the optical waveguide 10 according to the present embodiment, the light source 20 capable of entering light (infrared IR in this embodiment) into the core layer 11 provided in the optical waveguide 10, and the core layer 11. And a photodetector (an example of a detection unit) 40 capable of receiving the infrared ray IR.

光導波路１０は、基板１５と、赤外線ＩＲ（光の一例）が伝搬可能なコア層１１と、基板１５の少なくとも一部とコア層１１の少なくとも一部を接続し基板１５に対してコア層１１を支持する支持部１７とを備えている。コア層１１および基板１５はシリコン（Ｓｉ）で形成され、支持部１７は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）で形成されている。 The optical waveguide 10 connects the substrate 15, the core layer 11 capable of propagating infrared IR (an example of light), at least a part of the substrate 15 and at least a part of the core layer 11, and the core layer 11 is connected to the substrate 15. And a support portion 17 for supporting the. The core layer 11 and the substrate 15 are made of silicon (Si), and the support portion 17 is made of silicon dioxide (SiO 2 ).

基板１５は例えば板状を有し、コア層１１は例えば直方体形状を有している。光導波路１０は、コア層１１の長手方向の一端部に形成されたグレーティングカプラ１１８と、コア層１１の長手方向（図１における左右の方向）の他端部に形成されたグレーティングカプラ１１９とを有している。グレーティングカプラ１１８は、光源２０の出射方向（本実施形態においては光導波路１０の積層方向が鉛直方向に平行且つ基板１５が鉛直下方側を向くように配置された状態における鉛直下方）に配置されている。グレーティングカプラ１１８は、光源２０から入射する赤外線ＩＲを、コア層１１を伝搬する赤外線ＩＲに結合するようになっている。グレーティングカプラ１１９は、光検出器４０に対向する方向（本実施形態においては光導波路１０の積層方向が鉛直方向に平行且つ基板１５が鉛直下方側を向くように配置された状態における鉛直下方）に配置されている。グレーティングカプラ１１９は、コア層１１を伝搬する赤外線ＩＲを取り出して光検出器４０に向けて出射するようになっている。   The substrate 15 has, for example, a plate shape, and the core layer 11 has, for example, a rectangular parallelepiped shape. The optical waveguide 10 includes a grating coupler 118 formed at one end of the core layer 11 in the longitudinal direction and a grating coupler 119 formed at the other end of the core layer 11 in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 1). Have. The grating coupler 118 is arranged in the emission direction of the light source 20 (in this embodiment, vertically below in a state where the lamination direction of the optical waveguides 10 is parallel to the vertical direction and the substrate 15 is directed vertically downward). Yes. The grating coupler 118 is configured to couple the infrared IR incident from the light source 20 to the infrared IR propagating through the core layer 11. The grating coupler 119 is in a direction facing the photodetector 40 (in the present embodiment, vertically below in a state where the stacking direction of the optical waveguides 10 is parallel to the vertical direction and the substrate 15 is directed vertically downward). Has been placed. The grating coupler 119 takes out the infrared IR propagating through the core layer 11 and emits it toward the photodetector 40.

図２に示すように、光導波路１０は、支持部１７が設けられた領域を除いて、コア層１１の下方にクラッド層などの所定の層を有さずに空間部１３を有する構造をしている。コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、コア層１１の長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置ＮＰ（本実施形態における当該断面の幅方向の中央位置）から外れている。つまり、支持部１７の接続部分１７１は、コア層１１の幅方向（図２における左右の方向）において中心から一方の端（図２における右側の端）の間に偏って位置している。   As shown in FIG. 2, the optical waveguide 10 has a structure having a space portion 13 without a predetermined layer such as a cladding layer below the core layer 11 except for a region where the support portion 17 is provided. ing. The connection portion 171 of the support portion 17 connected to the core layer 11 is a position NP where the distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer 11 is the shortest (the width direction of the cross section in the present embodiment). The center position of In other words, the connection portion 171 of the support portion 17 is located offset from the center to one end (right end in FIG. 2) in the width direction of the core layer 11 (left and right direction in FIG. 2).

ここで、第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０の効果について図１２に示す従来のペデスタル構造の光導波路８０と比較しながら説明する。   Here, the effect of the optical waveguide 10 according to the first embodiment and the second embodiment will be described in comparison with the optical waveguide 80 having the conventional pedestal structure shown in FIG.

ＡＴＲ法を用いたセンサは、コア層内ではシングルモードで光を伝搬させることが多い。第１実施形態および第２実施形態による光学式濃度測定装置１でも、光導波路１０に備えられたコア層１１内ではシングルモードで光（赤外線）を伝搬させるようになっている。ただし、マルチモード伝搬させる場合でも、コア層１１の中央を伝搬する光成分は存在するため、本発明の効果は得られる。図２に示すように、コア層１１内をシングルモードで赤外線ＩＲを伝搬させると、赤外線ＩＲの光軸ＯＡは、赤外線ＩＲの伝搬方向である長手方向に直交する平面で切断した断面において、コア層１１のほぼ中央に位置する。また、このとき、コア層１１の周りにしみ出すエバネッセント波ＥＷは、光軸ＯＡに近いコア層１１の表面付近で多くなり、光軸ＯＡと重なるコア層１１の中心からの距離が最短となる外表面付近で最も多くなる。なお、図１２に示す、従来構造の光導波路８０のコア層８０３を伝搬する赤外線ＩＲのエバネッセント波ＥＷの分布も、本実施形態の光導波路１０と同様である。   Sensors using the ATR method often propagate light in a single mode within the core layer. Also in the optical concentration measurement apparatus 1 according to the first embodiment and the second embodiment, light (infrared rays) is propagated in a single mode in the core layer 11 provided in the optical waveguide 10. However, even in the case of multi-mode propagation, there is an optical component that propagates through the center of the core layer 11, so that the effect of the present invention is obtained. As shown in FIG. 2, when infrared IR is propagated in the core layer 11 in a single mode, the optical axis OA of the infrared IR is cut in a cross section cut by a plane perpendicular to the longitudinal direction that is the propagation direction of the infrared IR. Located approximately in the middle of the layer 11. At this time, the evanescent wave EW that oozes around the core layer 11 increases near the surface of the core layer 11 near the optical axis OA, and the distance from the center of the core layer 11 that overlaps the optical axis OA is the shortest. Most often near the outer surface. The distribution of the infrared IR evanescent wave EW propagating through the core layer 803 of the optical waveguide 80 having the conventional structure shown in FIG. 12 is the same as that of the optical waveguide 10 of the present embodiment.

ＡＴＲ法を用いたセンサでは、コア層から染み出るエバネッセント波と被測定物質との干渉領域を多くさせ、かつ、被測定物質以外の材料への光の吸収（つまり支持部等による光の吸収）を少なくさせることで、センサとしての感度を上げられる。しかしながら、非特許文献１に記載の構造では、コア層を光の伝搬方向に対して直交する平面で切断した断面において、コア層とコア層を支えるための支持部との接続部分が、コア層の中心からの距離が最短となる外表面付近に位置している。このため、シングルモード伝搬する光の光軸からの距離が最短となる外表面付近と、支持部とが重なってしまう。コア層の周りにしみ出すエバネッセント波は、光軸に近い表面付近で最も多くなるため、当該外表面付近に支持部があると、多くのエバネッセント波は支持部を形成する材料に吸収される。このため、このような構造を有する光導波路を用いたセンサは、被測定物質の検出感度が悪くなるという問題がある。   In the sensor using the ATR method, the interference area between the evanescent wave that leaks out from the core layer and the substance to be measured is increased, and light is absorbed into the material other than the substance to be measured (that is, light absorption by the support portion). By reducing the number, the sensitivity as a sensor can be increased. However, in the structure described in Non-Patent Document 1, in a cross section obtained by cutting the core layer along a plane orthogonal to the light propagation direction, the connecting portion between the core layer and the support portion for supporting the core layer is the core layer. It is located near the outer surface where the distance from the center is the shortest. For this reason, the vicinity of the outer surface where the distance from the optical axis of the light propagating in the single mode is the shortest overlaps the support portion. Since the evanescent wave that oozes out around the core layer is the largest near the surface near the optical axis, if the support portion is near the outer surface, many evanescent waves are absorbed by the material forming the support portion. For this reason, the sensor using the optical waveguide having such a structure has a problem that the detection sensitivity of the substance to be measured is deteriorated.

ここで、従来の光導波路の上記問題について図１２を用いて説明する。図１２に示すように、従来のペデスタル構造の光導波路８０では、支持部８０５は、光Ｌの伝搬方向である長手方向に対して直交する平面内（すなわち図１２に示した断面）において、コア層８０３の中心と基板８０１との間に設けられている。このように、光Ｌの伝搬方向に直交する平面で切断した断面において、コア層８０３とコア層８０３を支えるための支持部８０５との接続部分が、コア層８０３の幅方向における中心に位置していると、支持部８０５の形成材料によるエバネッセント波ＥＷの吸収が生じたり、支持部８０５の領域が妨げとなってエバネッセント波ＥＷと被測定物質との干渉領域が減少したりする。その結果、光導波路８０を用いたセンサの感度が低下してしまう。   Here, the problem of the conventional optical waveguide will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12, in the conventional optical waveguide 80 having a pedestal structure, the support portion 805 has a core in a plane orthogonal to the longitudinal direction that is the propagation direction of the light L (that is, the cross section shown in FIG. 12). It is provided between the center of the layer 803 and the substrate 801. As described above, in the cross section cut along a plane orthogonal to the propagation direction of the light L, the connecting portion between the core layer 803 and the support portion 805 for supporting the core layer 803 is located at the center in the width direction of the core layer 803. If so, the evanescent wave EW is absorbed by the forming material of the support portion 805, or the region of the support portion 805 is obstructed to reduce the interference region between the evanescent wave EW and the substance to be measured. As a result, the sensitivity of the sensor using the optical waveguide 80 is reduced.

これに対し、図２に示すように、第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０は、従来の光導波路８０と同様に、コア層１１および基板１５の間に空間部１３を形成しつつ、基板１５に対してコア層１１を支持部１７で支持する構造を有している。コア層１１は長手方向に垂直な断面における中心に関して対称構造を有している。コア層１１を伝搬する赤外線ＩＲがシングルモードの場合、コア層１１を伝搬する赤外線ＩＲの光軸ＯＡはコア層１１の中央になる。そこで、図２に示すように、支持部１７は、コア層１１の幅方向における中心からどちらかの端にずらされて（図２では右にずらされている）設けられている。これにより、エバネッセント波ＥＷが最も集中する領域から支持部１７を遠ざけることができる。すなわち、コア層１１との支持部１７の接続部分１７１は、長手方向に垂直な断面においてコア層１１の中心から最短となる外表面付近に位置させない。このように、光導波路１０は、一部が浮いているコア層１１にアナログ信号を通す光導波路となる。したがって、光導波路１０を備える光学式濃度測定装置１は、支持部１７の存在による被測定物質の検出特性の低下を極力防ぐことができる。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the optical waveguide 10 according to the first embodiment and the second embodiment forms a space portion 13 between the core layer 11 and the substrate 15 as in the conventional optical waveguide 80. On the other hand, the core layer 11 is supported by the support portion 17 with respect to the substrate 15. The core layer 11 has a symmetrical structure with respect to the center in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. When the infrared IR propagating through the core layer 11 is in a single mode, the optical axis OA of the infrared IR propagating through the core layer 11 is at the center of the core layer 11. Therefore, as shown in FIG. 2, the support portion 17 is provided to be shifted from the center in the width direction of the core layer 11 to either end (shifted to the right in FIG. 2). Thereby, the support part 17 can be kept away from the area | region where the evanescent wave EW concentrates most. That is, the connection portion 171 of the support portion 17 with the core layer 11 is not positioned near the outer surface that is the shortest from the center of the core layer 11 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction. In this way, the optical waveguide 10 becomes an optical waveguide for passing an analog signal through the core layer 11 partially floating. Therefore, the optical concentration measurement apparatus 1 including the optical waveguide 10 can prevent a decrease in detection characteristics of the substance to be measured due to the presence of the support portion 17 as much as possible.

次に、第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０の製造方法について図１および図２を参照しつつ図３から図６を用いて説明する。図３（ａ）は、光導波路１０の製造工程平面図を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示すＢ−Ｂ線で切断した光導波路１０の製造工程断面図を示している。図４（ａ）は、光導波路１０の製造工程平面図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）中に示すＢ−Ｂ線で切断した光導波路１０の製造工程断面図を示している。図５（ａ）は、光導波路１０の製造工程平面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）中に示すＢ−Ｂ線で切断した光導波路１０の製造工程断面図を示している。図６（ａ）は、光導波路１０の製造工程平面図を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）中に示すＢ−Ｂ線で切断した光導波路１０の製造工程断面図を示している。光導波路１０は、１枚の支持基板１５ａに同時に複数の光導波路主要部を形成した後に個片化して製造される。図５から図６では、複数の光導波路主要部のうちの１つの光導波路主要部のみ図示されている。   Next, a method for manufacturing the optical waveguide 10 according to the first embodiment and the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6 with reference to FIGS. 3A shows a plan view of the manufacturing process of the optical waveguide 10, and FIG. 3B shows a sectional view of the manufacturing process of the optical waveguide 10 cut along the line BB shown in FIG. 3A. ing. 4A shows a plan view of the manufacturing process of the optical waveguide 10, and FIG. 4B shows a cross-sectional view of the manufacturing process of the optical waveguide 10 cut along line BB shown in FIG. 4A. ing. FIG. 5A shows a plan view of the manufacturing process of the optical waveguide 10, and FIG. 5B shows a sectional view of the manufacturing process of the optical waveguide 10 cut along the line BB shown in FIG. 5A. ing. 6A shows a plan view of the manufacturing process of the optical waveguide 10, and FIG. 6B shows a cross-sectional view of the manufacturing process of the optical waveguide 10 cut along the line BB shown in FIG. 6A. ing. The optical waveguide 10 is manufactured by forming a plurality of main portions of the optical waveguide at the same time on a single support substrate 15a and then separating them. 5 to 6, only one optical waveguide main part of the plurality of optical waveguide main parts is shown.

まず、シリコンで形成され最終的に基板１５となる支持基板１５ａと、シリコンで形成されコア層１１が形成される活性基板１１ａのいずれか一方、または両方にＳｉＯ２膜を形成し、このＳｉＯ２膜を挟むようにして支持基板１５ａおよび活性基板１１ａを貼り合わせて熱処理して結合する。その後、活性基板１１ａを所定の厚さまで研削・研磨するなどして活性基板１１ａの膜厚を調整する。これにより、図３に示すように、支持基板１５ａと、支持基板１５ａ上に形成されたＢＯＸ層１７ａと、ＢＯＸ層１７ａ上に形成された活性基板１１ａとを有し、「シリコン−絶縁層−シリコン」構造を有するＳＯＩ基板１００が形成される。 First, either one of the active substrate 11a and the supporting substrate 15a serving as a final substrate 15 formed of silicon, the core layer 11 formed of silicon is formed, or a SiO 2 film is formed both, the SiO 2 The support substrate 15a and the active substrate 11a are bonded together so as to sandwich the film, and are bonded by heat treatment. Thereafter, the thickness of the active substrate 11a is adjusted by grinding and polishing the active substrate 11a to a predetermined thickness. As a result, as shown in FIG. 3, it has a support substrate 15a, a BOX layer 17a formed on the support substrate 15a, and an active substrate 11a formed on the BOX layer 17a. An SOI substrate 100 having a “silicon” structure is formed.

次に、ＳＯＩ基板１００をリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて活性基板１１ａをエッチングし、直方体形状のコア層１１を形成する。これにより、図４に示すように、板状の支持基板１５ａと、支持基板１５ａ上に形成され板状のＢＯＸ層１７ａと、ＢＯＸ層１７ａ上の一部に形成され四角柱状のコア層１１とを有する光導波路主要部１０ａを形成する。   Next, the active substrate 11a is etched on the SOI substrate 100 by using a lithography technique and an etching technique to form a rectangular parallelepiped core layer 11. As a result, as shown in FIG. 4, a plate-like support substrate 15a, a plate-like BOX layer 17a formed on the support substrate 15a, and a quadrangular columnar core layer 11 formed on a part of the BOX layer 17a The optical waveguide main portion 10a having the above is formed.

次に、図５に示すように、コア層１１およびＢＯＸ層１７ａの一部を覆うマスク層Ｍ１を形成する。マスク層Ｍ１はコア層１１の幅方向の中心に対してどちらかの端側に偏って配置される。マスク層Ｍ１は、フォトレジストでもよいし、シリコン窒化膜等のハードマスクでもよい。   Next, as shown in FIG. 5, a mask layer M1 that covers a part of the core layer 11 and the BOX layer 17a is formed. The mask layer M1 is disposed so as to be biased to either end side with respect to the center of the core layer 11 in the width direction. The mask layer M1 may be a photoresist or a hard mask such as a silicon nitride film.

次に、マスク層Ｍ１をマスクとして光導波路主要部１０ａのＢＯＸ層１７ａの一部をウェットエッチングなどで除去する。これにより、図６に示すように、コア層１１の幅方向における中心に対して片側（図６（ｂ）において右側）に偏った位置（すなわちコア層１１を伝搬する赤外線の光軸ＯＡから幅方向においてずれた位置）に存在する支持部１７が形成され、コア層１１の一部が浮遊した構造となる。つまり、コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、赤外線の伝搬方向である長手方向に対して直交する平面内において、コア層１１の中心から最短の外表面の場所（図６に示すようにコア層１１が幅方向に長い形状をしている場合には、当該外表面の幅方向における中心）に位置せずに、コア層１１の幅方向における中心に対してどちらか端側に偏って位置して形成される。コア層１１の中心と基板１５の主面１５ｓとの間には、空間部１３が形成される。   Next, a part of the BOX layer 17a of the optical waveguide main part 10a is removed by wet etching or the like using the mask layer M1 as a mask. As a result, as shown in FIG. 6, the width from the optical axis OA of the infrared rays propagating through the core layer 11 (that is, the position shifted to the right side in FIG. 6B) with respect to the center in the width direction of the core layer 11. The support portion 17 existing at a position shifted in the direction) is formed, and a part of the core layer 11 is floated. That is, the connecting portion 171 of the support portion 17 connected to the core layer 11 is located on the shortest outer surface from the center of the core layer 11 in a plane orthogonal to the longitudinal direction that is the propagation direction of infrared rays (FIG. 6). When the core layer 11 has a shape that is long in the width direction, it is not positioned at the center of the outer surface in the width direction), and is either end relative to the center of the core layer 11 in the width direction. It is formed to be biased to the side. A space portion 13 is formed between the center of the core layer 11 and the main surface 15 s of the substrate 15.

その後、マスク層Ｍ１をエッチングする。マスク層Ｍ１のエッチングの後に、コア層１１の表面に保護膜を形成してもよい。この保護膜は、窒素を含む膜であってよく、膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ未満であってよい。コア層１１の表面に保護膜を有することで、光導波路１０の被測定物質の測定感度を保ちながら、自然酸化などによるコア層１１の表面の劣化を防止することができる。   Thereafter, the mask layer M1 is etched. A protective film may be formed on the surface of the core layer 11 after the etching of the mask layer M1. This protective film may be a film containing nitrogen, and the film thickness may be not less than 1 nm and less than 20 nm. By having the protective film on the surface of the core layer 11, it is possible to prevent deterioration of the surface of the core layer 11 due to natural oxidation or the like while maintaining the measurement sensitivity of the substance to be measured in the optical waveguide 10.

さらにその後、コア層１１の長手方向の一端部にスリット状のグレーティングカプラ１１８を形成し、コア層１１の長手方向の他端部にスリット状のグレーティングカプラ１１９を形成する（図１参照）。なお、グレーティングカプラ１１８、グレーティングカプラ１１９の形成は、コア層１１の形成と同時に形成してもよく、コア層１１の形成よりも前に形成してもよい。   Thereafter, a slit-like grating coupler 118 is formed at one end of the core layer 11 in the longitudinal direction, and a slit-like grating coupler 119 is formed at the other end of the core layer 11 in the longitudinal direction (see FIG. 1). The grating coupler 118 and the grating coupler 119 may be formed at the same time as the core layer 11 or may be formed before the core layer 11 is formed.

次に、支持基板１５ａを所定領域で切断して光導波路主要部１０ａを個片化する。これにより、支持部１７がコア層１１を伝搬する赤外線の光軸ＯＡから偏った位置に存在する光導波路１０（図２参照）が完成する。   Next, the support substrate 15a is cut in a predetermined region to divide the optical waveguide main portion 10a into pieces. Thereby, the optical waveguide 10 (see FIG. 2) in which the support portion 17 exists at a position deviated from the optical axis OA of the infrared rays propagating through the core layer 11 is completed.

さらに、図１に示すように、光導波路１０のグレーティングカプラ１１８に赤外線ＩＲを入射できるように光源２０を設置し、光導波路１０のグレーティングカプラ１１９から出射する赤外線ＩＲを受光できるように光検出器４０を配置することにより、光学式濃度測定装置１が完成する。   Further, as shown in FIG. 1, a light source 20 is installed so that infrared IR can be incident on the grating coupler 118 of the optical waveguide 10, and a photodetector is provided so that the infrared IR emitted from the grating coupler 119 of the optical waveguide 10 can be received. By arranging 40, the optical density measuring device 1 is completed.

〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態による光導波路について図７を用いて説明する。第３実施形態による光導波路は、コア層が密集している領域で用いられる点に特徴を有している。図７は、本実施形態による光導波路を、光の伝搬方向である長手方向に直交する平面で切断した断面を示している。 [Third Embodiment]
Next, an optical waveguide according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The optical waveguide according to the third embodiment is characterized in that it is used in a region where the core layers are dense. FIG. 7 shows a cross section of the optical waveguide according to the present embodiment cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction, which is the light propagation direction.

図７に示すように、本実施形態による光導波路６０は、基板１５と、基板１５上に形成されたコア層１１と、基板１５に対してコア層１１を支持する複数（本実施形態では２つ）の支持部１７ｘ，１７ｙとを備えている。本実施形態では、コア層１１は、複数（本実施形態では３つ）の部分に分離された分離部１１１，１１２，１１３を有している。分離部１１１、分離部１１２および分離部１１３は、互いに密接して配置されている。分離部１１１，１１２，１１３は、コア層１１の例えば分岐された部分である。   As shown in FIG. 7, the optical waveguide 60 according to the present embodiment includes a substrate 15, a core layer 11 formed on the substrate 15, and a plurality (two in this embodiment) that support the core layer 11 with respect to the substrate 15. ) Support portions 17x and 17y. In the present embodiment, the core layer 11 has separation parts 111, 112, and 113 separated into a plurality of (three in the present embodiment) parts. The separation unit 111, the separation unit 112, and the separation unit 113 are arranged in close contact with each other. The separation units 111, 112, and 113 are, for example, branched portions of the core layer 11.

支持部１７ｘは、空間的に分離された複数（本実施形態では２つ）の接続部分１７１，１７２を有している。接続部分１７１，１７２は、コア層１１の光の伝搬方向である長手方向に延在する両端辺に設けられている。接続部分１７１は一方の端辺に設けられ、接続部分１７２は他方の端辺に設けられている。接続部分１７１には分離部１１１が接続され、接続部分１７２には分離部１１２が接続されている。支持部１７ｘは、分離部１１１の少なくとも一部および分離部１１２の少なくとも一部と、基板１５の少なくとも一部とを接続し基板１５に対して分離部１１１，１１２を支持するようになっている。   The support portion 17x has a plurality (two in the present embodiment) of connection portions 171 and 172 that are spatially separated. The connection portions 171 and 172 are provided on both ends extending in the longitudinal direction, which is the light propagation direction of the core layer 11. The connection portion 171 is provided on one end side, and the connection portion 172 is provided on the other end side. The separation part 111 is connected to the connection part 171, and the separation part 112 is connected to the connection part 172. The support part 17 x connects at least a part of the separation part 111 and at least a part of the separation part 112 and at least a part of the substrate 15 to support the separation parts 111 and 112 with respect to the substrate 15. .

接続部分１７１は、光の伝搬方向である長手方向に対して直交し且つコア層１１の分離部１１１を含む平面内において、コア層１１の分離部１１１の中心から最短の外表面の場所（図７に示すようにコア層１１が幅方向に長い形状をしている場合には、当該外表面の幅方向における中心）に位置せずに、分離部１１１の幅方向における中心に対してどちらか端側に偏って位置して形成される。このため、光導波路６０は、コア層１１の分離部１１１下方にクラッド層などの所定の層を有さずに空間部１３ａを有する。   The connecting portion 171 is located on the shortest outer surface from the center of the separation portion 111 of the core layer 11 in a plane perpendicular to the longitudinal direction as the light propagation direction and including the separation portion 111 of the core layer 11 (see FIG. 7, when the core layer 11 has a shape that is long in the width direction, it is not located at the center in the width direction of the outer surface, and either It is formed so as to be biased toward the end side. For this reason, the optical waveguide 60 has a space portion 13 a below the separation portion 111 of the core layer 11 without having a predetermined layer such as a cladding layer.

接続部分１７２は、光の伝搬方向である長手方向に対して直交し且つコア層１１の分離部１１２を含む平面内において、コア層１１の分離部１１２の中心から最短の外表面の場所（図７に示すようにコア層１１が幅方向に長い形状をしている場合には、当該外表面の幅方向における中心）に位置せずに、分離部１１２の幅方向における中心に対してどちらか端側に偏って位置して形成される。このため、光導波路６０は、コア層１１の分離部１１２下方にクラッド層などの所定の層を有さずに空間部１３ｂを有する。   The connecting portion 172 is located on the shortest outer surface from the center of the separating portion 112 of the core layer 11 in a plane perpendicular to the longitudinal direction as the light propagation direction and including the separating portion 112 of the core layer 11 (see FIG. 7, when the core layer 11 has a shape that is long in the width direction, the core layer 11 is not positioned at the center in the width direction of the outer surface. It is formed so as to be biased toward the end side. For this reason, the optical waveguide 60 has a space portion 13b below the separation portion 112 of the core layer 11 without having a predetermined layer such as a cladding layer.

接続部分１７２側の支持部１７ｘの隣には、支持部１７ｙが設けられている。支持部１７ｙの接続部分１７３には、コア層１１の分離部１１３が接続されている。支持部１７ｙは、分離部１１３の少なくとも一部と基板１５の少なくとも一部とを接続し基板１５に対して分離部１１３を支持するようになっている。接続部分１７３は、光の伝搬方向である長手方向に対して直交し且つコア層１１の分離部１１３を含む平面内において、コア層１１の分離部１１３の中心から最短の外表面の場所（図７に示すようにコア層１１が幅方向に長い形状をしている場合には、当該外表面の幅方向における中心）に位置せずに、分離部１１３の幅方向における中心に対してどちらか端側に偏って位置して形成される。このため、光導波路６０は、コア層１１の分離部１１３下方にクラッド層などの所定の層を有さずに空間部１３ｃを有する。   Next to the support portion 17x on the connection portion 172 side, a support portion 17y is provided. The separation portion 113 of the core layer 11 is connected to the connection portion 173 of the support portion 17y. The support part 17 y connects at least a part of the separation part 113 and at least a part of the substrate 15 to support the separation part 113 with respect to the substrate 15. The connecting portion 173 is located on the shortest outer surface from the center of the separation portion 113 of the core layer 11 in a plane perpendicular to the longitudinal direction that is the light propagation direction and including the separation portion 113 of the core layer 11 (see FIG. 7, when the core layer 11 has a shape that is long in the width direction, the core layer 11 is not positioned at the center in the width direction of the outer surface. It is formed so as to be biased toward the end side. For this reason, the optical waveguide 60 has a space portion 13 c below the separation portion 113 of the core layer 11 without having a predetermined layer such as a cladding layer.

空間部１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、被測定物質の気体や液体が満たされる。これにより、光導波路６０は、分離部１１１における被測定物質とエバネッセント波との干渉量、分離部１１２における被測定物質とエバネッセント波との干渉量および分離部１１３における被測定物質とエバネッセント波との干渉量を増やすことができる。さらに、光導波路６０は、支持部１７ｘ，１７ｙによる赤外線の吸収を減らすことができる。その結果、光導波路６０を用いた光学式濃度測定装置の感度が向上する。さらに、コア層１１の複数の分離部１１１，１１２，１１３のうちの分離部１１１，１１２と１つの支持部１７ｘが接続されるように構成することにより、少ない面積で効率良く支持部１７ｘ，１７ｙを形成することができる。   The spaces 13a, 13b, and 13c are filled with the gas or liquid of the substance to be measured. Thereby, the optical waveguide 60 is configured to reduce the amount of interference between the substance to be measured and the evanescent wave in the separation unit 111, the amount of interference between the substance to be measured and the evanescent wave in the separation unit 112, and the substance to be measured and the evanescent wave in the separation unit 113. The amount of interference can be increased. Furthermore, the optical waveguide 60 can reduce infrared absorption by the support portions 17x and 17y. As a result, the sensitivity of the optical concentration measuring device using the optical waveguide 60 is improved. Further, the support portions 17x and 17y can be efficiently provided with a small area by connecting the separation portions 111 and 112 of the plurality of separation portions 111, 112, and 113 of the core layer 11 and one support portion 17x. Can be formed.

また、本実施形態による光導波路６０は、３つの分離された分離部１１１，１１２，１１３を有するコア層１１を備えているが、これに限られない。光導波路６０は、複数（本実施形態では３つ）のコア層を備えていてもよい。この場合例えば、３つのコア層のうち、隣り合う２本のコア層が支持部１７ｘの接続部分１７１，１７２に接続され、残りの１つのコア層が、支持部１７ｙの接続部分１７３に接続される。これにより、光導波路６０は、３つの分離された分離部１１１，１１２，１１３を有するコア層１１を備えている場合と同様の効果が得られる。また別の例としては、光導波路６０は一つの長い光導波路が折り返されてレイアウトされていてもよい。折り返されてレイアウトされたコア層が３つ並んだ領域のうち、隣り合う２本のコア層が支持部１７ｘの接続部分１７１，１７２に接続され、残りの１つのコア層が、支持部１７ｙの接続部分１７３に接続される。これにより、光導波路６０は、３つの分離された分離部１１１，１１２，１１３を有するコア層１１を備えている場合と同様の効果が得られる。   In addition, the optical waveguide 60 according to the present embodiment includes the core layer 11 having the three separated separation portions 111, 112, and 113, but is not limited thereto. The optical waveguide 60 may include a plurality (three in this embodiment) of core layers. In this case, for example, of the three core layers, two adjacent core layers are connected to the connection portions 171 and 172 of the support portion 17x, and the remaining one core layer is connected to the connection portion 173 of the support portion 17y. The Thereby, the same effect as the case where the optical waveguide 60 is provided with the core layer 11 which has the three isolation | separation part 111,112,113 isolate | separated is acquired. As another example, the optical waveguide 60 may be laid out by folding one long optical waveguide. Two adjacent core layers are connected to the connection portions 171 and 172 of the support portion 17x in the region where the three core layers laid back and arranged are arranged, and the remaining one core layer is connected to the support portion 17y. Connected to the connecting portion 173. Thereby, the same effect as the case where the optical waveguide 60 is provided with the core layer 11 which has the three isolation | separation part 111,112,113 isolate | separated is acquired.

本実施形態による光導波路６０の製造方法は、コア層１１および支持部１７ｘ，１７ｙを形成するためのマスク層の形状が異なる点を除いて、上記第１実施形態および第２実施形態による光導波路１０と同様であるため、説明は省略する。   The optical waveguide 60 according to the present embodiment is manufactured by the optical waveguide according to the first embodiment and the second embodiment except that the shapes of the mask layers for forming the core layer 11 and the support portions 17x and 17y are different. 10 is the same as in FIG.

〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態による光導波路について図８から図１０を用いて説明する。第４実施形態による光導波路は、光がコア層をマルチモード伝搬する点に特徴を有している。まず、本実施形態による光導波路７０の概略構成について図８を用いて説明する。 [Fourth Embodiment]
Next, the optical waveguide by 4th Embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. 8-10. The optical waveguide according to the fourth embodiment is characterized in that light propagates through the core layer in multimode. First, the schematic configuration of the optical waveguide 70 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図８に示すように、光導波路７０は、基板１５と、基板１５上に設けられたコア層１１と、基板１５の少なくとも一部とコア層１１の少なくとも一部とを接続し基板１５に対してコア層１１を支持する支持部１７とを備えている。光導波路７０は、コア層１１の中を複数（本実施形態では３つ）の光軸ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ３で光（本実施形態では赤外線）が伝搬するようになっている。   As shown in FIG. 8, the optical waveguide 70 connects the substrate 15, the core layer 11 provided on the substrate 15, at least a part of the substrate 15 and at least a part of the core layer 11 to the substrate 15. And a support portion 17 that supports the core layer 11. The optical waveguide 70 is configured such that light (infrared rays in this embodiment) propagates through the core layer 11 through a plurality (three in this embodiment) of optical axes OA1, OA2, and OA3.

コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、幅方向において、マルチモード伝搬する光（本実施形態では赤外線）の３つの光軸ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ３の間に設けられる。本実施形態では、支持部１７の接続部分１７１は、光軸ＯＡ２と光軸ＯＡ３との間に設けられている。このように、コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、光の光軸ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ３と基板１５の主面１５ｓとの間に設けられていない。光軸ＯＡ２はコア層１１の中心とほぼ一致している。このため、コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、光の伝搬方向である長手方向に対して直交する平面内において、コア層１１の中心から最短の外表面が位置する、幅方向の中心に位置せずに、コア層１１の幅方向における中心に対してどちらか端側に偏って位置して形成される   The connection portion 171 of the support portion 17 connected to the core layer 11 is provided between the three optical axes OA1, OA2, and OA3 of light that propagates in a multimode (infrared rays in the present embodiment) in the width direction. In the present embodiment, the connection portion 171 of the support portion 17 is provided between the optical axis OA2 and the optical axis OA3. Thus, the connection portion 171 of the support portion 17 connected to the core layer 11 is not provided between the optical axes OA1, OA2, OA3 of the light and the main surface 15s of the substrate 15. The optical axis OA2 substantially coincides with the center of the core layer 11. For this reason, the connection portion 171 of the support portion 17 connected to the core layer 11 is located at the shortest outer surface from the center of the core layer 11 in a plane orthogonal to the longitudinal direction that is the light propagation direction. Instead of being positioned at the center in the width direction, the core layer 11 is formed so as to be biased toward one end with respect to the center in the width direction.

このように、光導波路７０は、コア層１１を伝搬する赤外線の光軸ＯＡ１，ＯＡ２と基板１５の主面１５ｓとの間に設けられ被測定物質ＭＯで満たされる空間部１３ａと、当該光の光軸ＯＡ３と基板１５の主面１５ｓとの間に設けられ被測定物質ＭＯで満たされる空間部１３ｂとを備えている。これにより、光導波路７０は、エバネッセント波ＥＷが最も集中する領域から支持部１７を遠ざけることができる。したがって、光導波路７０は、支持部１７による被測定物質ＭＯの検出特性の低下を防ぐことができる。   In this way, the optical waveguide 70 is provided between the optical axes OA1 and OA2 of infrared rays propagating through the core layer 11 and the main surface 15s of the substrate 15, and is filled with the measured substance MO, And a space 13b provided between the optical axis OA3 and the main surface 15s of the substrate 15 and filled with the substance to be measured MO. Thereby, the optical waveguide 70 can keep the support part 17 away from the region where the evanescent wave EW is most concentrated. Therefore, the optical waveguide 70 can prevent the detection characteristics of the substance to be measured MO from being deteriorated by the support portion 17.

次に、本実施形態による光導波路７０の製造方法について図３および図８を参照しつつ図９および図１０を用いて説明する。図９（ａ）は、光導波路７０の製造工程平面図を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）中に示すＣ−Ｃ線で切断した光導波路７０の製造工程断面図を示している。図１０（ａ）は、光導波路７０の製造工程平面図を示し、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中に示すＣ−Ｃ線で切断した光導波路７０の製造工程断面図を示している。光導波路７０は、１枚の支持基板１５ａに同時に複数の光導波路主要部を形成した後に個片化して製造される。図９および図１０では、複数の光導波路主要部のうちの１つの光導波路主要部のみ図示されている。   Next, the method for manufacturing the optical waveguide 70 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10 with reference to FIGS. 9A is a plan view of the manufacturing process of the optical waveguide 70, and FIG. 9B is a sectional view of the manufacturing process of the optical waveguide 70 cut along the line CC in FIG. 9A. ing. 10A shows a plan view of the manufacturing process of the optical waveguide 70, and FIG. 10B shows a sectional view of the manufacturing process of the optical waveguide 70 cut along the line CC in FIG. 10A. ing. The optical waveguide 70 is manufactured by forming a plurality of main portions of the optical waveguide at the same time on a single support substrate 15a and then separating them. In FIG. 9 and FIG. 10, only one optical waveguide main portion of the plurality of optical waveguide main portions is shown.

まず、上記第１実施形態と同様に、シリコンで形成され最終的に基板１５となる支持基板１５ａと、シリコンで形成されコア層１１が形成される活性基板１１ａのいずれか一方、または両方にＳｉＯ２膜を形成し、このＳｉＯ２膜を挟むようにして支持基板１５ａおよび活性基板１１ａを貼り合わせて熱処理して結合する。その後、活性基板１１ａを所定の厚さまで研削・研磨するなどして活性基板１１ａの膜厚を調整する。これにより、図３に示すように、支持基板１５ａと、支持基板１５ａ上に形成されたＢＯＸ層１７ａと、ＢＯＸ層１７ａ上に形成された活性基板１１ａとを有し、「シリコン−絶縁層−シリコン」構造を有するＳＯＩ基板１００が形成される。 First, as in the first embodiment, SiO is formed on one or both of the support substrate 15a formed of silicon and finally the substrate 15 and the active substrate 11a formed of silicon and on which the core layer 11 is formed. Two films are formed, and the support substrate 15a and the active substrate 11a are bonded to each other so as to sandwich the SiO 2 film and bonded by heat treatment. Thereafter, the thickness of the active substrate 11a is adjusted by grinding and polishing the active substrate 11a to a predetermined thickness. As a result, as shown in FIG. 3, it has a support substrate 15a, a BOX layer 17a formed on the support substrate 15a, and an active substrate 11a formed on the BOX layer 17a. An SOI substrate 100 having a “silicon” structure is formed.

次に、上記第１実施形態と同様にＳＯＩ基板１００をリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて活性基板１１ａをエッチングし、直方体形状のコア層１１を形成する。これにより、図９に示すように、板状の支持基板１５ａと、支持基板１５ａ上に形成され板状のＢＯＸ層１７ａと、ＢＯＸ層１７ａ上の一部に形成され四角柱状のコア層１１とを有する光導波路主要部７０ａが形成される。   Next, as in the first embodiment, the SOI substrate 100 is etched using the lithography technique and the etching technique, and the active substrate 11a is etched to form the rectangular parallelepiped core layer 11. Accordingly, as shown in FIG. 9, a plate-like support substrate 15a, a plate-like BOX layer 17a formed on the support substrate 15a, and a quadrangular columnar core layer 11 formed on a part of the BOX layer 17a An optical waveguide main portion 70a having the following is formed.

次に、図９に示すように、将来的に光軸ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ３が形成される軸ａ１，ａ２，ａ３の間に中心線Ｃｍが配置されるマスク層Ｍ２を形成する。マスク層Ｍ２は、フォトレジストでもよいし、シリコン窒化膜等のハードマスクでもよい。   Next, as shown in FIG. 9, a mask layer M2 in which the center line Cm is disposed between the axes a1, a2, and a3 where the optical axes OA1, OA2, and OA3 are formed in the future is formed. The mask layer M2 may be a photoresist or a hard mask such as a silicon nitride film.

次に、マスク層Ｍ２をマスクとして光導波路主要部７０ａのＢＯＸ層１７ａの一部をウェットエッチングなどで除去する。これにより、図１０に示すように、幅方向において、マスク層Ｍ２の中心線Ｃｍ上に相当し将来的に光軸ＯＡ２，ＯＡ３が形成される軸ａ２，ａ３の間に支持部１７が形成され、コア層１１の一部が浮遊した構造となる。つまり、コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、光（本実施形態では赤外線）の伝搬方向である長手方向に対して直交する平面内において、コア層１１の中心から最短の外表面が位置する、幅方向の中心に位置せずに、コア層１１の幅方向における中心に対してどちらか端側に偏って位置して形成される。すなわち、コア層１１と接続される支持部１７の接続部分１７１は、支持部１７に接続される基板１５の主面１５ｓと光の光軸ＯＡ２，ＯＡ３に相当する軸ａ２，ａ３との間に設けられない。コア層１１を伝搬し将来的にマルチモードの光の光軸ＯＡ１，ＯＡ２となる軸ａ１，ａ２と基板１５の主面１５ｓとの間には空間部１３ａが形成され、当該光の光軸ＯＡ３となる軸ａ３と基板１５の主面１５ｓとの間には空間部１３ｂが形成される。   Next, a part of the BOX layer 17a of the optical waveguide main part 70a is removed by wet etching or the like using the mask layer M2 as a mask. As a result, as shown in FIG. 10, in the width direction, the support portion 17 is formed between the axes a2 and a3 corresponding to the center line Cm of the mask layer M2 and in which the optical axes OA2 and OA3 are formed in the future. A part of the core layer 11 is in a floating structure. That is, the connection portion 171 of the support portion 17 connected to the core layer 11 is the shortest from the center of the core layer 11 in a plane orthogonal to the longitudinal direction that is the propagation direction of light (infrared rays in the present embodiment). The outer surface is formed not on the center in the width direction but on the other side of the center of the core layer 11 in the width direction. That is, the connection portion 171 of the support portion 17 connected to the core layer 11 is between the main surface 15s of the substrate 15 connected to the support portion 17 and the axes a2 and a3 corresponding to the optical axes OA2 and OA3 of the light. It is not provided. A space 13a is formed between the axes a1 and a2 that propagate through the core layer 11 and become the optical axes OA1 and OA2 of the multimode light in the future and the main surface 15s of the substrate 15, and the optical axis OA3 of the light A space portion 13 b is formed between the axis a <b> 3 and the main surface 15 s of the substrate 15.

その後、マスク層Ｍ２をエッチングする。上記第１実施形態と同様に、マスク層Ｍ２のエッチングの後に、コア層１１の表面に保護膜を形成してもよい。この保護膜は、窒素を含む膜であってよく、膜厚は１ｎｍ以上２０ｎｍ未満であってよい。コア層１１の表面に保護膜を有することで、光導波路７０の被測定物質の測定感度を保ちながら、自然酸化などによるコア層１１の表面の劣化を防止することができる。   Thereafter, the mask layer M2 is etched. Similarly to the first embodiment, a protective film may be formed on the surface of the core layer 11 after the etching of the mask layer M2. This protective film may be a film containing nitrogen, and the film thickness may be not less than 1 nm and less than 20 nm. By having the protective film on the surface of the core layer 11, it is possible to prevent deterioration of the surface of the core layer 11 due to natural oxidation or the like while maintaining the measurement sensitivity of the substance to be measured in the optical waveguide 70.

さらにその後、コア層１１の長手方向の一端部に、図１に示すグレーティングカプラ１１８と同様のスリット状の入力側グレーティングカプラを形成し、コア層１１の長手方向の他端部に、図１に示すグレーティングカプラ１１９と同様のスリット状の出力側グレーティングカプラを形成する。なお、グレーティングカプラ１１８、グレーティングカプラ１１９の形成は、コア層１１の形成と同時に形成してもよく、コア層１１の形成よりも前に形成してもよい。   Thereafter, a slit-like input side grating coupler similar to the grating coupler 118 shown in FIG. 1 is formed at one end portion in the longitudinal direction of the core layer 11, and the other end portion in the longitudinal direction of the core layer 11 is shown in FIG. A slit-like output side grating coupler similar to the illustrated grating coupler 119 is formed. The grating coupler 118 and the grating coupler 119 may be formed at the same time as the core layer 11 or may be formed before the core layer 11 is formed.

次に、支持基板１５ａを所定領域で切断して光導波路主要部７０ａを個片化する。これにより、幅方向において、支持部１７の接続部分１７１がコア層１１を伝搬する光の光軸ＯＡ２および光軸ＯＡ３の間の位置に存在する光導波路７０（図８参照）が完成する。   Next, the support substrate 15a is cut at a predetermined region to divide the optical waveguide main portion 70a into individual pieces. Thereby, in the width direction, the optical waveguide 70 (see FIG. 8) in which the connection portion 171 of the support portion 17 exists at a position between the optical axis OA2 and the optical axis OA3 of the light propagating through the core layer 11 is completed.

さらに、図示は省略するが、光導波路７０の入力側グレーティングカプラに赤外線を入射できるように光源２０を設置し、光導波路７０の出力側グレーティングカプラから出射する赤外線を受光できるように光検出器４０を配置することにより、光学式濃度測定装置が完成する。   Further, although not shown, the light source 20 is installed so that infrared rays can be incident on the input-side grating coupler of the optical waveguide 70, and the photodetector 40 can receive the infrared rays emitted from the output-side grating coupler of the optical waveguide 70. By arranging the above, an optical density measuring device is completed.

このように、光導波路７０は、コア層１１を支える支持部１７の接続部分１７１が、幅方向において、コア層１１を伝搬する光の光軸ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ３からずれた構造を有することで、支持部１７による被測定物質ＭＯの検出特性の低下を防止できる。   Thus, the optical waveguide 70 has a structure in which the connection portion 171 of the support portion 17 that supports the core layer 11 is shifted from the optical axes OA1, OA2, and OA3 of the light propagating through the core layer 11 in the width direction. Further, it is possible to prevent the detection characteristic of the substance to be measured MO from being lowered by the support portion 17.

以上説明したように、第１実施形態から第４実施形態によれば、センサの感度を低下させることなく、コア層を支えるための支持部を持った光導波路および光学式濃度測定装置を提供することができる。   As described above, according to the first to fourth embodiments, an optical waveguide and an optical concentration measuring device having a support part for supporting the core layer are provided without reducing the sensitivity of the sensor. be able to.

また、第１実施形態から第４実施形態による光導波路は、コア層を伝搬する光のエバネッセント波と被測定物質との干渉量を増加させ、支持部による当該エバネッセント波の吸収量を減少させることができる。これにより、第１実施形態から第４実施形態による光導波路は、種々の仕様態様において高感度に安定して被測定物質を検出することができる。   In addition, the optical waveguide according to the first to fourth embodiments increases the amount of interference between the evanescent wave of light propagating through the core layer and the substance to be measured, and decreases the amount of absorption of the evanescent wave by the support unit. Can do. Thereby, the optical waveguide according to the first to fourth embodiments can detect a substance to be measured stably with high sensitivity in various specification modes.

１ 光学式濃度測定装置
２ 外部空間
１０，６０，７０，８０ 光導波路
１０ａ，７０ａ 光導波路主要部
１１，８０３ コア層
１１ａ 活性基板
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 空間部
１５，８０１ 基板
１５ａ 支持基板
１５ｓ 主面
１７，１７ｘ，１７ｙ，８０５ 支持部
１７ａ ＢＯＸ層
４０ 光検出器
５１ 構造体
５３ 物質
１００ ＳＯＩ基板
１１１，１１２，１１３ 分離部
１１８，１１９ グレーティングカプラ
１７１，１７２，１７３ 接続部分
ＯＡ，ＯＡ１，ＯＡ２，ＯＡ３ 光軸
ＥＷ エバネッセント波
ＩＲ 赤外線
ＭＯ 被測定物質
ＮＰ 中心から外表面までの距離が最短である位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical concentration measuring apparatus 2 External space 10, 60, 70, 80 Optical waveguide 10a, 70a Optical waveguide main part 11,803 Core layer 11a Active substrate 13,13a, 13b, 13c Space part 15,801 Substrate 15a Support substrate 15s Main surface 17, 17x, 17y, 805 Support portion 17a BOX layer 40 Photo detector 51 Structure 53 Substance 100 SOI substrate 111, 112, 113 Separation portion 118, 119 Grating coupler 171, 172, 173 Connection portion OA, OA1, OA2 , OA3 Optical axis EW Evanescent wave IR Infrared MO Measured substance NP Position where distance from center to outer surface is shortest

Claims (10)

被測定気体または被測定液体の濃度を測定する光学式濃度測定装置に用いる光導波路であって、
基板と、
長手方向に沿って延伸し、光が伝搬可能なコア層と、
前記コア層よりも屈折率の小さい材料で形成され、前記基板の少なくとも一部と前記コア層の少なくとも一部とを接続し、前記基板に対して前記コア層を支持する支持部と、
を備え、
前記コア層と接続される前記支持部の接続部分は、前記コア層の前記長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れている光導波路。 An optical waveguide used in an optical concentration measuring device for measuring the concentration of a gas to be measured or a liquid to be measured,
A substrate,
A core layer extending along the longitudinal direction and capable of transmitting light;
A support part that is formed of a material having a refractive index smaller than that of the core layer, connects at least a part of the substrate and at least a part of the core layer, and supports the core layer with respect to the substrate;
With
The connecting portion of the support portion connected to the core layer is an optical waveguide that is out of a position where the distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer is the shortest. 前記コア層の少なくとも一部は、前記被測定気体または前記被測定液体と接触可能に設けられている
請求項１に記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein at least a part of the core layer is provided so as to be in contact with the gas to be measured or the liquid to be measured. 基板と、
長手方向に沿って延伸し、光が伝搬可能なコア層と、
前記コア層よりも屈折率の小さい材料で形成され、前記基板の少なくとも一部と前記コア層の少なくとも一部とを接続し、前記基板に対して前記コア層を支持する支持部と、
を備え、
前記コア層の少なくとも一部は、気体または液体と接触可能に設けられており、
前記コア層と接続される前記支持部の接続部分は、前記コア層の前記長手方向に垂直な断面における中心から外表面までの距離が最短である位置から外れている光導波路。 A substrate,
A core layer extending along the longitudinal direction and capable of transmitting light;
A support part that is formed of a material having a refractive index smaller than that of the core layer, connects at least a part of the substrate and at least a part of the core layer, and supports the core layer with respect to the substrate;
With
At least a part of the core layer is provided so as to be in contact with a gas or a liquid,
The connecting portion of the support portion connected to the core layer is an optical waveguide that is out of a position where the distance from the center to the outer surface in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core layer is the shortest. 前記支持部は、空間的に分離された複数の前記接続部分を有する
請求項１から３までのいずれか一項に記載の光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein the support portion includes a plurality of the connection portions that are spatially separated. 前記コア層の少なくとも一部は、前記支持部に接合されておらず浮遊している
請求項１から４までのいずれか一項に記載の光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 4, wherein at least a part of the core layer is not joined to the support portion and is floating. 前記コア層は、該コア層の表面の少なくとも一部に形成されて膜厚が１ｎｍ以上２０ｎｍ未満である保護膜を有する
請求項１から５までのいずれか一項に記載の光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 5, wherein the core layer has a protective film that is formed on at least a part of the surface of the core layer and has a thickness of 1 nm or more and less than 20 nm. 前記保護膜はシリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜である
請求項６に記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 6, wherein the protective film is a silicon nitride film or a silicon oxynitride film. 前記コア層を伝搬する光はアナログ信号としての赤外線である
請求項１から７までのいずれか一項に記載の光導波路。 The optical waveguide according to claim 1, wherein the light propagating through the core layer is infrared light as an analog signal. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の光導波路と、
前記コア層に光を入射可能な光源と、
前記コア層を伝搬した光を受光可能な検出部と、
を備える光学式濃度測定装置。 An optical waveguide according to any one of claims 1 to 8,
A light source capable of entering light into the core layer;
A detector capable of receiving the light propagated through the core layer;
An optical density measuring device. 前記光源は波長が２μｍ以上１０μｍ未満の赤外線を前記コア層に入射する
請求項９に記載の光学式濃度測定装置。 The optical concentration measurement apparatus according to claim 9, wherein the light source makes an infrared ray having a wavelength of 2 μm or more and less than 10 μm incident on the core layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020038189A (en) * 2018-08-31 2020-03-12 旭化成エレクトロニクス株式会社 Optical waveguide and optical concentration measuring device
JP2020046416A (en) * 2018-07-06 2020-03-26 旭化成エレクトロニクス株式会社 Gas detector

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7362497B2 (en) * 2019-03-25 2023-10-17 旭化成エレクトロニクス株式会社 Optical concentration measuring device and optical waveguide

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005134139A (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Rohm Co Ltd Optical waveguide sensor and measuring instrument using the same
JP2005300212A (en) * 2004-04-07 2005-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Light guide type sensor and its manufacturing method
WO2008111745A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) Long-range surface plasmon optical waveguide sensor
JP2010014739A (en) * 2002-05-29 2010-01-21 Trustees Of Princeton Univ Apparatus for spectroscopic measurement of trace species
WO2017003353A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Gylfason Kristinn B A sensor device and a method of detecting a component in gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010014739A (en) * 2002-05-29 2010-01-21 Trustees Of Princeton Univ Apparatus for spectroscopic measurement of trace species
JP2005134139A (en) * 2003-10-28 2005-05-26 Rohm Co Ltd Optical waveguide sensor and measuring instrument using the same
JP2005300212A (en) * 2004-04-07 2005-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Light guide type sensor and its manufacturing method
WO2008111745A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Iucf-Hyu (Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University) Long-range surface plasmon optical waveguide sensor
WO2017003353A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Gylfason Kristinn B A sensor device and a method of detecting a component in gas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEGOU, T ET AL.: "Marcatili's extended approach: comparison to semi-vectorial methods applied to pedestal waveguide de", JOURNAL OF OPTICS A: PURE AND APPLIED OPTICS, JPN6018014406, May 2008 (2008-05-01), GB *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020046416A (en) * 2018-07-06 2020-03-26 旭化成エレクトロニクス株式会社 Gas detector
JP2020038189A (en) * 2018-08-31 2020-03-12 旭化成エレクトロニクス株式会社 Optical waveguide and optical concentration measuring device

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