JP7062005B2 - 半導体材料で作られたサンプルの光学的機能化を図る方法及びシステム - Google Patents
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Description
前記材料のスペクトル透過帯域の波長を有し、各パルスが1ps~100nsの有効持続時間を有する、複数の前記パルスで構成されるレーザービームを照射する工程と、
前記レーザービームの焦点部分における1パルス当たりの光量を多光子吸収に適応させ、所定のパターンに従って、前記レーザービームをサンプル内部に収束させる工程と、
前記パターンの各点において、前記サンプルの屈折率の実部を測定する工程と、
前記パターンの各点において、前記屈折率の実部の相対的変化が絶対値で10 -3 より大きくなるまで、前記材料の屈折率の実部を次第に変化させるよう、前記パターンの各点へのパルス数を前記屈折率の実部の測定結果に応じて制御する工程と、
を具備することを特徴とする方法に関する。
前記材料のスペクトル透過帯域の波長を有し、1ps~100nsの有効持続時間を有するパルスで構成されるレーザービームを照射する工程と、
前記レーザービームの焦点部分における1パルス当たりの光量を多光子吸収に適応させ、所定のパターンに従って、前記レーザービームをサンプル内部に収束させる工程と、
前記パターンの各点において、前記サンプルの屈折率の実部を測定する工程と、
前記パターンの各点において、前記屈折率の実部の相対的変化が絶対値で10-3より大きくなるまで、前記材料の屈折率の実部を次第に変化させるよう、前記パターンの各点へのパルス数を前記屈折率の実部の測定結果に応じて制御する工程と、
を具備することを特徴とする方法に関する。
をさらに具備する
パターンの各点へのパルス数を調整して、屈折率の実部の第1の相対的変化を得る第1のステップと、
パターンの各点へのパルス数を調整して、屈折率の実部の第2の相対的変化を得る少なくとも第2のステップと、
絶対値で10-3より大きい所定の値以上の屈折率の実部の相対的変化が得られるまで、第2のステップを繰り返す工程と、
が含まれる。
- 1から10nsのパルス持続時間
- 1.1μm、例えば、約1.55μm以上のパルス波長
- 10μm未満のビーム直径
- 100Hzから5kHz、例えば、約1kHzの繰り返し率
- 0.01から0.5mm/s、例えば、約0.1mm/sのレーザービームの相対変位の走査速度
- 4GW/cm2以上の焦点部分におけるレーザーパルスの光度であり、2.3μmのビーム直径及び5nsのパルス持続時間について、1パルス当たり0.5μJ以上のエネルギーに相当する。
材料のスペクトル透過帯域の波長を有し、各パルスが1ps~100nsの有効持続時間を有する、複数の前記パルスで構成されるレーザービームを照射する光源と、
レーザービームの焦点部分における1パルス当たりの光量を多光子吸収に適応させ、所定のパターンに従って、レーザービームをサンプル内部に収束させる顕微鏡対物レンズと、
パターンの各点において、サンプルの屈折率の実部を測定する装置と、
パターンの各点において、屈折率の実部の相対的変化が絶対値で10 -3 より大きくなるまで、材料の屈折率の実部を次第に変化させるよう、パターンの各点へのパルス数を屈折率の実部の測定結果に応じて制御する制御部と、
を具備することを特徴とするシステムに関する。
材料のスペクトル透過帯域の波長を有し、1ps~100nsの有効持続時間を有するパルスで構成されるレーザービームを照射する光源と、
レーザービームの焦点部分における1パルス当たりの光量を多光子吸収に適応させ、所定のパターンに従って、レーザービームをサンプル内部に収束させる顕微鏡対物レンズと、
パターンの各点において、サンプルの屈折率の実部を測定する装置と、
パターンの各点において、屈折率の実部の相対的変化が絶対値で10-3より大きくなるまで、材料の屈折率の実部を次第に変化させるよう、パターンの各点へのパルス数を屈折率の実部の測定結果に応じて制御する制御部と、
を具備することを特徴とするシステムに関する。
Claims (15)
- 半導体材料で作られたサンプル(10)の内部の光学的機能化を図る方法であって、
前記材料のスペクトル透過帯域の波長を有し、各パルスが1ps~100nsの有効持続時間を有する、複数の前記パルスで構成されるレーザービームを照射する工程と、
前記レーザービームの焦点部分における1パルス当たりの光量を多光子吸収に適応させ、所定のパターンに従って、前記レーザービームをサンプル内部に収束させる工程と、
前記パターンの各点において、前記サンプルの屈折率の実部を測定する工程と、
前記パターンの各点において、前記屈折率の実部の相対的変化が絶対値で10 -3 より大きくなるまで、前記材料の屈折率の実部を次第に変化させるよう、前記パターンの各点へのパルス数を前記屈折率の実部の測定結果に応じて制御する工程と、
を具備することを特徴とする方法。 - 100kHz未満の所定の繰り返し率で前記パルスを出力することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記レーザービームと前記サンプルを所定の走査速度で前記パターンに沿って相対的に移動させる工程、
をさらに具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 - 前記パターンの各点へのパルス数を制御する工程には、パルス繰り返し率を制御する工程、前記サンプルにおける前記レーザービームの走査速度を制御する工程、及び前記焦点部分の大きさを制御する工程の少なくともいずれかが含まれることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記焦点部分における1パルス当たりの光量を制御して、前記材料の屈折率の実部を次第に変化させる工程、
をさらに具備することを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記パルス数を制御する工程には、
前記パターンの各点へのパルス数を調整して、前記屈折率の実部の第1の相対的変化を得る第1のステップと、
前記パターンの各点へのパルス数を調整して、前記屈折率の実部の第2の相対的変化を得る少なくとも第2のステップと、
所定の値以上の屈折率の実部の相対的変化が得られるまで、前記第2のステップを繰り返す工程と、
が含まれることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記屈折率の実部の第1及び第2の相対的変化は、該屈折率の実部の検出可能な最小の変化に相当することを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 前記第1のステップ及び前記第2のステップにおいて、前記焦点部分における1パルス当たりの光量を所定の最小値から漸増させる工程を具備することを特徴とする請求項6又は7に記載の方法。
- あるステップから次のステップへの移行時に、前記焦点部分における1パルス当たりの光量を所定の最小値から増加させる工程を具備することを特徴とする請求項6又は7に記載の方法。
- 事前のキャリブレーション段階をさらに具備することを特徴とする請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記各パルスは、持続時間が1ps未満の超短パルス列によって形成されることを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パターンは、導波路、マイクロレンズ、回折格子、スプリッター、光学フィルター、波長板を含む光学素子のうちの少なくとも一つを形成するために定められることを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
- 半導体材料のサンプル(10)の内部の光学的機能化を図るシステム(100)であって、
前記材料のスペクトル透過帯域の波長を有し、各パルスが1ps~100nsの有効持続時間を有する、複数の前記パルスで構成されるレーザービームを照射する光源(20)と、
前記レーザービームの焦点部分における1パルス当たりの光量を前記半導体材料における多光子吸収に適応させ、所定のパターンに従って、前記レーザービームをサンプル内部に収束させる顕微鏡対物レンズ(40)と、
前記パターンの各点において、前記サンプルの屈折率の実部を測定する装置(30)と、
前記パターンの各点において、前記屈折率の実部の相対的変化が絶対値で10 -3 より大きくなるまで、前記材料の屈折率の実部を次第に変化させるよう、前記パターンの各点へのパルス数を前記屈折率の実部の測定結果に応じて制御する制御部(60)と、
を具備することを特徴とするシステム。 - 前記焦点部分と前記サンプルを移動させて、前記レーザービームを前記所定のパターンに収束させる相対変位手段(50)をさらに具備することを特徴とする請求項13に記載のシステム。
- 前記測定する装置(30)は、位相差顕微鏡であることを特徴とする請求項13又は14に記載のシステム。
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