JPH0521201B2 - - Google Patents
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- JPH0521201B2 JPH0521201B2 JP58180862A JP18086283A JPH0521201B2 JP H0521201 B2 JPH0521201 B2 JP H0521201B2 JP 58180862 A JP58180862 A JP 58180862A JP 18086283 A JP18086283 A JP 18086283A JP H0521201 B2 JPH0521201 B2 JP H0521201B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
-
- G—PHYSICS
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- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、光が照射されるべき物体の近接視
野に開口を位置させて用いる光波ガイドであつ
て、前記開口の直径が、前記物体を照射するのに
用いられる光の一波長以下、典型的には1μｍ以
下である尖つた光波ガイド、その製造方法、及び
そのような光波ガイドを応用した光メモリ装置に
関する。ここで、近接視野とは、物体から前記光
の一波長以下、典型的には1μｍ以下しか離れて
いない領域をいう。詳しくは特開昭59−121310号
に対応するヨーロツパ特許出願第82111974.0号明
細書に記されるように、1μｍ以下の直径を持つ
開口を有する光波ガイドを物体の近接視野に置い
て前記開口から前記物体に光を照射する光学近接
視野顕微鏡等の光学装置によつて得られる分解能
はλ／10であり（λは光の一波長）、従来の光学
装置の分解能の限界（λ／２）を越えることが可
能になる。また、本発明に従う光波ガイドを光メ
モリ装置の書込み、読出し、消去用のヘツドに用
いると、レーザと媒体の間にレンズ等からなる光
学システムを介在させた従来技術よりも、媒体上
でのレーザ・ビーム・スポツトの直径を小さくす
ることができ、記録密度を向上させることが可能
になる。
野に開口を位置させて用いる光波ガイドであつ
て、前記開口の直径が、前記物体を照射するのに
用いられる光の一波長以下、典型的には1μｍ以
下である尖つた光波ガイド、その製造方法、及び
そのような光波ガイドを応用した光メモリ装置に
関する。ここで、近接視野とは、物体から前記光
の一波長以下、典型的には1μｍ以下しか離れて
いない領域をいう。詳しくは特開昭59−121310号
に対応するヨーロツパ特許出願第82111974.0号明
細書に記されるように、1μｍ以下の直径を持つ
開口を有する光波ガイドを物体の近接視野に置い
て前記開口から前記物体に光を照射する光学近接
視野顕微鏡等の光学装置によつて得られる分解能
はλ／10であり（λは光の一波長）、従来の光学
装置の分解能の限界（λ／２）を越えることが可
能になる。また、本発明に従う光波ガイドを光メ
モリ装置の書込み、読出し、消去用のヘツドに用
いると、レーザと媒体の間にレンズ等からなる光
学システムを介在させた従来技術よりも、媒体上
でのレーザ・ビーム・スポツトの直径を小さくす
ることができ、記録密度を向上させることが可能
になる。
AbbeとRayleighの理論に従えば、回折が光学
システムにより達成することのできる分解能の限
界の主要な原因となつている。分解能は使用され
る放射の波長とその光学システムで用いられる開
口数により決まる。
システムにより達成することのできる分解能の限
界の主要な原因となつている。分解能は使用され
る放射の波長とその光学システムで用いられる開
口数により決まる。
上述の限界は、レーザ・ビームの収束すること
のできる最小の直径により光学分解能が与えられ
て、これにより、ビツト密度が制限される光メモ
リにも適用される。この最小の直径の大きさは約
一波長に相当し、600nｍの波長のレーザ・ビー
ムでは理論記憶密度が108bit／cm2の程度である。
のできる最小の直径により光学分解能が与えられ
て、これにより、ビツト密度が制限される光メモ
リにも適用される。この最小の直径の大きさは約
一波長に相当し、600nｍの波長のレーザ・ビー
ムでは理論記憶密度が108bit／cm2の程度である。
光メモリはよく知られている。例えば、1979
年、ミユンヘン、Taschenbuch
Elektrotechnik、Bd.4、634ページを参照された
い。せまく収束されたレーザ・ビームが、情報を
読出し、書込み、消去するために特定のアドレス
に従い記憶媒体の画点上に向けられる。書込むた
めには、情報を例えば記憶媒体の物理的性質を変
化させるレーザ・ビームの上に重ね合せられた変
調により表現してもよい。読出すためには、記録
媒体のアドレスされた画点を透過する又はアドレ
スされた画点により反射されたレーザ・ビームを
検出器により解析し、この検出器により記憶され
ている情報を表す出力信号を発生する。光デイス
ク・メモリの典型的な構成が、IEEE J.QE−18、
No.９（1982）、ページ1351−1361のC.Harder、K.
Y.LanとA.Yarivによる論文“Bistability and
Pukations in Semiconductor Lasers with
Inhomogeneous Current Injection”に示されて
いる。
年、ミユンヘン、Taschenbuch
Elektrotechnik、Bd.4、634ページを参照された
い。せまく収束されたレーザ・ビームが、情報を
読出し、書込み、消去するために特定のアドレス
に従い記憶媒体の画点上に向けられる。書込むた
めには、情報を例えば記憶媒体の物理的性質を変
化させるレーザ・ビームの上に重ね合せられた変
調により表現してもよい。読出すためには、記録
媒体のアドレスされた画点を透過する又はアドレ
スされた画点により反射されたレーザ・ビームを
検出器により解析し、この検出器により記憶され
ている情報を表す出力信号を発生する。光デイス
ク・メモリの典型的な構成が、IEEE J.QE−18、
No.９（1982）、ページ1351−1361のC.Harder、K.
Y.LanとA.Yarivによる論文“Bistability and
Pukations in Semiconductor Lasers with
Inhomogeneous Current Injection”に示されて
いる。
光メモリの記憶密度についての改良は、従来の
手段で可能なよりももつと小さい領域にレーザ・
ビームを局限することができる場合にのみ可能と
なる この発明の１つの目的は、使用されるレーザ光
の一波長よりも小さい直径を有する光学開口を提
供することである。この大きさの開口は、一般に
結像光学において有用ではないため、その製造は
想像もされず、今まで開示されなかつた。
手段で可能なよりももつと小さい領域にレーザ・
ビームを局限することができる場合にのみ可能と
なる この発明の１つの目的は、使用されるレーザ光
の一波長よりも小さい直径を有する光学開口を提
供することである。この大きさの開口は、一般に
結像光学において有用ではないため、その製造は
想像もされず、今まで開示されなかつた。
この発明によれば、ミクロン以下の大きさの開
口が、不透明膜により被覆された鋭角な結晶の先
端の不透明膜を除去して、光が通過することので
きる結晶の小さな領域を露呈することにより、製
造される。IBM Technical Disclosure
Bulletin、Vol.18、No.12、1976年、５月、4174ペ
ージのT.S.Fitzgeraldによる論文“Self−Image
and Enlarging Lens”には、拡大レンズとして
用いられる結晶が記載されている。ここでは逆ピ
ラミツド型のレンズが写真フイルム上に記録され
た像を拡大し、拡大された像をつや消しされたそ
の基面上に表示するために用いられている。しか
し、この結晶は金属被膜を有せず、その光学的振
舞いはこの発明の光波ガイドとは無関係である。
口が、不透明膜により被覆された鋭角な結晶の先
端の不透明膜を除去して、光が通過することので
きる結晶の小さな領域を露呈することにより、製
造される。IBM Technical Disclosure
Bulletin、Vol.18、No.12、1976年、５月、4174ペ
ージのT.S.Fitzgeraldによる論文“Self−Image
and Enlarging Lens”には、拡大レンズとして
用いられる結晶が記載されている。ここでは逆ピ
ラミツド型のレンズが写真フイルム上に記録され
た像を拡大し、拡大された像をつや消しされたそ
の基面上に表示するために用いられている。しか
し、この結晶は金属被膜を有せず、その光学的振
舞いはこの発明の光波ガイドとは無関係である。
この発明は、1μｍ以下の直径の開口を持つ尖
つた光波ガイド、この光波ガイドを製造する方
法、及びこの光波ガイドを用いた光メモリに関す
る。
つた光波ガイド、この光波ガイドを製造する方
法、及びこの光波ガイドを用いた光メモリに関す
る。
この発明の光波ガイドは、その一端が鋭く尖つ
た頂点を形成し、その他端がなめらかで光学的に
平坦であり、不透明膜を形成する材料で被覆され
ており、そして頂点においてこの不透明膜はくぼ
んで不透明膜中に1μｍよりも小さく、典型的に
は10nｍ程度の直径を持つ開口を形成している。
た頂点を形成し、その他端がなめらかで光学的に
平坦であり、不透明膜を形成する材料で被覆され
ており、そして頂点においてこの不透明膜はくぼ
んで不透明膜中に1μｍよりも小さく、典型的に
は10nｍ程度の直径を持つ開口を形成している。
この発明の光波ガイドを製造する方法は、次の
工程を有する。すなわち、透明な結晶体を所望の
大きさに切出し、約60度の角度の円錐先端を結晶
体の一端に形成し、結晶体の他端を磨いて光学的
に平坦にし、結晶体の円錐先端を食刻して鋭く尖
つた頂点を形成し、結晶体を不透明膜で被覆し、
そして、500nｍ以下の直径を持つ開口を形成す
るために機械的な不透明膜をくぼませて結晶体の
頂点の領域の部分を露出する。
工程を有する。すなわち、透明な結晶体を所望の
大きさに切出し、約60度の角度の円錐先端を結晶
体の一端に形成し、結晶体の他端を磨いて光学的
に平坦にし、結晶体の円錐先端を食刻して鋭く尖
つた頂点を形成し、結晶体を不透明膜で被覆し、
そして、500nｍ以下の直径を持つ開口を形成す
るために機械的な不透明膜をくぼませて結晶体の
頂点の領域の部分を露出する。
この光波ガイドを光メモリに応用するには、こ
の光波ガイドを回転する記録媒体上を径方向に移
動する腕の上に取付け、そして開口を記録媒体か
ら一定距離だけ離してその記録トラツクに対向さ
せ、記録媒体上の個々の記録位置にアクセスさせ
て、加えられる変調に従つて情報を読出したり、
書込んだり、消去したりする。
の光波ガイドを回転する記録媒体上を径方向に移
動する腕の上に取付け、そして開口を記録媒体か
ら一定距離だけ離してその記録トラツクに対向さ
せ、記録媒体上の個々の記録位置にアクセスさせ
て、加えられる変調に従つて情報を読出したり、
書込んだり、消去したりする。
以下、この発明を、図面を参照しながら実施例
につき詳細に説明する。
につき詳細に説明する。
第１図は、水晶又はそれと同様な光学的に高度
に透明な結晶ロツド１を示す。製造工程の始めに
おいて、ロツド１の大きさは、例えば15×２×２
mm又はおれよりも小さくてもよい。ロツド１の軸
は結晶Ｃ軸と平行に整列していてもよい。ロツド
１は光波ガイドの本体である。ロツド１の一端を
研磨することにより、頂角60度を持つ円錐先端２
を形成し、一方、他端３を光学的平坦になるよう
に磨く。
に透明な結晶ロツド１を示す。製造工程の始めに
おいて、ロツド１の大きさは、例えば15×２×２
mm又はおれよりも小さくてもよい。ロツド１の軸
は結晶Ｃ軸と平行に整列していてもよい。ロツド
１は光波ガイドの本体である。ロツド１の一端を
研磨することにより、頂角60度を持つ円錐先端２
を形成し、一方、他端３を光学的平坦になるよう
に磨く。
そして、ロツド１は、フツ酸（例えば、体積百
分率48％のHF）に満たされた閉じたビーカ４内
に入れられる。ロツド１の先端２に向かつて酸が
流れるように酸をかくはんするため、ビーカ４内
をかくはん器５が回転する。短期間のエツチング
の後、ロツド１の先端に鋭く尖つた頂点を形成す
る滑らかで平衡的な表面が形成される。結晶中の
転位により恐く１又は２の２次的頂点が形成され
るかもしれないが、しかし、主頂点から明確にく
ぼんであり、完成された光波ガイドの性能を損な
わない。
分率48％のHF）に満たされた閉じたビーカ４内
に入れられる。ロツド１の先端２に向かつて酸が
流れるように酸をかくはんするため、ビーカ４内
をかくはん器５が回転する。短期間のエツチング
の後、ロツド１の先端に鋭く尖つた頂点を形成す
る滑らかで平衡的な表面が形成される。結晶中の
転位により恐く１又は２の２次的頂点が形成され
るかもしれないが、しかし、主頂点から明確にく
ぼんであり、完成された光波ガイドの性能を損な
わない。
さらに次の工程で、ロツド１は、後端３の磨か
れた表面を除いて不透明の金属膜６に被覆され
る。金属被覆は好ましくは蒸着工程により行なわ
れ、この間中、ロツドは均一な被膜を確実にする
ために動かされる。最善の結果が第３図に示すよ
うに上の層を水晶表面に良好に接着させる役割を
果たす約5nｍのクロムの第１層７と、電子走査
顕微鏡内での検査を可能にする約5nｍの金の第
２層８と、水晶ロツドの周囲に不透明被膜を与え
る500乃至1000nｍの間の厚さを持つアルミニウ
ムからなる第３層９と、アルミニウムの第３層９
を酸化から保護するための金からなる最後の厚さ
約5nｍの第４層１０と、からなる金属の四層を
用いることにより得られる。アルミニウム層の厚
さが500nｍを下回ると、光を透過させてしまい、
金属膜６が不透明膜として機能しなくなる。ま
た、アルミニウム層の厚さが1000nｍを上回る
と、光波ガイドのロツド先端部に機械的に圧力を
加えてアルミニウム層等を窪ませて透明な本体を
露呈させて開口を形成するという後述の方法にお
いて、形成されたばかりの開口にアルミニウムが
流れ込んで開口を塞いでしまう。したがつて、ア
ルミニウム層の厚さは、約500乃至1000nｍの範
囲にあるべきである。光波ガイドを製造するため
の次の工程は、ロツド１の先端２に開口を形成す
ることである。いくつかの可能な手段、例えばイ
オン切削のようなものがあるが、しかし最善の結
果は、光波ガイドのロツドを硬い平板に良好に制
御された方法でもつて押し付けるという後述の方
法により得られる。この目的のため、ロツド１は
通常の顕微鏡１１の機械的及びピエゾ電気的に垂
直に並進する結合された台の上に取付けられる。
垂直並進台１２には、プログラム可能な高電圧源
１４に接続されたピエゾエレクトリツク結晶の積
層体１３が設けられており、積層体１３をはさん
で電位を加えることにより、垂直方向に適当な変
位が発生する。テーブル１５が積層体１３に固定
されており、ロツド１を真直ぐな状態で保持す
る。ロツド１の上方に平板１６が顕微鏡１１の本
体に強固に固定されている。平板１６の上方には
顕微鏡の光学部分即ち、対物レンズ１７、接眼レ
ンズ１８、ホト・アタツチメント１９が設けられ
ている。
れた表面を除いて不透明の金属膜６に被覆され
る。金属被覆は好ましくは蒸着工程により行なわ
れ、この間中、ロツドは均一な被膜を確実にする
ために動かされる。最善の結果が第３図に示すよ
うに上の層を水晶表面に良好に接着させる役割を
果たす約5nｍのクロムの第１層７と、電子走査
顕微鏡内での検査を可能にする約5nｍの金の第
２層８と、水晶ロツドの周囲に不透明被膜を与え
る500乃至1000nｍの間の厚さを持つアルミニウ
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を酸化から保護するための金からなる最後の厚さ
約5nｍの第４層１０と、からなる金属の四層を
用いることにより得られる。アルミニウム層の厚
さが500nｍを下回ると、光を透過させてしまい、
金属膜６が不透明膜として機能しなくなる。ま
た、アルミニウム層の厚さが1000nｍを上回る
と、光波ガイドのロツド先端部に機械的に圧力を
加えてアルミニウム層等を窪ませて透明な本体を
露呈させて開口を形成するという後述の方法にお
いて、形成されたばかりの開口にアルミニウムが
流れ込んで開口を塞いでしまう。したがつて、ア
ルミニウム層の厚さは、約500乃至1000nｍの範
囲にあるべきである。光波ガイドを製造するため
の次の工程は、ロツド１の先端２に開口を形成す
ることである。いくつかの可能な手段、例えばイ
オン切削のようなものがあるが、しかし最善の結
果は、光波ガイドのロツドを硬い平板に良好に制
御された方法でもつて押し付けるという後述の方
法により得られる。この目的のため、ロツド１は
通常の顕微鏡１１の機械的及びピエゾ電気的に垂
直に並進する結合された台の上に取付けられる。
垂直並進台１２には、プログラム可能な高電圧源
１４に接続されたピエゾエレクトリツク結晶の積
層体１３が設けられており、積層体１３をはさん
で電位を加えることにより、垂直方向に適当な変
位が発生する。テーブル１５が積層体１３に固定
されており、ロツド１を真直ぐな状態で保持す
る。ロツド１の上方に平板１６が顕微鏡１１の本
体に強固に固定されている。平板１６の上方には
顕微鏡の光学部分即ち、対物レンズ１７、接眼レ
ンズ１８、ホト・アタツチメント１９が設けられ
ている。
平板１６は、その下表面が例えば金であつても
よい金属膜２０により被覆された顕微鏡スライド
であつてもよい。金属膜２０及びロツド１上の金
属膜６は、電圧源２１に接続されていて、電圧が
加えられる。
よい金属膜２０により被覆された顕微鏡スライド
であつてもよい。金属膜２０及びロツド１上の金
属膜６は、電圧源２１に接続されていて、電圧が
加えられる。
レーザ・ビーム、例えば青のアルゴン・レーザ
からのレーザ・ビームが、鏡２３及び台１２の孔
２４経てロツド１にその後端から加えられる。光
波ガイドのロツド１からは、その先端２及び周壁
が不透明なため、光が出ない。ガラス・フアイ
バ・ケーブル２５の一端はホト・アタツチメント
１９の像面の中央に取付けられており、そして他
端は干渉フイルタ２７が取付けられたホト・マル
チプライヤ２６に接続されており、干渉フイルム
２７は顕微鏡ランプからの光がホト・マルチプラ
イヤ２６に入るのを防ぐためレーザ波長に合わさ
れている。
からのレーザ・ビームが、鏡２３及び台１２の孔
２４経てロツド１にその後端から加えられる。光
波ガイドのロツド１からは、その先端２及び周壁
が不透明なため、光が出ない。ガラス・フアイ
バ・ケーブル２５の一端はホト・アタツチメント
１９の像面の中央に取付けられており、そして他
端は干渉フイルタ２７が取付けられたホト・マル
チプライヤ２６に接続されており、干渉フイルム
２７は顕微鏡ランプからの光がホト・マルチプラ
イヤ２６に入るのを防ぐためレーザ波長に合わさ
れている。
最大電圧（大よそ、1.2KV）がピエゾエレクト
リツク結晶の積層体１３に加えられ、積層体１３
を垂直方向に関して縮小させる。
リツク結晶の積層体１３に加えられ、積層体１３
を垂直方向に関して縮小させる。
そして光波ガイドロツド１は、機械的並進台12
により10μｍ以下の距離に近付けられる。そして
顕微鏡はロツドの先端２の像がガラス・フアイ
バ・ケーブル２５の一端に結像するように光波ガ
イド・ロツド１の先端２上に焦点を合わせられ
る。
により10μｍ以下の距離に近付けられる。そして
顕微鏡はロツドの先端２の像がガラス・フアイ
バ・ケーブル２５の一端に結像するように光波ガ
イド・ロツド１の先端２上に焦点を合わせられ
る。
最終的接近は、ピエゾエレクトリツク積層体１
３によつて行なわれる。電源１４からの電圧は、
２モード内の１つのモードで電子的に制御され
る。第１のモードにおいては、ロツド１と平板１
６との間に電気的接触がない限りゆつくりと電圧
が減少される。これは、ロツド１と平板１６との
間の距離に1μｍ／150Vの割合の減少を生ずる。
電圧の減少は、接触信号が受信されるまで又は最
低電圧に到達するまで続けられる。
３によつて行なわれる。電源１４からの電圧は、
２モード内の１つのモードで電子的に制御され
る。第１のモードにおいては、ロツド１と平板１
６との間に電気的接触がない限りゆつくりと電圧
が減少される。これは、ロツド１と平板１６との
間の距離に1μｍ／150Vの割合の減少を生ずる。
電圧の減少は、接触信号が受信されるまで又は最
低電圧に到達するまで続けられる。
最低電圧に到達した場合は、電圧は単純にその
最大値に回復され、先端２とプレート１６との間
の距離は２乃至４マイクロメータだけ手動で減少
される（これは容易である）。そして前述の工程
が繰返される。接触信号が発生した時、電圧は即
座にわずかな量だけ増加され、先端２を少しだけ
引き込める。そして一定の値に保つ。今、先端２
は平板１６非常に近接していて、平板１６に対し
て定まつた方法で押すことができるようになつて
いる。
最大値に回復され、先端２とプレート１６との間
の距離は２乃至４マイクロメータだけ手動で減少
される（これは容易である）。そして前述の工程
が繰返される。接触信号が発生した時、電圧は即
座にわずかな量だけ増加され、先端２を少しだけ
引き込める。そして一定の値に保つ。今、先端２
は平板１６非常に近接していて、平板１６に対し
て定まつた方法で押すことができるようになつて
いる。
第２モードにおいては、電圧源１４により、積
層体１３に印加される電圧がゆつくりと減少され
る。接触信号が生じた時、電圧の減少は所定のわ
ずかな量まで続けられる。そこですぐに、電圧が
増加され先端２が再び引き下げられる。この工程
は電圧ステツプを増加させながら、電圧源１４の
制御が第１のモードに戻るまで数回反復される。
層体１３に印加される電圧がゆつくりと減少され
る。接触信号が生じた時、電圧の減少は所定のわ
ずかな量まで続けられる。そこですぐに、電圧が
増加され先端２が再び引き下げられる。この工程
は電圧ステツプを増加させながら、電圧源１４の
制御が第１のモードに戻るまで数回反復される。
接触時間の間、小さな接触面積のため先端２に
高い圧力が加わる。この圧力は、金属膜６を塑性
的に変形してその金属膜の初めの球形形状を本質
的に平坦で滑らかな形状に変化させるのに十分な
ほど強い。第５図は平板１６に到達した誇張され
た形状の先端２の頂点を示すもので金属被膜は結
晶の頂点の回りに乳棒状形状を取るように変形さ
れる。小さな光学開口２８がこのように形成さ
れ、この開口を経てレーザ光が光波ガイド・ロツ
ド１から放出される。この結果、大変小さくて、
弱い光の点が顕微鏡中に確認できる。レーザ光は
ホトマルチプライヤ２６に到達し、所望の大きさ
の開口を形成する押圧ステツプを終了させるのに
用いることができる。
高い圧力が加わる。この圧力は、金属膜６を塑性
的に変形してその金属膜の初めの球形形状を本質
的に平坦で滑らかな形状に変化させるのに十分な
ほど強い。第５図は平板１６に到達した誇張され
た形状の先端２の頂点を示すもので金属被膜は結
晶の頂点の回りに乳棒状形状を取るように変形さ
れる。小さな光学開口２８がこのように形成さ
れ、この開口を経てレーザ光が光波ガイド・ロツ
ド１から放出される。この結果、大変小さくて、
弱い光の点が顕微鏡中に確認できる。レーザ光は
ホトマルチプライヤ２６に到達し、所望の大きさ
の開口を形成する押圧ステツプを終了させるのに
用いることができる。
このようにして製造された種々の光波ガイド・
ロツドの先端を電子顕微鏡で検査すると、ロツド
の先端は実際に平坦な形状であつて、中心に開口
が開いている。しかも、開口の周囲に十分な厚さ
の金属膜が残されるので、開口の周囲において金
属膜はなお十分に不透明である。
ロツドの先端を電子顕微鏡で検査すると、ロツド
の先端は実際に平坦な形状であつて、中心に開口
が開いている。しかも、開口の周囲に十分な厚さ
の金属膜が残されるので、開口の周囲において金
属膜はなお十分に不透明である。
これに対し、他の方法、例えばイオン切削法を
用いて頂点部の金属膜を取り除き、開口を形成す
ると、開口の周囲に十分な厚さの金属膜が残ら
ず、したがつて開口周囲の金属膜の不透明度が下
がり、開口の直径が実質的に拡大してしまうとい
う問題点を生じさせる。
用いて頂点部の金属膜を取り除き、開口を形成す
ると、開口の周囲に十分な厚さの金属膜が残ら
ず、したがつて開口周囲の金属膜の不透明度が下
がり、開口の直径が実質的に拡大してしまうとい
う問題点を生じさせる。
まとめると、この発明によるロツド先端部に機
械的に圧力を加えることによる、開口形成方法
は、他の方法にない次のような利点を有する。(ア)
開口の周囲に十分な厚さの金属膜を残しつつ、直
径1μｍ以下の平坦な開口を形成することができ
る。(イ)顕微鏡を使つて、開口の形成される様子を
モニタすることができる。(ウ)開口が拡がりすぎな
いように、開口の形成をいつでも中断することが
できる。(エ)特別な装備を必要とせず、簡単に実行
することができる。
械的に圧力を加えることによる、開口形成方法
は、他の方法にない次のような利点を有する。(ア)
開口の周囲に十分な厚さの金属膜を残しつつ、直
径1μｍ以下の平坦な開口を形成することができ
る。(イ)顕微鏡を使つて、開口の形成される様子を
モニタすることができる。(ウ)開口が拡がりすぎな
いように、開口の形成をいつでも中断することが
できる。(エ)特別な装備を必要とせず、簡単に実行
することができる。
今まで述べられた製造工程は、半導体レーザ内
に開口を組込ませるように適合させることができ
る。この長所は、分離されたレーザと開口との間
に必要なガラス・フアイバ・ケーブルのような光
学接続が必要でなく、全体のユニツトの大きさを
極端に小さくすることができ、従つて、以下に述
べられるような光メモリの応用において重要であ
る大変小さな質量にすることができる。
に開口を組込ませるように適合させることができ
る。この長所は、分離されたレーザと開口との間
に必要なガラス・フアイバ・ケーブルのような光
学接続が必要でなく、全体のユニツトの大きさを
極端に小さくすることができ、従つて、以下に述
べられるような光メモリの応用において重要であ
る大変小さな質量にすることができる。
半導体レーザ自身は、周知であり、これの原理
はD.Rossによる“Loser”、FranK furt、1966、
p.67ff.に記載されている。半導体レーザのレーザ
発生領域は、一次元で薄い。これは、２つの透明
な層の間に挟まれた典型的には2μｍ以下の増幅
接合（amplifming junction）からなる。３層の
全体の厚さは一波長、媒体中で大よそ500μｍ、
を越えるものでなければならず、普通数μｍであ
る。第６図には最近のC.Hatder、K.Y.Lau及び
A.Yarivの論文“Bistability and Pulsations in
Semiconductor lasers with Inhomogeneous
Current Injection”IEEE J.QE18、No.９、
p.1351の出版後に描かれた典型的な設計が示され
ている。
はD.Rossによる“Loser”、FranK furt、1966、
p.67ff.に記載されている。半導体レーザのレーザ
発生領域は、一次元で薄い。これは、２つの透明
な層の間に挟まれた典型的には2μｍ以下の増幅
接合（amplifming junction）からなる。３層の
全体の厚さは一波長、媒体中で大よそ500μｍ、
を越えるものでなければならず、普通数μｍであ
る。第６図には最近のC.Hatder、K.Y.Lau及び
A.Yarivの論文“Bistability and Pulsations in
Semiconductor lasers with Inhomogeneous
Current Injection”IEEE J.QE18、No.９、
p.1351の出版後に描かれた典型的な設計が示され
ている。
簡単に説明すれば、増幅接合２９は、それぞれ
p-とｎ型の半導体材料の透明な層３０と３１と
の間に埋め込まれている。層３０及び３１の側部
には各々３２及び３３で示されるn-及びp-型の
大きな半導体物質がある。亜鉛層３４が透明層３
１内に拡散されている。SiO2の絶縁層３５が、
大きな半導体物質３３及び拡散された亜鉛層３４
を上部に有しない透明層３１の上部を覆つてい
る。拡散された亜鉛層３４は分離されるCr−Au
層３６に接続されていて、エネルギが加えられ
る。動作状態において、レーザ光りが増幅接合２
９からレーザ装置の前部より発射される。
p-とｎ型の半導体材料の透明な層３０と３１と
の間に埋め込まれている。層３０及び３１の側部
には各々３２及び３３で示されるn-及びp-型の
大きな半導体物質がある。亜鉛層３４が透明層３
１内に拡散されている。SiO2の絶縁層３５が、
大きな半導体物質３３及び拡散された亜鉛層３４
を上部に有しない透明層３１の上部を覆つてい
る。拡散された亜鉛層３４は分離されるCr−Au
層３６に接続されていて、エネルギが加えられ
る。動作状態において、レーザ光りが増幅接合２
９からレーザ装置の前部より発射される。
上述した例においては、層２９から層３１まで
の全体の厚さは3.2μｍに選ばれているけれども、
この発明の目的においては、より容易に製造しや
すい1μｍに設計を圧縮することが好ましい。
の全体の厚さは3.2μｍに選ばれているけれども、
この発明の目的においては、より容易に製造しや
すい1μｍに設計を圧縮することが好ましい。
上述したタイプの開口は、第７図に示すように
ただちに半導体レーザ内に組込むことができる。
レーザの本体３７は、分割することにより、磨く
ことにより、及び／又はエツチングすることによ
り尖つた形状にされる。そして薄い絶縁層３８に
より覆われ次に、比較的厚い不透明層３９、好ま
しくは金属により被覆される。頂点において、半
導体本体３７はレーザ光を放出できるようレーザ
発生接合（増幅接合）２９を露出するために絶縁
層３８及び金属層３９が各々取り除かれている。
第７図に示される屋根形は開口を形成する領域
が、スリツト形成を有していてもよいため十分で
ある。この頂点構造は水晶ロツド１と関連して上
述したように、本体３７を硬い平板に対して制御
しながら押圧することにより形成してもよいこと
はもちろんである。
ただちに半導体レーザ内に組込むことができる。
レーザの本体３７は、分割することにより、磨く
ことにより、及び／又はエツチングすることによ
り尖つた形状にされる。そして薄い絶縁層３８に
より覆われ次に、比較的厚い不透明層３９、好ま
しくは金属により被覆される。頂点において、半
導体本体３７はレーザ光を放出できるようレーザ
発生接合（増幅接合）２９を露出するために絶縁
層３８及び金属層３９が各々取り除かれている。
第７図に示される屋根形は開口を形成する領域
が、スリツト形成を有していてもよいため十分で
ある。この頂点構造は水晶ロツド１と関連して上
述したように、本体３７を硬い平板に対して制御
しながら押圧することにより形成してもよいこと
はもちろんである。
開口は大変小さいけれども、かなりの量のレー
ザ出力を引き出すことができるように、レーザ発
生領域の相当の部分を露呈する。第７図のレーザ
の上側及び下側には必要なポンピング・パルスを
供給するための図示はしない適当な電極が設けら
れている。
ザ出力を引き出すことができるように、レーザ発
生領域の相当の部分を露呈する。第７図のレーザ
の上側及び下側には必要なポンピング・パルスを
供給するための図示はしない適当な電極が設けら
れている。
レーザ光の波長よりも小さい大きさを持つ半導
体レーザの開口２８を用いれば、光メモリにかな
りの改良を行うことができる。前述のHarder等
の論文に示されるような従来の光メモリにおいて
は、メモリ・デイスク上の記憶位置に高速にアド
レスすることは、光学システムの一部が少なくと
もレーザ、収束レンズ及びミラーを有し、デイス
ク上の個々のトラツクにアクセスするために回転
しているデイスクに対して得径方向に動かさなけ
ればならず、その達成できる速度は動かされるべ
き質量に制限されため、困難な問題であつた。
体レーザの開口２８を用いれば、光メモリにかな
りの改良を行うことができる。前述のHarder等
の論文に示されるような従来の光メモリにおいて
は、メモリ・デイスク上の記憶位置に高速にアド
レスすることは、光学システムの一部が少なくと
もレーザ、収束レンズ及びミラーを有し、デイス
ク上の個々のトラツクにアクセスするために回転
しているデイスクに対して得径方向に動かさなけ
ればならず、その達成できる速度は動かされるべ
き質量に制限されため、困難な問題であつた。
第８図は、この発明による開口２８を備えた半
導体レーザ４０を直接に光デイスク４１の記録表
面上に吊した構成を示している。レーザ４０は、
矢印４３の方向に図示しない通常の手段により移
動させることのできる腕４２に取付けられてい
る。デイスク４１の表面からの開口２８の距離
は、磁気デイスク記憶装置で知られている通常の
手段でもつて、光の波長よりも小さい値に制御す
ることができる。まとめると、この発明による光
デイスク装置は、レーザと媒体の間にレンズ等か
らなる光学システムを介在させた従来技術と比較
して、(ア)媒体上でのレーザ・ビーム・スポツトの
直径を小さくすることができるので、記録密度を
向上させることができ、かつ(イ)ヘツドの重量が大
幅に減るので、アクセス速度が向上する、という
利点を有する。
導体レーザ４０を直接に光デイスク４１の記録表
面上に吊した構成を示している。レーザ４０は、
矢印４３の方向に図示しない通常の手段により移
動させることのできる腕４２に取付けられてい
る。デイスク４１の表面からの開口２８の距離
は、磁気デイスク記憶装置で知られている通常の
手段でもつて、光の波長よりも小さい値に制御す
ることができる。まとめると、この発明による光
デイスク装置は、レーザと媒体の間にレンズ等か
らなる光学システムを介在させた従来技術と比較
して、(ア)媒体上でのレーザ・ビーム・スポツトの
直径を小さくすることができるので、記録密度を
向上させることができ、かつ(イ)ヘツドの重量が大
幅に減るので、アクセス速度が向上する、という
利点を有する。
この発明による光波ガイドを、前述したヨーロ
ツパ特許出願に記載された近接視野光学走査顕微
鏡に応用する場合は、光学ガラス・フアイバ、光
フイルタ又は同様のものに光学的に接続すること
ができるように光波ガイドの後端表面３上に金属
被覆を設けない。ところが、半導体レーザの場合
は好ましくは、開口２８の反対表面は金属被膜が
設けられる。後端側の金属被膜は通常の蒸着技術
により直接形成される。
ツパ特許出願に記載された近接視野光学走査顕微
鏡に応用する場合は、光学ガラス・フアイバ、光
フイルタ又は同様のものに光学的に接続すること
ができるように光波ガイドの後端表面３上に金属
被覆を設けない。ところが、半導体レーザの場合
は好ましくは、開口２８の反対表面は金属被膜が
設けられる。後端側の金属被膜は通常の蒸着技術
により直接形成される。
第１図はこの発明の一実施例の光波ガイドを製
造するのに用いられる結晶を示す概略図、第２図
はこの実施例のガイドを製造するのに用いられる
回転かくはん器を示す平面図、第３図は金属被膜
が設けられた光波ガイドの理想的な先端の断面
図、第４図は開口を形成するために用いるように
設定された顕微鏡を概略的に示す図、第５図は金
属被膜が塑性形成された後の光波ガイドの先端を
示す図、第６図は従来の半導体レーザの断面図、
第７図はこの発明による光波ガイドとこれに組込
まれた半導体レーザとを示す斜視図、第８図は第
７図の半導体レーザを用いた光メモリの主要部分
を示す斜視図である。 １……本体（結晶ロツド）、２……先端、６，
３９……不透明膜（金属膜）、７……第１層、８
……第２層、９……第３層、１０……第４層、１
１……顕微鏡、１６……平板、２８……開口、２
９……増幅接合、３７……本体（レーザ）、３８
……絶縁層、４０……レーザ、４１……光デイス
ク、４２……腕。
造するのに用いられる結晶を示す概略図、第２図
はこの実施例のガイドを製造するのに用いられる
回転かくはん器を示す平面図、第３図は金属被膜
が設けられた光波ガイドの理想的な先端の断面
図、第４図は開口を形成するために用いるように
設定された顕微鏡を概略的に示す図、第５図は金
属被膜が塑性形成された後の光波ガイドの先端を
示す図、第６図は従来の半導体レーザの断面図、
第７図はこの発明による光波ガイドとこれに組込
まれた半導体レーザとを示す斜視図、第８図は第
７図の半導体レーザを用いた光メモリの主要部分
を示す斜視図である。 １……本体（結晶ロツド）、２……先端、６，
３９……不透明膜（金属膜）、７……第１層、８
……第２層、９……第３層、１０……第４層、１
１……顕微鏡、１６……平板、２８……開口、２
９……増幅接合、３７……本体（レーザ）、３８
……絶縁層、４０……レーザ、４１……光デイス
ク、４２……腕。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光が照射されるべき物体の近接視野に開口を
位置させて用いる光波ガイドであつて、光学的に
透明な本体が、不透明膜により被覆されており、
前記本体が鋭く尖つた先端を有し、前記不透明膜
が前記本体の先端において直径１ミクロン以下の
開口を有しており、かつ前記不透明膜が約5nｍ
の厚さのクロムの第１層、約5nｍの厚さの金の
第２層、約500乃至1000nｍの厚さのアルミニウ
ムの第３層、及び約5nｍの厚さの金の第４層を
有することを特徴とする光波ガイド。 ２ 光学的に透明な本体が、不透明膜により被覆
されていて、この不透明膜に直径が１ミクロン以
下の開口が形成されており、前記開口を光が照射
される物体の近接視野に位置させて用いる光波ガ
イドを製造する方法において、前記本体を所定の
大きさに切出し、前記本体の一端に錐体先端を形
成し、前記錐体先端をエツチングして、鋭く尖つ
た頂点を形成し、前記本体に不透明膜を被覆し、
前記頂点部分に機械的に圧力を加えて前記不透明
膜を窪ませて前記本体の頂点の部分を露呈するミ
クロン以下の開口を形成することを特徴とするミ
クロン以下の開口を有する光波ガイドを製造する
方法。 ３ 光メモリ装置において、鋭く尖つた先端を有
する半導体レーザを不透明膜で被覆して前記先端
の前記不透明膜に直径１ミクロン以下であつてレ
ーザ光が放出可能な開口が形成された光波ガイド
を備え、半導体レーザが組込まれた前記光波ガイ
ドが回転可能な記録媒体の径方向に移動可能な腕
に取付けられていて、前記開口が前記媒体の記録
トラツクに対して近接視野にて対向していて、前
記媒体の個々の記録位置に情報を書込み、読出
し、消去するためにアクセス可能となつている光
メモリ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP82111975A EP0112402B1 (en) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | Light waveguide with a submicron aperture, method for manufacturing the waveguide and application of the waveguide in an optical memory |
| EP82111975.7 | 1982-12-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59121302A JPS59121302A (ja) | 1984-07-13 |
| JPH0521201B2 true JPH0521201B2 (ja) | 1993-03-23 |
Family
ID=8189427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58180862A Granted JPS59121302A (ja) | 1982-12-27 | 1983-09-30 | ミクロン以下の開口を有する光波ガイド、その製造方法及びそれを用いた光メモリ装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4684206A (ja) |
| EP (1) | EP0112402B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59121302A (ja) |
| CA (1) | CA1249467A (ja) |
| DE (1) | DE3276917D1 (ja) |
Families Citing this family (46)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3571567D1 (en) * | 1985-04-02 | 1989-08-24 | Ibm | Apparatus for manufacturing surface structures in the nanometer range |
| US4654532A (en) * | 1985-09-09 | 1987-03-31 | Ord, Inc. | Apparatus for improving the numerical aperture at the input of a fiber optics device |
| US5105408A (en) * | 1988-05-12 | 1992-04-14 | Digital Equipment Corporation | Optical head with flying lens |
| DE3837389C1 (ja) * | 1988-11-03 | 1990-04-05 | Max-Planck-Gesellschaft Zur Foerderung Der Wissenschaften Ev, 3400 Goettingen, De | |
| US4899188A (en) * | 1989-01-03 | 1990-02-06 | Lecover Maurice | Light scattering optic guide |
| FR2651332B1 (fr) * | 1989-08-28 | 1994-05-06 | Ardt | Microscope en champ proche en reflexion utilisant un guide d'ondes comme sonde de ce champ. |
| DE69026698T2 (de) * | 1990-01-09 | 1996-11-21 | Ibm | Magneto-optische Methode und System zur Aufnahme und Wiedergabe von digitalen Daten hoher Dichte |
| JP2744339B2 (ja) * | 1990-08-03 | 1998-04-28 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置及び情報処理方法 |
| US5037171A (en) * | 1990-08-30 | 1991-08-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Optical fiber coupling structure |
| US5272330A (en) * | 1990-11-19 | 1993-12-21 | At&T Bell Laboratories | Near field scanning optical microscope having a tapered waveguide |
| US5288999A (en) * | 1990-11-19 | 1994-02-22 | At&T Bell Laboratories | Manufacturing method including near-field optical microscopic examination of a semiconductor wafer |
| US5288998A (en) * | 1990-11-19 | 1994-02-22 | At&T Bell Laboratories | Manufacturing method including photoresist processing using a near-field optical probe |
| US5288997A (en) * | 1990-11-19 | 1994-02-22 | At&T Bell Laboratories | Manufacturing method, including near-field optical microscopic examination of a magnetic bit pattern |
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