JPH109818A - 光情報検出デバイス - Google Patents
光情報検出デバイスInfo
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- JPH109818A JPH109818A JP8164861A JP16486196A JPH109818A JP H109818 A JPH109818 A JP H109818A JP 8164861 A JP8164861 A JP 8164861A JP 16486196 A JP16486196 A JP 16486196A JP H109818 A JPH109818 A JP H109818A
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- mode
- channel waveguide
- waveguide
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】被検物体からの反射光量が比較的小さい場合に
も、被検物体の微小な傾斜を検出できるようにする。 【解決手段】光源1と、光入射用シングルモードチャネ
ル導波路2と、他端に光が入出射する入出射端面6を有
するダブルモードチャネル光導波路5と、入出射端面6
から出射して被検物体10で反射し、再度前記ダブルモ
ードチャネル導波路5を伝搬する光を分配する分岐領域
4と、光分配用チャネル導波路11、12と、光検出器
13、14とを有し、ダブルモードチャネル導波路5お
よび2本の光分配用チャネル導波路11、12はTEモ
ードの光とTMモードの光を伝搬し、光入射用シングル
モードチャネル導波路はTEモードあるいはTMモード
のどちらか一方の光のみを伝搬するようにする。
も、被検物体の微小な傾斜を検出できるようにする。 【解決手段】光源1と、光入射用シングルモードチャネ
ル導波路2と、他端に光が入出射する入出射端面6を有
するダブルモードチャネル光導波路5と、入出射端面6
から出射して被検物体10で反射し、再度前記ダブルモ
ードチャネル導波路5を伝搬する光を分配する分岐領域
4と、光分配用チャネル導波路11、12と、光検出器
13、14とを有し、ダブルモードチャネル導波路5お
よび2本の光分配用チャネル導波路11、12はTEモ
ードの光とTMモードの光を伝搬し、光入射用シングル
モードチャネル導波路はTEモードあるいはTMモード
のどちらか一方の光のみを伝搬するようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダブルモードチャ
ネル導波路における0次モードの光と1次モードの光と
のモード干渉を利用して入射光の光情報検出を行う光情
報検出デバイスおよびそれを用いたモード干渉型レーザ
走査顕微鏡に関する。
ネル導波路における0次モードの光と1次モードの光と
のモード干渉を利用して入射光の光情報検出を行う光情
報検出デバイスおよびそれを用いたモード干渉型レーザ
走査顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信の分野を中心として基板上
に形成した光導波路の利用が行われている。このような
光導波路を全く新しい分野へ応用したものとしては、ダ
ブルモードチャネル導波路におけるモード干渉現象を利
用した光情報検出デバイスがあり、様々な応用分野が考
えられる有用なデバイスとして各方面の注目を集めてい
る。その基本原理およびレーザー走査顕微鏡への応用に
ついては、H.Ooki and J.Iwasaki,Opt.Commun. 85(199
1)177-182および特開平4-208913号公報に詳述されてい
る。また、光ピックアップへの応用については、特開平
4-208913号公報に詳述されている。
に形成した光導波路の利用が行われている。このような
光導波路を全く新しい分野へ応用したものとしては、ダ
ブルモードチャネル導波路におけるモード干渉現象を利
用した光情報検出デバイスがあり、様々な応用分野が考
えられる有用なデバイスとして各方面の注目を集めてい
る。その基本原理およびレーザー走査顕微鏡への応用に
ついては、H.Ooki and J.Iwasaki,Opt.Commun. 85(199
1)177-182および特開平4-208913号公報に詳述されてい
る。また、光ピックアップへの応用については、特開平
4-208913号公報に詳述されている。
【0003】これらの発明に用いられている光情報検出
デバイスの基本的な構造を図3に示す。入射端面20に
入射する光に応じて、0次モードの光と1次モードの光
とを励振するダブルモードチャネル導波路21とダブル
モードチャネル導波路21に接続されている分岐領域2
2と分岐領域22で分配された光を伝搬する2本の光分
配用シングルモードチャネル導波路23、24と光分配
用シングルモードチャネル導波路23、24からの出射
光を検出する光検出器25、26とから構成されてい
る。図3ではダブルモードチャネル導波路21を伝搬す
る光の強度分布を検出するために光分配用シングルモー
ドチャネル導波路23、24に光を分配してそれぞれの
出射光を光検出器25、26で検出しているが、これは
光分配用のシングルモードチャネル導波路を設けずにダ
ブルモードチャネル導波路21に直接、2分割の光検出
器または光検出用のアレー等を接続してダブルモードチ
ャネル導波路21からの出射光を直接検出しても同様に
光の強度分布を検出することができる。
デバイスの基本的な構造を図3に示す。入射端面20に
入射する光に応じて、0次モードの光と1次モードの光
とを励振するダブルモードチャネル導波路21とダブル
モードチャネル導波路21に接続されている分岐領域2
2と分岐領域22で分配された光を伝搬する2本の光分
配用シングルモードチャネル導波路23、24と光分配
用シングルモードチャネル導波路23、24からの出射
光を検出する光検出器25、26とから構成されてい
る。図3ではダブルモードチャネル導波路21を伝搬す
る光の強度分布を検出するために光分配用シングルモー
ドチャネル導波路23、24に光を分配してそれぞれの
出射光を光検出器25、26で検出しているが、これは
光分配用のシングルモードチャネル導波路を設けずにダ
ブルモードチャネル導波路21に直接、2分割の光検出
器または光検出用のアレー等を接続してダブルモードチ
ャネル導波路21からの出射光を直接検出しても同様に
光の強度分布を検出することができる。
【0004】このような構造の光情報検出デバイスにお
いて、ダブルモードチャネル導波路21内の光強度分布
の非対称性をもたらすものとして、2つの要素が考えら
れる。ひとつは入射光の強度分布に非対称性がある場合
であり、もうひとつは入射光の位相分布に非対称性があ
る場合である。ダブルモード領域の長さを適当に選べ
ば、いずれの場合の非対称性も効率よく検出できる。強
度分布の非対称性は、被検物体の光の反射率の分布等を
観察することができ、位相分布の非対称性は被検物体の
傾斜、段差または高さの分布等を観察することができ
る。
いて、ダブルモードチャネル導波路21内の光強度分布
の非対称性をもたらすものとして、2つの要素が考えら
れる。ひとつは入射光の強度分布に非対称性がある場合
であり、もうひとつは入射光の位相分布に非対称性があ
る場合である。ダブルモード領域の長さを適当に選べ
ば、いずれの場合の非対称性も効率よく検出できる。強
度分布の非対称性は、被検物体の光の反射率の分布等を
観察することができ、位相分布の非対称性は被検物体の
傾斜、段差または高さの分布等を観察することができ
る。
【0005】図4に示す従来の光情報検出デバイスは、
光源一体型3分岐導波路デバイスであり、光源30から
出射した光は光入射用シングルモードチャネル導波路3
1を伝搬し、分岐領域32、ダブルモードチャネル導波
路33を経て、入出射端面34から出射される。入出射
端面34から出射した光が被検物体に集光される集光光
学系が共焦点光学系の場合、被検物体からの反射光は入
出射端面34に完全再結合される。被検物体の表面上に
上述の非対称性をもたらす分布が存在するとき、上述の
2分岐型導波路の場合と同様に、光検出器37、38の
出力から被検物体の強度分布、あるいは位相分布を観察
することができる。
光源一体型3分岐導波路デバイスであり、光源30から
出射した光は光入射用シングルモードチャネル導波路3
1を伝搬し、分岐領域32、ダブルモードチャネル導波
路33を経て、入出射端面34から出射される。入出射
端面34から出射した光が被検物体に集光される集光光
学系が共焦点光学系の場合、被検物体からの反射光は入
出射端面34に完全再結合される。被検物体の表面上に
上述の非対称性をもたらす分布が存在するとき、上述の
2分岐型導波路の場合と同様に、光検出器37、38の
出力から被検物体の強度分布、あるいは位相分布を観察
することができる。
【0006】ダブルモード領域の長さとは、ダブルモー
ドチャネル導波路の実質的長さである。例えば、図3の
ようにダブルモードチャネル導波路21に分岐領域22
で2本の光分配用シングルモードチャネル導波路23、
24が接続されている場合、2本の光分配用シングルモ
ードチャネル導波路の間があまり離れていない領域で
は、2本の光分配用シングルモードチャネル導波路の間
で光結合が起こり、この領域では光がダブルモードで伝
搬することがある。従って、ダブルモード領域の長さと
は、光が実質的にダブルモードで伝搬している長さをい
う。
ドチャネル導波路の実質的長さである。例えば、図3の
ようにダブルモードチャネル導波路21に分岐領域22
で2本の光分配用シングルモードチャネル導波路23、
24が接続されている場合、2本の光分配用シングルモ
ードチャネル導波路の間があまり離れていない領域で
は、2本の光分配用シングルモードチャネル導波路の間
で光結合が起こり、この領域では光がダブルモードで伝
搬することがある。従って、ダブルモード領域の長さと
は、光が実質的にダブルモードで伝搬している長さをい
う。
【0007】ダブルモード領域の長さLが、完全結合長
(0次モードの光と1次モードの光との位相差がπとな
る長さ)をLCとしたとき、
(0次モードの光と1次モードの光との位相差がπとな
る長さ)をLCとしたとき、
【0008】
【数1】 L=LC(m+1/2)(m=0、1、2、・・・) (1) で表される長さの時は、入射端に入射した光スポット内
の位相の傾きα(位相情報)のみを検出することがで
き、また、
の位相の傾きα(位相情報)のみを検出することがで
き、また、
【0009】
【数2】 L=mLC (m=1、2、・・・) (2) で表される長さの時は、入射端に入射した光スポット内
の振幅の傾きa(振幅情報)のみを検出することができ
る。図3に示される2つの光検出器の一方から得られる
信号強度I0 は、ダブルモード領域の長さが(1)式の
場合と(2)式の場合でそれぞれ次のように記述され
る。
の振幅の傾きa(振幅情報)のみを検出することができ
る。図3に示される2つの光検出器の一方から得られる
信号強度I0 は、ダブルモード領域の長さが(1)式の
場合と(2)式の場合でそれぞれ次のように記述され
る。
【0010】(1)式の場合
【0011】
【数3】I0=C0 2+(−1)m2αC0C1 (3) (2)式の場合
【0012】
【数4】I0=C0 2−(−1)m2aC0C1 (4) ここで定数C0、C1は、前記ダブルモードチャネル導波
路中を励振する0次モードの光及び1次モードの光の振
幅に比例する値(励振効率)をそれぞれ表す。また、ダ
ブルモードチャネル導波路に入射する光の位相情報と振
幅情報の両者を観察したい場合は、ダブルモード領域の
長さを式(1)及び式(2)で表される長さ以外の適度
な長さにすれば良い。このとき、光検出器から得られる
信号強度I0 は、ダブルモード領域の長さに応じて式
(3)と式(4)を一定の割合で足した強度となる。
路中を励振する0次モードの光及び1次モードの光の振
幅に比例する値(励振効率)をそれぞれ表す。また、ダ
ブルモードチャネル導波路に入射する光の位相情報と振
幅情報の両者を観察したい場合は、ダブルモード領域の
長さを式(1)及び式(2)で表される長さ以外の適度
な長さにすれば良い。このとき、光検出器から得られる
信号強度I0 は、ダブルモード領域の長さに応じて式
(3)と式(4)を一定の割合で足した強度となる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のような3分岐型
の光情報検出デバイスでは、被検物体からの反射光量の
内の一部が光入射用シングルモードチャネル導波路31
に抜けてしまう。光入射用シングルモードチャネル導波
路31に導かれる光の多くは0次モードの光であるが、
反射光量が比較的大きい場合には、0次モードの光を抜
くことにより、S/N比を向上させる効果がある。しか
しながら、被検物体からの反射光量が比較的小さい場合
には、光入射用シングルモードチャネル導波路に光が抜
けてしまうと、信号光量自体が小さくなり、結果とし
て、被検物体の微小な傾斜が検出できないという問題が
あった。
の光情報検出デバイスでは、被検物体からの反射光量の
内の一部が光入射用シングルモードチャネル導波路31
に抜けてしまう。光入射用シングルモードチャネル導波
路31に導かれる光の多くは0次モードの光であるが、
反射光量が比較的大きい場合には、0次モードの光を抜
くことにより、S/N比を向上させる効果がある。しか
しながら、被検物体からの反射光量が比較的小さい場合
には、光入射用シングルモードチャネル導波路に光が抜
けてしまうと、信号光量自体が小さくなり、結果とし
て、被検物体の微小な傾斜が検出できないという問題が
あった。
【0014】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は光源
と、光源からの光を伝搬する光入射用シングルモードチ
ャネル導波路と、シングルモードチャネル光導波路に一
端が接続され、光入出射用シングルモードチャネル導波
路を伝搬する光を伝搬し、他端に光が入出射する入出射
端面を有するダブルモードチャネル光導波路と、入出射
端面から出射して被検物体で反射し、再度前記ダブルモ
ードチャネル導波路を伝搬する光を分配する分岐領域
と、分岐領域で分岐された光をそれぞれ伝搬する2本の
光分配用チャネル導波路と、2本の光分配用チャネル導
波路を伝搬する光を検出する光検出器とを有し、光検出
器の出力から前記被検物体の表面情報を検出する光情報
検出デバイスにおいて、ダブルモードチャネル導波路お
よび2本の光分配用チャネル導波路はTEモードの光と
TMモードの光を伝搬し、光入射用シングルモードチャ
ネル導波路はTEモードあるいはTMモードのどちらか
一方の光のみを伝搬するようにする(請求項1)。
と、光源からの光を伝搬する光入射用シングルモードチ
ャネル導波路と、シングルモードチャネル光導波路に一
端が接続され、光入出射用シングルモードチャネル導波
路を伝搬する光を伝搬し、他端に光が入出射する入出射
端面を有するダブルモードチャネル光導波路と、入出射
端面から出射して被検物体で反射し、再度前記ダブルモ
ードチャネル導波路を伝搬する光を分配する分岐領域
と、分岐領域で分岐された光をそれぞれ伝搬する2本の
光分配用チャネル導波路と、2本の光分配用チャネル導
波路を伝搬する光を検出する光検出器とを有し、光検出
器の出力から前記被検物体の表面情報を検出する光情報
検出デバイスにおいて、ダブルモードチャネル導波路お
よび2本の光分配用チャネル導波路はTEモードの光と
TMモードの光を伝搬し、光入射用シングルモードチャ
ネル導波路はTEモードあるいはTMモードのどちらか
一方の光のみを伝搬するようにする(請求項1)。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明者らは、図4に示される従
来の光情報検出デバイスにおいて、被検物体からの反射
光量の一部が光入射用シングルモードチャネル導波路3
1に導かれ、反射光量が比較的小さい場合には、信号光
量自体が小さくなってしまうことを見いだした。
来の光情報検出デバイスにおいて、被検物体からの反射
光量の一部が光入射用シングルモードチャネル導波路3
1に導かれ、反射光量が比較的小さい場合には、信号光
量自体が小さくなってしまうことを見いだした。
【0016】シングルモードチャネル導波路31に導か
れる光は分岐点32の近傍においてダブルモードチャネ
ル導波路33の中心付近を伝搬している光である。一般
に0次モードの光の振幅強度はダブルモードチャネル導
波路の中心付近が最大となり、1次モードの光の振幅強
度はダブルモードチャネル導波路の両端付近で最大とな
る。従って、ダブルモードチャネル導波路の中心付近を
伝搬する光の殆どは0次モードの光となる。ここで、式
(3)或いは式(4)のC0 2の項はオフセット成分で有
り他の項は信号成分である。つまり、シングルモードチ
ャネル導波路31に0次モードの光が導かれることによ
り、信号成分とは関係のないC0 2の項を減らすことがで
きる。しかし、0次モードの光が減るということは、式
(3)または式(4)のC0 2の項(オフセット成分)が
小さくなるとともに、式(3)の(−1)m2αC0C1
または式(4)の(−1)m2aC0C1の項(信号成
分)も小さくなるので、信号光量が小さくなってしま
う。反射光量が比較的大きい場合には、C0 2の項が小さ
くなる効果が支配的となり、結果としてS/N比が向上
するという効果があるが、反射光量が比較的小さい場合
には、信号光量が小さくなる効果が支配的となり、結果
として被検物体の微小な傾斜が検出できなくなるのであ
る。そこで、本発明では被検物体で反射した反射光を光
入射用のチャネル導波路に入射させないようにした。
れる光は分岐点32の近傍においてダブルモードチャネ
ル導波路33の中心付近を伝搬している光である。一般
に0次モードの光の振幅強度はダブルモードチャネル導
波路の中心付近が最大となり、1次モードの光の振幅強
度はダブルモードチャネル導波路の両端付近で最大とな
る。従って、ダブルモードチャネル導波路の中心付近を
伝搬する光の殆どは0次モードの光となる。ここで、式
(3)或いは式(4)のC0 2の項はオフセット成分で有
り他の項は信号成分である。つまり、シングルモードチ
ャネル導波路31に0次モードの光が導かれることによ
り、信号成分とは関係のないC0 2の項を減らすことがで
きる。しかし、0次モードの光が減るということは、式
(3)または式(4)のC0 2の項(オフセット成分)が
小さくなるとともに、式(3)の(−1)m2αC0C1
または式(4)の(−1)m2aC0C1の項(信号成
分)も小さくなるので、信号光量が小さくなってしま
う。反射光量が比較的大きい場合には、C0 2の項が小さ
くなる効果が支配的となり、結果としてS/N比が向上
するという効果があるが、反射光量が比較的小さい場合
には、信号光量が小さくなる効果が支配的となり、結果
として被検物体の微小な傾斜が検出できなくなるのであ
る。そこで、本発明では被検物体で反射した反射光を光
入射用のチャネル導波路に入射させないようにした。
【0017】図1は、本発明の第1の実施の形態を示す
概略構成図であり、光情報検出デバイスをモード干渉型
レーザ走査顕微鏡に用いたものである。モード干渉型レ
ーザ走査顕微鏡では、直線偏光レーザ光源1は、レーザ
光が光入射用シングルモードチャネル導波路2に最も効
率良く結合するようにニオブ酸リチウム基板3に接続さ
れ、導波光がTEモードとなるように配置した。直線偏
光レーザ光源1から出射した光は、光入射用シングルモ
ードチャネル導波路2を伝搬し、分岐領域4を経て、基
幹ダブルモードチャネル導波路5に導かれ、入出射端面
6から出射される。入出射端面6から出射した光は、4
分の1波長板7、XY走査手段8、レンズ9を通り、被
検物体10の表面上に集光される。被検物体10の表面
で反射された光は、再びレンズ9、XY走査手段8、4
分の1波長板7を通り、基幹ダブルモードチャネル導波
路5に入射する。ここで、基幹ダブルモードチャネル導
波路5および光分配用シングルモードチャネル導波路1
1、12は、Xカットのニオブ酸リチウム基板3にTi
拡散を行うことによって形成し、光入射用シングルモー
ドチャネル導波路2はプロトン交換を行い、その後アニ
ールを施すことによって形成し、導波光の伝搬方向が結
晶軸のY軸に並行となるようにした。基幹ダブルモード
チャネル導波路5の幅は7μmとし、光分配用シングル
モードチャネル導波路11、12、および光入射用シン
グルモードチャネル導波路2の幅は4μmとした。基幹
ダブルモードチャネル導波路5の領域では、Ti拡散ダ
ブルモードチャネル導波路5と光入射用プロトン交換シ
ングルモードチャネル導波路2のそれぞれの中心線が一
致するように重ねて形成した。
概略構成図であり、光情報検出デバイスをモード干渉型
レーザ走査顕微鏡に用いたものである。モード干渉型レ
ーザ走査顕微鏡では、直線偏光レーザ光源1は、レーザ
光が光入射用シングルモードチャネル導波路2に最も効
率良く結合するようにニオブ酸リチウム基板3に接続さ
れ、導波光がTEモードとなるように配置した。直線偏
光レーザ光源1から出射した光は、光入射用シングルモ
ードチャネル導波路2を伝搬し、分岐領域4を経て、基
幹ダブルモードチャネル導波路5に導かれ、入出射端面
6から出射される。入出射端面6から出射した光は、4
分の1波長板7、XY走査手段8、レンズ9を通り、被
検物体10の表面上に集光される。被検物体10の表面
で反射された光は、再びレンズ9、XY走査手段8、4
分の1波長板7を通り、基幹ダブルモードチャネル導波
路5に入射する。ここで、基幹ダブルモードチャネル導
波路5および光分配用シングルモードチャネル導波路1
1、12は、Xカットのニオブ酸リチウム基板3にTi
拡散を行うことによって形成し、光入射用シングルモー
ドチャネル導波路2はプロトン交換を行い、その後アニ
ールを施すことによって形成し、導波光の伝搬方向が結
晶軸のY軸に並行となるようにした。基幹ダブルモード
チャネル導波路5の幅は7μmとし、光分配用シングル
モードチャネル導波路11、12、および光入射用シン
グルモードチャネル導波路2の幅は4μmとした。基幹
ダブルモードチャネル導波路5の領域では、Ti拡散ダ
ブルモードチャネル導波路5と光入射用プロトン交換シ
ングルモードチャネル導波路2のそれぞれの中心線が一
致するように重ねて形成した。
【0018】光情報検出デバイスと被検物体10の間に
4分の1波長板7があるために、被検物体10からの反
射光の偏光方向は、光情報検出デバイスの出射光の偏光
方向と垂直になるように変換され、被検物体10からの
反射光は基幹ダブルモードチャネル導波路5内でTMモ
ードの光を励振する。被検物体10からの反射光は、被
検物体10上に集光したスポット内での段差または反射
率の変化に応じて、基幹ダブルモードチャネル導波路5
内で0次モードの光及び1次モードの光を励振し、モー
ド干渉しながら伝搬し、分岐領域4で光分配用枝チャネ
ル導波路11、12に分岐される。光入射用シングルモ
ードチャネル導波路2はTEモード(異常光)のみ伝搬
するので、TMモード(常光)である反射光は、分岐領
域4で光入射用シングルモードチャネル導波路2に抜け
ることなく、2本の光分配用シングルモードチャネル導
波路11、12に分岐される。2本の光分配用シングル
モードチャネル導波路11、12の導波路端に取り付け
られた光検出器13、14から得られた減算回路15の
出力から、反射率の比較的低い被検物体10の微視的傾
斜を検出することができた。
4分の1波長板7があるために、被検物体10からの反
射光の偏光方向は、光情報検出デバイスの出射光の偏光
方向と垂直になるように変換され、被検物体10からの
反射光は基幹ダブルモードチャネル導波路5内でTMモ
ードの光を励振する。被検物体10からの反射光は、被
検物体10上に集光したスポット内での段差または反射
率の変化に応じて、基幹ダブルモードチャネル導波路5
内で0次モードの光及び1次モードの光を励振し、モー
ド干渉しながら伝搬し、分岐領域4で光分配用枝チャネ
ル導波路11、12に分岐される。光入射用シングルモ
ードチャネル導波路2はTEモード(異常光)のみ伝搬
するので、TMモード(常光)である反射光は、分岐領
域4で光入射用シングルモードチャネル導波路2に抜け
ることなく、2本の光分配用シングルモードチャネル導
波路11、12に分岐される。2本の光分配用シングル
モードチャネル導波路11、12の導波路端に取り付け
られた光検出器13、14から得られた減算回路15の
出力から、反射率の比較的低い被検物体10の微視的傾
斜を検出することができた。
【0019】図2は、本発明の第2の実施の形態による
光情報検出デバイスをモード干渉型レーザ走査顕微鏡に
用いた概略構成図である。尚、第1の実施形態と同様な
ものについては同じ符号を付して説明を省略する。第2
の実施形態の構成は、第1の実施形態の構成とほぼ同じ
である。モード干渉型レーザ走査顕微鏡では、直線偏光
レーザ光源1は、レーザ光が光入射用シングルモードチ
ャネル導波路2に最も効率良く結合するようにニオブ酸
リチウム基板3に接続され、導波光がTEモードとなる
ように配置した。直線偏光レーザ光源1から出射した光
は、光入射用シングルモードチャネル導波路2を伝搬
し、分岐領域4を経て、基幹ダブルモードチャネル導波
路5に導かれ、入出射端面6から出射される。端面6か
ら出射した光は、4分の1波長板7、XY走査手段8、
レンズ9を通り、被検物体10の表面上に集光される。
被検物体10の表面で反射された光は再びレンズ9、X
Y走査手段8、4分の1波長板7を通り、基幹ダブルモ
ードチャネル導波路5に入射する。基幹ダブルモードチ
ャネル導波路5及び光分配用の枝チャネル導波路11、
12は、Xカットのニオブ酸リチウム基板3にTi拡散
を行うことによって形成し、光入射用シングルモードチ
ャネル導波路2はプロトン交換を行い、その後アニール
を施すことによって形成し、導波光の伝搬方向がY軸に
並行となるようにした。基幹ダブルモードチャネル導波
路5の幅は7μmとし、光分配用枝チャネル導波路1
1、12、および光入射用シングルモードチャネル導波
路2の幅は4μmとした。光入射用シングルモードチャ
ネル導波路2は、テーパ状に分岐領域4に接続され、そ
の中心線が基幹ダブルモードチャネル導波路5の中心線
と一致するように形成した。
光情報検出デバイスをモード干渉型レーザ走査顕微鏡に
用いた概略構成図である。尚、第1の実施形態と同様な
ものについては同じ符号を付して説明を省略する。第2
の実施形態の構成は、第1の実施形態の構成とほぼ同じ
である。モード干渉型レーザ走査顕微鏡では、直線偏光
レーザ光源1は、レーザ光が光入射用シングルモードチ
ャネル導波路2に最も効率良く結合するようにニオブ酸
リチウム基板3に接続され、導波光がTEモードとなる
ように配置した。直線偏光レーザ光源1から出射した光
は、光入射用シングルモードチャネル導波路2を伝搬
し、分岐領域4を経て、基幹ダブルモードチャネル導波
路5に導かれ、入出射端面6から出射される。端面6か
ら出射した光は、4分の1波長板7、XY走査手段8、
レンズ9を通り、被検物体10の表面上に集光される。
被検物体10の表面で反射された光は再びレンズ9、X
Y走査手段8、4分の1波長板7を通り、基幹ダブルモ
ードチャネル導波路5に入射する。基幹ダブルモードチ
ャネル導波路5及び光分配用の枝チャネル導波路11、
12は、Xカットのニオブ酸リチウム基板3にTi拡散
を行うことによって形成し、光入射用シングルモードチ
ャネル導波路2はプロトン交換を行い、その後アニール
を施すことによって形成し、導波光の伝搬方向がY軸に
並行となるようにした。基幹ダブルモードチャネル導波
路5の幅は7μmとし、光分配用枝チャネル導波路1
1、12、および光入射用シングルモードチャネル導波
路2の幅は4μmとした。光入射用シングルモードチャ
ネル導波路2は、テーパ状に分岐領域4に接続され、そ
の中心線が基幹ダブルモードチャネル導波路5の中心線
と一致するように形成した。
【0020】第1の実施形態の場合と同様に、被検物体
10からの反射光は光情報検出デバイスの出射光と偏光
方向が垂直になるように変換され、被検物体10からの
反射光は基幹ダブルモードチャネル導波路内でTMモー
ドの光を励振する。被検物体10からの反射光は、被検
物体10上に集光したスポット内での段差または反射率
の変化に応じて、基幹ダブルモード導波路内で0次モー
ドの光及び1次モードの光を励振し、モード干渉しなが
ら伝搬し、分岐領域4で光分配用枝チャネル導波路1
1、12に分岐される。光入射用シングルモードチャネ
ル導波路2はTEモード(異常光)のみ伝搬するので、
TMモード(常光)である反射光は、分岐領域4で光入
射用シングルモードチャネル導波路2に抜けることな
く、2本の光分配用シングルモードチャネル導波路1
1、12に分岐される。2本の光分配用シングルモード
チャネル導波路11、12の導波路端に取り付けられた
光検出器13、14から得られた減算回路15の出力か
ら、反射率の比較的低い被検物体10の微視的傾斜を検
出することができた。
10からの反射光は光情報検出デバイスの出射光と偏光
方向が垂直になるように変換され、被検物体10からの
反射光は基幹ダブルモードチャネル導波路内でTMモー
ドの光を励振する。被検物体10からの反射光は、被検
物体10上に集光したスポット内での段差または反射率
の変化に応じて、基幹ダブルモード導波路内で0次モー
ドの光及び1次モードの光を励振し、モード干渉しなが
ら伝搬し、分岐領域4で光分配用枝チャネル導波路1
1、12に分岐される。光入射用シングルモードチャネ
ル導波路2はTEモード(異常光)のみ伝搬するので、
TMモード(常光)である反射光は、分岐領域4で光入
射用シングルモードチャネル導波路2に抜けることな
く、2本の光分配用シングルモードチャネル導波路1
1、12に分岐される。2本の光分配用シングルモード
チャネル導波路11、12の導波路端に取り付けられた
光検出器13、14から得られた減算回路15の出力か
ら、反射率の比較的低い被検物体10の微視的傾斜を検
出することができた。
【0021】尚、上述の実施形態では、直線偏光レーザ
光源1を基板3に直接接続しているが、レンズを用いて
レーザ光を光入射用シングルモードチャネル導波路2に
結合させてもかまわない。尚、上述の第1、第2の実施
形態では、Xカットのニオブ酸リチウム基板を用いてい
るが、基板としてZカットのニオブ酸リチウム基板を用
い、導波路の伝搬方向を結晶軸のX軸と並行とし、直線
偏光レーザー光源がTMモードの光を励振するような構
成にしても同様の結果が得られる。
光源1を基板3に直接接続しているが、レンズを用いて
レーザ光を光入射用シングルモードチャネル導波路2に
結合させてもかまわない。尚、上述の第1、第2の実施
形態では、Xカットのニオブ酸リチウム基板を用いてい
るが、基板としてZカットのニオブ酸リチウム基板を用
い、導波路の伝搬方向を結晶軸のX軸と並行とし、直線
偏光レーザー光源がTMモードの光を励振するような構
成にしても同様の結果が得られる。
【0022】また、図1、2には図示していないが、減
算回路15からの出力を画像制御手段に入力して、この
画像制御手段によって被検物体10上の光の反射分布ま
たは段差等をモニター上に映像化してもよい。また、X
Y走査手段8を用いて、レンズ9によって被検物体10
に集光される光スポットをXY方向に走査するとき、光
スポットの位置を不図示の画像制御手段に記憶させてお
き、同時に光スポットの位置に対応する減算回路15か
らの信号も画像制御手段に入力しておき、光スポットの
位置に対応する被検物体10の光の反射分布または段差
等をモニター上に映像化することで、被検物体10の全
体像を得ることもできる。
算回路15からの出力を画像制御手段に入力して、この
画像制御手段によって被検物体10上の光の反射分布ま
たは段差等をモニター上に映像化してもよい。また、X
Y走査手段8を用いて、レンズ9によって被検物体10
に集光される光スポットをXY方向に走査するとき、光
スポットの位置を不図示の画像制御手段に記憶させてお
き、同時に光スポットの位置に対応する減算回路15か
らの信号も画像制御手段に入力しておき、光スポットの
位置に対応する被検物体10の光の反射分布または段差
等をモニター上に映像化することで、被検物体10の全
体像を得ることもできる。
【0023】尚、図1、2には図示していないが、導波
路近傍に電圧印加用の電極を設け、ニオブ酸リチウム基
板の電気光学効果を用いて、光情報検出デバイスのダブ
ルモード領域の長さを等価的に変化させ、被検物体の特
性に応じた最良のコントラストの画像を得ることができ
る。以上のようにして、光入射用シングルモード導波路
として、TEモードあるいはTMモードのどちらか一方
の光のみを伝搬する導波路を用い、入射光と反射光の偏
光を変換することで、比較的反射率の低い被検物体の微
視的な段差、あるいは反射率の変化を検出することがで
きた。
路近傍に電圧印加用の電極を設け、ニオブ酸リチウム基
板の電気光学効果を用いて、光情報検出デバイスのダブ
ルモード領域の長さを等価的に変化させ、被検物体の特
性に応じた最良のコントラストの画像を得ることができ
る。以上のようにして、光入射用シングルモード導波路
として、TEモードあるいはTMモードのどちらか一方
の光のみを伝搬する導波路を用い、入射光と反射光の偏
光を変換することで、比較的反射率の低い被検物体の微
視的な段差、あるいは反射率の変化を検出することがで
きた。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、TEモードあるいはT
Mモードのどちらか一方の偏光モードのみを伝搬する光
入射用シングルモードチャネル導波路を含む光情報検出
デバイスを用い、光情報検出デバイスと被検物体の間に
4分の1波長板を挿入して入射光と反射光の偏光を垂直
に変換することで、反射光の信号成分減少を大幅に抑制
し、反射率の比較的低い被検物体の微視的傾斜を検出す
ることができる。
Mモードのどちらか一方の偏光モードのみを伝搬する光
入射用シングルモードチャネル導波路を含む光情報検出
デバイスを用い、光情報検出デバイスと被検物体の間に
4分の1波長板を挿入して入射光と反射光の偏光を垂直
に変換することで、反射光の信号成分減少を大幅に抑制
し、反射率の比較的低い被検物体の微視的傾斜を検出す
ることができる。
【図1】本発明の第1の実施形態による光情報検出デバ
イスを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡を示す概略
構成図である。
イスを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡を示す概略
構成図である。
【図2】本発明の第2の実施形態による光情報検出デバ
イスを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡を示す概略
構成図である。
イスを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡を示す概略
構成図である。
【図3】従来の光情報検出デバイスを示す概略構成図で
ある。
ある。
【図4】従来の光情報検出デバイスを示す概略構成図で
ある。
ある。
1、30・・・レーザ光源 2、31・・・光入射用シングルモードチャネル導波路 3・・・ニオブ酸リチウム基板 4、22、32・・・分岐領域 5、21、33・・・基幹ダブルモードチャネル導波路 6、20、34・・・入出射端面 7・・・4分の1波長板 8・・・XY走査装置 9・・・レンズ 10・・・被検物体 11、12、23、24、35、36・・・光分配用シ
ングルモードチャネル導波路 13、14、25、26、37、38・・・光検出器 15・・・減算回路
ングルモードチャネル導波路 13、14、25、26、37、38・・・光検出器 15・・・減算回路
Claims (4)
- 【請求項1】光源と、該光源からの光を伝搬する光入射
用シングルモードチャネル導波路と、該シングルモード
チャネル光導波路に一端が接続され、該光入出射用シン
グルモードチャネル導波路を伝搬する光を伝搬し、他端
に光が入出射する入出射端面を有するダブルモードチャ
ネル光導波路と、該入出射端面から出射して被検物体で
反射し、再度前記ダブルモードチャネル導波路を伝搬す
る光を分配する分岐領域と、前記分岐領域で分岐された
光をそれぞれ伝搬する2本の光分配用チャネル導波路
と、該2本の光分配用チャネル導波路を伝搬する光を検
出する光検出器とを有し、該光検出器の出力から前記被
検物体の表面情報を検出する光情報検出デバイスにおい
て、 前記ダブルモードチャネル導波路および前記2本の光分
配用チャネル導波路はTEモードの光とTMモードの光
を伝搬し、前記光入射用シングルモードチャネル導波路
はTEモードあるいはTMモードのどちらか一方の光の
みを伝搬することを特徴とする光情報検出デバイス。 - 【請求項2】前記光入射用シングルモードチャネル導波
路はテーパ状に前記ダブルモードチャネル導波路に接続
されることを特徴とする請求項1記載の光情報検出デバ
イス。 - 【請求項3】前記光入射用シングルモードチャネル導波
路の中心線と前記ダブルモードチャネル導波路の中心線
とは略一致していることを特徴とする請求項1または2
に記載の光情報検出デバイス。 - 【請求項4】前記被検物体と前記入出射端面との間に配
置された1/4波長板を有することを特徴とする請求項
1、2または3に記載の光情報検出デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8164861A JPH109818A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 光情報検出デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8164861A JPH109818A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 光情報検出デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH109818A true JPH109818A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15801322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8164861A Pending JPH109818A (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 光情報検出デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH109818A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006063784A1 (de) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Tronox Pigments Gmbh | Feinteilige bleizirkonattitanate, zirkontitanhydrate und zirkoniumtitanate und verfahren zu deren herstellung |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP8164861A patent/JPH109818A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006063784A1 (de) * | 2004-12-13 | 2006-06-22 | Tronox Pigments Gmbh | Feinteilige bleizirkonattitanate, zirkontitanhydrate und zirkoniumtitanate und verfahren zu deren herstellung |
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