JP3097892B2 - 光ファイバ及びその加工方法、光ファイバプローブ及びその製造方法 - Google Patents
光ファイバ及びその加工方法、光ファイバプローブ及びその製造方法Info
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- JP3097892B2 JP3097892B2 JP06055697A JP5569794A JP3097892B2 JP 3097892 B2 JP3097892 B2 JP 3097892B2 JP 06055697 A JP06055697 A JP 06055697A JP 5569794 A JP5569794 A JP 5569794A JP 3097892 B2 JP3097892 B2 JP 3097892B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバプローブ及
びその製造方法に関し、例えば物体表面に局在するエバ
ネッセント光を検出して物体の形状を測定するフォトン
走査型顕微鏡に使用される光ファイバプローブ、あるい
は有機薄膜等に光記録を行なう光ファイバプローブ及び
その製造方法に関する。
びその製造方法に関し、例えば物体表面に局在するエバ
ネッセント光を検出して物体の形状を測定するフォトン
走査型顕微鏡に使用される光ファイバプローブ、あるい
は有機薄膜等に光記録を行なう光ファイバプローブ及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバ中を伝搬される光を光
導波路等に入射するときは、例えば図７Ａに示すよう
に、光ファイバ４０からの光をレンズ４１を用いて集光
し、光導波路４２に入射していた。また、他の方法とし
ては、例えば図７Ｂに示すように、光ファイバ４０の一
端のコア４３の先端に半球状の突出部４４を形成し、こ
の突出部４４により光を集光して光導波路４２に入射し
ていた。
導波路等に入射するときは、例えば図７Ａに示すよう
に、光ファイバ４０からの光をレンズ４１を用いて集光
し、光導波路４２に入射していた。また、他の方法とし
ては、例えば図７Ｂに示すように、光ファイバ４０の一
端のコア４３の先端に半球状の突出部４４を形成し、こ
の突出部４４により光を集光して光導波路４２に入射し
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
４１を用いた方法では、短焦点距離のレンズを要するた
め高価となる問題があった。また、先端に突出部４４を
形成した光ファイバ４０を使用する方法は結合効率が低
い問題があった。
４１を用いた方法では、短焦点距離のレンズを要するた
め高価となる問題があった。また、先端に突出部４４を
形成した光ファイバ４０を使用する方法は結合効率が低
い問題があった。
【０００４】ところで、物体表面の光の波長より小さい
領域に局在するエバネッセント光を検出して物体の形状
を測定するフォトン走査型顕微鏡は、従来の光学顕微鏡
の回折限界を超えた分解能をもつ超高分解能光学顕微鏡
として知られている。
領域に局在するエバネッセント光を検出して物体の形状
を測定するフォトン走査型顕微鏡は、従来の光学顕微鏡
の回折限界を超えた分解能をもつ超高分解能光学顕微鏡
として知られている。
【０００５】具体的には、例えば図８に示すように、全
反射条件下で試料５０の裏面から試料表面を照射すると
試料表面には表面形状に応じてエバネッセント場が発生
する。フォトン走査型顕微鏡では、エバネッセント光の
波長以下の開口をもつ検出端部５１を形成した光プロー
ブ５２でこのエバネッセント場の強度を測定することに
より、従来の光学顕微鏡の回折限界を超えた分解能を得
ることができる。
反射条件下で試料５０の裏面から試料表面を照射すると
試料表面には表面形状に応じてエバネッセント場が発生
する。フォトン走査型顕微鏡では、エバネッセント光の
波長以下の開口をもつ検出端部５１を形成した光プロー
ブ５２でこのエバネッセント場の強度を測定することに
より、従来の光学顕微鏡の回折限界を超えた分解能を得
ることができる。
【０００６】また、フォトン走査型顕微鏡の分解能は、
光プローブの実効的な開口径によって決定される。一
方、エバネッセント場の強度は、試料表面からの距離と
ともに指数関数的に減少することから、光プローブは、
単に先端を鋭くするだけでも等価的に開口径を小さくす
ることができる。従って、フォトン走査型顕微鏡の分解
能を向上させるためには、光プローブの先端を鋭くする
ことが重要である。
光プローブの実効的な開口径によって決定される。一
方、エバネッセント場の強度は、試料表面からの距離と
ともに指数関数的に減少することから、光プローブは、
単に先端を鋭くするだけでも等価的に開口径を小さくす
ることができる。従って、フォトン走査型顕微鏡の分解
能を向上させるためには、光プローブの先端を鋭くする
ことが重要である。
【０００７】このため、先端を鋭くした光プローブを作
成する種々の方法が試みられていた。例えば、酸化ゲル
マニウムを添加したコアとクラッドからなる光ファイバ
の一端をエッチングにより先鋭化する方法（H.Pagnia,
J.Radojewski and N.Sotnik:Optik 86(1990)87. ）等に
より光ファイバプローブを製造していた。
成する種々の方法が試みられていた。例えば、酸化ゲル
マニウムを添加したコアとクラッドからなる光ファイバ
の一端をエッチングにより先鋭化する方法（H.Pagnia,
J.Radojewski and N.Sotnik:Optik 86(1990)87. ）等に
より光ファイバプローブを製造していた。
【０００８】しかしながら、この従来の光ファイバプロ
ーブ５２は、クラッド径Ｄ（９０μｍ程度）が検出端部
５１の長さＬ（２〜６μｍ程度）よりもずっと大きいの
で、クラッドの周端部５３が試料２０に衝突して、試料
及び／又はプローブ自体を破損する虞があった。
ーブ５２は、クラッド径Ｄ（９０μｍ程度）が検出端部
５１の長さＬ（２〜６μｍ程度）よりもずっと大きいの
で、クラッドの周端部５３が試料２０に衝突して、試料
及び／又はプローブ自体を破損する虞があった。
【０００９】また、エバネッセント光の出力は、極めて
小さいので、エバネッセント光（パワー）を検出する光
ファイバプローブでは、散乱光の影響を避け、検出効率
を高くする必要がある。
小さいので、エバネッセント光（パワー）を検出する光
ファイバプローブでは、散乱光の影響を避け、検出効率
を高くする必要がある。
【００１０】そこで、本願出願人は、この問題を解決す
るために、例えば図９に示すようにコア６４とクラッド
６２からなる光ファイバ６１の一端にクラッド６２の厚
みを小さくした基端部６３にコア６４を先鋭化した検出
端部６５を有する光ファイバプローブ６０及びその製造
方法を提案し、特願平５ー２９１８２９号として出願し
た。
るために、例えば図９に示すようにコア６４とクラッド
６２からなる光ファイバ６１の一端にクラッド６２の厚
みを小さくした基端部６３にコア６４を先鋭化した検出
端部６５を有する光ファイバプローブ６０及びその製造
方法を提案し、特願平５ー２９１８２９号として出願し
た。
【００１１】この光ファイバは、例えばクラッド６２径
が１２５μｍで、基端部６３径ｄ２が２４μｍで長さＬ
２が１７０μｍであり、コア６４径が３．４μｍ、検出
端部６５の先端角θが１４度であり、検出端部６５の長
さＬ１が５μｍとなっている。
が１２５μｍで、基端部６３径ｄ２が２４μｍで長さＬ
２が１７０μｍであり、コア６４径が３．４μｍ、検出
端部６５の先端角θが１４度であり、検出端部６５の長
さＬ１が５μｍとなっている。
【００１２】そして、この光ファイバプローブ６０は、
表面にクロムと金を蒸着して、被覆層６６Ａ、６６Ｂを
形成し、検出端部６５の先端に微小開口６７を形成して
いた。また、この被覆層６６Ａ、６６Ｂは、より均質な
被覆層とするために、例えば真空中で光ファイバプロー
ブ６０をその中心軸を中心として回転させ、中心軸と垂
直な方向から金等の蒸気を供給して光ファイバプローブ
６０の表面に蒸着膜を形成して作成していた。
表面にクロムと金を蒸着して、被覆層６６Ａ、６６Ｂを
形成し、検出端部６５の先端に微小開口６７を形成して
いた。また、この被覆層６６Ａ、６６Ｂは、より均質な
被覆層とするために、例えば真空中で光ファイバプロー
ブ６０をその中心軸を中心として回転させ、中心軸と垂
直な方向から金等の蒸気を供給して光ファイバプローブ
６０の表面に蒸着膜を形成して作成していた。
【００１３】しかしながら、この蒸着方法を取ると、蒸
着を行なう際に、検出端部６５の先端にも蒸着膜が形成
され、蒸着後に微小開口６７を形成する必要があり、精
度良く微小開口６７を形成することが難しく製造が困難
であった。
着を行なう際に、検出端部６５の先端にも蒸着膜が形成
され、蒸着後に微小開口６７を形成する必要があり、精
度良く微小開口６７を形成することが難しく製造が困難
であった。
【００１４】
【００１５】
【００１６】本発明の目的は、クラッドの周端部が試料
表面に衝突することがなく、検出効率が高く、製造が容
易な光ファイバプローブ及びその製造方法を提供するこ
とにある。
表面に衝突することがなく、検出効率が高く、製造が容
易な光ファイバプローブ及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【００１７】
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
プローブは、コアとクラッドとからなる光ファイバの一
端にクラッドの厚さを薄くした基端部を有し、該基端部
の先端にコアを先鋭化した突出部を有し、該突出部の先
端をエッチングすることにより形成された検出光の波長
よりも直径が小さい微小面積の平坦部を有し、該平坦部
を開口部とするように上記突出部の表面に形成された遮
光性の被覆層を有することを特徴とする。
プローブは、コアとクラッドとからなる光ファイバの一
端にクラッドの厚さを薄くした基端部を有し、該基端部
の先端にコアを先鋭化した突出部を有し、該突出部の先
端をエッチングすることにより形成された検出光の波長
よりも直径が小さい微小面積の平坦部を有し、該平坦部
を開口部とするように上記突出部の表面に形成された遮
光性の被覆層を有することを特徴とする。
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】また、本発明に係る光ファイバプローブ
は、遮光性の被覆層が金からなることを特徴とする。
は、遮光性の被覆層が金からなることを特徴とする。
【００２５】また、本発明に係る光ファイバプローブの
製造方法は、酸化ゲルマニウムを添加した石英コアと石
英クラッドからなる光ファイバの一端を、濃度４０重量
％のフッ化アンモニウム水溶液と濃度５０重量％のフッ
酸と水からなる体積比がＸ1（Ｘ1 ＝１．５〜１．
８）：１：１のエッチング液を用いてエッチングするこ
とによりクラッドの厚さを薄くして基端部を形成する第
１エッチング工程と、基端部の先端側を、濃度４０重量
％のフッ化アンモニウム水溶液と濃度５０重量％のフッ
酸と水からなる体積比がＸ2 （Ｘ2 ＞１．７）：１：１
のエッチング液を用いてエッチングすることによりコア
を先鋭化して突出部を形成する第２エッチング工程と、
基端部の先端側を、濃度４０重量％のフッ化アンモニウ
ム水溶液と濃度５０重量％のフッ酸と水からなる体積比
がＸ3 （Ｘ3 ＞１．７）：１：１のエッチング液を水で
５倍から３０倍に希釈したエッチング液を用いてエッチ
ングし、コアに添加した酸化ゲルマニウムの比率及びエ
ッチング液の組成の比率により決定される所定の時間で
エッチングを終了することにより突出部の先端に検出光
の波長よりも小さい平坦部を形成する第３エッチング工
程と、真空中で光ファイバをその中心軸を中心として回
転させると共に、突出部の側面又は斜め下方からクロム
の蒸気を供給して突出部の表面にクロムの蒸着膜を形成
し、平坦部を開口部とするクロムコーティング工程と、
真空中で光ファイバをその中心軸を中心として回転させ
ると共に、突出部の側面又は斜め下方から金の蒸気を供
給して突出部の表面に金の蒸着膜を形成し、平坦部を開
口部とする金コーティング工程とを有することを特徴と
する。
製造方法は、酸化ゲルマニウムを添加した石英コアと石
英クラッドからなる光ファイバの一端を、濃度４０重量
％のフッ化アンモニウム水溶液と濃度５０重量％のフッ
酸と水からなる体積比がＸ1（Ｘ1 ＝１．５〜１．
８）：１：１のエッチング液を用いてエッチングするこ
とによりクラッドの厚さを薄くして基端部を形成する第
１エッチング工程と、基端部の先端側を、濃度４０重量
％のフッ化アンモニウム水溶液と濃度５０重量％のフッ
酸と水からなる体積比がＸ2 （Ｘ2 ＞１．７）：１：１
のエッチング液を用いてエッチングすることによりコア
を先鋭化して突出部を形成する第２エッチング工程と、
基端部の先端側を、濃度４０重量％のフッ化アンモニウ
ム水溶液と濃度５０重量％のフッ酸と水からなる体積比
がＸ3 （Ｘ3 ＞１．７）：１：１のエッチング液を水で
５倍から３０倍に希釈したエッチング液を用いてエッチ
ングし、コアに添加した酸化ゲルマニウムの比率及びエ
ッチング液の組成の比率により決定される所定の時間で
エッチングを終了することにより突出部の先端に検出光
の波長よりも小さい平坦部を形成する第３エッチング工
程と、真空中で光ファイバをその中心軸を中心として回
転させると共に、突出部の側面又は斜め下方からクロム
の蒸気を供給して突出部の表面にクロムの蒸着膜を形成
し、平坦部を開口部とするクロムコーティング工程と、
真空中で光ファイバをその中心軸を中心として回転させ
ると共に、突出部の側面又は斜め下方から金の蒸気を供
給して突出部の表面に金の蒸着膜を形成し、平坦部を開
口部とする金コーティング工程とを有することを特徴と
する。
【００２６】
【作用】本発明に係る光ファイバプローブでは、突出部
の表面に設けた金等の遮光性の被覆層が光を遮る遮光部
として機能し、開口部とした平坦部が、その大きさに近
い波長のエバネッセント光を選択的に検出する検出部と
して機能する。
の表面に設けた金等の遮光性の被覆層が光を遮る遮光部
として機能し、開口部とした平坦部が、その大きさに近
い波長のエバネッセント光を選択的に検出する検出部と
して機能する。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】また、本発明に係る光ファイバプローブの
製造方法では、第１エッチング工程において、酸化ゲル
マニウムを添加した石英コアと石英クラッドからなる光
ファイバの一端を、エッチングすることによりクラッド
の厚さを薄くして基端部を形成する。そして、第２エッ
チング工程において、基端部の先端側をエッチングする
ことによりコアを先鋭化して突出部を形成する。さら
に、第３エッチング工程において、基端部の先端側をエ
ッチングし、所定の時間でエッチングを終了することに
より突出部の先端に検出光の波長よりも小さい平坦部を
形成する。また、クロムコーティング工程において、突
出部の表面にクロムの蒸着膜を形成し、平坦部を開口部
とする。さらに、金コーティング工程において、突出部
の表面に金の蒸着膜を形成し、平坦部を開口部とする。
製造方法では、第１エッチング工程において、酸化ゲル
マニウムを添加した石英コアと石英クラッドからなる光
ファイバの一端を、エッチングすることによりクラッド
の厚さを薄くして基端部を形成する。そして、第２エッ
チング工程において、基端部の先端側をエッチングする
ことによりコアを先鋭化して突出部を形成する。さら
に、第３エッチング工程において、基端部の先端側をエ
ッチングし、所定の時間でエッチングを終了することに
より突出部の先端に検出光の波長よりも小さい平坦部を
形成する。また、クロムコーティング工程において、突
出部の表面にクロムの蒸着膜を形成し、平坦部を開口部
とする。さらに、金コーティング工程において、突出部
の表面に金の蒸着膜を形成し、平坦部を開口部とする。
【００３２】
【実施例】以下、本発明に係る光ファイバプローブ及び
その製造方法の好適な実施例を図面を参照しながら詳細
に説明する。
その製造方法の好適な実施例を図面を参照しながら詳細
に説明する。
【００３３】本発明に係る光ファイバプローブは、例え
ば図１に示すように、コア２とクラッド３からなる光フ
ァイバ１の一端にクラッド３を径小とした基端部４を有
し、この基端部４の先端にコア２を先鋭化した突出部５
を有し、この突出部５の先端に微小面積の平坦部６を有
してなる。
ば図１に示すように、コア２とクラッド３からなる光フ
ァイバ１の一端にクラッド３を径小とした基端部４を有
し、この基端部４の先端にコア２を先鋭化した突出部５
を有し、この突出部５の先端に微小面積の平坦部６を有
してなる。
【００３４】具体的には、この光ファイバプローブ１０
は、例えばコア２の径ｄc が３．４μｍで、クラッド３
の径ｄ0 が１２５μｍで、基端部４の径ｄ2 が１８μｍ
で、平坦部６の直径が２０ｎｍとなっている。また、光
ファイバ１のコア２は、酸化ゲルマニウムＧｅＯ2 を添
加した石英ＳｉＯ2 からなり、クラッド３は、石英Ｓｉ
Ｏ2 からなる。
は、例えばコア２の径ｄc が３．４μｍで、クラッド３
の径ｄ0 が１２５μｍで、基端部４の径ｄ2 が１８μｍ
で、平坦部６の直径が２０ｎｍとなっている。また、光
ファイバ１のコア２は、酸化ゲルマニウムＧｅＯ2 を添
加した石英ＳｉＯ2 からなり、クラッド３は、石英Ｓｉ
Ｏ2 からなる。
【００３５】ここで、本発明に係る光ファイバプローブ
の加工方法について説明する。酸化ゲルマニウムＧｅＯ
2 を添加した石英ＳｉＯ2 からなるコア２と、石英Ｓｉ
Ｏ2 からなるクラッド３は、濃度４０重量％のフッ化ア
ンモニウム水溶液と濃度５０重量％のフッ酸と水からな
る体積比がＸ：１：１の緩衝フッ酸液にその端面を接触
させておくと、 ＳｉＯ2 ： ＳｉＯ2 ＋ ６ＨＦ → Ｈ2 ＳｉＦ6 ＋２Ｈ2 Ｏ Ｈ2 ＳｉＦ6 ＋２ＮＨ3 →（ＮＨ4 ）2 ＳｉＦ6 ＧｅＯ2 ： ＧｅＯ2 ＋ ６ＨＦ → Ｈ2 ＧｅＦ6 ＋２Ｈ2 Ｏ Ｈ2 ＧｅＦ6 ＋２ＮＨ3 →（ＮＨ4 ）2 ＧｅＦ6 なる化学反応によりクラッド３とコア２がエッチングさ
れる。
の加工方法について説明する。酸化ゲルマニウムＧｅＯ
2 を添加した石英ＳｉＯ2 からなるコア２と、石英Ｓｉ
Ｏ2 からなるクラッド３は、濃度４０重量％のフッ化ア
ンモニウム水溶液と濃度５０重量％のフッ酸と水からな
る体積比がＸ：１：１の緩衝フッ酸液にその端面を接触
させておくと、 ＳｉＯ2 ： ＳｉＯ2 ＋ ６ＨＦ → Ｈ2 ＳｉＦ6 ＋２Ｈ2 Ｏ Ｈ2 ＳｉＦ6 ＋２ＮＨ3 →（ＮＨ4 ）2 ＳｉＦ6 ＧｅＯ2 ： ＧｅＯ2 ＋ ６ＨＦ → Ｈ2 ＧｅＦ6 ＋２Ｈ2 Ｏ Ｈ2 ＧｅＦ6 ＋２ＮＨ3 →（ＮＨ4 ）2 ＧｅＦ6 なる化学反応によりクラッド３とコア２がエッチングさ
れる。
【００３６】また、酸化ゲルマニウムＧｅＯ2 を添加し
た石英からなるコア２と、石英からなるクラッド３と
は、上記緩衝フッ酸液に対する溶解速度に差がある。し
たがって、この緩衝フッ酸液をエッチング液として用い
ることにより、コア２とクラッド３を選択的にエッチン
グすることができる。
た石英からなるコア２と、石英からなるクラッド３と
は、上記緩衝フッ酸液に対する溶解速度に差がある。し
たがって、この緩衝フッ酸液をエッチング液として用い
ることにより、コア２とクラッド３を選択的にエッチン
グすることができる。
【００３７】すなわち、この光ファイバの加工方法で
は、第１エッチング工程において、図２Ａに示す光ファ
イバ１の一端を、フッ化アンモニウムＮＨ4 Ｆの体積比
Ｘが１．７である緩衝フッ酸液を用いてエッチングを行
なうことにより、例えば図２Ｂに示すように、クラッド
３の厚さを薄くして基端部４を形成する。
は、第１エッチング工程において、図２Ａに示す光ファ
イバ１の一端を、フッ化アンモニウムＮＨ4 Ｆの体積比
Ｘが１．７である緩衝フッ酸液を用いてエッチングを行
なうことにより、例えば図２Ｂに示すように、クラッド
３の厚さを薄くして基端部４を形成する。
【００３８】また、第２エッチング工程において、フッ
化アンモニウムＮＨ4 Ｆの体積比Ｘが１．７以上である
緩衝フッ酸液を用いてエッチングを行なうことにより、
例えば図２Ｃに示すように、基端部４の先端にコア２を
先鋭化した突出部５を形成する。
化アンモニウムＮＨ4 Ｆの体積比Ｘが１．７以上である
緩衝フッ酸液を用いてエッチングを行なうことにより、
例えば図２Ｃに示すように、基端部４の先端にコア２を
先鋭化した突出部５を形成する。
【００３９】さらに、第３エッチング工程において、第
２エッチング工程で用いた緩衝フッ酸液を水で１０倍に
薄めたエッチング液を用いてエッチングし、コア２に添
加した酸化ゲルマニウムＧｅＯ2 の比率及びエッチング
液の組成の比率により決定される所定の時間でエッチン
グを終了することにより、例えば図２Ｄに示すように、
突出部５の先端に平坦部６を形成する。
２エッチング工程で用いた緩衝フッ酸液を水で１０倍に
薄めたエッチング液を用いてエッチングし、コア２に添
加した酸化ゲルマニウムＧｅＯ2 の比率及びエッチング
液の組成の比率により決定される所定の時間でエッチン
グを終了することにより、例えば図２Ｄに示すように、
突出部５の先端に平坦部６を形成する。
【００４０】ここで、第３エッチング工程をさらに詳し
く説明する。第２エッチング工程により突出部５を形成
した光ファイバ１０を、さらに、第２エッチング工程の
エッチング液（Ｘ＝１０）を水で１０倍に薄めたエッチ
ング液を使用してエッチングしたところ、例えば図３に
示すように、突出部５の先端の形状及び先端の径が周期
的に変化してエッチングが進行する現象が観測された。
なお、図３中に示した四角形の記号は突出部５の先端が
平坦である状態を表し、円の記号は突出部５の先端が半
球状である状態を表し、四角形中に円が示された記号は
突出部５の先端が平坦と半球状の中間の形状である状態
を表している。
く説明する。第２エッチング工程により突出部５を形成
した光ファイバ１０を、さらに、第２エッチング工程の
エッチング液（Ｘ＝１０）を水で１０倍に薄めたエッチ
ング液を使用してエッチングしたところ、例えば図３に
示すように、突出部５の先端の形状及び先端の径が周期
的に変化してエッチングが進行する現象が観測された。
なお、図３中に示した四角形の記号は突出部５の先端が
平坦である状態を表し、円の記号は突出部５の先端が半
球状である状態を表し、四角形中に円が示された記号は
突出部５の先端が平坦と半球状の中間の形状である状態
を表している。
【００４１】具体的な突出部５の先端の形状は、エッチ
ング開始から１分後には、例えば図４Ａに示すように、
半球状となり、エッチング開始から２分後には、例えば
図４Ｂに示すように、平坦な状態となり、エッチング開
始から３分後には、例えば図４Ｃに示すように、平坦な
状態と半球状の中間の形状となる。
ング開始から１分後には、例えば図４Ａに示すように、
半球状となり、エッチング開始から２分後には、例えば
図４Ｂに示すように、平坦な状態となり、エッチング開
始から３分後には、例えば図４Ｃに示すように、平坦な
状態と半球状の中間の形状となる。
【００４２】また、この現象の進行は、エッチング液の
濃度に依存しており、第２エッチング工程のエッチング
液を水で２０倍に薄めたエッチング液を使用してエッチ
ングすると、エッチングの進行は、図３に示すエッチン
グ時間を２倍にした状態とほぼ一致する。さらに、この
現象の進行は、コア２に添加した酸化ゲルマニウムの比
率に依存することがわかった。
濃度に依存しており、第２エッチング工程のエッチング
液を水で２０倍に薄めたエッチング液を使用してエッチ
ングすると、エッチングの進行は、図３に示すエッチン
グ時間を２倍にした状態とほぼ一致する。さらに、この
現象の進行は、コア２に添加した酸化ゲルマニウムの比
率に依存することがわかった。
【００４３】すなわち、適当な時間でエッチングを終了
すれば必要とする突出部の先端の形状を得ることができ
る。そこで、第３エッチング工程では、コア２に添加し
た酸化ゲルマニウムＧｅＯ2 の比率及びエッチング液の
組成の比率により決定される所定の時間でエッチングを
終了している。
すれば必要とする突出部の先端の形状を得ることができ
る。そこで、第３エッチング工程では、コア２に添加し
た酸化ゲルマニウムＧｅＯ2 の比率及びエッチング液の
組成の比率により決定される所定の時間でエッチングを
終了している。
【００４４】かくして、例えば上述の図１に示す構造の
光ファイバプローブ１０が形成され、突出部５の先端に
容易に平坦部６を形成することができる。
光ファイバプローブ１０が形成され、突出部５の先端に
容易に平坦部６を形成することができる。
【００４５】また、本発明に係る光ファイバプローブ
は、例えば図５に示すように、コア２とクラッド３から
なる光ファイバ１の一端にクラッド３を径小とした基端
部４を有し、この基端部４の先端にコア２を先鋭化した
突出部５を有し、この突出部５の先端に微小面積の平坦
部６を有し、突出部５にクロムによる第１の被覆層７Ａ
と、金による第２の被覆層７Ｂを設けると共に、突出部
５の先端の平坦部６を開口部としている。
は、例えば図５に示すように、コア２とクラッド３から
なる光ファイバ１の一端にクラッド３を径小とした基端
部４を有し、この基端部４の先端にコア２を先鋭化した
突出部５を有し、この突出部５の先端に微小面積の平坦
部６を有し、突出部５にクロムによる第１の被覆層７Ａ
と、金による第２の被覆層７Ｂを設けると共に、突出部
５の先端の平坦部６を開口部としている。
【００４６】そして、この光ファイバプローブ２０は、
例えば物体表面の光の波長より小さい領域に局在するエ
バネッセント光を検出して物体の形状を測定するフォト
ン走査型顕微鏡に使用する。そして、光ファイバプロー
ブ２０は、突出部５の表面の被覆層７が散乱光を遮る遮
光部として機能し、平坦部６が平坦部６の大きさに近い
波長のエバネッセント光を選択的に検出する検出部とし
て機能する。かくして、散乱光に影響されずにエバネッ
セント光を検出することができ、従来に比して検出効率
が高い光ファイバプローブとなる。
例えば物体表面の光の波長より小さい領域に局在するエ
バネッセント光を検出して物体の形状を測定するフォト
ン走査型顕微鏡に使用する。そして、光ファイバプロー
ブ２０は、突出部５の表面の被覆層７が散乱光を遮る遮
光部として機能し、平坦部６が平坦部６の大きさに近い
波長のエバネッセント光を選択的に検出する検出部とし
て機能する。かくして、散乱光に影響されずにエバネッ
セント光を検出することができ、従来に比して検出効率
が高い光ファイバプローブとなる。
【００４７】また、この光ファイバプローブ２０では、
クロムによる第１の被覆層７Ａを設けることにより、金
による第２の被覆層７Ｂを均一且つ安定に形成してい
る。
クロムによる第１の被覆層７Ａを設けることにより、金
による第２の被覆層７Ｂを均一且つ安定に形成してい
る。
【００４８】なお、上述の実施例では、第２の被覆層７
Ｂとして金を使用したが、第２の被覆層７Ｂは、遮光性
の素材であれば、例えばアルミニウム、銀等でもよい。
また、上述の実施例では、第１の被覆層７Ａとしてクロ
ムを使用したが、第１の被覆層７Ａは、石英ガラスに付
着あるいは吸着しやすく、第２の被覆層７Ｂに使用する
素材が付着あるいは吸着しやすい素材であればよい。
Ｂとして金を使用したが、第２の被覆層７Ｂは、遮光性
の素材であれば、例えばアルミニウム、銀等でもよい。
また、上述の実施例では、第１の被覆層７Ａとしてクロ
ムを使用したが、第１の被覆層７Ａは、石英ガラスに付
着あるいは吸着しやすく、第２の被覆層７Ｂに使用する
素材が付着あるいは吸着しやすい素材であればよい。
【００４９】ここで、この光ファイバプローブ２０の製
造方法を説明する。まず、上述の図２に示す光ファイバ
プローブの加工方法と同様に、第１エッチング工程にお
いて、光ファイバ１の一端に、上述の図２Ｂに示すよう
に、クラッド３の厚さを薄くした基端部４を形成し、第
２エッチング工程において、上述の図２Ｃに示すよう
に、基端部４の先端にコア２を先鋭化した突出部５を形
成し、第３エッチング工程において、上述の図２Ｄに示
すように、突出部５の先端に平坦部６を形成する。
造方法を説明する。まず、上述の図２に示す光ファイバ
プローブの加工方法と同様に、第１エッチング工程にお
いて、光ファイバ１の一端に、上述の図２Ｂに示すよう
に、クラッド３の厚さを薄くした基端部４を形成し、第
２エッチング工程において、上述の図２Ｃに示すよう
に、基端部４の先端にコア２を先鋭化した突出部５を形
成し、第３エッチング工程において、上述の図２Ｄに示
すように、突出部５の先端に平坦部６を形成する。
【００５０】つぎに、クロムコーティング工程におい
て、例えば図６に示すように、例えば加熱ボート式真空
蒸着装置を用いて真空中で光ファイバ１０をその中心軸
を中心として回転させながら、平坦部６の側面、あるい
は斜め下方からクロムの蒸気３０を供給すると突出部５
の側面にクロムが蒸着され、第１の被覆層７Ａが形成さ
れる。このとき、平坦部６は蒸気３０の流れと平行、あ
るいは影となり、クロムが蒸着されず開口部となる。
て、例えば図６に示すように、例えば加熱ボート式真空
蒸着装置を用いて真空中で光ファイバ１０をその中心軸
を中心として回転させながら、平坦部６の側面、あるい
は斜め下方からクロムの蒸気３０を供給すると突出部５
の側面にクロムが蒸着され、第１の被覆層７Ａが形成さ
れる。このとき、平坦部６は蒸気３０の流れと平行、あ
るいは影となり、クロムが蒸着されず開口部となる。
【００５１】さらに、金コーティング工程において、上
述の図６に示すように、真空中で光ファイバ１０をその
中心軸を中心として回転させながら、平坦部６の側面、
あるいは斜め下方から金の蒸気３０を供給すると突出部
５の側面に金が蒸着され、第２の被覆層７Ｂが形成され
る。このとき、平坦部６は蒸気３０の流れと平行、ある
いは影となり、金が蒸着されず開口部となる。
述の図６に示すように、真空中で光ファイバ１０をその
中心軸を中心として回転させながら、平坦部６の側面、
あるいは斜め下方から金の蒸気３０を供給すると突出部
５の側面に金が蒸着され、第２の被覆層７Ｂが形成され
る。このとき、平坦部６は蒸気３０の流れと平行、ある
いは影となり、金が蒸着されず開口部となる。
【００５２】この結果、容易に突出部５に被覆層７を形
成すると共に、平坦部６を開口部とすることができる。
成すると共に、平坦部６を開口部とすることができる。
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【発明の効果】上述の説明で明らかなように、突出部の
表面に設けた金等の遮光性の被覆層が光を遮る遮光部と
して機能し、開口部とした平坦部が、その大きさに近い
波長のエバネッセント光を選択的に検出する検出部とし
て機能することにより、クラッドの周端部が試料表面に
衝突することがなく、検出効率が高い光ファイバプロー
ブを提供することができる。
表面に設けた金等の遮光性の被覆層が光を遮る遮光部と
して機能し、開口部とした平坦部が、その大きさに近い
波長のエバネッセント光を選択的に検出する検出部とし
て機能することにより、クラッドの周端部が試料表面に
衝突することがなく、検出効率が高い光ファイバプロー
ブを提供することができる。
【００６０】
【００６１】
【００６２】
【００６３】また、本発明に係る光ファイバプローブの
製造方法では、第１エッチング工程において、酸化ゲル
マニウムを添加した石英コアと石英クラッドからなる光
ファイバの一端を、エッチングすることによりクラッド
の厚さを薄くして基端部を形成し、第２エッチング工程
において、基端部の先端側をエッチングすることにより
コアを先鋭化して突出部を形成し、第３エッチング工程
において、基端部の先端側をエッチングし、所定の時間
でエッチングを終了することにより突出部の先端に検出
光の波長よりも小さい平坦部を形成し、クロムコーティ
ング工程において、突出部の表面にクロムの蒸着膜を形
成し、平坦部を開口部とし、金コーティング工程におい
て、突出部の表面に金の蒸着膜を形成し、平坦部を開口
部としたから、突出部の先端に容易に平坦部を形成する
ことができ、検出効率に優れた光ファイバプローブを製
造することができる。
製造方法では、第１エッチング工程において、酸化ゲル
マニウムを添加した石英コアと石英クラッドからなる光
ファイバの一端を、エッチングすることによりクラッド
の厚さを薄くして基端部を形成し、第２エッチング工程
において、基端部の先端側をエッチングすることにより
コアを先鋭化して突出部を形成し、第３エッチング工程
において、基端部の先端側をエッチングし、所定の時間
でエッチングを終了することにより突出部の先端に検出
光の波長よりも小さい平坦部を形成し、クロムコーティ
ング工程において、突出部の表面にクロムの蒸着膜を形
成し、平坦部を開口部とし、金コーティング工程におい
て、突出部の表面に金の蒸着膜を形成し、平坦部を開口
部としたから、突出部の先端に容易に平坦部を形成する
ことができ、検出効率に優れた光ファイバプローブを製
造することができる。
【図１】本発明を適用した光ファイバプローブの構造を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明に係る光ファイバの製造方法を説明する
ための図である。
ための図である。
【図３】上記光ファイバの加工方法の具体的な第３エッ
チング工程を説明するための図である。
チング工程を説明するための図である。
【図４】上記第３エッチング工程における光ファイバ
（プローブ）のエッチングを説明するための図である。
（プローブ）のエッチングを説明するための図である。
【図５】本発明を適用した他の光ファイバプローブの構
造を示す図である。
造を示す図である。
【図６】本発明を適用した他の光ファイバプローブの製
造方法のコーティング工程を説明するための図である。
造方法のコーティング工程を説明するための図である。
【図７】従来の光ファイバと光導波路との接続を説明す
るための図である。
るための図である。
【図８】フォトン走査型顕微鏡の原理を模式的に示す図
である。
である。
【図９】従来の光ファイバプローブの構造を示す図であ
る。
る。
１ 光ファイバ ２ コア ３ クラッド ４ 基端部 ５ 突出部 ６ 平坦部 ７Ａ 第１の被覆層 ７Ｂ 第２の被覆層 １０、２０ 光ファイバプローブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−318503（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−91710（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−291310（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−242330（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−289238（ＪＰ，Ａ) ＪＡＰＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＰＡＲＴ ２，ＶＯＬ．31（９Ａ）, Ｌ1302−Ｌ1304 第11回光波センシング技術研究会講演 予稿集、（平成５年６月10日発行）、 （社）応用物理学会、ｐ．43−49 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 37/00 G02B 6/00 - 6/54 G12B 21/06
Claims (4)
- 【請求項１】 コアとクラッドとからなる光ファイバの
一端にクラッドの厚さを薄くした基端部を有し、 該基端部の先端にコアを先鋭化した突出部を有し、 該突出部の先端をエッチングすることにより形成された
検出光の波長よりも直径が小さい微小面積の平坦部を有
し、 該平坦部を開口部とするように上記突出部の表面に形成
された遮光性の被覆層を有することを特徴とする光ファ
イバプローブ。 - 【請求項２】 前記遮光性の被覆層が金からなることを
特徴とする請求項１記載の光ファイバプローブ。 - 【請求項３】 酸化ゲルマニウムを添加した石英コアと
石英クラッドからなる光ファイバの一端を、濃度４０重
量％のフッ化アンモニウム水溶液と濃度５０重量％のフ
ッ酸と水からなる体積比がＸ1 （Ｘ1 ＝１．５〜１．
８）：１：１のエッチング液を用いてエッチングするこ
とによりクラッドの厚さを薄くして基端部を形成する第
１エッチング工程と、 基端部の先端側を、濃度４０重量％のフッ化アンモニウ
ム水溶液と濃度５０重量％のフッ酸と水からなる体積比
がＸ2 （Ｘ2 ＞１．７）：１：１のエッチング液を用い
てエッチングすることにより上記コアを先鋭化して突出
部を形成する第２エッチング工程と、 基端部の先端側を、濃度４０重量％のフッ化アンモニウ
ム水溶液と濃度５０重量％のフッ酸と水からなる体積比
がＸ3 （Ｘ3 ＞１．７）：１：１のエッチング液を水で
希釈したエッチング液を用いてエッチングし、コアに添
加した酸化ゲルマニウムの比率及びエッチング液の組成
の比率により決定される所定の時間でエッチングを終了
することにより突出部の先端に検出光の波長よりも直径
が小さい微小面積の平坦部を形成する第３エッチング工
程と、 真空中で光ファイバをその中心軸を中心として回転させ
ると共に、突出部の側面又は斜め下方からクロムの蒸気
を供給して突出部の表面にクロムの蒸着膜を形成し、平
坦部を開口部とするクロムコーティング工程と、 真空中で光ファイバをその中心軸を中心として回転させ
ると共に、突出部の側面又は斜め下方から金の蒸気を供
給して突出部の表面に金の蒸着膜を形成し、平坦部を開
口部とする金コーティング工程とを有することを特徴と
する光ファイバプローブの製造方法。 - 【請求項４】 上記第３エッチング工程では、基端部の
先端側を、濃度４０重量％のフッ化アンモニウム水溶液
と濃度５０重量％のフッ酸と水からなる体積比がＸ3
（Ｘ3 ＞１．７）：１：１のエッチング液を水で５倍か
ら３０倍に希釈したエッチング液を用いてエッチングし
て、突出部の先端に検出光の波長よりも直径が小さい微
小面積の平坦部を形成することを特徴とする請求項３記
載の光ファイバプローブの製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06055697A JP3097892B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | 光ファイバ及びその加工方法、光ファイバプローブ及びその製造方法 |
| US08/704,615 US5812723A (en) | 1994-03-24 | 1994-06-03 | Optical fiber with tapered end of core protruding from clad |
| EP94917156A EP0752601B1 (en) | 1994-03-24 | 1994-06-03 | Optical fiber and its manufacture |
| AU23746/95A AU2374695A (en) | 1994-03-24 | 1994-06-03 | Optical fiber and its manufacture |
| DE69432674T DE69432674T2 (de) | 1994-03-24 | 1994-06-03 | Optische faser und ihre herstellung |
| AT94917156T ATE240538T1 (de) | 1994-03-24 | 1994-06-03 | Optische faser und ihre herstellung |
| PCT/JP1994/000906 WO1995025972A1 (en) | 1994-03-24 | 1994-06-03 | Optical fiber and its manufacture |
| US09/095,352 US5928525A (en) | 1994-03-24 | 1998-06-09 | Method for optical fiber with tapered end core protruding from clad |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06055697A JP3097892B2 (ja) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | 光ファイバ及びその加工方法、光ファイバプローブ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07261039A JPH07261039A (ja) | 1995-10-13 |
| JP3097892B2 true JP3097892B2 (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13006093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06055697A Expired - Fee Related JP3097892B2 (ja) | 1994-03-24 | 1994-03-25 | 光ファイバ及びその加工方法、光ファイバプローブ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3097892B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3706868B2 (ja) * | 1997-04-23 | 2005-10-19 | エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 | 光プローブおよび光プローブ製造方法および走査型プローブ顕微鏡 |
| JP5578663B2 (ja) * | 2010-04-27 | 2014-08-27 | 学校法人立命館 | 先端加工光ファイバの製造方法、光ファイバの先端加工装置、及び液面検出方法 |
-
1994
- 1994-03-25 JP JP06055697A patent/JP3097892B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＪＡＰＡＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＰＡＲＴ ２，ＶＯＬ．３１（９Ａ），Ｌ１３０２−Ｌ１３０４ |
| 第１１回光波センシング技術研究会講演予稿集、（平成５年６月１０日発行）、（社）応用物理学会、ｐ．４３−４９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07261039A (ja) | 1995-10-13 |
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