JP4027352B2 - 光ファイバプローブ装置 - Google Patents
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Description
該レーザ光源からの前記レーザ光を前記光ファイバプローブの位置を検出するための位置検出光と参照光とに分波して出射するとともに、逆方向に反射されて戻ってくる該位置検出光と該参照光とを合波して干渉光を出射するビームスプリッタ(11)と、該ビームスプリッタからの前記参照光を逆方向に反射する反射手段(12)と、前記ビームスプリッタからの前記位置検出光を受けて前記光ファイバプローブに入射させるとともに、該光ファイバプローブに入射された当該位置検出光の前記試料の表面で反射されて戻ってきた反射光と前記試料から前記開口部を介して入射される前記被測定光とを分波し、分波した前記位置検出光の反射光を前記ビームスプリッタに出射するとともに、分波した該被測定光を前記試料の特性を評価する装置に出射する波長分波器(4)と、前記ビームスプリッタから出射される前記干渉光を受け、該干渉光の光強度を検出し、それに基づいたデータを出力する光強度検出手段(27)と、前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離を変化させるために、前記位置を変化させるための制御信号を前記移動手段に出力するとともに、その距離の変化に伴って生じる干渉縞の強度変化に対応した前記光強度検出手段からの前記データにより当該距離の変化を求める処理手段(38)とを備えた。
本発明の第1実施形態の光ファイバプローブ装置の構成を図1に示す。光ファイバプローブ1は、図2に示すように、コア1a、クラッド1b及び金属又は誘電体により形成された被覆部1cで構成されており、フォトニック結晶デバイス、光集積回路、光プリント板、光導波路等の試料10の中を伝搬する光信号の一部を評価のために被測定光として取り込めるように、その先端に設けられた開口部1dの開口部端面1eが載置台3に載せられた試料10の表面に近接して配置されている。移動手段2は、例えばアクチュエータで構成され、処理手段8から出力される制御信号aによって載置台3を上下方向に移動させて、開口部端面1eの試料10の表面に対する位置を変化させる。そして、これにより、開口部端面1eと試料10の表面との距離Lを変化させる。
本発明の第2実施形態の光ファイバプローブ装置の構成を図4に示す。第2実施形態は、図1に示した第1実施形態とは、光ファイバプローブ1の開口部端面1eで反射されて戻ってきた第1の反射光と試料10の表面で反射されて戻ってきた第2の反射光との位相差に起因して生じる光スペクトルのリップルから光ファイバプローブ1の開口部端面1eと試料10の表面との距離Lを求める点で同じであり、その光スペクトルのリップルの検出の仕方のみが異なっている。すなわち、第1実施形態では、広帯域光源5と光スペクトル検出手段7の組み合わせにより、波長の選択性を受信側に持たせるようにしたのに対して、第2実施形態の場合には、処理手段18から入力される掃引信号bで制御される波長可変光源15と光強度検出手段17の組み合わせにより、波長の選択性を送信側に持たせた点で異なる。以下、主にこの異なる点について説明する。
本発明の第3実施形態の光ファイバプローブ装置の構成を図5に示す。図1に示した第1実施形態と同一要素には同一符号を付し詳細説明は省略する。光ファイバプローブ1は、その先端の開口部端面1eが載置台3に載せられた試料10の表面に近接して配置されている。なお、開口部端面1eには、減反射膜が施されており、光ファイバプローブ1に入射される位置検出光(後述する)の、この開口部端面1eにおける反射を少なくしている。移動手段2は、処理手段28から出力される制御信号aによって載置台3を上下方向に移動させて、開口部端面1eの試料10の表面に対する位置を変化させる。そして、これにより、開口部端面1eと試料10の表面との距離Lを変化させる。光源25は、光ファイバプローブ1の位置を検出する(すなわち光ファイバプローブ1の開口部端面1eと試料10の表面との距離Lを検出する)ために、被測定光の波長とは異なる所定の波長の光を発生し位置検出光として光分岐器6に出射する。光分岐器6は、光源25からの位置検出光を分岐して波長分波器4に出射するとともに、波長分波器4から入射される反射光(後述する)を分岐して光強度検出手段27に出射する。
本発明の第4実施形態の光ファイバプローブ装置の構成を図7に示す。図1に示した第1実施形態と同一要素には同一符号を付し詳細説明は省略する。光ファイバプローブ1は、その先端の開口部端面1eが載置台3に載せられた試料10の表面に近接して配置されている。なお、開口部端面1eには、減反射膜が施されており、光ファイバプローブ1に入射される位置検出光(後述する)の、この開口部端面1eにおける反射を少なくしている。移動手段2は、処理手段38から出力される制御信号aによって載置台3を上下方向に移動させて、開口部端面1eの試料10の表面に対する位置を変化させる。そして、これにより、開口部端面1eと試料10の表面との距離Lを変化させる。レーザ光源35は、例えば可干渉性の良好な(干渉距離の長い)He−Neレーザ等で構成されており、光ファイバプローブ1の位置を検出する(すなわち移動手段2より光ファイバプローブ1の開口部端面1eと試料10の表面との距離Lを変化させたときの、その変化量を検出する)ために、被測定光の波長とは異なる所定の波長(既知の波長)のレーザ光を発生してビームスプリッタ(BS)11に出射する。
本発明の第5実施形態の光ファイバプローブ装置の構成を図9に示す。第5実施形態は、図7に示した第4実施形態とは、試料10の表面で反射されて戻ってくる位置検出光の反射光と、反射手段12で反射されて戻ってくる参照光とを合波して干渉光を発生させ、その干渉光の光強度から光ファイバプローブ1の開口部端面1eと試料10の表面との距離Lの変化を検出すること(すなわち干渉計を構成して測定すること)は同じであるが、第4実施形態では、可干渉性の良好なレーザ光を用いて干渉光の光強度がレーザ光の波長の周期で繰り返して変わることを利用して、相対的な距離Lの変化を求めるようにしたのに対して、第5実施形態の場合には、波長幅の広い広帯域光を用い、参照光の光路長と位置検出光の光路長とが一致したときに、干渉光の光強度が最大となることを利用して、距離Lの変化を求める点で異なる。以下、主にこの異なる点について説明する。
Claims (7)
- 載置台に載置された試料の中を伝搬する光信号の一部を被測定光として取り込む開口部を先端に有し、該開口部の開口部端面を前記試料に近接して配置された光ファイバプローブ(1)と、
前記載置台及び前記光ファイバプローブの少なくともどちらか一方を移動させて、該光ファイバプローブの開口部端面の前記試料の表面に対する相対的な位置を変化させる移動手段(2)と、
所定の波長範囲でなる広帯域光を発生し前記光ファイバプローブの位置を検出するための位置検出光として出射する広帯域光源(5)と、
該広帯域光源からの前記位置検出光を分岐して出射する光分岐器(6)と、
該光分岐器からの前記位置検出光を受けて前記光ファイバプローブに入射させるとともに、該光ファイバプローブに入射された当該位置検出光の内の、該光ファイバプローブの開口部端面で反射された第1の反射光及び前記試料の表面で反射された第2の反射光と前記試料から前記開口部を介して入射される前記被測定光とを分波し、分波した該第1及び第2の反射光を前記光分岐器に出射するとともに、分波した該被測定光を前記試料の特性を評価する装置に出射する波長分波器(4)と、
前記光分岐器から分岐して出射される前記第1及び第2の反射光を受け、該第1の反射光と該第2の反射光との位相差に起因して生じる光スペクトルのリップルを検出し、それに基づいたデータを出力する光スペクトル検出手段(7)と、
該光スペクトル検出手段からの前記データにより前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離を求め、かつ、前記位置を変化させるための制御信号を前記移動手段に出力する処理手段(8)とを備えたことを特徴とする光ファイバプローブ装置。 - 載置台に載置された試料の中を伝搬する光信号の一部を被測定光として取り込む開口部を先端に有し、該開口部の開口部端面を前記試料に近接して配置された光ファイバプローブ(1)と、
前記載置台及び前記光ファイバプローブの少なくともどちらか一方を移動させて、該光ファイバプローブの開口部端面の前記試料の表面に対する相対的な位置を変化させる移動手段(2)と、
所定の波長範囲の光を順次発生し前記光ファイバプローブの位置を検出するための位置検出光として出射する波長可変光源(15)と、
該波長可変光源からの前記位置検出光を分岐して出射する光分岐器(6)と、
該光分岐器からの前記位置検出光を受けて前記光ファイバプローブに入射させるとともに、該光ファイバプローブに入射された当該位置検出光の内の、該光ファイバプローブの開口部端面で反射された第1の反射光及び前記試料の表面で反射された第2の反射光と前記試料から前記開口部を介して入射される前記被測定光とを分波し、分波した該第1及び第2の反射光を前記光分岐器に出射するとともに、分波した該被測定光を前記試料の特性を評価する装置に出射する波長分波器(4)と、
前記光分岐器から分岐して出射される前記第1及び第2の反射光を受け、該第1の反射光と該第2の反射光との位相差に起因して生じる光強度のリップルを検出し、それに基づいたデータを出力する光強度検出手段(17)と、
前記波長可変光源に前記所定の波長範囲の光を順次発生させるための掃引信号を出力するとともに、該波長可変光源から順次発生されて出射される前記位置検出光の発振波長と前記光強度検出手段からの前記データとで決まる光スペクトルのリップルから前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離を求め、かつ、前記位置を変化させるための制御信号を前記移動手段に出力する処理手段(18)とを備えたことを特徴とする光ファイバプローブ装置。 - 載置台に載置された試料の中を伝搬する光信号の一部を被測定光として取り込むための、減反射膜が施された開口部端面を備えた開口部を先端に有し、該開口部の開口部端面を前記試料に近接して配置された光ファイバプローブ(1)と、
前記載置台及び前記光ファイバプローブの少なくともどちらか一方を移動させて、該光ファイバプローブの開口部端面の前記試料の表面に対する相対的な位置を変化させる移動手段(2)と、
所定波長の光を発生し前記光ファイバプローブの位置を検出するための位置検出光として出射する光源(25)と、
該光源からの前記位置検出光を分岐して出射する光分岐器(6)と、
該光分岐器からの前記位置検出光を受けて前記光ファイバプローブに入射させるとともに、該光ファイバプローブに入射された当該位置検出光の前記試料の表面で反射されて戻ってきた反射光と前記試料から前記開口部を介して入射される前記被測定光とを分波し、分波した前記反射光を前記光分岐器に出射するとともに、分波した該被測定光を前記試料の特性を評価する装置に出射する波長分波器(4)と、
前記光分岐器から分岐して出射される前記反射光を受け、該反射光の光強度を検出し、それに基づいたデータを出力する光強度検出手段(27)と、
前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離に対する前記反射光の光強度の関係を予め記憶している距離テーブル(28a)を有し、前記光強度検出手段からの前記データで前記距離テーブルを参照することにより、前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離を求め、かつ、前記位置を変化させるための制御信号を前記移動手段に出力する処理手段(28)とを備えたことを特徴とする光ファイバプローブ装置。 - 前記光分岐器がサーキュレータで置き換えられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光ファイバプローブ装置。
- 載置台に載置された試料の中を伝搬する光信号の一部を被測定光として取り込むための、減反射膜が施された開口部端面を備えた開口部を先端に有し、該開口部の開口部端面を前記試料に近接して配置された光ファイバプローブ(1)と、
前記載置台及び前記光ファイバプローブの少なくともどちらか一方を移動させて、該光ファイバプローブの開口部端面の前記試料の表面に対する相対的な位置を変化させる移動手段(2)と、
所定波長のレーザ光を発生し出射するレーザ光源(35)と、
該レーザ光源からの前記レーザ光を前記光ファイバプローブの位置を検出するための位置検出光と参照光とに分波して出射するとともに、逆方向に反射されて戻ってくる該位置検出光と該参照光とを合波して干渉光を出射するビームスプリッタ(11)と、
該ビームスプリッタからの前記参照光を逆方向に反射する反射手段(12)と、
前記ビームスプリッタからの前記位置検出光を受けて前記光ファイバプローブに入射させるとともに、該光ファイバプローブに入射された当該位置検出光の前記試料の表面で反射されて戻ってきた反射光と前記試料から前記開口部を介して入射される前記被測定光とを分波し、分波した前記位置検出光の反射光を前記ビームスプリッタに出射するとともに、分波した該被測定光を前記試料の特性を評価する装置に出射する波長分波器(4)と、
前記ビームスプリッタから出射される前記干渉光を受け、該干渉光の光強度を検出し、それに基づいたデータを出力する光強度検出手段(27)と、
前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離を変化させるために、前記位置を変化させるための制御信号を前記移動手段に出力するとともに、その距離の変化に伴って生じる干渉縞の強度変化に対応した前記光強度検出手段からの前記データにより当該距離の変化を求める処理手段(38)とを備えたことを特徴とする光ファイバプローブ装置。 - 載置台に載置された試料の中を伝搬する光信号の一部を被測定光として取り込むための、減反射膜が施された開口部端面を備えた開口部を先端に有し、該開口部の開口部端面を前記試料に近接して配置された光ファイバプローブ(1)と、
前記載置台及び前記光ファイバプローブの少なくともどちらか一方を移動させて、該光ファイバプローブの開口部端面の前記試料の表面に対する相対的な位置を変化させる移動手段(2)と、
所定の波長範囲でなる広帯域光を発生し出射する広帯域光源(5)と、
該広帯域光源からの前記広帯域光を前記光ファイバプローブの位置を検出するための位置検出光と参照光とに分波して出射するとともに、逆方向に反射されて戻ってくる該位置検出光と該参照光とを合波して干渉光を出射するビームスプリッタ(11)と、
該ビームスプリッタからの前記参照光を逆方向に反射する反射手段(12)と、
前記ビームスプリッタからの前記位置検出光を受けて前記光ファイバプローブに入射させるとともに、該光ファイバプローブに入射された当該位置検出光の前記試料の表面で反射されて戻ってきた反射光と前記試料から前記開口部を介して入射される前記被測定光とを分波し、分波した前記位置検出光の反射光を前記ビームスプリッタに出射するとともに、分波した該被測定光を前記試料の特性を評価する装置に出射する波長分波器(4)と、
前記ビームスプリッタから出射される前記干渉光を受け、該干渉光の光強度を検出し、それに基づいたデータを出力する光強度検出手段(27)と、
前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離に対する前記干渉光の光強度の関係を予め記憶している距離テーブル(48a)を有し、前記光強度検出手段からの前記データで前記距離テーブルを参照することにより、前記光ファイバプローブの開口部端面と前記試料の表面との距離を求め、かつ、前記位置を変化させるための制御信号を前記移動手段に出力する処理手段(48)とを備えたことを特徴とする光ファイバプローブ装置。 - 前記ビームスプリッタと前記反射手段との間に、前記ビームスプリッタから出射される前記参照光の光路長を変化させる光遅延器(13)を備えたことを特徴とする請求項6に記載の光ファイバプローブ装置。
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