JPH06222243A - Optical waveguide module - Google Patents
Optical waveguide moduleInfo
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- JPH06222243A JPH06222243A JP5012848A JP1284893A JPH06222243A JP H06222243 A JPH06222243 A JP H06222243A JP 5012848 A JP5012848 A JP 5012848A JP 1284893 A JP1284893 A JP 1284893A JP H06222243 A JPH06222243 A JP H06222243A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路へ効率よく光
ビームを入射させるための光学系を備えた光導波路モジ
ュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide module provided with an optical system for efficiently injecting a light beam into an optical waveguide.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光導波路に、光を入射するための手段に
は、（１）レンズを介する方法、（２）光ファイバーを
導波路端面に直接接続する方法等がある。いずれの方法
においても、入射する光と光導波路のモードプロファイ
ルが一致しない場合には、結合効率が低下してしまう。2. Description of the Related Art As means for making light incident on an optical waveguide, there are (1) a method through a lens, (2) a method in which an optical fiber is directly connected to an end face of the waveguide. In either method, if the incident light and the mode profile of the optical waveguide do not match, the coupling efficiency decreases.
【０００３】一般に、入射光は、強度分布が等方的な円
形ビームの場合が多いが、基板上にコア部を形成した光
導波路のモードプロファイルは楕円形の場合が多い。そ
こで、（１）２つの円筒レンズを用いて入射光ビームの
形状を成形してから光導波路に入射する方法、（２）テ
ーパ導波路で入射光ビームのモードプロファイルを変換
してから光導波路に入射する方法等を用いて、入射光と
光導波路のモードプロファイルの整合を行うことによ
り、入射光と光導波路の結合効率を向上させる技術が知
られている。Generally, incident light is often a circular beam having an isotropic intensity distribution, but the mode profile of an optical waveguide having a core formed on a substrate is often elliptical. Therefore, (1) a method of forming the shape of an incident light beam by using two cylindrical lenses and then making it enter the optical waveguide, and (2) converting the mode profile of the incident light beam by a tapered waveguide and then making it into the optical waveguide. There is known a technique of improving the coupling efficiency between the incident light and the optical waveguide by matching the mode profile of the incident light and the optical waveguide by using a method of incidence.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術において、２つのレンズを用いて入射光ビー
ムの形状と寸法を変換する方法は、直径がミリメートル
オーダーの寸法のレンズを高精度で作製する必要がある
ため、レンズの製造が非常に困難である。さらに、この
ような小さなレンズを導波路の入射端から数ミリメート
ル程度離れた位置に、サブミクロンの相対位置精度で位
置合わせを行ってから保持する必要がある。そのため、
温度変化や機械的な振動で位置ずれが生じやすく、耐温
度特性、機械的安定性等を考慮すると、この方法を用い
るのは容易でない。However, in the above-mentioned conventional technique, the method of converting the shape and size of the incident light beam by using two lenses is to manufacture a lens having a diameter of millimeter order with high accuracy. Therefore, it is very difficult to manufacture the lens. Further, it is necessary to position such a small lens at a position several millimeters away from the incident end of the waveguide with sub-micron relative positional accuracy and then hold it. for that reason,
This method is not easy to use in consideration of temperature resistance characteristics, mechanical stability, etc., because positional displacement easily occurs due to temperature changes and mechanical vibrations.
【０００５】また、テーパ導波路等のモードプロファイ
ル整合用導波路を用いる方法は、このような整合用の導
波路を別途作製する必要があるため、作製プロセスが複
雑になるという問題がある。Further, the method of using a mode profile matching waveguide such as a tapered waveguide has a problem that the manufacturing process becomes complicated because it is necessary to separately manufacture such a matching waveguide.
【０００６】本発明は、これらの問題を解決して、非円
形のモードプロファイルをもつ導波路に対して、容易に
かつ効率よく入射光ビームを入射させることのできる光
導波路モジュールを提供することを目的とする。The present invention solves these problems and provides an optical waveguide module capable of easily and efficiently making an incident light beam incident on a waveguide having a non-circular mode profile. To aim.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第一の態様によれば、導波路と、前記導波
路の入射端に対して光ビームを入射させるための入射光
学系を有する光導波路モジュールにおいて、前記導波路
は、伝搬する光のモードプロファイルが楕円形であり、
前記入射光学系は、少なくとも１つのプリズムを有する
ことを特徴とする光導波路モジュールが提供される。In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a waveguide and an incident optics for making a light beam incident on an incident end of the waveguide. In the optical waveguide module having a system, the waveguide has an elliptical mode profile of propagating light,
An optical waveguide module is provided, wherein the incident optical system has at least one prism.
【０００８】また、本発明の第二の態様によれば、試料
を搭載する試料台と、前記試料に光ビームを照射する光
源と、前記光ビームを前記被検物体に対して相対的に走
査させる走査手段と、前記試料によって反射した反射光
を伝搬する導波路を有するコンフォーカルレーザ走査顕
微鏡において、前記導波路は、前記反射光を伝搬するダ
ブルモード導波路と、前記ダブルモード導波路を伝搬し
た光を２以上に分岐させてそれぞれ伝搬する２以上の導
波路とを有し、前記ダブルモード導波路は、伝搬する光
のモードプロファイルが楕円形であり、前記試料と前記
ダブルモード導波路の間には、前記反射光を成形するた
めの少なくとも１つのプリズムが配置されていることを
特徴とするコンフォーカルレーザ走査顕微鏡が提供され
る。According to the second aspect of the present invention, a sample stage on which a sample is mounted, a light source for irradiating the sample with a light beam, and the light beam relative to the object to be inspected are scanned. In the confocal laser scanning microscope having a scanning unit for causing the reflected light reflected by the sample to propagate, the waveguide propagates the double mode waveguide for propagating the reflected light and the double mode waveguide. And two or more waveguides for branching the propagated light and propagating the split light, respectively. The double-mode waveguide has an elliptical mode profile of the propagating light, and the double-mode waveguide is composed of the sample and the double-mode waveguide. A confocal laser scanning microscope is provided, in which at least one prism for shaping the reflected light is arranged therebetween.
【０００９】[0009]
【作用】本発明では、ビーム形状変換のためにプリズム
を用いることにより、光導波路に入射する光と光導波路
のモードプロファイルを整合することができ、入射光と
光導波路の結合効率を向上することができる。本発明に
おいて、モードプロファイルの整合とは、電磁界分布の
形を整合することをいい、すなわち、入射光の電磁界分
布の形状を、導波路を伝搬する光の電磁界分布の形状に
一致するよう変換することをいう。In the present invention, by using the prism for beam shape conversion, the light incident on the optical waveguide and the mode profile of the optical waveguide can be matched, and the coupling efficiency between the incident light and the optical waveguide can be improved. You can In the present invention, matching the mode profile means matching the shape of the electromagnetic field distribution, that is, the shape of the electromagnetic field distribution of the incident light is matched with the shape of the electromagnetic field distribution of the light propagating in the waveguide. Conversion.
【００１０】本発明では、プリズムを用いて、光ビーム
形状の変換することにより、容易にモードプロファイル
の整合を行っている。これについて以下に説明する。In the present invention, the mode profile is easily matched by converting the light beam shape using a prism. This will be described below.
【００１１】いま光導波路に入射する光ビームは、強度
分布が等方的な円形ビームとし、そのビーム径をＤ0 と
する。この光ビームが図３に示すように、屈折率ｎ、頂
角αのプリズムに垂直に入射すると、横方向（紙面に垂
直な方向）のビーム径はＤ0のままであるが、縦方向の
ビーム径Ｄ1は Ｄ1＝Ｄ0√（１−ｎ2sin2α）／cosα となり、プリズムから出射する光ビームの強度分布は楕
円形となる。したがって、プリズムから出射する光ビー
ムの楕円の長径と短径の比はＤ0／Ｄ1に等しくなる。The light beam entering the optical waveguide is a circular beam whose intensity distribution is isotropic, and its beam diameter is D 0 . As shown in FIG. 3, when this light beam is vertically incident on a prism having a refractive index n and an apex angle α, the beam diameter in the horizontal direction (direction perpendicular to the paper surface) remains D 0 , but in the vertical direction. The beam diameter D 1 is D 1 = D 0 √ (1-n 2 sin 2 α) / cos α, and the intensity distribution of the light beam emitted from the prism is elliptical. Therefore, the ratio of the major axis and the minor axis of the ellipse of the light beam emitted from the prism is equal to D 0 / D 1 .
【００１２】よって、導波路を伝搬する光の楕円のモー
ドプロファイルの長径と短径の比と、このプリズムから
出射される光ビームの長径と短径の比Ｄ0／Ｄ1とが、一
致するように、プリズムの屈折率ｎ、頂角αを決定する
ことにより、入射光の円形のプロファイルを導波路の楕
円のモードプロファイルに変換することができる。そし
て、必要な場合には、プリズムを通過した光を集光レン
ズで集光して、導波路に入射することもできる。集光レ
ンズを用いた場合、集光レンズの通過の前後で、楕円の
光ビームの長径の方向と短径の方向が入れ替わるのでプ
リズムの配置に注意が必要である。Therefore, the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical mode profile of the light propagating through the waveguide and the ratio D 0 / D 1 of the major axis to the minor axis of the light beam emitted from this prism match. As described above, by determining the refractive index n and the apex angle α of the prism, the circular profile of the incident light can be converted into the elliptical mode profile of the waveguide. Then, if necessary, the light passing through the prism can be condensed by a condenser lens and incident on the waveguide. When a condenser lens is used, the direction of the major axis and the direction of the minor axis of the elliptical light beam are exchanged before and after passing through the condenser lens, so it is necessary to pay attention to the arrangement of the prisms.
【００１３】奇数個のプリズムを用いた場合、図３に示
すように、プリズムを通過する前後で光の進む方向が変
わってしまう。これが不都合な場合には、図４に示すよ
うに同一のプリズムを偶数個用いれば、入射光と出射光
を平行にすることができる。ｘ個のプリズムを用いた場
合、出射光の縦方向のビーム径Ｄ2はWhen an odd number of prisms are used, the traveling direction of light changes before and after passing through the prisms, as shown in FIG. If this is inconvenient, the incident light and the emitted light can be made parallel by using an even number of the same prisms as shown in FIG. When x prisms are used, the vertical beam diameter D 2 of the emitted light is
【００１４】[0014]
【数２】 [Equation 2]
【００１５】となる（但し、ｘは、自然数）。このよう
に、適当なプリズムを用いることにより、入射光と光導
波路のモードプロファイルを整合することができ、入射
光と光導波路の結合効率を向上することができる。(Where x is a natural number) As described above, the mode profile of the incident light and the optical waveguide can be matched by using an appropriate prism, and the coupling efficiency between the incident light and the optical waveguide can be improved.
【００１６】プリズムは、平行でない２つの平面を有し
て構成され、曲面を有していないので、製造は容易であ
る。また、光ビームが垂直に入射するようにプリズムを
配置すればよいので、位置合わせも容易である。The prism is easy to manufacture because it has two planes which are not parallel to each other and has no curved surface. Further, since the prisms may be arranged so that the light beam is vertically incident, the alignment is easy.
【００１７】さらに、本発明の第二の態様のように、試
料からの反射光を楕円形のモードプロファイルのダブル
モード導波路に入射させるコンフォーカルレーザ走査顕
微鏡において、モードプロファイルの変換に本発明を適
用することができる。この場合、試料とダブルモード導
波路の間に三角プリズムを配置し、三角プリズムによっ
て、反射光のモードプロファイルを楕円形に変換する。
よって、試料からの反射光を効率よくダブルモード導波
路に入射させることができるので、コンフォーカルレー
ザ走査顕微鏡のコントラストを向上させることができ
る。Further, as in the second aspect of the present invention, the present invention is applied to the conversion of the mode profile in the confocal laser scanning microscope in which the reflected light from the sample is incident on the double mode waveguide having the elliptical mode profile. Can be applied. In this case, a triangular prism is arranged between the sample and the double mode waveguide, and the triangular prism converts the mode profile of the reflected light into an elliptical shape.
Therefore, since the reflected light from the sample can be efficiently incident on the double mode waveguide, the contrast of the confocal laser scanning microscope can be improved.
【００１８】[0018]
【実施例】図１を用いて、本発明の第１実施例の光導波
路モジュールを説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An optical waveguide module according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００１９】本実施例の光導波路モジュールは、筐体１
００の内部に、光導波路４と、入射光１のビーム形状を
変換するためのプリズム２と、変換された光ビーム１を
集光して光導波路４に入射させる集光レンズ３を備えて
いる。筐体１００には、入射光１を透過させるための入
射窓１０１と、導波路から出射される出射光を透過させ
るための出射窓１０２が取り付けられている。プリズム
２は、入射窓１０１を透過した入射光１が垂直に入射す
る位置に固定されている。また、集光レンズ３は、集光
レンズ３の光軸と、プリズム２を通過した光の光路とが
一致する位置に固定されている。光導波路４は、集光レ
ンズ３の焦点位置に入射端が一致する位置に固定されて
いる。The optical waveguide module of the present embodiment has a housing 1
00, an optical waveguide 4, a prism 2 for converting the beam shape of the incident light 1, and a condenser lens 3 for converging the converted light beam 1 and making it enter the optical waveguide 4. . An incident window 101 for transmitting the incident light 1 and an emitting window 102 for transmitting the emitted light emitted from the waveguide are attached to the housing 100. The prism 2 is fixed at a position where the incident light 1 transmitted through the incident window 101 is vertically incident. Further, the condenser lens 3 is fixed at a position where the optical axis of the condenser lens 3 and the optical path of the light passing through the prism 2 coincide with each other. The optical waveguide 4 is fixed at a position where the incident end coincides with the focal position of the condenser lens 3.
【００２０】プリズム２は、屈折率ｎの材料で構成さ
れ、頂角はαである。光導波路４は、基板４ｂ上に、熱
拡散法で作製された高屈折率の領域４ａを有している。
高屈折率の領域４ａがコア部、基板４ｂがクラッド部と
なる。コア部を伝搬する光のモードプロファイルは、楕
円形である。The prism 2 is made of a material having a refractive index n, and the apex angle is α. The optical waveguide 4 has a high-refractive index region 4a manufactured by a thermal diffusion method on a substrate 4b.
The high-refractive index region 4a serves as the core portion, and the substrate 4b serves as the cladding portion. The mode profile of light propagating through the core is elliptical.
【００２１】本実施例の光導波路モジュールにおいて、
入射光１は、ビーム形状変換用プリズム２で屈折され、
集光レンズ３を通り、光導波路４に入射する。ここで、
入射光１は、電磁界強度分布が等方的で、ビーム径がＤ
0の円形ビームである。この光ビームが、屈折率ｎ、頂
角αのプリズム２に垂直に入射すると、横方向（紙面に
垂直な方向）のビーム径は、変化しないが、縦方向のビ
ーム径Ｄ1は、作用の欄で述べたように、 Ｄ1＝Ｄ0√（１−ｎ2sin2α）／cosα となり、プリズム２から出射する光ビームの強度分布は
楕円形となる。プリズム２の屈折率ｎと頂角αは、この
楕円形ビームの長径と短径の比が、光導波路４のモード
プロファイルの長径と短径の比に等しくなるように選ん
でおく。さらに、集光レンズ３でビーム寸法を調整する
ことにより、入射光と導波光のモードプロファイルが整
合され、入射光と光導波路４の結合効率を向上すること
ができる。ここで、集光レンズ３を通過する前後におい
て、入射光の長径の方向と短径の方向が入れ替わるので
プリズムの配置は、図１のように配置している。In the optical waveguide module of this embodiment,
The incident light 1 is refracted by the beam shape conversion prism 2,
The light passes through the condenser lens 3 and enters the optical waveguide 4. here,
Incident light 1 has an isotropic electromagnetic field intensity distribution and a beam diameter of D
It is a circular beam of zero . When this light beam is vertically incident on the prism 2 having a refractive index n and an apex angle α, the beam diameter in the horizontal direction (direction perpendicular to the paper surface) does not change, but the beam diameter D 1 in the vertical direction is As described in the section, D 1 = D 0 √ (1-n 2 sin 2 α) / cos α, and the intensity distribution of the light beam emitted from the prism 2 becomes elliptical. The refractive index n and the apex angle α of the prism 2 are selected so that the ratio of the major axis and the minor axis of this elliptical beam becomes equal to the ratio of the major axis and the minor axis of the mode profile of the optical waveguide 4. Furthermore, by adjusting the beam size with the condenser lens 3, the mode profiles of the incident light and the guided light are matched, and the coupling efficiency between the incident light and the optical waveguide 4 can be improved. Here, before and after passing through the condenser lens 3, the major axis direction and the minor axis direction of the incident light are exchanged, so that the prisms are arranged as shown in FIG.
【００２２】光導波路４に入射した光は、領域４ａを伝
搬して、出射端から出射される。出射光は、出射窓１０
２からモジュール外に出射される。The light incident on the optical waveguide 4 propagates through the region 4a and is emitted from the emission end. The emitted light is emitted through the emission window 10.
It is emitted to the outside of the module from 2.
【００２３】このように、本実施例の光導波路モジュー
ルにおいては、プリズム２によって、円形の電磁界強度
分布を有する入射光１を、楕円形の電磁界強度分布に容
易に変換することができる。入射光１と光導波路４を伝
搬する光のモードプロファイルを整合することができ、
入射光１と光導波路４の結合効率を向上させることがで
きる。As described above, in the optical waveguide module of this embodiment, the prism 2 can easily convert the incident light 1 having a circular electromagnetic field intensity distribution into an elliptical electromagnetic field intensity distribution. It is possible to match the mode profiles of the incident light 1 and the light propagating through the optical waveguide 4,
The coupling efficiency between the incident light 1 and the optical waveguide 4 can be improved.
【００２４】本実施例で用いたプリズム２は、屈折率
ｎ、頂角αの一般的な三角プリズムであるので、製造は
容易である。また、三角プリズム２に入射光１が垂直に
入射するようにプリズム２を位置合わせして固定すれば
よいので、容易に位置合わせを行うことができる。この
ように、本実施例の光導波路モジュールは、一般的な光
学部材も用いて、容易に作製することができるので、製
造コストを低く押さえることができる。Since the prism 2 used in this embodiment is a general triangular prism having a refractive index n and an apex angle α, it is easy to manufacture. Further, since the prism 2 may be aligned and fixed so that the incident light 1 is vertically incident on the triangular prism 2, the alignment can be easily performed. As described above, the optical waveguide module of the present embodiment can be easily manufactured by using a general optical member, so that the manufacturing cost can be kept low.
【００２５】図２を用いて、本発明の第２実施例の光導
波路モジュールを説明する。An optical waveguide module according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【００２６】第２の実施例の光導波路モジュールは、２
個のプリズム６、７を配置することにより、プリズム６
を通過する前の入射光５の光軸と、プリズム７を通過し
た後の光の光軸とを平行にしている。The optical waveguide module of the second embodiment has two
By disposing the individual prisms 6 and 7,
The optical axis of the incident light 5 before passing through is parallel to the optical axis of the light after passing through the prism 7.
【００２７】入射光５は、ビーム形状変換用プリズム
６、７で屈折され、集光レンズ８を通り、光導波路９に
入射する。ここで、プリズム６、７は、いずれも、屈折
率ｎ頂角αの同一のものである。プリズム６は、入射光
５が垂直に入射するように配置されている。プリズム７
は、プリズム６を出射した光が垂直に入射するように配
置されている。プリズム７の頂角は、入射光５の光軸を
中心に、プリズム６の頂角と逆の側に配置されている。
プリズム７から出射した光は、入射光５と平行な楕円形
の光ビームとなる。The incident light 5 is refracted by the beam shape conversion prisms 6 and 7, passes through a condenser lens 8 and enters an optical waveguide 9. Here, the prisms 6 and 7 have the same refractive index n apex angle α. The prism 6 is arranged so that the incident light 5 is vertically incident. Prism 7
Are arranged so that the light emitted from the prism 6 enters vertically. The apex angle of the prism 7 is arranged on the side opposite to the apex angle of the prism 6 with the optical axis of the incident light 5 as the center.
The light emitted from the prism 7 becomes an elliptical light beam parallel to the incident light 5.
【００２８】第１実施例の場合と同様に、前記楕円ビー
ムの長径と短径の比が光導波路のモードプロファイルの
長径と短径の比に等しくなるようなプリズム６、７を用
いれば、入射光と光導波路のモードプロファイルは整合
され、入射光と光導波路の結合効率を向上することがで
きる。また、プリズム６、７は、一般的な三角プリズム
であり、複雑な位置合わせも必要ないので製造コストを
低くすることができる。As in the case of the first embodiment, if prisms 6 and 7 are used so that the ratio of the major axis to the minor axis of the elliptical beam is equal to the ratio of the major axis to the minor axis of the mode profile of the optical waveguide, the incident light is incident. The mode profiles of the light and the optical waveguide are matched, and the coupling efficiency between the incident light and the optical waveguide can be improved. Further, since the prisms 6 and 7 are general triangular prisms and complicated alignment is not required, the manufacturing cost can be reduced.
【００２９】図５を用いて、本発明の第３実施例のコン
フォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡を説明する。本実
施例のコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡は、半
導体レーザ光源１０と、コリメータレンズ１１と、ハー
フミラー１２と、対物レンズ１４とを光路上に順に配置
した照明光学系を有している。照明光学系は、被検物体
１５上に光スポットを照射する。また、ハーフミラー１
２と、対物レンズ１４との間には、光スポットを被検物
体１５に対して、相対的に移動させるＸ−Ｙスキャニン
グ装置１３が配置されている。A confocal laser scanning differential interference microscope according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The confocal laser scanning differential interference microscope of the present embodiment has an illumination optical system in which a semiconductor laser light source 10, a collimator lens 11, a half mirror 12, and an objective lens 14 are sequentially arranged on the optical path. The illumination optical system irradiates a light spot on the object 15 to be inspected. Also, half mirror 1
An XY scanning device 13 that moves the light spot relative to the object 15 to be inspected is disposed between the objective lens 14 and the objective lens 14.
【００３０】また、被検物体１５からの反射光の光路上
には、２つの光ビーム形状変換用プリズム１６，１７
と、集光レンズ１８と、導波路が形成された電気光学効
果を有する基板１９が配置されている。基板１９には、
光スポットの反射光の光路上に入射端を有するダブルモ
ード導波路２０と、ダブルモード導波路２０を伝搬した
光を２つに分岐する分岐部２１と、分岐部２１で分岐さ
れた光をそれぞれ導波する２本のチャネル導波路２２，
２３とが連結されている。基板１９のダブルモード導波
路２０が形成されている領域には、ダブルモード導波路
２０の完全結合長を調節するために、基板１９に電界を
加えるための電極３０が取り付けられている。また、２
本のチャネル導波路２２，２３の出射端には、光検出器
２４，２５がそれぞれ配置されて、出射光の強度を検出
する。また、光検出器２４，２５には、光検出器２４の
検出信号と光検出器２５の検出信号との差を求める差動
演算回路２６が接続されている。差動回路２６には、制
御装置２８が接続されている。制御装置２８には、モニ
タ２９が接続されている。In addition, two light beam shape conversion prisms 16 and 17 are provided on the optical path of the reflected light from the object 15 to be inspected.
A condenser lens 18 and a substrate 19 having an electro-optic effect in which a waveguide is formed are arranged. The substrate 19 has
The double-mode waveguide 20 having an incident end on the optical path of the reflected light of the light spot, the branching part 21 for branching the light propagating through the double-mode waveguide 20 into two, and the light branched by the branching part 21, respectively. Two channel waveguides 22 for guiding,
23 is connected. In the region of the substrate 19 where the double mode waveguide 20 is formed, an electrode 30 for applying an electric field to the substrate 19 is attached in order to adjust the complete coupling length of the double mode waveguide 20. Also, 2
Photodetectors 24 and 25 are respectively arranged at the emission ends of the channel waveguides 22 and 23 to detect the intensity of the emitted light. Further, the photodetectors 24 and 25 are connected to a differential operation circuit 26 that obtains a difference between the detection signal of the photodetector 24 and the detection signal of the photodetector 25. A control device 28 is connected to the differential circuit 26. A monitor 29 is connected to the control device 28.
【００３１】ダブルモード導波路２０は、基板１９上に
熱拡散法で作製された高屈折率の領域から構成される。
ダブルモード導波路２０を伝搬する光のモードプロファ
イルは、楕円形である。The double mode waveguide 20 is composed of a high refractive index region formed on the substrate 19 by a thermal diffusion method.
The mode profile of light propagating through the double mode waveguide 20 is elliptical.
【００３２】つぎに、本実施例のコンフォーカルレーザ
走査微分干渉顕微鏡の動作について説明する。レーザ光
源１０を出た光はコリメータレンズ１１を通り、ハーフ
ミラー１２で反射され、Ｘ−Ｙ２次元スキャニング手段
１３を経て対物レンズ１４に入射し、物体面１５に集光
される。物体面１５で反射した後、再び対物レンズ１４
及びＸ−Ｙ２次元スキャニング手段１３を経てハーフミ
ラー１２を透過した光は、ビーム形状変換用三角プリズ
ム１６，１７に入射する。三角プリズム１６に入射する
光の強度分布は円形であるので、第２の実施例と同様
に、三角プリズム１７を出た光は、楕円形の強度分布を
持つ。Next, the operation of the confocal laser scanning differential interference microscope of this embodiment will be described. The light emitted from the laser light source 10 passes through the collimator lens 11, is reflected by the half mirror 12, enters the objective lens 14 through the XY two-dimensional scanning means 13, and is condensed on the object plane 15. After being reflected by the object plane 15, the objective lens 14 is again displayed.
The light that has passed through the half mirror 12 via the XY two-dimensional scanning means 13 is incident on the beam shape conversion triangular prisms 16 and 17. Since the intensity distribution of the light incident on the triangular prism 16 is circular, the light exiting the triangular prism 17 has an elliptical intensity distribution, as in the second embodiment.
【００３３】三角プリズム１７を出た楕円形光ビーム
は、集光レンズ１９を経て、電気光学効果を有する基板
１９上に形成されたダブルモード光導波路２０の入射端
面に集光される。物体１５が、位相情報（段差等）また
は振幅情報（反射率変化等）を持つとき、ダブルモード
導波路２０の入射端に結像したレーザスポットの位相分
布または強度分布に傾斜が生じ、ダブルモード導波路２
０内に２つのモード（基本モードと１次モード）が励振
され、両モードの干渉により、前記２つの光検出器２
４，２５による信号２７から被検物体１５の微小な段差
（位相情報）または反射率変化（振幅情報）を検知する
ことができる。電極３０の電界強度を変化させて、ダブ
ルモード導波路２０の完全結合長を調節することで、被
検物体１５の位相情報または振幅情報を選択的に得るこ
とができる。The elliptical light beam emitted from the triangular prism 17 passes through a condenser lens 19 and is condensed on an incident end face of a double mode optical waveguide 20 formed on a substrate 19 having an electro-optical effect. When the object 15 has phase information (step difference or the like) or amplitude information (reflectance change or the like), an inclination occurs in the phase distribution or intensity distribution of the laser spot imaged at the incident end of the double mode waveguide 20, and the double mode is generated. Waveguide 2
Two modes (fundamental mode and primary mode) are excited in 0, and the two photodetectors 2 are caused by the interference of both modes.
It is possible to detect a minute step (phase information) or reflectance change (amplitude information) of the object 15 to be inspected from the signal 27 based on 4, 25. By changing the electric field strength of the electrode 30 to adjust the complete coupling length of the double mode waveguide 20, the phase information or the amplitude information of the object 15 to be inspected can be selectively obtained.
【００３４】ダブルモード導波路２０を伝搬する光の電
磁界分布の形状と、プリズム１７を通過した光の電磁界
分布の形状とが一致するように三角プリズム１６，１７
の屈折率ｎおよび頂角αを選定しておく。これにより、
光導波路２０に入射する光と、光導波路２０中を伝搬す
る光のモードプロファイル（電磁界分布の形）は整合さ
れる。したがって、被検物体１５で反射された反射光と
光導波路の結合効率は向上し、反射光が高い効率で、ダ
ブルモード導波路２０に入射するので、検出信号２７か
ら得られる画像のコントラストは飛躍的に向上する。従
って、従来被検物体１５の光の反射率が低い場合には、
位相情報または振幅情報を得ることができなかったが、
本実施例のように、プリズム１７、１８を配置するとい
う簡単な構成の追加で、反射率の低い被検物体１５の検
出が可能になる。また、プリズム１７、１８は、一般的
な三角プリズムであるため製造が容易であるとともに、
位置合わせも容易であるので、コンフォーカルレーザ走
査微分干渉顕微鏡の製造コストを上昇させることなく、
画像のコントラストを向上させることができる。The triangular prisms 16 and 17 are arranged so that the shape of the electromagnetic field distribution of the light propagating through the double mode waveguide 20 and the shape of the electromagnetic field distribution of the light passing through the prism 17 coincide with each other.
The refractive index n and the apex angle α of are selected. This allows
The mode profile (the shape of the electromagnetic field distribution) between the light incident on the optical waveguide 20 and the light propagating in the optical waveguide 20 is matched. Therefore, the coupling efficiency between the reflected light reflected by the object 15 to be inspected and the optical waveguide is improved, and the reflected light enters the double mode waveguide 20 with high efficiency, so that the contrast of the image obtained from the detection signal 27 jumps. Improve. Therefore, when the light reflectance of the conventional inspection object 15 is low,
I couldn't get phase or amplitude information,
As in the present embodiment, by adding a simple configuration in which the prisms 17 and 18 are arranged, it is possible to detect the test object 15 having a low reflectance. Further, since the prisms 17 and 18 are general triangular prisms, they are easy to manufacture, and
Since alignment is easy, without increasing the manufacturing cost of the confocal laser scanning differential interference microscope,
The contrast of an image can be improved.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上のように、本発明の光導波路モジュ
ールでば、プリズムを用いることにより、光ビームの形
状を変換して、入射光と光導波路のモードプロファイル
を整合し、入射光と光導波路の結合効率を向上させるこ
とができる。また、コンフォーカルレーザ走査顕微鏡に
プリズムを用いて、入射光と光導波路の結合効率を向上
させることにより、コントラストの大きな微分干渉像が
得られる。As described above, according to the optical waveguide module of the present invention, by using the prism, the shape of the light beam is converted, the incident light and the mode profile of the optical waveguide are matched, and the incident light and the optical waveguide are matched. The coupling efficiency of the waveguide can be improved. Further, by using a prism in the confocal laser scanning microscope to improve the coupling efficiency between the incident light and the optical waveguide, a differential interference contrast image with a large contrast can be obtained.
【図１】（ａ）本発明の第１実施例の光導波路モジュー
ルの構成を示す断面図。（ｂ）光導波路４の断面図。FIG. 1A is a sectional view showing the configuration of an optical waveguide module according to a first embodiment of the present invention. (B) A sectional view of the optical waveguide 4.
【図２】本発明の第２実施例の光導波路モジュールの構
成を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of an optical waveguide module according to a second embodiment of the present invention.
【第３】本発明において、１個のプリズムを用いた場合
のビーム形状変換の作用を示す説明図。[Third] In the present invention, an explanatory view showing the function of beam shape conversion when one prism is used.
【図４】本発明において、２個のプリズムを用いた場合
のビーム形状変換の作用を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing the action of beam shape conversion when two prisms are used in the present invention.
【図５】本発明の第３実施例のコンフォーカルレーザ走
査微分干渉顕微鏡の光を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing light of a confocal laser scanning differential interference microscope according to a third embodiment of the present invention.
１，５…入射光、２，６，７，１６，１７…プリズム、
３，８，１８…集光レンズ、４，９，２２，２３…光導
波路、２０…ダブルモード導波路、１０…レーザ光源、
１３…Ｘ−Ｙスキャニング装置、２４，２５…光検出
器、２６…差動回路、２８…制御装置、２９…モニタ、
１００…筐体。1, 5 ... Incident light, 2, 6, 7, 16, 17 ... Prism,
3, 8, 18 ... Condensing lens, 4, 9, 22, 23 ... Optical waveguide, 20 ... Double mode waveguide, 10 ... Laser light source,
13 ... XY scanning device, 24, 25 ... Photodetector, 26 ... Differential circuit, 28 ... Control device, 29 ... Monitor,
100 ... Housing.
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年７月１６日[Submission date] July 16, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】（ａ）本発明の第１実施例の光導波路モジュー
ルの構成を示す断面図。（ｂ）光導波路４の断面図。FIG. 1A is a sectional view showing the configuration of an optical waveguide module according to a first embodiment of the present invention. (B) A sectional view of the optical waveguide 4.
【図２】本発明の第２実施例の光導波路モジュールの構
成を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of an optical waveguide module according to a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明において、１個のプリズムを用いた場合
のビーム形状変換の作用を示す説明図。 FIG. 3 is an explanatory view showing the action of beam shape conversion when one prism is used in the present invention.
【図４】本発明において、２個のプリズムを用いた場合
のビーム形状変換の作用を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory view showing the action of beam shape conversion when two prisms are used in the present invention.
【図５】本発明の第３実施例のコンフォーカルレーザ走
査微分干渉顕微鏡の光を示すブロック図。FIG. 5 is a block diagram showing light of a confocal laser scanning differential interference microscope according to a third embodiment of the present invention.
【符号の説明】 １，５…入射光、２，６，７，１６，１７…プリズム、
３，８，１８…集光レンズ、４，９，２２，２３…光導
波路、２０…ダブルモード導波路、１０…レーザ光源、
１３…Ｘ−Ｙスキャニング装置、２４，２５…光検出
器、２６…差動回路、２８…制御装置、２９…モニタ、
１００…筐体。[Explanation of reference numerals] 1,5 ... Incident light, 2, 6, 7, 16, 17, ... Prism,
3, 8, 18 ... Condensing lens, 4, 9, 22, 23 ... Optical waveguide, 20 ... Double mode waveguide, 10 ... Laser light source,
13 ... XY scanning device, 24, 25 ... Photodetector, 26 ... Differential circuit, 28 ... Control device, 29 ... Monitor,
100 ... Housing.
Claims (4)
ビームを入射させるための入射光学系を有する光導波路
モジュールにおいて、 前記導波路は、伝搬する光のモードプロファイルが楕円
形であり、 前記入射光学系は、少なくとも１つのプリズムを有する
ことを特徴とする光導波路モジュール。1. An optical waveguide module having a waveguide and an incident optical system for making a light beam incident on an incident end of the waveguide, wherein the waveguide has an elliptical mode profile of propagating light. And the incident optical system has at least one prism.
折率ｎ、頂角αの三角柱形のプリズムをｘ個（ｘは自然
数）有し、 前記ｘ個の三角柱形プリズムは、前記入射光学系に入射
する光ビームが、垂直な入射角で順に入射するように配
置され、 前記導波路の前記導波路を伝搬する光のモードプロファ
イルの長径と短径との比が、長径／短径＝Ｄであって、
かつ、前記入射光学系に入射する光ビームが、円形の光
ビームである場合、前記ｘ個の三角柱形プリズムの前記
ｎ、α、ｘは、 【数１】 を満たすことを特徴とする光導波路モジュール。2. The incident optical system according to claim 1, wherein there are x triangular prisms (x is a natural number) having a refractive index n and an apex angle α, and the x triangular prisms are the incident prisms. The light beams incident on the optical system are arranged so as to be sequentially incident at a vertical incident angle, and the ratio of the major axis to the minor axis of the mode profile of the light propagating in the waveguide is defined by the major axis / minor axis. = D,
When the light beam incident on the incident optical system is a circular light beam, the n, α, and x of the x triangular prisms are as follows. An optical waveguide module characterized by satisfying:
と、前記基板中に設けられた前記基板より高い屈折率を
もつコア部とを有することを特徴とする光導波路モジュ
ール。3. The optical waveguide module according to claim 1, wherein the waveguide has a substrate and a core portion provided in the substrate and having a refractive index higher than that of the substrate.
ームを照射する光源と、前記光ビームを前記被検物体に
対して相対的に走査させる走査手段と、前記試料によっ
て反射した反射光を伝搬する導波路を有するコンフォー
カルレーザ走査顕微鏡において、 前記導波路は、前記反射光を伝搬するダブルモード導波
路と、前記ダブルモード導波路を伝搬した光を２以上に
分岐させてそれぞれ伝搬する２以上の導波路とを有し、 前記ダブルモード導波路は、伝搬する光のモードプロフ
ァイルが楕円形であり、 前記試料と前記ダブルモード導波路の間には、前記反射
光を成形するための少なくとも１つのプリズムが配置さ
れていることを特徴とするコンフォーカルレーザ走査顕
微鏡。4. A sample stage on which a sample is mounted, a light source for irradiating the sample with a light beam, scanning means for relatively scanning the light beam with respect to the object to be inspected, and reflection reflected by the sample. In a confocal laser scanning microscope having a waveguide for propagating light, the waveguide divides the double mode waveguide for propagating the reflected light and the light propagating through the double mode waveguide into two or more and propagates them respectively. And two or more waveguides, wherein the mode profile of the propagating light is elliptical, and the reflected light is formed between the sample and the double mode waveguide. A confocal laser scanning microscope, characterized in that at least one prism is arranged.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5012848A JPH06222243A (en) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Optical waveguide module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5012848A JPH06222243A (en) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Optical waveguide module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06222243A true JPH06222243A (en) | 1994-08-12 |
Family
ID=11816821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5012848A Withdrawn JPH06222243A (en) | 1993-01-28 | 1993-01-28 | Optical waveguide module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06222243A (en) |
-
1993
- 1993-01-28 JP JP5012848A patent/JPH06222243A/en not_active Withdrawn
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