JPH08122549A - Optical information detection device - Google Patents
Optical information detection deviceInfo
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- JPH08122549A JPH08122549A JP6253666A JP25366694A JPH08122549A JP H08122549 A JPH08122549 A JP H08122549A JP 6253666 A JP6253666 A JP 6253666A JP 25366694 A JP25366694 A JP 25366694A JP H08122549 A JPH08122549 A JP H08122549A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】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
出デバイスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical information detecting device for detecting optical information of incident light by utilizing mode interference between 0th-order mode light and 1st-order mode light in a double mode channel waveguide.
【０００２】[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。光導波路
は、光導波路（コア部）と基板（クラッド部）との屈折
率の差、光導波路（コア部）の幅または屈折率分布によ
って０次モードの光のみが励振されるシングルモード導
波路と、０次と１次の２つのモードの光が励振されるダ
ブルモード導波路と、０次、１次及び２次以上の３つ以
上のモードの光が励振されるマルチモード導波路とに分
類される。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
走査顕微鏡への応用については、H.Ooki and J.Iwasak
i,Opt.Commun. 85(1991)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4-252444号公報に詳述されてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, an optical waveguide formed on a substrate has been used mainly in the field of optical communication. The optical waveguide is a single mode waveguide in which only the 0th mode light is excited due to the difference in refractive index between the optical waveguide (core portion) and the substrate (clad portion), the width of the optical waveguide (core portion) or the refractive index distribution. And a double-mode waveguide in which light of two modes of 0th and 1st order is excited, and a multimode waveguide in which light of three or more modes of 0th order, 1st order and 2nd order or more are excited. being classified. An optical information detection device utilizing the mode interference phenomenon in a double mode channel waveguide is one of the applications of such an optical waveguide to a completely new field. Are gathering. For the basic principle and application to laser scanning microscope, see H. Ooki and J. Iwasak.
i, Opt.Commun. 85 (1991) 177-182 and JP-A-4-208913
It is described in detail in the publication. Further, the application to an optical pickup is described in detail in JP-A-4-252444.
【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４に示す。入射端面２３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３０と、ダブ
ルモードチャネル導波路３０に接続されている分岐領域
２４と、分岐領域２４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２７、２８と、
光分配用シングルモードチャネル導波路２７、２８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４ではダブルモードチャネル導波路３０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２７、２８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３０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３０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。The basic structure of the optical information detecting device used in these inventions is shown in FIG. A double mode channel waveguide 30 that excites 0th-order mode light and 1st-order mode light in accordance with light incident on the incident end face 23; and a branch region 24 connected to the double-mode channel waveguide 30. Two light distribution single mode channel waveguides 27 and 28 for propagating the light distributed in the branch region 24;
It is composed of photodetectors 25 and 26 that detect the light emitted from the single-mode channel waveguides 27 and 28 for light distribution. In FIG. 4, in order to detect the intensity distribution of the light propagating through the double mode channel waveguide 30, the light is distributed to the light distribution single mode channel waveguides 27 and 28, and the respective emitted lights are detected by the photodetectors 25 and 26. Is detected,
This is because the two-mode photodetector or an array for photodetection is directly connected to the double-mode channel waveguide 30 without providing a single-mode channel waveguide for light distribution. Even if the emitted light is directly detected, the light intensity distribution can be similarly detected.
【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３０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。In the optical information detection device having such a structure, two factors are considered to cause the asymmetry of the light intensity distribution in the double mode channel waveguide 30. One is the case where the intensity distribution of the incident light is asymmetric, and the other is the case where the phase distribution of the incident light is asymmetric. If the length of the double mode region is appropriately selected, the asymmetry in any case can be detected efficiently. The asymmetry of the intensity distribution can observe the distribution of the reflectance of the light of the test object, and the asymmetry of the phase distribution can observe the inclination, the step or the distribution of the height of the test object, and the like. .
【０００５】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４の
ようにダブルモードチャネル導波路３０に分岐領域２４
で２本の光分配用シングルモードチャネル導波路２７、
２８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。The length of the double mode region is the substantial length of the double mode channel waveguide. For example, as shown in FIG. 4, the branch region 24 is formed in the double mode channel waveguide 30.
And two single mode channel waveguides 27 for light distribution,
When 28 is connected, optical coupling occurs between the two single-mode channel waveguides for light distribution in a region where the two single-mode channel waveguides for light distribution are not so far apart from each other. In some cases, light may propagate in double mode. Therefore, the length of the double mode region means the length of light that propagates substantially in the double mode.
【０００６】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、[0006] The length L of the double mode region, when a complete coupling length (the length of the phase difference becomes π between 0-order mode light and first-order mode light) was L C,
【０００７】[0007]
【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、[Number 1] L = L C (m + 1 /2) (m = 0,1,2, ···) (1) When the length is represented by the phase of the light spot incident on the entrance end Only the slope α (phase information) can be detected, and
【０００８】[0008]
【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４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。L = mL C (m = 1, 2,...) (2) In the case of the length represented by (2), only the slope a (amplitude information) of the amplitude in the light spot incident on the incident end Can be detected. The signal intensity I 0 obtained from one of the two photodetectors shown in FIG. 4 is described as follows in the case where the length of the double mode region is the expression (1) and the expression (2), respectively. .
【０００９】（１）式の場合In the case of formula (1)
【００１０】[0010]
【数３】Ｉ0＝Ｃ0 2＋（−１）m２αＣ0Ｃ1 （３） （２）式の場合I 0 = C 0 2 + (− 1) m 2αC 0 C 1 (3) In the case of equation (2)
【００１１】[0011]
【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（１）式及び（２）式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
（３）式と（４）式を一定の割合で足した強度となる。Equation 4] I 0 = C 0 2 - ( - 1) m 2aC 0 C 1 (4) where the constant C 0, C 1, the light and the first order mode to excite in said double mode channel waveguide Each value represents a value (excitation efficiency) proportional to the amplitude of light in the next mode. In addition, when it is desired to observe both the phase information and the amplitude information of the light incident on the double mode channel waveguide, the length of the double mode region is set to an appropriate value other than the lengths represented by the expressions (1) and (2). It should be a long length. At this time, the signal intensity I 0 obtained from the photodetector is an intensity obtained by adding the equations (3) and (4) at a constant ratio according to the length of the double mode region.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような光情報検出デバイスでは、検出しようとする位相
または振幅の傾きが小さく、これらの傾きに基づく信号
成分量が入射光量に較べて極めて小さくなるとき、光情
報検出デバイスの検出可能な位相または振幅の傾きの最
小値が大きくなってしまい、検出しようとする位相また
は振幅の傾きを精度良く検出することができないという
問題点があった。However, in the optical information detection device as described above, the inclination of the phase or amplitude to be detected is small, and the amount of signal component based on these inclinations is extremely small compared to the amount of incident light. At this time, the minimum value of the detectable phase or amplitude gradient of the optical information detection device becomes large, and the phase or amplitude gradient to be detected cannot be accurately detected.
【００１３】本発明は、検出しようとする位相または振
幅の傾きが小さくても精度良く検出することができる光
情報検出デバイスを提供することを目的とする。It is an object of the present invention to provide an optical information detecting device which can detect with high accuracy even if the phase or amplitude gradient to be detected is small.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、光
を入射する入射端面を有し、入射端面に入射する光に応
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と、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、分岐領域で分配
された光を伝搬する３本の光分配用チャネル導波路と、
３本の光分配用チャネル導波路のうち少なくとも外側の
２本の光分配用チャネル導波路からそれぞれ出射する光
を検出する光検出器とからな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上に０次モードの光
の偏光方向を選択的にＴＥ／ＴＭモード変換する第１の
ＴＥ／ＴＭモード変換器と、１次モードの光の偏光方向
を選択的にＴＥ／ＴＭモード変換する第２のＴＥ／ＴＭ
モード変換器と、を設け、外側の２本の光分配用チャネ
ル導波路はダブルモードチャネル導波路に入射する光の
偏光方向に対して垂直な偏光方向の光のみを伝播する
（請求項１）ものである。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has a double-end having an incident end face on which light is incident and exciting light of 0th-order mode and light of first-order mode in accordance with light incident on the incident end face. A mode channel waveguide, a branch region for distributing light propagating in the double mode channel waveguide, and three optical distribution channel waveguides for propagating light distributed in the branch region,
An optical information detection device comprising a photodetector for detecting light emitted from at least two light distribution channel waveguides on the outer side of the three light distribution channel waveguides. A first TE / TM mode converter that selectively converts the polarization direction of 0th-order mode light into a TE / TM mode, and a second TE / TM mode converter that selectively converts the polarization direction of first-order mode light into a TE / TM mode. TE / TM
A mode converter is provided, and the two outer light distribution channel waveguides propagate only light having a polarization direction perpendicular to the polarization direction of light incident on the double mode channel waveguide (claim 1). It is a thing.
【００１５】また、光を入射する入射端面を有し、入射
端面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と、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、分岐領域で分配された光を伝搬する３本の光分配
用チャネル導波路と、３本の光分配用チャネル導波路の
うち少なくとも外側の２本の光分配用チャネル導波路か
らそれぞれ出射する光を検出する光検出器とからなる光
情報検出デバイスにおいて、ダブルモードチャネル導波
路上に０次モードの光の偏光方向を選択的にＴＥ／ＴＭ
モード変化するＴＥ／ＴＭモード変換器を設け、外側２
本の光分配用チャネル導波路はダブルモードチャネル導
波路に入射する光の偏光方向と同一な偏光方向の光のみ
を伝播する（請求項２）ものである。Further, a double mode channel waveguide having an incident end face on which light is incident and exciting the 0th-order mode light and the 1st-order mode light in accordance with the light incident on the incident end face, and the double mode channel guide. A branch region for distributing the light propagating through the waveguide, three light distribution channel waveguides for propagating the light distributed in the branch region, and at least two outermost ones of the three light distribution channel waveguides. In an optical information detection device including a photodetector for detecting light emitted from each of the optical distribution channel waveguides, a TE / TM polarization direction of the 0th-order mode light is selectively formed on the double mode channel waveguide.
A TE / TM mode converter that changes the mode is provided, and the outside 2
The light distribution channel waveguide of the present invention propagates only light having the same polarization direction as the polarization direction of the light incident on the double mode channel waveguide (claim 2).
【００１６】これらの場合（請求項１、２）に、３本の
光分配用チャネル導波路のうち、中央の光分配用チャネ
ル導波路は外側２本の光分配用チャネル導波路を伝播す
る光の偏光方向に対して垂直な偏光方向の光のみを伝播
すること（請求項３）が好ましい。In these cases (claims 1 and 2), of the three optical distribution channel waveguides, the central optical distribution channel waveguide is the light propagating through the two outer optical distribution channel waveguides. It is preferable to propagate only light having a polarization direction perpendicular to the polarization direction (claim 3).
【００１７】[0017]
【作用】従来の光情報検出デバイス（図４）において、
２つの光検出器２５、２６のうち一方の光検出器から検
出される位相または振幅の傾きは、（３）、（４）式に
示したように、位相の傾き（α）または振幅の傾き
（ａ）と励振された０次モードの光と１次モードの光の
振幅に比例する値を乗じた値（Ｃ0Ｃ1）とを乗じた値に
比例する成分（信号成分）と、０次モードの光の振幅の
２乗に比例する成分(Ｃ0 2：オフセット成分）との和と
して得られる。他方の光検出器からの出力は、オフセッ
ト成分は同相であり、信号成分は逆相である。従って、
この２つの光検出器からの出力の差をとれば、同相であ
るオフセット成分が抑圧された信号が得られる。このと
き、振幅または位相の傾き等の信号を検出するために
は、２つの光検出器の差をとった信号成分が光検出器で
発生する熱雑音を初めとした種々のノイズよりも大きい
ことが必要である。In the conventional optical information detection device (Fig. 4),
The slope of the phase or the amplitude detected by one of the two photodetectors 25 and 26 is the slope of the phase (α) or the slope of the amplitude as shown in equations (3) and (4). (A) and a component (signal component) proportional to a value obtained by multiplying a value (C 0 C 1 ) obtained by multiplying the excited 0th-order mode light and a value proportional to the amplitude of the 1st-order mode light, and 0 It is obtained as the sum with the component (C 0 2 : offset component) proportional to the square of the amplitude of the light of the next mode. In the output from the other photodetector, the offset component has the same phase and the signal component has the opposite phase. Therefore,
By taking the difference between the outputs from these two photodetectors, a signal in which the offset component in phase is suppressed can be obtained. At this time, in order to detect a signal such as an amplitude or phase gradient, the signal component obtained by taking the difference between the two photodetectors must be larger than various noises such as thermal noise generated in the photodetectors. is necessary.
【００１８】本発明者は、ダブルモードチャネル導波路
に入射する光に応じてダブルモードチャネル導波路で励
振される光は、１次モードの光の振幅よりも０次モード
の光の振幅の方がはるかに大きいことを見出した。つま
り、１つの光検出器からの出力信号は、非常に大きなオ
フセット成分に小さな信号成分が重畳したものとなるの
である。ダブルモードチャネル導波路に入射する光の位
相または振幅の傾きが小さくなると信号成分がノイズに
埋もれて検出できなくなってしまう。従って、光情報検
出デバイスが検出可能な最小の位相または振幅の傾きを
小さくするためには、光情報検出デバイスにおける光情
報検出のＳ／Ｎ比を高くしなければならない。The inventor has found that the light excited in the double-mode channel waveguide in accordance with the light incident on the double-mode channel waveguide has the amplitude of the 0th-order mode light rather than the amplitude of the 1st-order mode light. Found to be much larger. That is, the output signal from one photodetector is a combination of a very large offset component and a small signal component. When the inclination of the phase or amplitude of the light incident on the double mode channel waveguide becomes small, the signal component is buried in noise and cannot be detected. Therefore, in order to reduce the minimum phase or amplitude gradient that can be detected by the optical information detection device, the S / N ratio of optical information detection in the optical information detection device must be increased.
【００１９】（３）式または（４）式から明らかなよう
に、光情報検出のＳ／Ｎ比を高めるためには、電気信号
処理を行う前にデバイス側で０次モードの光を抑圧すれ
ばよい。本発明はこのような発想に基づくものである。
本発明においては、０次モードの光の抑圧を次のように
して達成する。例えば、ニオブ酸リチウム基板のように
電気光学効果と光学的異方性を有する材料からなる基板
上にチャネル導波路を形成し、チャネル導波路の特定の
方向に電界を印加する。このようにすると、チャネル導
波路内を伝搬するＴＥモードの光とＴＭモードの光の間
に結合を生じさせることができ、チャネル導波路内を励
振する光の偏光方向をＴＥモードからＴＭモードまたは
ＴＭモードからＴＥモードに回転させることが可能とな
る。ＴＥモードとＴＭモードは偏光状態が直交する２つ
のモードである。例えば、図３のダブルモードチャネル
導波路２０を光が伝搬する場合、電界の振幅方向が紙面
の上下方向と同一である光はＴＭモードの光であり、電
界の振幅方向が紙面の左右方向と同一である光はＴＥモ
ードの光である。このようなデバイスは、ＴＥ／ＴＭモ
ードコンバータ（ＴＥ／ＴＭモード変換器）として知ら
れており、その例は、R.C.Alferness,Appl.Phys.Lett.3
6,(1986)513に見られる。この論文では、Ｙ伝搬ニオブ
酸リチウム基板上にＴｉ拡散プロセスによりチャネル導
波路を形成し、さらに、チャネル導波路上に周期構造を
有する櫛形電極が形成されており、電圧の印加によって
ニオブ酸リチウム基板のＹ軸方向に電界が印加されるよ
うになっている。このような構造のＴＥ／ＴＭモードコ
ンバータでは、ＴＥモードとＴＭモード間の実効屈折率
差｜ＮTM−ＮTE｜と（ＮTM：ＴＭモードの実効屈折率、
ＮTE：ＴＥモードの実効屈折率）、櫛形電極の周期Λの
間に（５）式の関係があるとき、ＴＥモードの光とＴＭ
モードの光の間の位相整合条件が得られ両モード間のモ
ード変換が起きる。As is apparent from the equation (3) or the equation (4), in order to improve the S / N ratio of the optical information detection, the light of the 0th mode should be suppressed on the device side before the electric signal processing. Good. The present invention is based on such an idea.
In the present invention, suppression of the 0th mode light is achieved as follows. For example, a channel waveguide is formed on a substrate made of a material having an electro-optical effect and optical anisotropy, such as a lithium niobate substrate, and an electric field is applied in a specific direction of the channel waveguide. By doing so, a coupling can be generated between the TE mode light propagating in the channel waveguide and the TM mode light, and the polarization direction of the light exciting in the channel waveguide is changed from the TE mode to the TM mode or It becomes possible to rotate from the TM mode to the TE mode. The TE mode and the TM mode are two modes whose polarization states are orthogonal to each other. For example, when light propagates through the double mode channel waveguide 20 in FIG. 3, the light whose electric field amplitude direction is the same as the vertical direction of the paper surface is TM mode light, and the electric field amplitude direction is the horizontal direction of the paper surface. The same light is TE mode light. Such a device is known as a TE / TM mode converter (TE / TM mode converter), an example of which is RCAlferness, Appl.Phys.Lett.3.
6, (1986) 513. In this paper, a channel waveguide is formed on a Y-propagation lithium niobate substrate by a Ti diffusion process, and a comb-shaped electrode having a periodic structure is further formed on the channel waveguide. By applying a voltage, a lithium niobate substrate is formed. An electric field is applied in the Y-axis direction. In the TE / TM mode converter having such a structure, the effective refractive index difference between the TE mode and the TM mode | N TM −N TE | and (N TM : the effective refractive index of the TM mode,
(N TE : effective refractive index of TE mode) and the period Λ of the comb-shaped electrode have a relationship of formula (5), TE mode light and TM
The phase matching condition between the light of the modes is obtained, and the mode conversion between the two modes occurs.
【００２０】[0020]
【数５】 ２π｜ＮTM−ＮTE｜／Λ＝２π／λ （５） ここで、λは光導波路を励振する光の波長である。とこ
ろで、ダブルモードチャネル導波路を励振する０次モー
ドの光と１次モードの光は同じ偏光であっても、その実
効屈折率は異なる。従って、櫛形電極の形状を、０次モ
ードについてのみ、あるいは１次モードについてのみ
（５）式が満たされるように設計することは可能であ
り、その場合０次モードについてのみ、あるいは１次モ
ードについてのみＴＥ／ＴＭモード変換を行うことがで
きる。櫛形電極に印加する電圧を調節することで、ＴＥ
／ＴＭモード変換器の変換効率を変化させることができ
る。つまり、ダブルモードチャネル導波路を０次モード
の光と１次モードの光が伝播している場合、ダブルモー
ドチャネル導波路上に０次モード用のＴＥ／ＴＭモード
変換器と１次モード用のＴＥ／ＴＭモード変換器を設け
ることによって、０次モードの光のＴＥモードとＴＭモ
ードの割合と、１次モードの光のＴＥモードとＴＭモー
ドの割合をそれぞれ任意に調節することができる。従っ
て、ＴＥモードまたはＴＭモードにおいて伝播する０次
モードの光と１次モードの光のうち、０次モードの光の
一部をＴＥ／ＴＭモード変換を行ってＴＥ／ＴＭモード
変換されなかった０次モードの光と１次モードの光を検
出する、または、０次モードの光の一部と１次モードの
光をＴＥ／ＴＭモード変換し、ＴＥ／ＴＭモード変換さ
れた光を検出する、ことによって、０次モードの光の抑
圧を行うことができる。このように、ＴＭモードの光ま
たはＴＥモードの光のみを検出するためには、ダブルモ
ードチャネル導波路に接続されている分岐領域で分配さ
れた光を伝搬する３本の光分配用チャネル導波路におい
て、外側２本の光分配用チャネル導波路がＴＥモードあ
るいはＴＭモードのどちらか一方のモードの光（１次モ
ードの光が多いモード光）のみを伝播するようにし、中
央の光分配用チャネル導波路に大量の０次モードの光を
導くようにすると、外側２本の光分配用チャネル導波路
によって０次モードの光を抑圧した信号を効率よく検出
することができる。2π | N TM −N TE | / Λ = 2π / λ (5) where λ is the wavelength of the light that excites the optical waveguide. By the way, even if the 0th-order mode light and the 1st-order mode light that excite the double-mode channel waveguide have the same polarization, their effective refractive indices are different. Therefore, it is possible to design the shape of the comb-shaped electrode so that the equation (5) is satisfied only for the 0th-order mode or only for the 1st-order mode. Only TE / TM mode conversion can be performed. By adjusting the voltage applied to the comb electrodes, TE
The conversion efficiency of the / TM mode converter can be changed. That is, when the 0th-order mode light and the 1st-order mode light are propagating in the double-mode channel waveguide, the TE / TM mode converter for the 0th-order mode and the 1st-order mode By providing the TE / TM mode converter, it is possible to arbitrarily adjust the TE mode and TM mode ratios of the 0th-order mode light and the TE mode and TM mode ratios of the 1st-order mode light. Therefore, of the 0th-order mode light and the 1st-order mode light propagating in the TE mode or TM mode, a part of the 0th-order mode light is not TE / TM mode-converted by TE / TM mode conversion. Detecting the light of the next mode and the light of the first mode, or converting a part of the light of the 0th mode and the light of the first mode into the TE / TM mode, and detecting the light converted into the TE / TM mode, As a result, the 0th-order mode light can be suppressed. Thus, in order to detect only TM mode light or TE mode light, three optical distribution channel waveguides that propagate the light distributed in the branch region connected to the double mode channel waveguide In the above, the two outer optical distribution channel waveguides propagate only the light of one of the TE mode and the TM mode (mode light having a large amount of primary mode light), and the central optical distribution channel. By guiding a large amount of 0th-order mode light to the waveguide, it is possible to efficiently detect a signal in which the 0th-order mode light is suppressed by the two outer light distribution channel waveguides.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれに限るものではない。図１は、
本発明の第１実施例を示す概略構成図であり、光情報検
出デバイスをコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡
に用いたものである。コンフォーカルレーザ走査微分干
渉顕微鏡については特開平4-208913号公報に詳細に開示
されている。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. Figure 1
1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention, in which an optical information detection device is used in a confocal laser scanning differential interference microscope. The confocal laser scanning differential interference microscope is disclosed in detail in JP-A-4-208913.
【００２２】図１のコンフォーカルレーザ走査微分干渉
顕微鏡は、レーザ光源１と、ハーフミラー２と、レーザ
光源１から発生する光を試料５表面に対して走査するＸ
Ｙ走査手段３と、レンズ４と、基板６と、基板６上に形
成されたダブルモードチャネル導波路７と光分配用シン
グルモードチャネル導波路１１、１２、１３とＴＥ／Ｔ
Ｍモード変換器８、９と、光検出器１４、１５、１６
と、減算回路１７とから構成される。尚、レーザ光源１
としてはヘリウムネオンレーザを用いた。また、基板６
はＸカットＹ伝播のニオブ酸リチウム基板を用いた。ま
た、ＸＹ走査手段３としてはガルバノスキャナを用いた
が、レーザ光を走査することが可能なものであれば他の
ものでも良く、例えばポリゴンミラー等を用いても良
い。また、シングルモードチャネル導波路１１、１２は
ＴＥモードの光のみを伝播するものを用いて、シングル
モードチャネル導波路１３はＴＥモードの光とＴＭモー
ドの光を伝播するものを用いた。The confocal laser scanning differential interference microscope of FIG. 1 scans the laser light source 1, the half mirror 2, and the light emitted from the laser light source 1 on the surface of the sample 5.
The Y scanning means 3, the lens 4, the substrate 6, the double mode channel waveguide 7 formed on the substrate 6, the single mode channel waveguides 11, 12 and 13 for optical distribution, and the TE / T.
M-mode converters 8, 9 and photodetectors 14, 15, 16
And a subtraction circuit 17. The laser light source 1
A helium neon laser was used as the laser. Also, the substrate 6
Used an X-cut Y-propagating lithium niobate substrate. Further, although the galvano scanner is used as the XY scanning means 3, any other means may be used as long as it can scan the laser light, for example, a polygon mirror or the like may be used. The single mode channel waveguides 11 and 12 used were those that propagate only TE mode light, and the single mode channel waveguides 13 were those that propagate TE mode light and TM mode light.
【００２３】次に、基板６上に形成されたシングルモー
ドチャネル導波路１１、１２、１３とダブルモードチャ
ネル導波路７とＴＥ／ＴＭモード変換器８、９の製造方
法について簡単に説明する。ダブルモードチャネル導波
路７及び光分配用シングルモードチャネル導波路１３は
ニオブ酸リチウム基板６上にチタン（Ｔｉ）を熱拡散す
ることによって形成した。また、光分配用シングルモー
ドチャネル導波路１４、１５はニオブ酸リチウム基板６
上にプロトン交換することによって形成した。尚、ニオ
ブ酸リチウム基板にＴｉを熱拡散させた領域は常光線
（第１実施例の場合ＴＭモードの光）と異常光線（第１
実施例の場合ＴＥモードの光）との両者に対して光導波
路となり、ニオブ酸リチウム基板にプロトン交換させた
領域は、異常光線（第１実施例の場合ＴＥモードの光）
のみに対して光導波路となる。また、ＴＥ／ＴＭモード
変換器８、９は、最初に酸化珪素（バッファ層）を形成
した後にＡｌを蒸着することによって形成した。Next, a method of manufacturing the single mode channel waveguides 11, 12, 13 and the double mode channel waveguide 7 and the TE / TM mode converters 8, 9 formed on the substrate 6 will be briefly described. The double mode channel waveguide 7 and the light distribution single mode channel waveguide 13 were formed on the lithium niobate substrate 6 by thermally diffusing titanium (Ti). In addition, the light distribution single mode channel waveguides 14 and 15 are the lithium niobate substrate 6
Formed by proton exchange on top. In the region where Ti is thermally diffused on the lithium niobate substrate, an ordinary ray (TM mode light in the first embodiment) and an extraordinary ray (first ray) are used.
In the embodiment, the TE mode light is used as an optical waveguide, and the region where the lithium niobate substrate is proton-exchanged is an extraordinary ray (TE mode light in the first embodiment).
It becomes an optical waveguide for only. The TE / TM mode converters 8 and 9 were formed by first forming silicon oxide (buffer layer) and then depositing Al.
【００２４】以下に第１実施例によるコンフォーカルレ
ーザ走査微分干渉顕微鏡の動作について説明する。直線
偏光レーザ光源１から出射した光はハーフミラー２で反
射され、ＸＹ走査手段３、レンズ４を通り、被検物体５
の表面上に集光される。被検物体５の表面で反射された
光は再びレンズ４、ＸＹ走査手段３、ハーフミラー２を
通り、ダブルモードチャネル導波路７の入射端面に入射
する。ダブルモードチャネル導波路７に入射した光は、
被検物体５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、０次モードの光及び１次モードの光
を励振する。また、基板内を伝播する光はＴＭモードの
光となるようにレーザ光源１を配置した。The operation of the confocal laser scanning differential interference microscope according to the first embodiment will be described below. The light emitted from the linearly polarized laser light source 1 is reflected by the half mirror 2, passes through the XY scanning means 3 and the lens 4, and the object 5 to be inspected.
Is focused on the surface of. The light reflected on the surface of the object 5 to be inspected again passes through the lens 4, the XY scanning means 3, and the half mirror 2 and is incident on the incident end face of the double mode channel waveguide 7. The light incident on the double mode channel waveguide 7 is
The 0th-order mode light and the 1st-order mode light are excited in accordance with a step difference or a change in reflectance within the spot condensed on the object 5 to be inspected. Further, the laser light source 1 is arranged so that the light propagating in the substrate becomes TM mode light.
【００２５】第１実施例に用いた基板６は、ＸカットＹ
伝搬のニオブ酸リチウム基板であり、光学的異方性なら
びに電気光学効果を有している。従って、ダブルモード
チャネル導波路７上に配置した周期構造を有する櫛形電
極８、９に電圧を印加し、ダブルモードチャネル導波路
７に電界を印加すると、櫛形電極８は０次モードのＴＥ
／ＴＭモード変換器として働き、櫛形電極９は１次モー
ドのＴＥ／ＴＭモード変換器として働く。このとき、櫛
形電極（ＴＥ／ＴＭモード変換器）８、９に印加する電
圧を調整することによって、櫛形電極（ＴＥ／ＴＭモー
ド変換器）８では０次モードの光の一部（適量）をＴＥ
モードの光に変換し、櫛形電極（ＴＥ／ＴＭモード変換
器）９では１次モードの光のほぼ全部をＴＥモードの光
に変換するようにしておく。尚、０次モードの光をＴＥ
／ＴＭ変換する量は、図３に示されるようにＴＥモード
における０次モードの光と１次モードの光の強度分布曲
線の重なっている面積が最大になるようにすることが好
ましい。The substrate 6 used in the first embodiment is an X-cut Y
It is a propagating lithium niobate substrate and has optical anisotropy and electro-optic effect. Therefore, when a voltage is applied to the comb-shaped electrodes 8 and 9 having a periodic structure arranged on the double-mode channel waveguide 7 and an electric field is applied to the double-mode channel waveguide 7, the comb-shaped electrode 8 is TE of the zero-order mode.
/ TM mode converter, and the comb-shaped electrode 9 functions as a primary mode TE / TM mode converter. At this time, by adjusting the voltage applied to the comb-shaped electrodes (TE / TM mode converters) 8 and 9, a part (appropriate amount) of the 0th-order mode light is generated in the comb-shaped electrodes (TE / TM mode converter) 8. TE
The light is converted into mode light, and the comb-shaped electrode (TE / TM mode converter) 9 converts almost all of the primary mode light into TE mode light. In addition, the light of the 0th mode is TE
As shown in FIG. 3, it is preferable that the amount of / TM conversion is such that the area where the intensity distribution curves of the 0th-order mode light and the 1st-order mode light in the TE mode overlap is maximized.
【００２６】櫛形電極８によってＴＭモードからＴＥモ
ードに適量ＴＥ／ＴＭモード変換された０次モードの光
と、櫛形電極９によってＴＭモードからＴＥモードにＴ
Ｅ／ＴＭモード変換された１次モードの光は分岐領域１
０で、ＴＥモードの光のみを伝播する外側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。一方、ＴＥ／ＴＭモード変換されずにＴＭモードの
まま残った０次モードの光は、中央の光分配用シングル
モードチャネル導波路１３に分岐される。その結果、２
本の光分配用シングルモードチャネル導波路１１、１２
の出射端に取り付けられた光検出器１４、１５から得ら
れる減算回路１７の出力信号は、オフセット成分が抑圧
され、高いＳ／Ｎ比を示すようになる。The 0th-order mode light converted from the TM mode to the TE mode by the comb electrode 8 by an appropriate amount, and the comb electrode 9 changes the TM mode to the TE mode.
The light of the primary mode converted from the E / TM mode is in the branch region 1
At 0, the light is split into two outer single-mode channel waveguides 11 and 12 for light distribution that propagate only TE mode light. On the other hand, the 0th-order mode light that remains in the TM mode without being converted to the TE / TM mode is branched to the central single-mode channel waveguide 13 for light distribution. As a result, 2
Single-mode channel waveguides 11 and 12 for light distribution of book
The offset signal is suppressed in the output signal of the subtraction circuit 17 obtained from the photodetectors 14 and 15 attached to the emission end of the, and the S / N ratio becomes high.
【００２７】尚、第１実施例においては、中央の光分配
用シングルモードチャネル導波路１３にはＴＥ・ＴＭ両
偏光モードの光を伝播するチタン拡散導波路を用いた
が、ＴＭモードのみを導波するニッケル拡散導波路を用
いれば、より効率よく信号成分を検出することができ
る。ニオブ酸リチウム基板上にニッケルを熱拡散させる
ことにより常光（第１実施例の場合ＴＭモードの光）の
みを伝播する導波路を形成する方法については、P.-K.W
ei and W.-S.Wang, "Novel TE-TM mode spliter onlith
ium niobate using nickel in-diffusion and proton e
xchange techniques",Electron.Lett.,vol.30(1994)35-
37に詳述されている。In the first embodiment, a titanium diffusion waveguide that propagates light in both TE and TM polarization modes is used as the central single-mode channel waveguide 13 for light distribution, but only the TM mode is guided. If the undulating nickel diffusion waveguide is used, the signal component can be detected more efficiently. For a method of forming a waveguide that propagates only ordinary light (TM mode light in the first embodiment) by thermally diffusing nickel on a lithium niobate substrate, see P.-KW.
ei and W.-S.Wang, "Novel TE-TM mode spliter onlith
ium niobate using nickel in-diffusion and proton e
xchange techniques ", Electron. Lett., vol.30 (1994) 35-
See 37 for details.
【００２８】尚、第１実施例においては、ＴＥ／ＴＭモ
ード変換器によって光導波路を伝播する光がＴＥ／ＴＭ
モード変換される前の光がＴＭモードの光となるように
レーザ光源１を配置したが、ＴＥモードの光としても同
様の結果を得ることができる。ただし、この場合は、櫛
形電極によってＴＥモードの光がＴＭモードの光にＴＥ
／ＴＭモード変換されるため、３本の光分配用シングル
モードチャネル導波路の内の外側２本はＴＭモードの光
のみを伝播するニッケル拡散導波路とし、中央の光分配
用シングルモードチャネル導波路はＴＥモードの光のみ
を伝播するプロトン交換導波路とすることが好ましい。In the first embodiment, the light propagating through the optical waveguide by the TE / TM mode converter is TE / TM.
Although the laser light source 1 is arranged so that the light before the mode conversion becomes the TM mode light, the same result can be obtained even when the TE mode light is used. However, in this case, the TE mode light is converted into the TM mode light by the comb-shaped electrode.
Since / TM mode conversion is performed, the outer two of the three single-mode channel waveguides for light distribution are nickel diffusion waveguides that propagate only TM-mode light, and the central single-mode channel waveguide for light distribution is used. Is preferably a proton exchange waveguide that propagates only TE mode light.
【００２９】図２は、本発明の第２実施例による光情報
検出デバイスをコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微
鏡に用いた概略構成図である。尚、第１実施例と同様な
ものについては同じ符号を付して説明を省略する。第２
実施例の構成は、第１実施例とほぼ同じであり、同じも
のについては同じ符号を付して説明を省略する。第１実
施例ではダブルモードチャネル導波路７に入射した光に
よってダブルモードチャネル導波路内を励振する０次モ
ードの光と１次モードの光の両者に対してＴＥ／ＴＭモ
ード変換を行っているが、第２実施例では０次モードの
光に対してのみＴＥ／ＴＭモード変換を行っている。FIG. 2 is a schematic configuration diagram in which the optical information detecting device according to the second embodiment of the present invention is used in a confocal laser scanning differential interference microscope. The same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Second
The configuration of the embodiment is almost the same as that of the first embodiment, and the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In the first embodiment, TE / TM mode conversion is performed for both 0th-order mode light and 1st-order mode light excited in the double-mode channel waveguide by the light incident on the double-mode channel waveguide 7. However, in the second embodiment, TE / TM mode conversion is performed only for 0th-order mode light.
【００３０】以下に第２実施例によるコンフォーカルレ
ーザ走査微分干渉顕微鏡の動作について説明する。直線
偏光レーザ光源１から出射した光はハーフミラー２で反
射され、ＸＹ走査手段３、レンズ４を通り、被検物体５
の表面上に集光される。被検物体５の表面で反射された
光は再びレンズ４、ＸＹ走査手段３、ハーフミラー２を
通り、ダブルモードチャネル導波路７の入射端面に入射
する。ダブルモードチャネル導波路７に入射した光は、
被検物体５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、０次モードの光及び１次モードの光
を励振する。また、基板内を伝播する光は、第１実施例
と異なり、ＴＥモードの光となるようにレーザ光源１を
配置した。The operation of the confocal laser scanning differential interference microscope according to the second embodiment will be described below. The light emitted from the linearly polarized laser light source 1 is reflected by the half mirror 2, passes through the XY scanning means 3 and the lens 4, and the object 5 to be inspected.
Is focused on the surface of. The light reflected on the surface of the object 5 to be inspected again passes through the lens 4, the XY scanning means 3, and the half mirror 2 and is incident on the incident end face of the double mode channel waveguide 7. The light incident on the double mode channel waveguide 7 is
The 0th-order mode light and the 1st-order mode light are excited in accordance with a step difference or a change in reflectance within the spot condensed on the object 5 to be inspected. Further, unlike the first embodiment, the laser light source 1 is arranged so that the light propagating in the substrate becomes TE mode light.
【００３１】第２実施例に用いた基板６は、ＸカットＹ
伝搬のニオブ酸リチウム基板であり、光学的異方性なら
びに電気光学効果を有している。従って、ダブルモード
チャネル導波路７上に配置した周期構造を有する櫛形電
極８に電圧を印加し、ダブルモードチャネル導波路７に
電界を印加すると、櫛形電極８は０次モードのＴＥ／Ｔ
Ｍモード変換器として働く。このとき、櫛形電極（ＴＥ
／ＴＭモード変換器）８に印加する電圧を調整すること
によって、櫛形電極（ＴＥ／ＴＭモード変換器）８では
０次モードの光の一部（適量）をＴＭモードの光に変換
するようにしておく。尚、０次モードの光をＴＥ／ＴＭ
変換する量は、図３に示されるようにＴＥモードにおけ
る０次モードの光と１次モードの光の強度分布曲線の重
なっている面積が最大になるようにすることが好まし
い。The substrate 6 used in the second embodiment is X-cut Y
It is a propagating lithium niobate substrate and has optical anisotropy and electro-optic effect. Therefore, when a voltage is applied to the comb-shaped electrode 8 arranged on the double-mode channel waveguide 7 and having a periodic structure and an electric field is applied to the double-mode channel waveguide 7, the comb-shaped electrode 8 has a TE / T of 0th mode.
Acts as an M-mode converter. At this time, the comb-shaped electrode (TE
By adjusting the voltage applied to the / TM mode converter) 8, the comb-shaped electrode (TE / TM mode converter) 8 converts a part (appropriate amount) of the 0th-order mode light into TM mode light. Keep it. In addition, the light of 0th mode is TE / TM
It is preferable that the amount of conversion is such that the overlapping area of the intensity distribution curves of the 0th-order mode light and the 1st-order mode light in the TE mode is maximized as shown in FIG.
【００３２】櫛形電極８によってＴＥ／ＴＭモード変換
されなかった０次モードの光と、１次モードの光は分岐
領域１０で、ＴＥモードの光のみを伝播する外側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。一方、櫛形電極８によってＴＥモードからＴ
ＭモードにＴＥ／ＴＭモード変換された０次モードの光
は分岐領域１０を経て中央のシングルモードチャネル導
波路１３に分岐される。その結果、２本の光分配用シン
グルモードチャネル導波路１１、１２の出射端に取り付
けられた光検出器１４、１５から得られる減算回路１７
の出力信号は、オフセット成分が抑圧され、高いＳ／Ｎ
比を示すようになる。The 0th-order mode light which is not TE / TM mode-converted by the comb-shaped electrode 8 and the 1st-order mode light are branched in the branching region 10, and only the TE-mode light is propagated to the outer two single-modes for light distribution. It is branched into the channel waveguides 11 and 12. On the other hand, the comb-shaped electrode 8 is used to change the T mode to the T mode.
The 0th-order mode light converted into the M mode in the TE / TM mode is branched into the central single mode channel waveguide 13 through the branching region 10. As a result, the subtraction circuit 17 obtained from the photodetectors 14 and 15 attached to the emission ends of the two optical distribution single mode channel waveguides 11 and 12, respectively.
Of the output signal of the
It comes to show the ratio.
【００３３】第１実施例ではＴＥ／ＴＭモード変換器が
２つ必要であるのに対して、第２実施例では１つで充分
であるため、第１実施例に比べて第２実施例の方がコス
トが安くなり、製造も簡単になった。第２実施例におい
ては、第１実施例の場合と同様に、中央の光分配用シン
グルモード導波路をニッケル拡散導波路とすれば、より
効率よく信号成分を検出することができる。また、第２
実施例においては、入射光がＴＥモードの光となるよう
にしたが、第１実施例の場合と同様に、入射光をＴＭモ
ードの光となるようにしても同様の結果が得られる。While two TE / TM mode converters are required in the first embodiment, one is sufficient in the second embodiment, so that the second embodiment has a larger number than the first embodiment. It is cheaper and easier to manufacture. In the second embodiment, as in the case of the first embodiment, if the central light distribution single mode waveguide is a nickel diffusion waveguide, the signal component can be detected more efficiently. Also, the second
In the embodiment, the incident light is made to be the TE mode light, but similar to the case of the first embodiment, the same result can be obtained even if the incident light is made to be the TM mode light.
【００３４】尚、図１、２には図示していないが、減算
回路１７からの出力を画像制御手段に入力して、この画
像入力手段によって被検物体５上の光の反射分布または
段査等をモニタ上に映像化してもよい。また、ＸＹ走査
手段３を用いて、レンズ４によって被検物体５上に集光
される光スポットをＸＹ方向に走査する時、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１７からの信号
も画像入力手段の入力しておき、光スポットの位置に対
応する被検物体５の光の反射分布または段差等をモニタ
に映像化することで、被検物体の全体像を得ることもで
きる。Although not shown in FIGS. 1 and 2, the output from the subtraction circuit 17 is input to the image control means, and the image input means causes the reflection distribution of the light on the object 5 to be inspected or the stepwise inspection. May be visualized on a monitor. When the XY scanning means 3 is used to scan the light spot focused on the object 5 to be inspected by the lens 4 in the XY directions, the position of the light spot is stored in an image control means (not shown). At the same time, a signal from the subtraction circuit 17 corresponding to the position of the light spot is also input to the image input means so that the reflection distribution or step of the light of the object 5 corresponding to the position of the light spot is visualized on a monitor. Thus, it is possible to obtain the whole image of the object to be inspected.
【００３５】尚、ダブルモードチャネル導波路７の実質
的長さ（ダブルモード領域の長さ）は（１）式または
（２）式で表される長さにすれば試料の位相情報または
振幅情報のみを検出することができる。また、ダブルモ
ードチャネル導波路７に電界を印加するための電極を設
けて、ダブルモードチャネル導波路に電界を印加するこ
とによって、ダブルモード領域の長さを変化させてもよ
い。このようにするとダブルモード領域の長さが測定し
たい長さ〔例えば、（１）式や（２）式で表される長
さ〕からずれていても補正することができる。If the substantial length of the double mode channel waveguide 7 (the length of the double mode region) is set to the length represented by the equation (1) or the equation (2), the phase information or the amplitude information of the sample is obtained. Only can be detected. Further, the length of the double mode region may be changed by providing an electrode for applying an electric field to the double mode channel waveguide 7 and applying the electric field to the double mode channel waveguide. By doing so, it is possible to correct even if the length of the double mode area deviates from the desired length (for example, the length represented by the equation (1) or the equation (2)).
【００３６】また、第１、第２実施例では、光分配用シ
ングルモードチャネル導波路１１、１２、１３で光を分
配しているが、これはシングルモードの導波路である必
要はなく、ダブルモードやマルチモードのチャネル導波
路であってもよい。以上のようにして、０次モードの光
を抑圧してＳ／Ｎ比を向上させることができた。In the first and second embodiments, the light is distributed by the single-mode channel waveguides 11, 12, and 13 for light distribution, but this does not have to be a single-mode waveguide, and the double-mode is not required. It may be a mode or multimode channel waveguide. As described above, it was possible to suppress the 0th-order mode light and improve the S / N ratio.
【００３７】[0037]
【発明の効果】本発明によれば、ダブルモードチャネル
導波路を伝搬する０次モードの光と１次モードの光の２
つのモード光のうち０次モードの光を選択的に除去し、
光導波路特有のモード干渉現象を利用した光情報検出デ
バイスにおける光情報のＳ／Ｎ比を飛躍的に向上させる
ことができ、検出しようとする位相または振幅の傾きが
小さくても精度良く検出することができる。According to the present invention, there are two types of light, the 0th-order mode light and the 1st-order mode light propagating in the double-mode channel waveguide.
Selectively removes the 0th-order mode light from the two mode lights,
It is possible to dramatically improve the S / N ratio of optical information in an optical information detection device using a mode interference phenomenon peculiar to an optical waveguide, and to detect accurately even if the phase or amplitude gradient to be detected is small. You can
【図１】本発明の第１実施例による光情報検出デバイス
を用いたコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡を示
す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a confocal laser scanning differential interference microscope using an optical information detection device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第２実施例による光情報検出デバイス
を用いたコンフォーカルレーザ走査微分干渉顕微鏡を示
す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a confocal laser scanning differential interference microscope using an optical information detection device according to a second embodiment of the present invention.
【図３】ダブルモードチャネル導波路を励振する０次モ
ードと１次モードの強度分布の概念を示す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the concept of intensity distributions of a 0th-order mode and a 1st-order mode that excite a double-mode channel waveguide.
【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。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a conventional optical information detection device.
１・・・レーザ光源 ２・・・ハーフミラー ３・・・ＸＹ走査手段 ４・・・レンズ ５・・・被検物体 ６・・・ニオブ酸リチウム基板 ７・・・ダブルモードチャネル導波路 ８、９・・・櫛形電極 １０・・・分岐領域 １１、１２、１３・・・光分配用シングルモードチャネ
ル導波路 １４、１５、１６・・・光検出器 １７・・・減算回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser light source 2 ... Half mirror 3 ... XY scanning means 4 ... Lens 5 ... Test object 6 ... Lithium niobate substrate 7 ... Double mode channel waveguide 8, 9 ... Comb-shaped electrode 10 ... Branching area 11, 12, 13 ... Single mode channel waveguide for light distribution 14, 15, 16 ... Photodetector 17 ... Subtraction circuit
Claims (3)
面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と、該ダブ
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、前記分岐領域で分配された光を伝搬する３本の光
分配用チャネル導波路と、前記３本の光分配用チャネル
導波路のうち少なくとも外側の２本の光分配用チャネル
導波路からそれぞれ出射する光を検出する光検出器とか
らな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上に前記０次モードの
光の偏光方向を選択的にＴＥ／ＴＭモード変換する第１
のＴＥ／ＴＭモード変換器と、 前記１次モードの光の偏光方向を選択的にＴＥ／ＴＭモ
ード変換する第２のＴＥ／ＴＭモード変換器と、を設
け、 前記外側の２本の光分配用チャネル導波路は前記ダブル
モードチャネル導波路に入射する光の偏光方向に対して
垂直な偏光方向の光のみを伝播することを特徴とする光
情報検出デバイス。1. A double-mode channel waveguide which has an incident end face on which light is incident, and excites 0th-order mode light and 1st-order mode light according to the light incident on the incident end face, and the double-mode channel waveguide. A branch region that distributes the light propagating through the channel waveguide, three light distribution channel waveguides that propagate the light distributed in the branch region, and at least an outer side of the three light distribution channel waveguides. And a photodetector for detecting the light emitted from each of the two optical distribution channel waveguides, the polarization direction of the 0th-order mode light is selectively formed on the double mode channel waveguide. First to convert TE / TM mode to
And a second TE / TM mode converter that selectively converts the polarization direction of the light of the first-order mode into a TE / TM mode converter. An optical information detection device, wherein the channel waveguide for use propagates only light having a polarization direction perpendicular to the polarization direction of light incident on the double mode channel waveguide.
面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と、該ダブ
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、前記分岐領域で分配された光を伝搬する３本の光
分配用チャネル導波路と、前記３本の光分配用チャネル
導波路のうち少なくとも外側の２本の光分配用チャネル
導波路からそれぞれ出射する光を検出する光検出器とか
らな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上に０次モードの光の
偏光方向を選択的にＴＥ／ＴＭモード変化するＴＥ／Ｔ
Ｍモード変換器を設け、 前記外側２本の光分配用チャネル導波路は前記ダブルモ
ードチャネル導波路に入射する光の偏光方向と同一な偏
光方向の光のみを伝播することを特徴とする光情報検出
デバイス。2. A double-mode channel waveguide having an incident end face on which light is incident, and exciting the 0th-order mode light and the 1st-order mode light according to the incident light on the incident end face, and the double-mode channel waveguide. A branch region that distributes the light propagating through the channel waveguide, three light distribution channel waveguides that propagate the light distributed in the branch region, and at least an outer side of the three light distribution channel waveguides. And a photodetector for detecting the light emitted from each of the two optical distribution channel waveguides, the polarization direction of the 0th-order mode light is selectively formed on the double mode channel waveguide. TE / TM mode TE / T changing
An M-mode converter is provided, and the two outer light distribution channel waveguides propagate only light having the same polarization direction as the polarization direction of light incident on the double mode channel waveguide. Detection device.
ち、中央の光分配用チャネル導波路は前記外側２本の光
分配用チャネル導波路を伝播する光の偏光方向に対して
垂直な偏光方向の光のみを伝播す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。3. Of the three light distribution channel waveguides, the central light distribution channel waveguide is perpendicular to the polarization direction of light propagating through the two outer light distribution channel waveguides. The optical information detection device according to claim 1 or 2, which propagates only light in a polarization direction.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253666A JPH08122549A (en) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Optical information detection device |
| EP94309792A EP0661562A3 (en) | 1993-12-28 | 1994-12-23 | Optical information detection device. |
| US08/364,709 US5581345A (en) | 1990-12-03 | 1994-12-28 | Confocal laser scanning mode interference contrast microscope, and method of measuring minute step height and apparatus with said microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6253666A JPH08122549A (en) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | Optical information detection device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122549A true JPH08122549A (en) | 1996-05-17 |
Family
ID=17254495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6253666A Pending JPH08122549A (en) | 1990-12-03 | 1994-10-19 | Optical information detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08122549A (en) |
-
1994
- 1994-10-19 JP JP6253666A patent/JPH08122549A/en active Pending
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