JPH11271339A - 光ファイバプローブ - Google Patents
光ファイバプローブInfo
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- JPH11271339A JPH11271339A JP10075735A JP7573598A JPH11271339A JP H11271339 A JPH11271339 A JP H11271339A JP 10075735 A JP10075735 A JP 10075735A JP 7573598 A JP7573598 A JP 7573598A JP H11271339 A JPH11271339 A JP H11271339A
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Abstract
より、レーザ光の効率を向上させるとともに、高い集光
効果を有する光ファイバプローブを提供する。 【解決手段】 屈折率がnのコアと上記コアの周囲に形
成されたクラッドと上記クラッドの周囲に形成された遮
光性被覆層からなる光伝搬部と、光伝搬部側から上記遮
光性被覆層の開口が次第に小となされ、上記光伝搬部か
らの光を集光して出射開口から出射する先鋭部とを備
え、先鋭部の出射開口の直径をD[nm]とし、αを任
意に決定される定数とし、λ[nm]を上記出射開口か
ら出射する光の波長としたとき、 D=αλ/n を満たすように形成されている。
Description
査型顕微鏡の一つである近接場光学顕微鏡において、エ
バネッセント光を検出または照射する光プローブとして
使用される光ファイバプローブに関する。
7に示すように、光ファイバの先端を先鋭化させること
で、先鋭部101を形成し、当該先鋭部の先端102か
らレーザ光を励起していた。この光ファイバプローブで
は、先鋭部の根本部分103から先端102に向かって
開口が次第に小さくなるように形成されている。
イバプローブ100は、例えば開口半径等の最適化を図
るための設計がなされていないのが現状である。また、
この光ファイバプローブ100では、先鋭部の先端10
2から出射するレーザ光の効率という点からみても、最
適化を考慮していなかった。
鑑みて提案されたものであり、先鋭部の先端部分の形状
を最適化することにより、レーザ光の効率を向上させる
とともに、高い集光効果を有する光ファイバプローブを
提供することを目的とする。
発明に係る光ファイバプローブは、屈折率がnのコアと
コアの周囲に形成されたクラッドとクラッドの周囲に形
成された遮光性被覆層からなる光伝搬部と、光伝搬部側
から遮光性被覆層の開口が次第に小となされ、光伝搬部
からの光を集光して出射開口から出射する先鋭部とを備
え、先鋭部の出射開口の直径をD[nm]とし、αを任
意に選択される定数とし、λ[nm]を上記出射開口か
ら出射する光の波長としたとき、D=αλ/n (式
1)を満たすように形成されていることを特徴とするも
のである。
式1を満たすような直径を有する出射開口を形成するこ
とにより、光を集光して出射開口から光を出射する。
て図面を参照しながら詳細に説明する。
ブ1は、図1に示すように、コア2と、このコア2の周
囲に形成されたクラッド3と、クラッド3の周囲に形成
された遮光性被覆層4とからなる。
ド3は、コアの屈折率nよりも小さい屈折率を有してい
る。このようにコア2及びクラッド3が形成されること
で、光ファイバプローブ1に入射されたレーザ光は、コ
ア2とクラッド3との境界で全反射しながら進行するこ
ととなる。
2,クラッド3,遮光性被覆層4からなる光伝搬部5
と、遮光性被覆層4の直径が光伝搬部5から先端に向か
って次第に小となされている先鋭部6とからなる。
ア2と、このコア2よりも低い屈折率を有するクラッド
3とからなる。光伝搬部5は、このように構成されるこ
とで、コア4内にレーザ光を伝搬させ、このレーザ光を
先鋭部3に導く。
覆層4の内周側に形成されたコア2とからなり、光を出
射する出射開口7の開口を狭くするように先鋭化されて
なる。この先鋭部6は、遮光性被覆層4の内壁を、光伝
搬部5のクラッド3の内壁とのなす第1の角度θ1を以
て形成することで、第1の傾斜面8を形成している。こ
のように遮光性被覆層4を形成することにより、先鋭部
6は、コア2の直径を光伝搬部5から出射開口7に向か
うに従って次第に小としている。
下であれば良く、45[゜]〜10[゜]の範囲内とな
るように第1の傾斜面8を形成することがさらに望まし
い。
を1.0〜2.2の範囲内の値を有する定数とし、λ
[nm]を出射する光の波長としたとき、D=αλ/n
(式1)を満たすように出射開口7の直径D[nm]
が形成されている。
開口7が形成された光ファイバプローブ1は、光伝搬部
5から伝搬されたレーザ光を、先鋭部6の内壁である第
1の傾斜面8で反射させることで集光し、出射開口7か
ら外部に出射する。
て、出射開口7の直径Dが変化されたとき、出射開口7
の中心位置から出射されるレーザ光の光強度を図2に示
す。この光ファイバプローブ1においては、光伝搬部5
に入射されるレーザ光の波長λを約830[nm]と
し、第1の角度θ1を約10[゜]とし、コア2の屈折
率を1.53としたとき、出射開口7の直径Dが約60
0[nm]〜1200[nm]の範囲内において光強度
が高くなっていることがわかる。このとき、定数αは、
上記式1から算出すると、約1.0〜2.2となる。
は、定数αを1.0〜2.2の範囲内とするように出射
開口7の直径Dを形成することにより、より光強度を高
くすることができる。さらに、光ファイバプローブ1
は、定数αを約1.5程度とすることにより、出射開口
7からの光強度を最も高くすることができる。
射開口7からレーザ光を出射したときの近接場における
光強度分布を測定した結果を図3に示す。この図3は、
出射開口7の直径Dを1200,1000,750,5
50[nm]としたときの光強度と、焦点位置からの距
離との関係を示す図である。
口7の直径Dが1200[nm]のときでは、焦点位置
とは異なる位置にレーザ光が集光されていることがわか
る。また、曲線b及び曲線cで示した出射開口7の直径
D[nm]を、1000[nm],750[nm]とし
たときでは、焦点位置に高いピークがあり、かつ、非常
に小さい幅でスポットが形成されていることがわかる。
また、曲線dで示した出射開口7の直径Dを550[n
m]としたときでは、曲線b及び曲線cで示したピーク
よりも低いピークが存在していることがわかる。
を1000[nm],750[nm]としたとき、波長
830[nm]での回折限界を超えて集光位置にレーザ
光が集光されていることがわかる。すなわち、上述の式
1における定数αを約1.3〜2.0とし、出射開口7
の直径Dを700[nm]〜1100[nm]程度とす
ることにより、回折限界を超えて集光位置にレーザ光を
集光することができる。
ブ1によれば、上述の式1中のαを1.3〜2.0とし
て出射開口7の直径Dを変化させることにより、光強度
を高くし、かつ、回折限界を超えてスポットを形成する
ことができる。したがって、この光ファイバプローブ1
によれば、出射開口7の直径Dを変化させるとともに、
第1の角度θ1を変化させることで、集光効率及び被照
射物に形成するスポット径の最適化を図ることができ
る。
バプローブ10について説明する。この光ファイバプロ
ーブ10は、図4及び図5に示すように、第1の実施の
形態に係る光ファイバプローブ1と同様に、コア11
と、このコア11の周囲に形成されたクラッド12と、
クラッド12の周囲に形成された遮光性被覆層13とか
らなる。また、この光ファイバプローブ10は、レーザ
光を伝搬する光伝搬部14と、この光伝搬部14からの
レーザ光を集光して出射する先鋭部15とからなる。な
お、図4は光ファイバプローブ10の縦断面図であり、
図5は光ファイバプローブ10の横断面図である。
ァイバプローブ1における光伝搬部5と同様の構成を有
する。
性被覆層13の内周側に形成されたコア11とからな
り、レーザ光を出射する微小開口16が先端に形成され
ている。この先鋭部15は、第1の傾斜面17と、第2
の傾斜面18と、第3の傾斜面19とが遮光性被覆層1
3の内壁により形成されてなり、光伝搬部14から先端
に向かって開口が次第に小さくなるように形成されてい
る。
から先端側に向かって形成され、クラッド12の内壁と
第1の角度θ11を以て形成される。第2の傾斜面18
は、第1の傾斜面17から先端側に向かって形成され、
遮光性被覆層13の内壁と第2の角度θ12を以て形成さ
れる。第3の傾斜面19は、第2の傾斜面18から先端
側に向かって形成され、第3の角度θ13で略V字状に形
成される。
の範囲内となるように形成され、第2の角度θ12は50
[゜]〜90[゜]の範囲内となるように形成され、第
3の角度θ13は0[゜]〜30[゜]の範囲内となるよ
うに形成される。このように光ファイバプローブ10
は、第1の傾斜面17、第2の傾斜面18、第3の傾斜
面19が形成されることで、先端に形成された微小開口
16の直径が約100[nm]以下となるように形成さ
れている。
1の傾斜面17と第2の傾斜面18との境界線Aにおけ
る直径Dを、第1の実施の形態の光ファイバプローブ1
と同様に、上述の式1で示す関係を満たすように形成さ
れている。
第1の傾斜面17の境界線Bと、境界線Aとの高さ方向
における差H1が0.8μm〜1.2μmの範囲内に形
成されている。また、境界線Aと、第2の傾斜面18と
第3の傾斜面19との境界線Cとの高さ方向における差
H2が150[nm]〜250[nm]の範囲内に形成
されている。また、境界線Cと微小開口16との高さ方
向の差H3が300[nm]〜400[nm]の範囲内
に形成されている。
伝搬部14からレーザ光L1が入射されると、例えばコ
ア11内から第2の傾斜面18で反射して、微小開口1
6に向かってレーザ光を集光する。すなわち、この光フ
ァイバプローブ10は、光伝搬部14から先鋭部15に
入射されたレーザ光を微小開口16に導くような構成と
なされている。
1の定数αを1.0〜3.5の範囲内となるように境界
線Aにおける直径Dが形成されているので、高い効率で
微小開口16からレーザ光を出射することができるとと
もに、所望の集光位置に回折限界を超えてレーザ光を集
光することができる。また、この光ファイバプローブ1
0では、式1におけるαを3.0程度とすることがさら
に望ましい。この光ファイバプローブ10は、第1の実
施の形態に係る光ファイバプローブ1とは異なり、微小
開口16からレーザ光を出射するので、微小開口16の
直径を変化させることで、微小開口16から出射するレ
ーザ光を制限して、被照射物に形成するスポット径を変
化させることができる。
光ファイバプローブ10について、微小開口16の直径
[nm]を変化させたときの出射効率を測定した結果を
図6に示す。この図6は、第1の実施の形態に係る光フ
ァイバプローブ1について出射開口の直径Dを変化させ
たときの特性を白丸で示し、第2の実施の形態に係る光
ファイバプローブ10の特性を黒丸で示す。
る光ファイバプローブ1は、出射開口7の直径Dが約3
00[nm]以上のときには高い出射効率を示し、直径
Dが約300[nm]以下となると、出射効率が急激に
低下していることがわかる。
プローブ10は、微小開口16の直径が約100[n
m]以下となっても出射効率が急激に低下しておらず、
直径が約50[nm]程度の微小開口16となっても、
高い出射効率でレーザ光を出射させることができ、か
つ、被照射物に微小径のスポットを形成することができ
る。
光ファイバプローブ10は、第1〜第3の角度θ11,θ
12,θ13、境界線Aにおける直径D、微小開口16の直
径を変化させることにより、出射効率及び被照射物に形
成するスポット径の最適化を図ることができる。
イバプローブ10は、上述のように、第1〜第3の角度
θ11,θ12,θ13、境界線Aにおける直径Dを最適化
し、高さH1〜H3を変化させ、微小開口16の直径を1
00[nm]以下とすることにより、従来の開口型プロ
ーブよりも、約1000倍程度の効率でレーザ光を出射
させることができる。
る光ファイバプローブは、コアの屈折率をnとし、αを
任意に選択される定数とし、λ[nm]を出射する光の
波長としたとき、先鋭部の直径DがD=αλ/nを満た
すように形成されているので、出射開口から出射するレ
ーザ光の効率を調整することができるとともに、光伝搬
部からのレーザ光を集光して出射開口から出射すること
ができる。
示す断面図である。
おいて、出射開口の直径Dの大きさと、光強度との関係
を示す図である。
おいて、焦点位置からの距離と、焦点位置における光強
度との関係を示す図である。
示す縦断面図である。
示す横断面図である。
直径D、第2の実施の形態に係る光ファイバプローブの
微小開口の直径を変化させたときの出射効率を示す図で
ある。
る。
12 クラッド、4,13 遮光性被覆層、5,14
光伝搬部、6,15 先鋭部、7 出射開口、8第1の
傾斜面、16 微小開口、17 第1の傾斜面、18
第2の傾斜面、19 第3の傾斜面
成されたクラッドと上記クラッドの周囲に形成された遮
光性被覆層からなり、上記コア内部の光を励起して複数
の伝搬モードを有する光として上記コア内部を伝搬させ
る光伝搬部と、 上記クラッドの内壁から出射開口に向かって開口が次第
に小となされるように形成された2以上の傾斜面を備
え、上記光伝搬部からの光を集光して出射開口から出射
する先鋭部とを備え、 上記先鋭部の出射開口の直径をD[nm]とし、αを
1.0〜2.2の範囲内の値を有する定数とし、λ[n
m]を上記出射開口から出射する光の波長としたとき、 D=αλ/n (式1) を満たすとともに、先鋭部の出射開口を、上記先鋭部の
内部における集光位置に設けられた微小開口とすること
を特徴とする光ファイバプローブ。
に向かって開口が次第に小となされるように形成された
第1の傾斜面と、 上記第1の傾斜面から出射開口側に向かって開口が次第
に小となされるように形成された第2の傾斜面とを少な
くとも有し、 上記第1の傾斜面と第2の傾斜面との接続位置における
直径をD[nm]とし、上記αを1〜3.5の範囲内を
有する定数としたとき、上記式1を満たすように形成さ
れていることを特徴とする請求項2記載の光ファイバプ
ローブ。
1の角度を有し、上記光伝搬部から出射開口側に向かっ
て開口が次第に小となされるように形成された第1の傾
斜面と、 上記クラッドの内壁と第2の角度を有し、上記第1の傾
斜面から出射開口側に向かって開口が次第に小となされ
るように形成された第2の傾斜面と、 上記クラッドの内壁と第3の角度を有し、上記第2の傾
斜面から出射開口側に向かって開口が次第に小となされ
るように形成された第3の傾斜面とを備えることを特徴
とする請求項2記載の光ファイバプローブ。
10[゜]〜45[゜]の範囲内となるように形成され
ることを特徴とする請求項4記載の光ファイバプロー
ブ。
50[゜]〜90[゜]の範囲内となるように形成され
ることを特徴とする請求項4記載の光ファイバプロー
ブ。
0[゜]〜20[゜]の範囲内となるように形成される
ことを特徴とする請求項4記載の光ファイバプローブ。
査型顕微鏡の一つである近接場光学顕微鏡において、エ
バネッセント光を検出または照射する光プローブとして
使用される光ファイバプローブに関する。
7に示すように、光ファイバの先端を先鋭化させること
で、先鋭部101を形成し、当該先鋭部の先端102か
らレーザ光を励起していた。この光ファイバプローブで
は、先鋭部の根本部分103から先端102に向かって
開口が次第に小さくなるように形成されている。
イバプローブ100は、例えば開口半径等の最適化を図
るための設計がなされていないのが現状である。また、
この光ファイバプローブ100では、先鋭部の先端10
2から出射するレーザ光の効率という点からみても、最
適化を考慮していなかった。
鑑みて提案されたものであり、先鋭部の先端部分の形状
を最適化することにより、レーザ光の効率を向上させる
とともに、高い集光効果を有する光ファイバプローブを
提供することを目的とする。
発明に係る光ファイバプローブは、屈折率がnのコアと
上記コアの周囲に形成されたクラッドと上記クラッドの
周囲に形成された遮光性被覆層からなり、上記コア内部
の光を励起して複数の伝搬モードを有する光として上記
コア内部を伝搬させる光伝搬部と、上記光伝搬部側から
上記遮光性被覆層の開口が次第に小となされ、上記光伝
搬部からの光を集光して、複数の光ピークを有する光を
出射開口から出射する先鋭部とを備え、上記先鋭部の出
射開口の直径をD[nm]とし、αを1.0〜2.2の
範囲内の値を有する定数とし、λ[nm]を上記出射開
口から出射する光の波長としたとき、 D=αλ/n を満たすことを特徴とするものである。
ブは、屈折率がnのコアと上記コアの周囲に形成された
クラッドと上記クラッドの周囲に形成された遮光性被覆
層からなり、上記コア内部の光を励起して複数の伝搬モ
ードを有する光として上記コア内部を伝搬させる光伝搬
部と、上記クラッドの内壁から出射開口に向かって開口
が次第に小となされるように形成された2以上の傾斜面
を備え、上記光伝搬部からの光を集光して出射開口から
出射する先鋭部とを備え、上記先鋭部の出射開口の直径
をD[nm]とし、αを1.0〜2.2の範囲内の値を
有する定数とし、λ[nm]を上記出射開口から出射す
る光の波長としたとき、 D=αλ/n を満たすとともに、先鋭部の出射開口を、上記先鋭部の
内部における集光位置に設けられた微小開口とすること
を特徴とするものである。
を満たすような直径を有する出射開口を形成することに
より、光を集光して出射開口から光を出射する。
て図面を参照しながら詳細に説明する。
ブ1は、図1に示すように、コア2と、このコア2の周
囲に形成されたクラッド3と、クラッド3の周囲に形成
された遮光性被覆層4とからなる。
ド3は、コアの屈折率nよりも小さい屈折率を有してい
る。このようにコア2及びクラッド3が形成されること
で、光ファイバプローブ1に入射されたレーザ光は、コ
ア2とクラッド3との境界で全反射しながら進行するこ
とになる。
2,クラッド3,遮光性被覆層4からなる光伝搬部5
と、遮光性被覆層4の直径が光伝搬部5から先端に向か
って次第に小となされている先鋭部6とからなる。
ア2と、このコア2よりも低い屈折率を有するクラッド
3とからなる。光伝搬部5は、このように構成されるこ
とで、コア4内にレーザ光を伝搬させ、このレーザ光を
先鋭部3に導く。
覆層4の内周側に形成されたコア2とからなり、光を出
射する出射開口7の開口を狭くするように先鋭化されて
なる。この先鋭部6は、遮光性被覆層4の内壁を、光伝
搬部5のクラッド3の内壁とのなす第1の角度θ1を以
て形成することで、第1の傾斜面8を形成している。こ
のように遮光性被覆層4を形成することにより、先鋭部
6は、コア2の直径を光伝搬部5から出射開口7に向か
うに従って次第に小としている。
下であれば良く、45[゜]〜10[゜]の範囲内とな
るように第1の傾斜面8を形成することがさらに望まし
い。
を1.0〜2.2の範囲内の値を有する定数とし、λ
[nm]を出射する光の波長としたとき、 D=αλ/n (式1) を満たすように出射開口7の直径D[nm]が形成され
ている。
開口7が形成された光ファイバプローブ1は、光伝搬部
5から伝搬されたレーザ光を、先鋭部6の内壁である第
1の傾斜面8で反射させることで集光し、出射開口7か
ら外部に出射する。
て、出射開口7の直径Dが変化されたとき、出射開口7
の中心位置から出射されるレーザ光の光強度を図2に示
す。この光ファイバプローブ1においては、光伝搬部5
に入射されるレーザ光の波長λを約830[nm]と
し、第1の角度θ1を約10[゜]とし、コア2の屈折
率を1.53としたとき、出射開口7の直径Dが約60
0[nm]〜1200[nm]の範囲内において光強度
が高くなっていることがわかる。このとき、定数αは、
上記式1から算出すると、約1.0〜2.2となる。
は、定数αを1.0〜2.2の範囲内とするように出射
開口7の直径Dを形成することにより、より光強度を高
くすることができる。さらに、光ファイバプローブ1
は、定数αを約1.5程度とすることにより、出射開口
7からの光強度を最も高くすることができる。
射開口7からレーザ光を出射したときの近接場における
光強度分布を測定した結果を図3に示す。この図3は、
出射開口7の直径Dを1200,1000,750,5
50[nm]としたときの光強度と、焦点位置からの距
離との関係を示す図である。
口7の直径Dが1200[nm]のときでは、焦点位置
とは異なる2つの位置にレーザ光が集光されていること
がわかり、したがってコア2の内部では、コア2内部で
励起されることで複数の伝搬モードのレーザ光が存在
し、出射開口7から複数の伝搬モードのレーザ光が出射
されていることが分かる。
[nm]を750[nm]としたときでは、焦点位置に
高いピークがあり、かつ、非常に小さい幅でスポットが
形成されていることがわかる。
たときの曲線bでは、焦点位置及び焦点位置の両側に光
強度の弱いピークが発生していることが分かり、したが
ってコア2の内部では複数の伝搬モードのレーザ光が存
在し、出射開口7から複数の伝搬モードのレーザ光が出
射されていることが分かる。
を550[nm]としたときでは、曲線b及び曲線cで
示したピークよりも低いピークが存在していることがわ
かる。
0nmとしたときには2つのスポットが形成され、出射
開口7の直径Dを750nmとしたときには1つのスポ
ットが形成され、出射開口7の直径Dを1000nmと
したときには3つのスポットが形成されているので、コ
ア2の内部では複数の伝搬モードが発生し、出射開口7
の直径を変化させることで複数の伝搬モードのレーザ光
を出射させる。
を1000[nm],750[nm]としたとき、波長
830[nm]での回折限界を超えて集光位置にレーザ
光が集光されていることがわかる。すなわち、上述の式
1における定数αを約1.3〜2.0とし、出射開口7
の直径Dを700[nm]〜1100[nm]程度とす
ることにより、回折限界を超えて集光位置に複数の伝搬
モードを有するレーザ光を集光することができる。
ブ1によれば、上述の式1中のαを1.3〜2.0とし
て出射開口7の直径Dを変化させることにより、光強度
を高くし、かつ、回折限界を超えたスポットを複数の伝
搬モードを有するレーザ光により形成することができ
る。したがって、この光ファイバプローブ1によれば、
出射開口7の直径Dを変化させるとともに、第1の角度
θ1を変化させることで、集光効率及び被照射物に形成
するスポット径の最適化を図ることができる。
バプローブ10について説明する。この光ファイバプロ
ーブ10は、図4及び図5に示すように、第1の実施の
形態に係る光ファイバプローブ1と同様に、コア11
と、このコア11の周囲に形成されたクラッド12と、
クラッド12の周囲に形成された遮光性被覆層13とか
らなる。また、この光ファイバプローブ10は、レーザ
光を伝搬する光伝搬部14と、この光伝搬部14からの
レーザ光を集光して出射する先鋭部15とからなる。な
お、図4は光ファイバプローブ10の縦断面図であり、
図5は光ファイバプローブ10の横断面図である。
ァイバプローブ1における光伝搬部5と同様の構成を有
する。
性被覆層13の内周側に形成されたコア11とからな
り、レーザ光を出射する微小開口16が先端に形成され
ている。この先鋭部15は、第1の傾斜面17と、第2
の傾斜面18と、第3の傾斜面19とが遮光性被覆層1
3の内壁により形成されてなり、光伝搬部14から先端
に向かって開口が次第に小さくなるように形成されてい
る。
から先端側に向かって形成され、クラッド12の内壁と
第1の角度θ11を以て形成される。第2の傾斜面18
は、第1の傾斜面17から先端側に向かって形成され、
遮光性被覆層13の内壁と第2の角度θ12を以て形成さ
れる。第3の傾斜面19は、第2の傾斜面18から先端
側に向かって形成され、第3の角度θ13で略V字状に形
成される。
の範囲内となるように形成され、第2の角度θ12は50
[゜]〜90[゜]の範囲内となるように形成され、第
3の角度θ13は0[゜]〜30[゜]の範囲内となるよ
うに形成される。このように光ファイバプローブ10
は、第1の傾斜面17、第2の傾斜面18、第3の傾斜
面19が形成されることで、先端に形成された微小開口
16の直径が約100[nm]以下となるように形成さ
れている。
1の傾斜面17と第2の傾斜面18との境界線Aにおけ
る直径Dを、第1の実施の形態の光ファイバプローブ1
と同様に、上述の式1で示す関係を満たすように形成さ
れている。
第1の傾斜面17の境界線Bと、境界線Aとの高さ方向
における差H1が0.8μm〜1.2μmの範囲内に形
成されている。また、境界線Aと、第2の傾斜面18と
第3の傾斜面19との境界線Cとの高さ方向における差
H2が150[nm]〜250[nm]の範囲内に形成
されている。また、境界線Cと微小開口16との高さ方
向の差H3が300[nm]〜400[nm]の範囲内
に形成されている。
伝搬部14からレーザ光L1が入射されると、例えばコ
ア11内から第2の傾斜面18で反射して、微小開口1
6に向かってレーザ光を集光する。すなわち、この光フ
ァイバプローブ10は、光伝搬部14から先鋭部15に
入射されたレーザ光を微小開口16に導くような構成と
なされている。
1の定数αを1.0〜3.5の範囲内となるように境界
線Aにおける直径Dが形成されているので、高い効率で
微小開口16からレーザ光を出射することができるとと
もに、所望の集光位置に回折限界を超えてレーザ光を集
光することができる。また、この光ファイバプローブ1
0では、式1におけるαを3.0程度とすることがさら
に望ましい。この光ファイバプローブ10は、第1の実
施の形態に係る光ファイバプローブ1とは異なり、微小
開口16からレーザ光を出射するので、微小開口16の
直径を変化させることで、微小開口16から出射するレ
ーザ光を制限して、被照射物に形成するスポット径を変
化させることができる。
光ファイバプローブ10について、微小開口16の直径
[nm]を変化させたときの出射効率を測定した結果を
図6に示す。この図6は、第1の実施の形態に係る光フ
ァイバプローブ1について出射開口の直径Dを変化させ
たときの特性を白丸で示し、第2の実施の形態に係る光
ファイバプローブ10の特性を黒丸で示す。
る光ファイバプローブ1は、出射開口7の直径Dが約3
00[nm]以上のときには高い出射効率を示し、直径
Dが約300[nm]以下となると、出射効率が急激に
低下していることがわかる。
プローブ10は、微小開口16の直径が約100[n
m]以下となっても出射効率が急激に低下しておらず、
直径が約50[nm]程度の微小開口16となっても、
高い出射効率でレーザ光を出射させることができ、か
つ、被照射物に微小径のスポットを形成することができ
る。
光ファイバプローブ10は、第1〜第3の角度θ11,θ
12,θ13、境界線Aにおける直径D、微小開口16の直
径を変化させることにより、出射効率及び被照射物に形
成するスポット径の最適化を図ることができる。
イバプローブ10は、上述のように、第1〜第3の角度
θ11,θ12,θ13、境界線Aにおける直径Dを最適化
し、高さH1〜H3を変化させ、微小開口16の直径を1
00[nm]以下とすることにより、従来の開口型プロ
ーブよりも、約1000倍程度の効率でレーザ光を出射
させることができる。
る光ファイバプローブは、屈折率がnのコアと上記コア
の周囲に形成されたクラッドと上記クラッドの周囲に形
成された遮光性被覆層からなり、上記コア内部の光を励
起して複数の伝搬モードを有する光として上記コア内部
を伝搬させる光伝搬部と、上記光伝搬部側から上記遮光
性被覆層の開口が次第に小となされ、上記光伝搬部から
の光を集光して、複数の光ピークを有する光を出射開口
から出射する先鋭部とを備え、上記先鋭部の出射開口の
直径をD[nm]とし、αを1.0〜2.2の範囲内の
値を有する定数とし、λ[nm]を上記出射開口から出
射する光の波長としたとき、 D=αλ/n を満たすので、出射開口から出射する複数の光ピークを
有する光の効率を調整することができるとともに、光伝
搬部からの複数の光ピークを有する光を集光して出射開
口から出射することができる。
ブは、屈折率がnのコアと上記コアの周囲に形成された
クラッドと上記クラッドの周囲に形成された遮光性被覆
層からなり、上記コア内部の光を励起して複数の伝搬モ
ードを有する光として上記コア内部を伝搬させる光伝搬
部と、上記クラッドの内壁から出射開口に向かって開口
が次第に小となされるように形成された2以上の傾斜面
を備え、上記光伝搬部からの光を集光して出射開口から
出射する先鋭部とを備え、上記先鋭部の出射開口の直径
をD[nm]とし、αを1.0〜2.2の範囲内の値を
有する定数とし、λ[nm]を上記出射開口から出射す
る光の波長としたとき、 D=αλ/n を満たすとともに、先鋭部の出射開口を、上記先鋭部の
内部における集光位置に設けられた微小開口とするの
で、出射開口から出射する複数の光ピークを有する光の
効率を調整することができるとともに、光伝搬部からの
複数の光ピークを有する光を集光して出射開口から出射
することができる。
示す断面図である。
おいて、出射開口の直径Dの大きさと、光強度との関係
を示す図である。
おいて、焦点位置からの距離と、焦点位置における光強
度との関係を示す図である。
示す縦断面図である。
示す横断面図である。
直径D、第2の実施の形態に係る光ファイバプローブの
微小開口の直径を変化させたときの出射効率を示す図で
ある。
る。
12 クラッド、4,13 遮光性被覆層、5,14
光伝搬部、6,15 先鋭部、7 出射開口、8第1の
傾斜面、16 微小開口、17 第1の傾斜面、18
第2の傾斜面、19 第3の傾斜面
Claims (9)
- 【請求項1】 屈折率がnのコアと上記コアの周囲に形
成されたクラッドと上記クラッドの周囲に形成された遮
光性被覆層からなる光伝搬部と、上記光伝搬部側から上
記遮光性被覆層の開口が次第に小となされ、上記光伝搬
部からの光を集光して出射開口から出射する先鋭部とを
備え、上記先鋭部の出射開口の直径をD[nm]とし、
αを任意に選択される定数とし、λ[nm]を上記出射
開口から出射する光の波長としたとき、D=αλ/n
(式1)を満たすように形成されていることを特徴とす
る光ファイバプローブ。 - 【請求項2】 上記αは、1.0〜2.2の範囲内の値
を有する定数であ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】 上記先鋭部は、上記クラッドの内壁から
出射開口に向かって開口が次第に小となされるように形
成された2以上の傾斜面を備え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4】 上記先鋭部の出射開口を、上記先鋭部の
内部における集光位置に設けられた微小開口とすること
を特徴とする請求項3記載の光ファイバプローブ。 - 【請求項5】 上記上記クラッドの内壁から出射開口側
に向かって開口が次第に小となされるように形成された
第1の傾斜面と、上記第1の傾斜面から出射開口側に向
かって開口が次第に小となされるように形成された第2
の傾斜面とを少なくとも有し、上記第1の傾斜面と第2
の傾斜面との接続位置における直径をD[nm]とし、
上記αを1〜3.5の範囲内を有する定数としたとき、
上記式1を満たすように形成されていることを特徴とす
る請求項4記載の光ファイバプローブ。 - 【請求項6】 上記先鋭部は、上記クラッドの内壁と第
1の角度を有し、上記光伝搬部から出射開口側に向かっ
て開口が次第に小となされるように形成された第1の傾
斜面と、上記クラッドの内壁と第2の角度を有し、上記
第1の傾斜面から出射開口側に向かって開口が次第に小
となされるように形成された第2の傾斜面と、上記クラ
ッドの内壁と第3の角度を有し、上記第2の傾斜面から
出射開口側に向かって開口が次第に小となされるように
形成された第3の傾斜面とを備えることを特徴とする請
求項4記載の光ファイバプローブ。 - 【請求項7】 上記第1の傾斜面は、上記第1の角度を
10[゜]〜45[゜]の範囲内となるように形成され
ることを特徴とする請求項6記載の光ファイバプロー
ブ。 - 【請求項8】 上記第2の傾斜面は、上記第2の角度を
50[゜]〜90[゜]の範囲内となるように形成され
ることを特徴とする請求項6記載の光ファイバプロー
ブ。 - 【請求項9】 上記第3の傾斜面は、上記第3の角度を
0[゜]〜20[゜]の範囲内となるように形成される
ことを特徴とする請求項6記載の光ファイバプローブ。
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---|---|---|---|
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Publications (2)
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JPH11271339A true JPH11271339A (ja) | 1999-10-08 |
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Family
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Family Applications (1)
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JP10075735A Expired - Fee Related JP3053380B2 (ja) | 1998-03-24 | 1998-03-24 | 光ファイバプローブ |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3053380B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6680900B1 (en) | 1999-06-04 | 2004-01-20 | Ricoh Company, Ltd. | Optical-pickup slider, manufacturing method thereof, probe and manufacturing method thereof, and probe array and manufacturing method thereof |
EP1617439A1 (en) | 2004-07-12 | 2006-01-18 | Ricoh Company, Ltd. | Optical fiber probe, light detection device, and light detection method |
US7586084B2 (en) | 2005-02-04 | 2009-09-08 | Ricoh Company, Ltd. | Optical fiber probe, optical detection device, and optical detection method |
US11587362B2 (en) | 2020-12-16 | 2023-02-21 | Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. | Techniques for determining sign language gesture partially shown in image(s) |
-
1998
- 1998-03-24 JP JP10075735A patent/JP3053380B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US6993826B2 (en) | 1999-06-04 | 2006-02-07 | Ricoh Company, Ltd. | Method of manufacturing a probe array |
US7489616B2 (en) | 1999-06-04 | 2009-02-10 | Ricoh Company, Ltd. | Optical-pickup slide, manufacturing method thereof, probe and manufacturing method thereof, and probe array and manufacturing method thereof |
EP1617439A1 (en) | 2004-07-12 | 2006-01-18 | Ricoh Company, Ltd. | Optical fiber probe, light detection device, and light detection method |
JP2006029831A (ja) * | 2004-07-12 | 2006-02-02 | Ricoh Co Ltd | 光ファイバプローブ、光検出装置、及び光検出方法 |
JP4553240B2 (ja) * | 2004-07-12 | 2010-09-29 | 株式会社リコー | 光検出装置、及び光検出方法 |
US7586084B2 (en) | 2005-02-04 | 2009-09-08 | Ricoh Company, Ltd. | Optical fiber probe, optical detection device, and optical detection method |
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