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光導波装置

国内特許コード P04A004302
整理番号 GI-H14-18
掲載日 2004年7月16日
出願番号 特願2003-018997
公開番号 特開2004-109965
登録番号 特許第3668779号
出願日 平成15年1月28日(2003.1.28)
公開日 平成16年4月8日(2004.4.8)
登録日 平成17年4月22日(2005.4.22)
優先権データ
  • 特願2002-217084 (2002.7.25) JP
発明者
  • 田中 嘉津夫
  • 田中 雅宏
出願人
  • 国立大学法人岐阜大学
発明の名称 光導波装置
発明の概要

【課題】光導波路を介して伝搬される光の光強度を、その光の広がりの増大を招くことなく、低コストで増強することができる光導波装置を提供する。
【解決手段】光導波装置11は、比誘電率の実数部が負の値となる負誘電体媒質からなる金属製板体12の厚さ方向へ光導波路13が貫通形成されている。光導波路13の先端側開口は、伝搬される光の偏光方向を幅方向とした場合に、当該幅方向の内面幅寸法が伝搬光の波長の1/2よりも小さな値の幅狭部16と当該幅狭部16よりも内面幅寸法が大きい幅広部17とが前記幅方向と交差する方向へ連続して繋がった形状の微小開口15とされている。従って、光導波路13内を光が伝搬される際には、前記幅狭部16の幅方向で対向する両内面部分18で発生した表面プラズモンが結合し、電界強度を上げると共に、その位相速度を遅くし、その結果、幅狭部16に前記伝搬光を集束する。
【選択図】   図1

従来技術、競合技術の概要
近年、光の波長(可視光:0.4~0.8ミクロン)よりも微小な領域における光学的処理を可能にする技術として、近接場光(光の波長よりも短い距離の領域にのみ届く光)を利用した技術が注目を浴びている。例えば、走査近接場光学顕微鏡の分野では、先端に光の波長よりも小さな微小開口が形成された光ファイバ等からなる光プローブが光導波装置として用いられている。そして、試料表面の微小な領域を観察する際には、前記光プローブの微小開口が観察対象たる前記微小な領域に近接配置され、微小開口の表面近傍に滲み出す光の場(近接場)を試料表面に接触させるようにしている。そして、この近接場と結合した試料表面の前記微小な領域のみが前記近接場光にて照射されるようにし、その照射による試料からの反射光、散乱光、又は透過光を検出して前記微小な領域を局所的に観察評価するようにしている。従って、このような光導波装置の一種である光プローブに関しては、例えばCD等の光記録媒体における記録ビットの微小化要請や、サブミクロンの微細加工を行う半導体製造プロセスの評価などに寄与するため、従来から、種々の光プローブが光導波装置として提案されている。
産業上の利用分野
本発明は、例えば走査近接場光学顕微鏡や光情報記録装置等において使用された場合に好適な光導波装置に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】所定の光を伝搬可能な光導波路を有する光導波装置において、前記光導波路は、その光伝搬方向に沿う少なくとも一部での前記光伝搬方向に交差する断面の形状が、当該光導波路を介して伝搬される光の偏光方向を幅方向とした場合に、当該幅方向における内面幅寸法が前記伝搬される光の波長の1/2よりも小さな値の幅狭部を有する形状とされ、且つ、その内面全体のうち少なくとも前記幅狭部の幅方向で対向する内面部分がプラズモン活性媒質により構成されたことを特徴とする光導波装置。
【請求項2】所定の光を伝搬可能な光導波路を有する光導波装置において、前記光導波路は、その光伝搬方向に沿う少なくとも一部での前記光伝搬方向に交差する断面の形状が、当該光導波路を介して伝搬される光の偏光方向を幅方向とした場合に、当該幅方向における内面幅寸法が前記伝搬される光の波長の1/2よりも小さな値の幅狭部と当該幅狭部よりも前記内面幅寸法が大きな値の幅広部とが前記幅方向と交差する方向に連続して繋がった形状とされ、且つ、その内面全体のうち少なくとも前記幅狭部の幅方向で対向する内面部分がプラズモン活性媒質により構成されたことを特徴とする光導波装置。
【請求項3】前記光導波路は、前記幅狭部を有する部分での前記断面の形状において、前記幅方向と直交する方向での当該光導波路の形状寸法が、前記幅狭部で発生する表面プラズモンの位相速度を前記伝搬される光の真空中の速度で除した値に、当該伝搬される光の波長の1/2を乗じて得られる値よりも大きな値に設定されている請求項1又は請求項2に記載の光導波装置。
【請求項4】前記プラズモン活性媒質は、比誘電率の実数部が負の値の誘電体媒質である請求項1~請求項3のうち何れか一項に記載の光導波装置。
【請求項5】前記光導波路は、前記幅狭部を複数有しており、当該幅狭部を有する部分での前記断面の形状は、各幅狭部と幅広部が前記幅方向と交差する方向へ交互に連続して繋がった形状とされている請求項2~請求項4のうち何れか一項に記載の光導波装置。
【請求項6】前記光導波路は、前記伝搬される光を導出可能に形成された端部開口の開口形状が前記幅狭部を有する形状とされている請求項1~請求項5のうち何れか一項に記載の光導波装置。
【請求項7】前記光導波路は、当該光導波路の全体に亘り、光伝搬方向に交差する断面の形状が、前記端部開口の開口形状と同一となるように形成されている請求項6に記載の光導波装置。
【請求項8】前記光導波路は、当該光導波路を有する装置本体から略錐状又は細柱状をなすように設けられた凸部の先端に、前記端部開口における幅狭部の少なくとも一部が位置するように設けられている請求項6又は請求項7に記載の光導波装置。
【請求項9】前記光導波路は、当該光導波路を有する装置本体に複数設けられており、各光導波路は、端部開口における幅狭部がそれぞれ直線状をなし、且つ各幅狭部が互いに平行な配置となるように設けられている請求項7に記載の光導波装置。
産業区分
  • 光学装置
  • 固体素子
  • 電子応用機器
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003018997thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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