(57)【要約】    【課題】  走査型電子顕微鏡を用いることなく、簡易な構成によりコア先端の直径を測定、評価することのできる、光ファイバプローブの評価方法を提供すること。    【解決手段】  光ファイバプローブ先端のテーパー形状を評価するためのものであって、加工前の光ファイバの端面におけるニアフィールドパターンを測定し（過程Ｐ１０）、一方、別途、エッチングその他の加工によりコア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブの端面におけるニアフィールドパターンを測定し（過程Ｐ２０）、これらの過程において得られる各ビーム幅の比率に基づいて、先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求める（過程Ｐ３０）。【選択図】  図１
2006208121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバプローブ先端のテーパー形状の評価方法であって、加工前の光ファイバの端面とエッチングその他の加工によりコア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブの端面におけるニアフィールドパターンをそれぞれ測定し、そのビーム幅の比率から、先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求める、光ファイバプローブの評価方法。
【請求項２】
前記ビーム幅の比率と、前記コア先端の直径との関係から得られるグラフを検量線とし、前記先鋭化加工の条件の如何により得られる少なくとも一の検量線を用いて先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求めることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバプローブの評価方法。
【請求項３】
光ファイバプローブを固定するとともに光軸調整するためのステージと、及び、対物レンズ、結像レンズ並びに減光レンズとからなり該光ファイバプローブからの光出力を後記カメラに入力するための光学系と、該光ファイバプローブ端面のコア上のニアフィールドパターンを撮像、測定するためのカメラとを備えてなる光ファイバプローブ評価装置を用いて、コア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求めることを特徴とする、光ファイバプローブの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバプローブの評価方法に係り、特に、近接場光顕微鏡等に用いる光ファイバプローブのコア先端形状を光学的に評価する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、近接場光顕微鏡に用いる光ファイバプローブの先端形状の構造学的評価は、走査型電子顕微鏡で観察して行われている。なお、光ファイバプローブの作成方法に関しては、後掲特許文献に開示された提案がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０２０３５３号公報「近接場光用の探針、該探針を用いた近接場光発生方法、該探針を有するプローブ、該プローブを有するストレージ装置、表面観察装置、露光装置、デバイス製造方法、近接場光用の探針を有するプローブの製造方法」。
【特許文献２】特開平０６−１１７８４０公報「近接場光学顕微鏡などに使用されるプローブ及び その製造方法」。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、プローブ先端形状の評価は、これまでは走査型電子顕微鏡による観察で行われていたが、これには真空環境を要するのみならず、ファイバに導電性コーティングを施すため、評価プロセスに手間がかかっていた。また、導電性コーティングを行うため、評価したプローブと使用するプローブは厳密にはプローブ先端が同一形状ではなく、なんら処理の施されないままのプローブを観察できないという問題があった。さらに走査型電子顕微鏡での電子線照射によってプローブの先端部が損傷されてしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を除き、評価プロセスにかかる手間、導電性コーティングによる評価プローブの形状変化、電子線照射によるプローブ先端部の損傷といった問題を有する走査型電子顕微鏡を用いることなく、簡易な構成によりコア先端の直径を測定、評価することのできる、光ファイバプローブの評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者は上記課題について検討した結果、光ファイバプローブの他端からレーザ光線を導入し、評価する端面側に対物レンズ、結像レンズ、減光レンズ及びCCDカメラを設置し、先鋭化加工した光ファイバ端面と未加工端面における各ニアフィールドパターンを比較することによって、上記課題の解決が可能であることを見出し、本発明に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下のとおりである。
【０００７】
（１）  光ファイバプローブ先端のテーパー形状の評価方法であって、加工前の光ファイバの端面とエッチングその他の加工によりコア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブの端面におけるニアフィールドパターンをそれぞれ測定し、そのビーム幅の比率から、先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求める、光ファイバプローブの評価方法。
（２）  前記ビーム幅の比率と、前記コア先端の直径との関係から得られるグラフを検量線とし、前記先鋭化加工の条件の如何により得られる少なくとも一の検量線を用いて先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求めることを特徴とする、（１）に記載の光ファイバプローブの評価方法。
（３）  光ファイバプローブを固定するとともに光軸調整するためのステージと、及び、対物レンズ、結像レンズ並びに減光レンズとからなり該光ファイバプローブからの光出力を後記カメラに入力するための光学系と、該光ファイバプローブ端面のコア上のニアフィールドパターンを撮像、測定するためのカメラとを備えてなる光ファイバプローブ評価装置を用いて、コア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求めることを特徴とする、光ファイバプローブの評価方法。
【発明の効果】
【０００８】
上述のように構成される本発明の光ファイバプローブの評価方法によれば、走査型電子顕微鏡を用いる必要がないため、評価プロセスにかかる手間、導電性コーティングによる評価プローブの形状変化、電子線照射によるプローブ先端部の損傷といった問題を何ら生じることなく、簡易な構成によりコア先端の直径を測定、評価することができる。
【０００９】
また本発明によれば、プローブ端面のニアフィールドパターンプロファイルをガウスビームのそれと比較することによって、先鋭化したコア先端の直径の大きさを決定することができる。また、光を利用しているため、エッチング端の状態を直接的かつ拡大観察ができる。さらにニアフィールドパターンの光学系を光ファイバのエッチング装置に組み込むことで常時モニタが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明光ファイバプローブの評価方法の基本構成を示すフロー図である。図示するように本法は、光ファイバプローブ先端のテーパー形状を評価するためのものであって、加工前の光ファイバの端面におけるニアフィールドパターンを測定し（過程Ｐ１０）、一方、別途、エッチングその他の加工によりコア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブの端面におけるニアフィールドパターンを測定し（過程Ｐ２０）、これらの過程において得られる各ビーム幅の比率に基づいて、先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求める（過程Ｐ３０）、というものである。
【００１１】
かかる構成により、加工前の光ファイバの端面と、エッチング等によりコア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブの端面におけるニアフィールドパターンが、過程Ｐ１０、Ｐ２０においてそれぞれ測定され、得られた各ビーム幅の比率から先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径が、過程Ｐ３０により求められ、近接場光顕微鏡等に用いる光ファイバプローブ端面のテーパー形状の評価を行うことができる。かかる評価は、ニアフィールドパターンのパターンプロファイルにおいて、ピーク値の１／ｅ２の幅の比率とコア先端の直径の大きさが相関することに基づくものである。
【００１２】
図において、前記過程Ｐ３０においては、予め前記ビーム幅の比率と前記コア先端の直径との関係から得られるグラフを検量線としておき（過程Ｋ１０）、前記先鋭化加工の条件の如何により得られる少なくとも一の検量線を用いて先鋭化加工した光ファイバプローブのコア先端の直径を求めるものとすることができる。
【００１３】
図２は、本発明評価方法に用いることのできる装置の基本的構成例を示す説明図である。図示するように、本光ファイバプローブ評価装置１は、光ファイバプローブ９を固定するとともに光軸調整するためのステージ３と、及び、対物レンズ４、結像レンズ５並びに減光レンズ６とからなり該光ファイバプローブ９からの光出力を後記カメラ７に入力するための光学系と、該光ファイバプローブ９端面のコア上のニアフィールドパターンを撮像、測定するためのカメラ７とを備えて構成される。これを用いることにより、光ファイバプローブ９の端面でのニアフィールドパターンを測定して、コア先端を先鋭に加工した光ファイバプローブ９のコア先端の直径を求めることができる。図示するように本装置１は、光ファイバプローブ９の他方先端から光を導入するために、半導体レーザ等の光源２を備えるものとすることができる。カメラとしてはＣＣＤカメラを用いることができる。
【００１４】
図３は、本発明の一実施の形態によるニアフィールドパターンのビームプロファイルを示す模式図である。図において、光ファイバが先鋭に加工されている場合、その端面におけるニアフィールドパターンのビームプロファイルでピーク値を通る断面のパターンは、図中の実線となる。また、加工しない光ファイバの端面におけるレーザ光の光出力のニアフィールドパターンのビームプロファイルは、図中の破線となり、ガウシアンビームを示す。それぞれのピーク値の１／ｅ２レベルにおけるビーム幅をａ及びｂとする。
【００１５】
図４は、本発明の一実施の形態による先鋭化処理した光ファイバのコア先端形状を示す模式図である。コア先端の直径ｄは、図３におけるａ／ｂと相関関係を有する。つまり本発明は、ニアフィールドパターンのパターンプロファイルにおいて、ピーク値の１／ｅ２の幅の比率ａ／ｂと、コア先端の直径ｄの大きさが相関することを利用するものである。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
＜実施例１＞
近接場光顕微鏡用光ファイバプローブは、石英系光ファイバの先端をフッ化水素酸(ＨＦ)及びフッ化アンモニウム (ＮＨ４Ｆ)の混合したエッチング溶液で化学エッチングすることで作製した。エッチング溶液は、構成するフッ化水素酸（４７％）、フッ化アンモニウム溶液及び水の体積比が０．４：１：１として、フッ化アンモニウム溶液の濃度を５０％及び７５％の溶液で、溶液温度が２０℃、エッチング時間が１０分、２０分、３０分、４０分及び５０分で化学エッチングした。
【００１７】
図５は、本実施例による平坦処理した光ファイバ先端と先鋭化処理した光ファイバ端面のニアフィールドパターンのビーム幅の比率ａ／ｂと、コア先端の直径ｄとの関係を表したグラフである。コア先端の直径ｄは、走査型電子顕微鏡像から実測した。図中の直線Ａ及びＢは、フッ化アンモニウム溶液の濃度をそれぞれ５０％及び７５％とした場合を示す。
【００１８】
図示するように、ニアフィールドパターンのビームプロファイルのガウスビーム半径に対する比率とコア先端の直径は、直線Ａ及びＢで相関係数がそれぞれ０．９７及び０．９９の検量線が得られ、極めて相関が高いことを示した。また、本発明により、予めエッチング溶液に対する検量線を求めておくことにより、誤差３％以内で先鋭化処理した光ファイバのコア先端の直径を決定することもできた。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の光ファイバプローブの評価方法は上述のように構成されているため、評価プロセスにかかる手間、導電性コーティングや電子線照射による問題を何ら生じることなく、簡易な構成によりコア先端の直径を測定、評価することができる。また、光を利用しているため、エッチング端の状態を直接的かつ拡大観察ができるなど、産業上利用価値が高い発明である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明光ファイバプローブの評価方法の基本構成を示すフロー図である。
【図２】本発明評価方法に用いることのできる装置の基本的構成例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるニアフィールドパターンのビームプロファイルを示す模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態による先鋭化処理した光ファイバのコア先端形状を示す模式図である。
【図５】本実施例による平坦処理した光ファイバ先端と先鋭化処理した光ファイバ端面のニアフィールドパターンのビーム幅の比率ａ／ｂと、コア先端の直径ｄとの関係を表したグラフである。
【符号の説明】
【００２１】
１…光ファイバプローブ評価装置
２…（半導体レーザ）光源
３…光軸調整用ステージ
４…対物レンズ
５…結像レンズ
６…減光レンズ
７…（ＣＣＤ）カメラ
９…光ファイバプローブ
【図１】
2006208121.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2006208121.tif 000006
【図５】
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