(57)【要約】【課題】  表面の反射率計測による屈折率分布測定方法において、最小限度の光学部品数で構成される簡単な共焦点光学系を用い、ＧＲＩＮレンズや導波路の屈折率分布測定時の裏面反射光を遮断することにより、ＧＲＩＮレンズや導波路の表面反射率を測定する精度を向上させる。【解決手段】  光学レンズを、光軸方向の長さが０．２５ピッチの整数倍と異なる長さである被測定サンプル２に加工し、被測定サンプル２の表面１０に、共焦点光学系８を介して光源３からの光束を集束させた入射光束を、照射位置を異ならせながら、表面１０に垂直な方向から照射し、表面１０で反射した表面反射光束を、共焦点光学系８を介して絞り５の開口に導光し、かつ裏面１１で反射した裏面反射光束の少なくとも一部を絞りで遮断して、表面反射光束と裏面反射光束のうち絞り５の開口を通過した多くとも一部の光束とを光センサ４で受光し、光センサでの受光量に応じて被測定サンプル２の屈折率分布を算出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズを、光軸方向の長さが０．２５ピッチの整数倍と異なる長さである被測定サンプルに加工し、
前記被測定サンプルの表面に、共焦点光学系を介して光源からの光束を集束させた入射光束を、照射位置を異ならせながら、前記被測定サンプルの表面に垂直な方向から照射し、
前記被測定サンプルの表面で反射した表面反射光束を、前記共焦点光学系を介して絞りの開口に導光し、かつ前記被測定サンプルの裏面で反射した裏面反射光束の少なくとも一部を前記絞りで遮断して、実質的に前記表面反射光束のみを光センサで受光し、
前記光センサでの受光量に応じて前記被測定サンプルの屈折率を算出する屈折率分布測定方法。
【請求項２】
光伝送媒体を、光軸方向の長さが前記光伝送媒体の内部に固有モードを発生する長さと異なる長さである被測定サンプルに加工し、
前記被測定サンプルの表面に、共焦点光学系を介して光源からの光束を集束させた入射光束を、照射位置を異ならせながら、前記被測定サンプルの表面に垂直な方向から照射し、
前記被測定サンプルの表面で反射した表面反射光束を、前記共焦点光学系を介して絞りの開口に導光し、かつ前記被測定サンプルの裏面で反射した裏面反射光束の少なくとも一部を前記絞りで遮断して、実質的に前記表面反射光束のみを光センサで受光し、
前記光センサでの受光量に応じて前記被測定サンプルの屈折率を算出する屈折率分布測定方法。
【請求項３】
前記光束を生成する前記光源と、前記光束の光路上に設けられたビームスプリッタと、前記ビームスプリッタからの前記光束が通過する前記開口を有する前記絞りと、前記共焦点光学系を形成する光学レンズと、前記被測定サンプルが載置されるサンプル載置台と、前記入射光束の照射位置を前記被測定サンプルの表面上で異ならせる照射位置制御装置と、前記表面反射光束と前記裏面反射光束のうち前記多くとも一部の光束とを、前記ビームスプリッタを介して前記光源と異なる方向で受光する前記光センサとを含む屈折率分布測定装置を用い、
前記照射位置制御装置により前記サンプル載置台を移動させて、前記被測定サンプルの表面上における前記入射光束の照射位置を変化させる請求項１又は２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項４】
前記被測定サンプルの前記光軸方向の長さが、０．１ピッチ以下である請求項１に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項５】
前記光学レンズが、前記光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するＧＩ型円柱レンズであり、
前記被測定サンプルの表面が、前記光軸方向に垂直な平面による前記ＧＩ型円柱レンズの断面である請求項１に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項６】
前記光学レンズが、光軸に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するＧＩ型円柱レンズであり、
前記被測定サンプルの表面が、前記ＧＩ型円柱レンズの屈折率分布方向と前記光軸方向とを含む平面に垂直であって前記ＧＩ型円柱レンズの光軸方向に垂直な平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した平面による前記ＧＩ型円柱レンズの断面である請求項１に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項７】
前記光学レンズが、光軸方向に垂直な一方向に沿って屈折率が変化するＧＩ型レンズであり、
前記光軸方向を中心軸として前記ＧＩ型レンズの屈折率分布方向を所定の回転角度で回転させて前記被測定サンプルの表面に射影した方向に沿って、前記入射光束の照射位置を変化させる請求項１に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項８】
前記被測定サンプルの前記光軸方向の長さが、前記光伝送媒体の開口数から算出される角度を最大入射角度とする光束が前記光伝送媒体に入射した場合に前記光伝送媒体の内部で最初に最も広がる位置から前記光伝送媒体の表面までの距離と、前記入射光束が前記光伝送媒体に入射した場合に前記光伝送媒体の内部で最初に最も広がる位置から前記光伝送媒体の表面までの距離とのうち長い方の距離の２倍未満である請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項９】
前記光伝送媒体が、コアと前記コアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、
前記被測定サンプルの前記光軸方向の長さをＬ、前記コアの最小幅をｄ、前記光伝送媒体の開口数から計算される最大入射角度と前記入射光束の最大入射角度とのうち小さい方の角度をθとして、
Ｌ＜ｄ／θ
を満たす請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１０】
前記光伝送媒体が、コアと前記コアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、
前記被測定サンプルの表面が、前記光軸方向に垂直な平面による前記ＳＩ型光伝送媒体の断面である請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１１】
前記光伝送媒体が、コアと前記コアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、
前記被測定サンプルの表面が、前記コア及び前記クラッドの配列方向と前記光軸方向とを含む平面に垂直であって前記光軸方向に垂直な平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した平面による前記ＳＩ型光伝送媒体の断面である請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１２】
前記光伝送媒体が、コアと前記コアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、
前記光軸方向を中心軸として前記コア及び前記クラッドの積層方向を所定の回転角度で回転させ、前記被測定サンプルの表面に射影した方向に沿って、前記入射光束の照射位置を変化させる請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１３】
前記光伝送媒体が、光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、
前記被測定サンプルの前記光軸方向の長さをＬ、前記コアの屈折率分布を２次関数で近似した分布曲線に対する２次係数の絶対値の平方根で定義される屈折率分布定数をｇ、前記コアの最小幅をｄ、前記光伝送媒体の開口数から計算される最大入射角度と前記入射光束の最大入射角度とのうち小さい方の角度をθとして、
Ｌ＜２／ｇ×ｓｉｎ-1（ｄ×ｇ／２／θ）
を満たす請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１４】
前記光伝送媒体が、前記光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、
前記被測定サンプルの表面が、前記光軸方向に垂直な平面による前記ＧＩ型光伝送媒体の断面である請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１５】
前記光伝送媒体が、前記光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、
前記被測定サンプルの表面が、前記光軸方向と前記コアの屈折率分布方向とを含む平面に垂直であって前記光軸方向に垂直な平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した平面による前記ＧＩ型光伝送媒体の断面である請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１６】
前記光伝送媒体が、前記光軸方向に垂直な一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、
前記被測定サンプルの光軸方向を中心として前記コアの屈折率分布方向を所定の回転角度で回転させて前記被測定サンプルの表面に射影した方向に沿って、前記入射光束の照射位置を変化させる請求項２に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１７】
前記所定の傾斜角度が、４５度である請求項６、１１又は１５に記載の屈折率分布測定方法。
【請求項１８】
前記所定の回転角度が、４５度である請求項７、１２又は１６に記載の屈折率分布測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率分布を有する光学部品の屈折率分布測定方法に関する。より具体的には、屈折率分布（Ｇｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ：ＧＩ）型光ファイバー、ＧＩ型導波路、ＧＲＩＮレンズ等の屈折率分布の測定に好適な屈折率分布測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＧＩ型屈折率分布測定方法としては、被測定屈折率分布を有する表面を有する被測定光学部品と、光源と、表面反射光を受光する光センサと、光源から被測定光学部品表面上の局部測定部分への往路と局部測定部分からの反射光から光センサへの復路からなる同軸上の反射共焦点光学系と、被測定光学部品表面上の局部測定部分からの反射光以外の光を遮断する絞りと、被測定光学部品表面上の局部測定部分の位置を変化させる機構を備えた装置を用いて、被測定光学部品表面の局部の反射率から計算される屈折率を表面上で連続的に測定することで屈折率分布を測定する方法が知られている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。
【０００３】
また、測定光を被測定光学部品の表面に対して傾斜入射させ、表面から傾斜反射した光を、反射共焦点光学系を介して、測定することにより被測定光学部品表面の局部の反射率を測定する方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３４１７８３４号（第１図）
【特許文献２】特表２００３−５０９６６７号公報（第１図）
【非特許文献１】http://www.olympus.co.jp/LineUp/EE/n010703.html（２００３年９月３０日時点で開示）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び非特許文献で提案されている従来の屈折率分布測定方法では、如何なる被測定光学部品に対しても、被測定光学部品における測定対象の表面と光源とを結ぶ光路及び被測定光学部品における測定対象の表面と光センサとを結ぶ光路の各々が共焦点光学系の光路をたどる光を用いていた。また、ＧＩ型屈折率分布を有するＧＲＩＮレンズ及びＧＩ型屈折率分布を有する光導波路（ＧＩ型導波路）、並びに、固有モードを発生する光導波路の場合であってもそれ自身か光学部品として機能する形状のままで測定を行っていた。
【０００５】
被測定光学部品が薄膜や、共焦点光学系の光路が被測定光学部品内において側面で反射せず固有モードを生じないバルクや、裏面からの反射光が表面で焦点を結ばないレンズ等の場合には、それ自身の機能を発現する形状で測定しても裏面からの反射光は、絞りで遮断されるので光センサに受光されない。したがって、被測定光学部品の表面上における任意の測定点対する反射率、すなわち、屈折率を正確に測定できる。
【０００６】
しかし、光路長が約０．２５の整数倍のピッチを有するＧＲＩＮレンズの場合には裏面からの反射光が表面入射部分に焦点を結ぶので、ノイズ成分である裏面からの反射光は表面反射光と同一の光路を進むこととなる。その結果、反射光は、絞りで遮断されず、光センサに入射する。
【０００７】
また、ＳＩ（Ｓｔｅｐ−Ｉｎｄｅｘ）型、ＧＩ型を問わず、固有モードを生じるに十分な光路長を有する導波路の場合は、裏面からの反射光は固有モードで復路の表面に到達するので、表面に到達した固有モードの裏面反射光における光量分布のうち、表面における光入射領域の近傍の光束は、絞りの開口を通過して光センサに受光され、ノイズを発生させる。したがって、光路長が約０．２５の整数倍のピッチを有するＧＲＩＮレンズや導波路等の場合は、その機能を有する形状では表面の反射率、すなわち屈折率を正確に測定できない。
【０００８】
特許文献２で提案されている従来の方法では、被測定光学部品の表面の入射光路と反射光路とが、被測定光学部品の表面の垂線に対して対称な光路となる斜め入射の反射共焦点光学系を形成するため、光路長が約０．２５の整数倍のピッチを有するＧＲＩＮレンズや導波路の場合でも、裏面での反射光は、表面での反射光と同一の反射光路をたどらない。すなわち、約０．２５の整数倍のピッチを有するＧＲＩＮレンズの場合、裏面での反射光は、表面上の入射位置へ戻るがその後は入射光路を戻ることとなるので、表面の反射光路側にある光センサには受光されない。また、ＳＩ型、ＧＩ型を問わず、固有モードを生じるに十分な光路長を有する導波路の場合、裏面からの反射光は、入射方向に依らず導波路の光軸方向に伝播する固有モードとなり、光軸方向ではない表面反射光と同一の光路をたどらないために光センサには受光されない。したがって、光路長が約０．２５の整数倍のピッチを有するＧＲＩＮレンズや導波路の機能を有する形状でも、表面の反射率、すなわち屈折率を正確に測定できる。しかし、表面への入射光路と表面からの反射光路が異なるために共焦点光学系を形成するレンズが入射光路側及び反射光路側の双方で必要となり、光学系が複雑となる。また、斜め入射の場合は、表面での反射率が偏光成分で異なるため被測定光学部品の表面アラサも問題となる。更に、被測定光学部品の表面上における共焦点のスポット領域が傾斜方向に広がるため屈折率分布の分解能が低下する。
【０００９】
そこで、本発明では、表面反射率の計測に基づく屈折率分布測定方法において、最小限度の光学部品数で構成される簡単な共焦点光学系を用い、ＧＲＩＮレンズや導波路等の被測定光学部品の裏面からの反射光の少なくとも一部を遮断して被測定光学部品の表面からの反射光を優位に測定することにより、光学部品の屈折率分布を精度良く計測する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明に係る屈折率分布測定方法は、光学レンズを、光軸方向の長さが０．２５ピッチの整数倍と異なる長さである被測定サンプルに加工し、被測定サンプルの表面に、共焦点光学系を介して光源からの光束を集束させた入射光束を、照射位置を異ならせながら、被測定サンプルの表面に垂直な方向から照射し、被測定サンプルの表面で反射した表面反射光束を、共焦点光学系を介して絞りの開口に導光し、かつ被測定サンプルの裏面で反射した裏面反射光束の少なくとも一部を絞りで遮断して、実質的に表面反射光束のみを光センサで受光し、光センサでの受光量に応じて被測定サンプルの屈折率を算出することを特徴とする。ここで、実質的に表面反射光束のみを受光するとは、絞りで遮断されなかった裏面反射光束が受光されてもよいことを意味する。なお、以下において、屈折率分布測定方法Ａとも称する。
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係る屈折率分布測定方法は、光伝送媒体を、光軸方向の長さが光伝送媒体の内部に固有モードを発生する長さと異なる長さである被測定サンプルに加工し、被測定サンプルの表面に、共焦点光学系を介して光源からの光束を集束させた入射光束を、照射位置を異ならせながら、被測定サンプルの表面に垂直な方向から照射し、被測定サンプルの表面で反射した表面反射光束を、共焦点光学系を介して絞りの開口に導光し、かつ被測定サンプルの裏面で反射した裏面反射光束の少なくとも一部を絞りで遮断して、実質的に表面反射光束のみを光センサで受光し、光センサでの受光量に応じて被測定サンプルの屈折率を算出することを特徴とする。ここで、実質的に表面反射光束のみを受光するとは、絞りで遮断されなかった裏面反射光束が受光されてもよいことを意味する。なお、以下において、屈折率分布測定方法Ｂとも称する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る屈折率分布測定方法であれば、屈折率分布を測定する対象である被測定サンプルとして、ＧＲＩＮレンズや導波路等の被測定光学部品をそれ自身の機能を発現する長さよりも短く加工したサンプルを用いるため、表面の反射率を高精度で計測、つまり表面の屈折率を高精度で求めることができる。また、表面への入射光路（往路）と表面からの反射光路（復路）を同一にすることができるために、往路と復路で個別にレンズなどの光学部品を用いる必要がなくなり、簡単な共焦点光学系で屈折率分布を高精度で測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る屈折率分布測定方法では、上述の如く、被測定光学部品が光学レンズである場合には、光学レンズを０．２５ピッチと異なる長さに加工した被測定サンプルを用い、被測定光学部品が光伝送媒体である場合には、光伝送媒体を固有伝送モードが発生する最短距離以下の長さに加工した被測定サンプルを用いる。これにより、単一の共焦点光学系を介して、被測定サンプルの裏面で反射した光束（裏面反射光束）が被測定サンプルの表面で反射した光束（表面反射光束）と同一の光路をたどることを抑制できる。したがって、このような被測定サンプルを用いることによって、表面反射光束と裏面反射光束との光路の相違を利用して、裏面反射光束の少なくとも一部を絞りで選択的に遮断することができる。つまり、光センサで受光する被測定サンプルからの反射光束における表面反射光束の割合が増加するために被測定サンプルからの表面反射光束の測定精度が向上し、被測定サンプルの表面反射率、つまり屈折率分布を高精度で求めることができる。
【００１４】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ａ及びＢでは、光束を生成する前記光源と、光束の光路上に設けられたビームスプリッタと、ビームスプリッタからの光束が通過する開口を有する前記絞りと、共焦点光学系を形成する光学レンズと、被測定サンプルが載置されるサンプル載置台と、入射光束の照射位置を被測定サンプルの表面上で異ならせる照射位置制御装置と、表面反射光束と裏面反射光束のうち多くとも一部の光束とを、ビームスプリッタを介して光源と異なる方向で受光する光センサとを含む屈折率分布測定装置を用い、照射位置制御装置によりサンプル載置台を移動させて、被測定サンプルの表面上における入射光束の照射位置を変化させる方法で屈折率分布を測定することができる。この構成であれば、簡素な構造の屈折率分布測定装置を用いて、屈折率分布を高精度で求めることができる。なお、サンプル載置台を固定し、照射位置制御装置によりサンプル載置台以外の部材を移動させて、被測定サンプルの表面上における入射光束の照射位置を変化させてもよい。
【００１５】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ａでは、被測定サンプルの光軸方向の長さが、０．１ピッチ以下であることが好ましい。この構成であれば、裏面反射光束を更に良好に遮断できるため、屈折率分布の測定精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ａでは、光学レンズが、光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するＧＩ型円柱レンズであり、被測定サンプルの表面が、光軸方向に垂直な平面によるＧＩ型円柱レンズの断面である構成とすることができる。
【００１７】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ａでは、光学レンズが、光軸に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するＧＩ型円柱レンズであり、被測定サンプルの表面が、ＧＩ型円柱レンズの屈折率分布方向と光軸方向とを含む平面に垂直であってＧＩ型円柱レンズの光軸方向に垂直な平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した平面によるＧＩ型円柱レンズの断面であることが好ましい。この構成であれば、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、更に高精度で屈折率分布を測定することができる。
【００１８】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ａでは、光学レンズが、光軸方向に垂直な一方向に沿って屈折率が変化するＧＩ型レンズであり、光軸方向を中心軸としてＧＩ型レンズの屈折率分布方向を所定の回転角度で回転させて被測定サンプルの表面に射影した方向に沿って、入射光束の照射位置を変化させることが好ましい。この構成であれば、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、更に高精度で屈折率分布を測定することができる。
【００１９】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、被測定サンプルの光軸方向の長さが、光伝送媒体の開口数から算出される角度を最大入射角度とする光束が光伝送媒体に入射した場合に光伝送媒体の内部で最初に最も広がる位置から光伝送媒体の表面までの距離と、入射光束が光伝送媒体に入射した場合に光伝送媒体の内部で最初に最も広がる位置から光伝送媒体の表面までの距離とのうち長い方の距離の２倍未満であることが好ましい。この構成であれば、裏面反射光束を更に良好に遮断できるため、屈折率分布の測定精度を向上させることができる。
【００２０】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、光伝送媒体が、コアとコアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、被測定サンプルの光軸方向の長さをＬ、コアの最小幅をｄ、光伝送媒体の開口数から計算される最大入射角度と入射光束の最大入射角度とのうち小さい方の角度をθとして、Ｌ＜ｄ／θを満たすことが好ましい。この構成であれば、裏面反射光束を更に良好に遮断できるため、屈折率分布の測定精度を向上させることができる。
【００２１】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、光伝送媒体が、コアとコアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、被測定サンプルの表面が、光軸方向に垂直な平面によるＳＩ型光伝送媒体の断面である構成とすることができる。
【００２２】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、光伝送媒体が、コアとコアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、被測定サンプルの表面が、コア及びクラッドの配列方向と光軸方向とを含む平面に垂直であって光軸方向に垂直な平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した平面によるＳＩ型光伝送媒体の断面である構成とすることができる。この構成であれば、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、更に高精度で屈折率分布を測定することができる。
【００２３】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、光伝送媒体が、コアとコアの屈折率より屈折率の小さいクラッドとを含むＳＩ型光伝送媒体であり、光軸方向を中心軸としてコア及びクラッドの積層方向を所定の回転角度で回転させ、被測定サンプルの表面に射影した方向に沿って、入射光束の照射位置を変化させることが好ましい。この構成であれば、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、更に高精度で屈折率分布を測定することができる。
【００２４】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、光伝送媒体が、光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、被測定サンプルの長さをＬ、コアの屈折率分布を２次関数で近似した分布曲線に対する２次係数の絶対値の平方根で定義される屈折率分布定数をｇ、コアの最小幅をｄ、光伝送媒体の開口数から計算される最大入射角度と入射光束の最大入射角度とのうち小さい方の角度をθとして、Ｌ＜２／ｇ×ｓｉｎ-1（ｄ×ｇ／２／θ）を満たすことが好ましい。この構成であれば、裏面反射光束を更に良好に遮断できるため、屈折率分布の測定精度を向上させることができる。
【００２５】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、前記光伝送媒体が、光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、被測定サンプルの表面が、光軸方向に垂直な平面によるＧＩ型光伝送媒体の断面である構成とすることができる。
【００２６】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、光伝送媒体が、光軸方向に垂直な少なくとも一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、被測定サンプルの表面が、光軸方向とコアの屈折率分布方向とを含む平面に垂直であって光軸方向に垂直な平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した平面によるＧＩ型光伝送媒体の断面である構成とすることができる。
【００２７】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂでは、光伝送媒体が、光軸方向に垂直な一方向に沿って屈折率が変化するコアを含むＧＩ型光伝送媒体であり、被測定サンプルの光軸方向を中心としてコアの屈折率分布方向を所定の回転角度で回転させて被測定サンプルの表面に射影した方向に沿って、入射光束の照射位置を変化させることが好ましい。この構成であれば、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、更に高精度で屈折率分布を測定することができる。
【００２８】
本発明に係る屈折率分布測定方法Ａ及びＢでは、所定の傾斜角度が、４５度であることが好ましい。また、本発明に係る屈折率分布測定方法Ａ及びＢでは、所定の回転角度が、４５度であることが好ましい。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態１においては、本発明に係る屈折率分布測定方法（屈折率分布測定方法Ａ）を適用して光学レンズの屈折率分布を測定する場合について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、光学レンズが、全方向（放射方向）に対して光軸中心から離れるにしたがって屈折率が低下する放物線状の屈折率分布を有する円柱形状のＧＲＩＮレンズである場合について説明する。図１は、屈折率分布測定方法Ａを説明するための説明図である。また、図２は、屈折率分布測定方法Ａの原理を説明するために、入射光束、表面反射光束及び裏面反射光束に対する光路を表す模式的な断面図である。
【００３０】
屈折率分布測定方法の説明に先立ち、本実施の形態１における屈折率分布測定方法Ａで用いる屈折率分布測定装置について説明する。図１に示されたように、屈折率分布測定装置は、被測定サンプル２に照射する光束を生成する光源３と、開口を有する絞り５と、光源３からの光束を絞り５の開口に導光するハーフミラー（ビームスプリッタ）７と、共焦点光学系８を形成する光学レンズ６と、被測定サンプル２を載置する移動自在な微動台（サンプル載置台）９と、被測定サンプル２の表面上において照射位置を所定の分解能で変化させる微動台駆動装置（載置台駆動装置；図示せず）と、被測定サンプル２で反射した光束を受光する光センサ４と、光センサ４で受光した光強度に基づいて屈折率を計算する演算部（図示せず）とを備える。
【００３１】
以下に、屈折率分布測定方法Ａについて説明する。まず、０．２５ピッチの長さのＧＲＩＮレンズを０．２５ピッチと異なる長さに加工して、図１に示されたような被測定サンプル２を作製する。被測定サンプル２における光束入射側の表面（以下、単に表面１０と称する）及び光束入射側表面と反対側の表面（以下、裏面１１と称する）の双方は、ＧＲＩＮレンズの光軸を法線とする平面と平行である。次に、屈折率分布測定装置の微動台９に被測定サンプル２を固定する。
【００３２】
次に、光源からの光束を、被測定サンプル２の表面１０の局所領域に、中心光路が被測定サンプル２の表面に垂直な方向（ＧＲＩＮレンズの光軸方向）から照射し、被測定サンプル２で反射した光束の強度を光センサ４で測定する。演算部では、光センサ４で測定された光強度に基づいて、被測定サンプル２の局所領域に対する屈折率（反射率）を計算する。微動台駆動装置によって微動台９を被測定サンプル２の屈折率分布方向（測定方向）に移動させて、複数の異なる局所領域に対する屈折率を算出することにより、最終的には、被測定サンプル２の屈折率分布を求める。
【００３３】
以下に、屈折率分布測定方法Ａの原理について詳細に説明する。図２に示されたように、光源３から射出された光束は、共焦点光学系８に入射する。共焦点光学系８に入射した光束は、ハーフミラー７により略９０度偏向されて絞り５の開口を通過する。絞り５の開口を通過した光束は、光学レンズ６によって被測定サンプル２の表面１０に集束させられる。被測定サンプル２の表面１０に入射する光束（入射光束）の一部は反射し、残りは被測定サンプル２の内部に透過する。
【００３４】
被測定サンプル２の表面１０で反射した光束（表面反射光束）は、照射位置に依存せずに入射光束と略同一の光路１４を逆向きにたどり、絞り５の開口を通過する。絞り５の開口を通過した表面反射光束は、ハーフミラー７を介して光センサ４で受光される。
【００３５】
一方、被測定サンプル２の表面１０を透過した入射光束（表面透過光束）は、被測定サンプル２の裏面において、一部が反射し、残りが被測定サンプル２の外部に透過する。被測定サンプル２の裏面１１で反射した光束（裏面反射光束）は、被測定サンプル２の表面１０を通過して共焦点光学系８に入射する。被測定サンプル２の内部において、表面透過光束は、通過する領域近傍の屈折率分布に応じて湾曲した光路をたどることとなる。また、表面透過光束は、被測定サンプル２の表面１０における入射光束の照射位置に応じて、湾曲形状の異なる光路をたどる。裏面反射光束は、被測定サンプル２の長さが０．２５ピッチの整数倍ではないので、被測定サンプル２の内部において表面透過光束とは異なる光路とたどって表面１０側に戻る。したがって、共焦点光学系８に入射した裏面反射光束は、表面反射光束の光路１４とは異なる光路１５をたどって共焦点光学系８を通過する。これにより、絞り５の近傍に到達する裏面反射光束の大部分は、絞り５の開口を通過できず、絞り５によって遮断される。
【００３６】
なお、被測定サンプル２の長さが長いほど、表面透過光束の光路と裏面反射光束の光路とが複雑になるため、裏面反射光束を絞り５で遮断できる割合が変化すると考えられる。特に、照射位置が光軸近傍から離れた位置である場合には、表面透過光束の光路と裏面反射光束の光路とが更に複雑になるため、裏面反射光束を絞り５で遮断できる割合が大きく変化すると考えられる。したがって、被測定サンプルの光軸方向の長さは、０．２５ピッチ未満であることが好ましい。また、被測定サンプルの光軸方向の長さは、０．１ピッチ以下であることが更に好ましい。表面透過光束が大きく光路を湾曲させられる前に被測定サンプル２の裏面に到達するために、裏面反射光束を遮断できる割合に対する照射位置の依存性を抑制でき、被測定サンプル２の屈折率分布を更に良好に求められるからである。
【００３７】
ここで、比較のために、被測定サンプルの光軸方向の長さが０．２５ピッチの整数倍である場合（本発明に該当しない場合）について、図３を参照しながら説明する。図３は、比較例の屈折率分布測定方法を説明するために、入射光束、表面反射光束及び裏面反射光束に対する光路を表す模式的な断面図である。図３に示されたように、光源３からの光束が被測定サンプル２の表面１０に入射するまでの光路１４は、図２に示された場合と同じである。また、表面反射光束が、照射位置に依存せずに入射光束と略同一の光路１４を逆向きにたどり、絞り５の開口を通過し、ハーフミラー７を介して光センサ４で受光されることも図２の場合と同じである。
【００３８】
被測定サンプルの長さが０．２５ピッチの奇数倍である場合、入射光束の照射位置が被測定サンプル２の光軸近傍であれば、表面透過光束は、被測定サンプル２の内部の屈折率分布に応じて光軸中心に向かって湾曲し、被測定サンプル２の裏面１１において、略コリメート光束となる。略コリメート光束となった表面透過光束が被測定サンプル２の裏面１１で反射した場合、裏面反射光束は、表面透過光束と略同一の光路２８を逆向きにたどって、被測定サンプル２の表面１０に到達する。したがって、共焦点光学系８に入射した裏面反射光束は、表面反射光束と略同一の光路１４をたどることとなり、絞り５において裏面反射光束を遮断できなくなる。一方、照射位置が被測定サンプル２の光軸近傍からずれた位置であれば、被測定サンプル２の内部において表面透過光束と裏面反射光束とは光軸に対して対称な光路２７をたどるため、裏面反射光束は、表面１１上の照射位置と異なる位置に到達する。したがって、裏面反射光束は、共焦点光学系８に入射した際、表面反射光束の光路１４とは異なる光路をたどり、絞り５においてその大部分が遮断される。すなわち、測定される反射率は、光軸近傍では裏面反射光束による影響で実際の反射率よりも大きくなり、光軸近傍からのずれに伴って裏面反射光束による影響が減少して実際の反射率に漸近する。つまり、反射率から算出される屈折率は、光軸近傍では実際の屈折率よりも大きく、光軸近傍から離れるに従って実際の屈折率に漸近する。
【００３９】
また、被測定サンプル２の長さが０．２５ピッチの奇数倍である場合（図示せず）、入射光束の照射位置が被測定サンプル２の光軸近傍であれば、表面透過光束は、被測定サンプル２の内部の屈折率分布に応じて光軸に向かって湾曲し、被測定サンプル２の裏面１１において、略集束光束となる。略集束光束となった表面透過光束が被測定サンプル２の裏面１１で反射した場合、裏面反射光束は、表面透過光束と略同一の光路を逆向きにたどって、被測定サンプルの表面１０に到達する。したがって、共焦点光学系８に入射した裏面反射光束は、表面反射光束と略同一の光路１４をたどることとなり、絞り５において裏面反射光束を遮断できなくなる。一方、照射位置が被測定サンプル２の光軸近傍からずれた位置であれば、被測定サンプル２の内部において表面透過光束と裏面反射光束とは光軸に対して対称な光路をたどるため、裏面反射光束は、表面１０上の照射位置と異なる位置に到達する。したがって、裏面反射光束は、共焦点光学系８に入射した際、表面反射光束の光路１４とは異なる光路をたどり、絞りにおいてその大部分が遮断される。つまり、反射率から算出される屈折率は、被測定サンプル２の長さが０．２５ピッチの奇数倍である場合と同様に、光軸近傍では実際の屈折率よりも大きく、光軸近傍から離れるに従って実際の屈折率に漸近する。
【００４０】
したがって、ＧＲＩＮレンズを０．２５ピッチと異なる長さに加工した被測定サンプルを用いた場合、０．２５ピッチのＧＲＩＮレンズをそのまま被測定サンプルとした場合に比べて、高精度で屈折率分布の測定を行うことができる。
【００４１】
上記においては、一方向（屈折率分布測定方向）に微動台を移動させて屈折率分布を測定する場合について説明したが、互いに直交する二方向に微動台を移動させる等によって被測定サンプルの屈折率の２次元分布を測定することもできる。
【００４２】
また、上記においては、全方向に対して光軸中心から離れるにしたがって屈折率が低下する放物線状の屈折率分布を有する円柱形状のＧＲＩＮレンズの場合について説明したが、全方向に対して光軸中心から離れるにしたがって屈折率が増加する放物線状の屈折率分布を有する円柱形状のＧＲＩＮレンズや、一方向に対して中心から離れるにしたがって屈折率が変化する放物線状の屈折率分布を有する板状レンズに対しても上記と同様の原理により屈折率分布を測定することができる。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態２においては、本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂを適用して導波路（光伝送媒体）の屈折率分布を測定する場合について、図４〜図８を参照しながら説明する。なお、導波路が、光軸中心から離れるにしたがって屈折率が低下する光軸中心を中心とした放物線状の屈折率分布を有する０．２５ピッチと異なる長さのＧＩ型スラブ導波路（ＧＩ型光伝送媒体）である場合を例にして説明する。図４は、屈折率分布測定方法Ｂを説明するための説明図である。図５は、被測定サンプル（ＧＩ型スラブ導波路）の長さを説明するための模式的な断面図である。図６は、屈折率分布測定方法Ｂの原理を説明するための模式的な断面図である。図７は、比較例の屈折率分布測定方法を説明するための模式的な断面図である。また、図８は、被測定サンプル（ＳＩ型スラブ導波路）の長さを説明するための模式的な断面図である。
【００４４】
本実施の形態２で用いる屈折率分布測定装置は、上記の実施の形態１の屈折率分布測定装置と同一であるため、その説明は省略する。
【００４５】
以下に、屈折率分布測定方法Ｂについて説明する。まず、図４に示されたように、基板２２と基板２２上に形成された一方向に屈折率分布を有するコア１２とを備えたＧＩ型スラブ導波路（ＧＩ型光伝送媒体）を、固有モードが生じる長さと異なる長さ（固有モードが生じない長さ）に加工して、被測定サンプル２を作製する。被測定サンプル２における表面及び裏面の双方は、ＧＩ型スラブ導波路の光軸（光伝送方向）を法線とする平面に平行である。
【００４６】
ここで、ＧＩ型スラブ導波路における固有モードが生じない長さについて、図５を参照しながら説明する。固有モードは、コア１２の内部における光の干渉で生じる。ＧＩ型スラブ導波路のコア１２が光の干渉を生じるためには、コア１２の内部に反射や屈折などによって表面透過光束の進行方向を曲げることができる環境が必要である。また、光の干渉により固有モードの定在波を形成するためには、表面透過光束が最初に反射や屈折によって方向転換する位置（入射光束の最大広がり位置）までの距離Ｚ1の少なくとも２倍以上の導波路長が必要である。なお、距離Ｚ1は、下記の数１で与えられる。したがって、図５に示されたように、固有モードが生じない長さＬ1として、距離Ｚ1の２倍未満の長さを選択することが好ましい。つまり、下記の数２で示される条件を満たすことが好ましい。
【００４７】
【数１】
2005331481.tif 000003
【００４８】
【数２】
2005331481.tif 000004
【００４９】
上記の数１において、ｄ1がコアの膜厚、θが開口数（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ：ＮＡ）から計算される最大入射角と光伝送媒体への入射光束の最大入射角度とのうち小さい方の角度、ｇが屈折率分布定数である。例えば、ｄ＝５０[μｍ]、ｇ＝１[／ｍｍ]、ＮＡ＝０．１である被測定サンプル２の屈折率分布を測定する際の上限の長さは、４８２μｍとなる。なお、上記で導波モードが発生しない長さを最初に反射する距離の２倍と限定したが、これは十分条件であって、２倍以上でも導波モードが発生しない、あるいは導波モードが発生しても測定上問題無い場合は良い。例えば、裏面に反射防止膜が形成された場合や、裏面がざらついた凹凸面である場合が挙げられる。
【００５０】
次に、屈折率分布測定装置の微動台に被測定サンプル２を固定する。
【００５１】
次に、光源３からの光束を、被測定サンプル２の表面の局所領域に、中心光路が被測定サンプル２の表面に垂直である方向（ＧＩ型スラブ導波路の光軸方向）から照射し、被測定サンプル２で反射した光束の光強度を光センサ４で測定する。演算部では、光センサ４で測定された光強度（受光量）に基づいて、被測定サンプル２の局所領域に対する屈折率（反射率）を計算する。微動台駆動装置によって微動台を被測定サンプル２の屈折率分布方向（測定方向）に移動させて、複数の異なる局所領域に対する屈折率を算出することにより、最終的には、被測定サンプル２の屈折率分布を求める。
【００５２】
以下に、屈折率分布測定方法Ｂの原理について詳細に説明する。図６に示されたように、光源３から射出された光束は、ハーフミラー７により略９０度偏向されて、絞り５の開口を通過する。光学レンズ６に向けて一旦拡散した光束は、光学レンズ６を介して被測定サンプル２の表面１０に集束する。被測定サンプル２の表面１０においては、入射光束の一部が反射し、残りが被測定サンプル２の内部に透過する。
【００５３】
被測定サンプル２の表面１０で反射した表面反射光束は、照射位置に依存せずに入射光束と略同一の光路１４を逆向きにたどり、絞り５の開口を通過する。絞り５の開口を通過した表面反射光束は、ハーフミラー７を介して光センサ４で受光される。
【００５４】
一方、被測定サンプル２の表面１０を透過した表面透過光束は、被測定サンプル２の裏面１１において、その一部が被測定サンプル２の内部に反射し、残りが被測定サンプル２の外部に透過する。被測定サンプル２の裏面１１で反射した裏面反射光束は、被測定サンプル２の表面１０を透過して共焦点光学系８に入射する。なお、被測定サンプル２の長さが固有モードを発生させない長さであるので、共焦点光学系８に入射した裏面反射光束は、表面反射光束の光路１４とは異なる光路１５をたどる。これにより、絞り５に到達する裏面反射光束の大部分は、絞り５の開口を通過できず、絞り５によって遮断される。
【００５５】
ここで、比較のために、被測定サンプル２の長さが固有モードを発生させる長さの場合について、図７を参照しながら説明する。図７に示されたように、表面透過光束は、被測定サンプル２の表面１０を透過したとき、所定の導波モードで被測定サンプル２の内部を伝播する。裏面反射光束は、表面透過光束と略同じ導波モードで表面に戻る。ＧＩ型スラブ導波路ではモード分散が補償されるので、被測定サンプル２の表面１０から裏面１１まで略同じ導波モードが維持され、また、裏面１１から表面１０まで略同じ導波モードが維持されるからである。
【００５６】
被測定サンプル２の表面７における照射位置に応じて、被測定サンプルの内部で発生する導波モードの構成は変化する。具体的には、図７に示されたように、複数の固有モードからなる導波モードにおいて照射位置が光軸中心であれば略対称な固有モード２９が主成分となり、照射位置が光軸中心から離れるにしたがって、導波モードを構成する複数の固有モードに対する非対称な固有モード３０の割合が大きくなる。しかし、被測定サンプル２の裏面１１において各固有モードの光束の反射位置がランダムとなるので、裏面反射光束は、照射位置に依存せずに、被測定サンプル２の表面１０の照射位置近傍に戻る光束を略同じ強度で含むこととなる。照射位置近傍に戻った裏面反射光束は、表面反射光束と同じ光路１４を逆向きにたどって、共焦点光学系８及び絞り５の開口を通過し、光センサで受光される。したがって、ＧＩ型スラブ導波路の長さが固有モードを生じる長さである場合、測定される反射率は、全領域にわたって実際の反射率より大きくなる。また、光軸中心から離れるにしたがって、光軸中心における反射率に対する周辺部の反射率の変化率は、実際の変化率よりも穏やかに低下する。すなわち、屈折率分布は、屈折率の変化率が実際よりも低い穏やかな分布として測定される。これは、上記の実施の形態１における０．２５ピッチの長さのＧＲＩＮレンズの場合とは反対の傾向である。
【００５７】
上記においてはＧＩ型スラブ導波路について説明したが、ＳＩ型スラブ導波路についても固有モードが発生しない長さの被測定サンプルを用いることによって、屈折率分布を同様に測定することができる。ここで、ＳＩ型スラブ導波路における固有モードが発生しない長さについて、図８を参照しながら説明する。図８に示されたＳＩ型スラブ導波路は、基板４２とコア３２とを備えており、基板４２がコア３２に対するクラッドとして機能し、また、コア３２の外縁の空気層もコア３２に対するクラッドとして機能する。これにより、ＳＩ型スラブ導波路のコア３２の内部で表面透過光束の進行方向を曲げることができる。また、光の干渉により固有モードの定在波を形成するためには、表面透過光束が最初に反射や屈折によって方向転換する位置（入射光束の最大広がり位置）までの距離Ｚ2の少なくとも２倍以上の導波路長が必要である。なお、距離Ｚ2は、下記の数３で与えられる。したがって、固有モードが生じない長さＬ2として、距離Ｚ2の２倍未満の長さを選択することが好ましい。つまり、下記の数４の条件を満たすことが好ましい。
【００５８】
【数３】
2005331481.tif 000005
【００５９】
【数４】
2005331481.tif 000006
【００６０】
上記の数３及び数４において、ｄ2がコア３２の膜厚、θが開口数から計算される最大入射角とＳＩ型スラブ導波路への入射光束の最大入射角度の小さい方の角度、ｇが屈折率分布定数である。
【００６１】
被測定サンプルを導波モードが生じる最小の長さ未満まで短くすることで、裏面反射光束によるノイズを低減でき、正確な屈折率を測定できる。ただし、ＳＩ型スラブ導波路の場合、ＧＩ型スラブ導波路の場合とは異なり、モード分散が補償されていない。したがって、裏面における表面透過光束の反射位置や裏面反射光束の表面への戻り位置は、モード分散の影響で被測定サンプルの距離Ｚ2に応じて変化する。つまり、裏面反射光束の少なくとも一部が光センサによって受光されることに起因するノイズは、ＧＩ型スラブ導波路のように屈折率分布が実際の屈折率分布より緩やかになると言うような決まった形とはならない。
【００６２】
（実施の形態３）
本実施の形態３においては、本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂを適用して導波路（光伝送媒体）の屈折率分布を高精度で測定する場合について、図９を参照しながら説明する。図９は、屈折率分布方法を説明するための被測定サンプルの模式的な斜視図である。なお、本実施の形態３に係る屈折率分布測定方法は、屈折率測定方向が異なること以外は、上記の実施の形態２における屈折率分布測定方法と同一であるため、相違部分についてのみ説明する。
【００６３】
図９に示されたように、被測定サンプル２は、基板２２と基板２２上に形成された一方向に屈折率分布を有するコア１２とを備えたＧＩ型スラブ導波路を、固有モードが生じる長さと異なる長さ（固有モードが生じない長さ）に加工したサンプルである。被測定サンプル２の表面に垂直な方向（光軸方向）を中心軸として、屈折率分布方向を所定の回転角度θ1だけ回転させた方向（測定方向）に沿って屈折率分布の測定を行う。
【００６４】
上記の方法であれば、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、高精度で屈折率分布を測定することができる。また、被測定サンプルの表面に入射する入射光束のスポット径が大きな場合であっても、高精度で屈折率分布を測定することができる。特に、被測定サンプルの表面が入射光束のスポット径の数倍程度と比較的小さい場合など測定分解能に問題が有る場合には、利用価値が大きくなる。
【００６５】
屈折率分布方向と屈折率測定方向とのなす回転角度θ1を０度以上９０度未満の範囲内で変化させた場合、回転角度θ1が大きければ大きいほど測定分解能（分解能）は向上する。例えば、回転角度θ1が４５度であれば、測定距離が２の平方根倍（√２倍）になるので測定分解能が向上する。なお、回転角度θ1が大きければ、屈折率分布の勾配が小さくなるので光センサにおける検出精度によって測定分解能には限界が生じ、また、測定距離が長くなるので測定時間が長くなる。したがって、検出精度や測定時間を考慮した上で、回転角度θ1を最適化することが好ましい。
【００６６】
上記においては、一方向に屈折率分布を有するＧＩ型スラブ導波路の場合について説明したが、本実施の形態３の技術は、一方向に屈折率分布を有する光伝送媒体や光学レンズに対しても適用できる。
【００６７】
（実施の形態４）
本実施の形態４においては、本発明に係る屈折率分布測定方法Ｂを適用して導波路（光伝送媒体）の屈折率分布を高精度で測定する場合について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、屈折率分布方法を説明するための説明図である。なお、本実施の形態４に係る屈折率分布測定方法は、被測定サンプルの加工方法が異なること以外は、上記の実施の形態２における屈折率分布測定方法と同一であるため、相違部分についてのみ説明する。
【００６８】
ＧＩ型スラブ導波路を、図１０に示されたように、基板２２と基板２２上に形成された一方向に屈折率分布を有するコア５２とを備えた被測定サンプル２に加工する。被測定サンプル２の表面は、ＧＩ型スラブ導波路の光軸方向とＧＩ型スラブ導波路の屈折率分布方向とを含む平面に垂直であってＧＩ型スラブ導波路の光軸方向に垂直な平面に対して所定の傾斜角度で傾斜した平面によるＧＩ型スラブ導波路の切断面である。また、被測定サンプル２の裏面は、光軸方向に垂直な平面によるＧＩ型スラブ導波路の切断面である。被測定サンプル２におけるコア５２の光軸方向の長さは、全領域において、固有モードが生じない長さである。
【００６９】
上記の方法であれば、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、高精度で屈折率分布を測定することができる。また、被測定サンプル２の表面に入射する入射光束のスポット径が大きな場合であっても、高精度で屈折率分布を測定することができる。特に、被測定サンプル２の表面が入射光束のスポット径の数倍程度と比較的小さい場合など測定分解能に問題が有る場合には、利用価値が大きくなる。
【００７０】
屈折率分布方向と屈折率測定方向とのなす傾斜角度を０度以上９０度未満の範囲内で変化させた場合、傾斜角度が大きければ大きいほど測定分解能（分解能）は向上する。例えば、傾斜角度が４５度であれば、測定距離が２の平方根倍（√２倍）になるので測定分解能が向上する。なお、傾斜角度が大きければ、屈折率分布の変化が小さくなるので光センサにおける検出精度によって測定分解能には限界が生じ、また、測定距離が長くなるので測定時間が長くなる。したがって、検出精度や測定時間を考慮した上で、傾斜角度を最適化することが好ましい。
【００７１】
上記においては、一方向に屈折率分布を有するＧＩ型スラブ導波路の場合について説明したが、本実施の形態４の技術は、一方向に屈折率分布を有する光伝送媒体や光学レンズに対しても適用できる。更に、一方向に屈折率分布を有する光伝送媒体や光学レンズにとどまらず、ＧＲＩＮレンズ等のように、二方向に屈折率分布を有する光伝送媒体や光学レンズに対しても適用できる。
【００７２】
また、上記の実施の形態３の技術を併用することができる。この場合、屈折率測定方向に沿った距離に対する屈折率分布の勾配が緩やかになるため、更に高精度で屈折率分布を測定することができる。
【実施例】
【００７３】
（実施例１）
実施例１においては、上記の実施の形態１に係る屈折率分布測定方法Ａの一例について説明する。
【００７４】
本実施例１では、直径が２ｍｍであり、長さが３００μｍ（約０．１ピッチ）である被測定サンプルに、被測定サンプルの表面上におけるスポット径が０．２５μｍである入射光束を照射して、光軸周辺の屈折率分布を測定した。図１１は、被測定サンプルの屈折率分布の測定結果を表すグラフである。図１１において、被測定サンプルの局所的な屈折率の測定値が菱形印で表され、測定値の２次近似曲線が破線で表されている。なお、被測定サンプルの各測定値は、入射光束の照射位置が光軸中心（ｒ＝０）である場合の測定値によって規格化されており、また、その測定値の２次近似曲線も光軸中心（ｒ＝０）の屈折率で規格化されている。
【００７５】
図１１には、比較のために、被測定サンプルの設計屈折率の関数（実線）と、比較サンプルの局所的な屈折率の測定値（丸印）と、比較サンプルの測定値を２次曲線近似して導出された関数（一点鎖線）とが表されている。比較サンプルは、長さが６．５μｍ（約０．２５ピッチ）であること以外は、被測定サンプルと同一の構成である。なお、比較サンプルの各測定値は、入射光束の照射位置が光軸中心（ｒ＝０）である場合の測定値によって規格化されており、また、その測定値の２次近似曲線及び設計屈折率を表す曲線も光軸中心（ｒ＝０）の屈折率で規格化されている。
【００７６】
図１１からもわかるように、設計屈折率を表す曲線と被測定サンプルの２次近似曲線とは略同一の形状であった。また、曲線を表す関数の２次係数の絶対値の平方根で定義される屈折率分布定数ｇは、設計屈折率を表す曲線に対しては０．２４７／ｍｍであり、被測定サンプルの２次近似曲線に対しては０．２４５／ｍｍであった。つまり、被測定サンプルを用いた場合、極めて良好に屈折率分布を測定できた。一方、比較サンプルの２次曲線に対する屈折率分布定数ｇは０．３３３／ｍｍであり、比較サンプルを用いた場合、屈折率分布を良好には測定することができなかった。
【００７７】
（実施例２）
実施例２においては、上記の実施の形態２に係る屈折率分布測定方法Ｂの一例について説明する。
【００７８】
本実施例２では、直径が２ｍｍであり、光軸方向の長さが３００μｍ（表面から入射光束の最大広がり位置までの距離の２倍未満）である被測定サンプルに、被測定サンプルの表面上におけるスポット径が０．２５μｍである入射光束を照射して、光軸周辺の屈折率分布を測定した。図１２は、被測定サンプルの屈折率分布の測定結果を表すグラフである。図１２において、被測定サンプルの局所的な屈折率の測定値が丸印で表されている。なお、図１２において、横軸は、測定開始点からの距離を表している。
【００７９】
また、図１２には、比較のために、比較サンプルの局所的な屈折率の測定値（四角印）が表されている。比較サンプルは、光軸方向の長さが約１０ｍｍ（表面から入射光束の最大広がり位置までの距離の２倍以上）であること以外は、被測定サンプルと同一の構成である。
【００８０】
図１２において光軸中心（屈折率分布の中心）は、ｙ＝３６μｍの点である。なお、図１２に示された被測定サンプルの各測定値は、入射光束の照射位置が光軸中心（ｙ＝３６μｍ）である場合の被測定サンプルに対する測定値によって規格化されている。比較サンプルの各測定値は、入射光束の照射位置が光軸中心（ｙ＝３６μｍ）である場合の比較サンプルに対する測定値によって規格化されている。
【００８１】
被測定サンプルに対する屈折率分布定数は、１１．８／ｍｍであり、比較サンプルの屈折率分布定数は、１４．０／ｍｍであった。なお、被測定サンプルの設計屈折率の屈折率分布定数は、１２．０／ｍｍである。つまり、被測定サンプルを用いた場合、極めて良好に屈折率分布を測定できたことがわかる。一方、比較サンプルを用いた場合、屈折率分布を良好には測定することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、ＧＲＩＮレンズやＧＩ型スラブ導波路やＳＩ型スラブ導波路等の光学部品の屈折率分布を高精度で計測するために利用できる。また、本発明は、光学部品の屈折率分布を測定する屈折率分布測定装置を簡素化するために利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、実施の形態１における屈折率分布測定方法を説明するための説明図である。
【図２】図２は、実施の形態１における屈折率分布測定方法の原理を説明するための模式的な断面図である。
【図３】図３は、比較例の屈折率分布測定方法を説明するために、入射光束、表面反射光束及び裏面反射光束に対する光路を表す模式的な断面図である。
【図４】図４は、実施の形態２における屈折率分布測定方法を説明するための説明図である。
【図５】図５は、実施の形態２における被測定サンプル（ＧＩ型スラブ導波路）の長さを説明するための模式的な断面図である。
【図６】図５は、実施の形態２における屈折率分布測定方法の原理を説明するための模式的な断面図である。
【図７】図７は、比較例の屈折率分布測定方法を説明するための模式的な断面図である。
【図８】図８は、実施の形態２における被測定サンプル（ＳＩ型スラブ導波路）の長さを説明するための模式的な断面図である。
【図９】図９は、実施の形態３における屈折率分布方法を説明するための説明図である。
【図１０】図１０は、実施の形態４における屈折率分布方法を説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、実施例１における被測定サンプルの屈折率分布の測定結果を表すグラフである。
【図１２】図１２は、実施例２における被測定サンプルの屈折率分布の測定結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
２，１０２    被測定サンプル
３    光源
４    光センサ
５    絞り
６    対物レンズ（光学レンズ）
７    ハーフミラー（ビームスプリッタ）
８    共焦点光学系
９    微動台（サンプル載置台）
１０    表面
１１    裏面
１２，３２，５２，１１２  コア
２２，１２２    基板
１４，１５，２７，２８  光路
２９，３０  導波モード
３１    空気層
【図１】
2005331481.tif 000007
【図２】
2005331481.tif 000008
【図３】
2005331481.tif 000009
【図４】
2005331481.tif 000010
【図５】
2005331481.tif 000011
【図６】
2005331481.tif 000012
【図７】
2005331481.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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