專利名稱：光波導(dǎo)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)裝置，該光波導(dǎo)裝置適合于在掃描近場光學(xué)顯微鏡或者光學(xué)信息記錄裝置等中使用。
背景技術(shù)：
近年以來，作為在比光的波長(可見光0.4～0.8微米)更微小的領(lǐng)域中可以進(jìn)行光學(xué)處理的技術(shù)，利用近場光(僅傳遞到距離短于光的波長的區(qū)域內(nèi)的光)的技術(shù)正受到矚目。例如，在掃描近場光學(xué)顯微鏡的領(lǐng)域中，如日本專利文獻(xiàn)1“特開2002-221478號公報”中記載的那樣，使用在前端具有比光的波長小的微小開口的光探針作為光波導(dǎo)裝置。在觀察試樣表面的微小區(qū)域時，將所述光探針的微小開口配置于靠近作為觀察對象的所述微小區(qū)域，使得滲出到微小開口的表面附近的光場(近場)接觸到試樣的表面。
于是，讓只有與該近場耦合的試樣表面的所述微小的區(qū)域被所述光(近場光)照射，通過檢測由該照射引起的來自試樣的反射光、散射光、或者穿透光，來局部觀察評價所述微小區(qū)域。因此，關(guān)于這類光波導(dǎo)裝置之一的光探針，比如，應(yīng)該有助于滿足CD等光記錄媒體中記錄存儲單元(bit)微小化的要求、或者是進(jìn)行亞微米的微細(xì)加工的半導(dǎo)體制造工藝的評價等。一直以來，各種光探針即被作為光波導(dǎo)裝置的方案。
附帶說明，如上述日本專利文獻(xiàn)1中記載的光探針一樣，在探針的前端形成有微小開口，通過該微小開口照射試樣的表面，或者通過該微小開口檢測來自試樣的反射光的光探針被稱為開口探針。另一方面，如金屬針一樣在探針的前端形成曲率半徑非常小的尖端，將該探針的前端插入在全反射條件下通過照射試樣表面產(chǎn)生的近場光區(qū)域，再用另一檢測用光探針來檢測插入時的散射光，這種光探針被稱作非開口探針。
然而，由于開口探針的微小開口比光的波長更小，所以近場光的光強度只能是非常微弱。例如，在將近場光的照射和從試樣處得到的光的匯聚光線通過同樣的開口進(jìn)行的光照模式(illumination mode)時，從開口探針的微小開口滲出的近場光的光強度，僅為被導(dǎo)入開口探針的光的光強度的1/1000左右，變得非常微弱。因此，在光信息記錄裝置中進(jìn)行高速記錄或讀取時，有可能導(dǎo)致光量不足從而引起故障。因此，在實際應(yīng)用開口探針時，有必要增強從所述微小開口滲出的近場光的光強度。
但是，為了增強近場光的光強度，如果增強光源就會引起成本增加。另一方面，如果擴(kuò)大前端開口，從該開口滲出的光的擴(kuò)散就會增大從而引起解像度降低。也就是說，無論何種情況，都不能很好地避免使用開口探針時存在的問題。另一方面，雖然非開口探針的解像度(分辨能力)比開口探針能夠有所提高。但是，實際上將非開口探針的前端插入近場光區(qū)域時，散射光不僅在探針的前端產(chǎn)生，也會在探針的前端以外的部分產(chǎn)生。因此，非開口探針的S/N比(信號/噪音比)要差于使用開口探針的情況，有可能使得檢測靈敏度降低。另外，使用非開口探針時，需要另外準(zhǔn)備檢測用的光探針，成本也會增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光波導(dǎo)裝置，該光波導(dǎo)裝置對于通過光波導(dǎo)路徑傳遞的光，不會引起該光的擴(kuò)散增大，且維持良好的S/N比，并能夠以低成本增強其光強度。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供如下的光波導(dǎo)裝置。該裝置包括裝置本體，該裝置本體具有將具有一定波長的光可以沿第一方向傳輸?shù)墓獠▽?dǎo)路徑。第一方向垂直相交于互相垂直相交的第二方向和第三方向。所述光在所述第二方向上偏振。所述光波導(dǎo)路徑具有允許所述光導(dǎo)出的出口。所述出口具有在第二方向的寬度小于所述光的波長的窄幅部。劃定所述光波導(dǎo)路徑的劃定面，包含在所述第二方向上彼此相對的一對對向面部分。那些對向面部分，至少在與所述窄幅部對應(yīng)的部分由等離激元活性物質(zhì)構(gòu)成。在所述裝置本體中，設(shè)有略呈錐形的凸部。所述出口開口于所述凸部，使得所述窄幅部的至少一部分位于所述凸部的前端。所述開口具有在所述第二方向彼此相對的一對開口邊緣。那些開口邊緣，在對應(yīng)于所述凸部的前端的部位在所述第一方向上僅錯開比所述光的波長小的距離。


圖1為對光探針具體化后的本發(fā)明的第一實施例中，將光纖連接于光波導(dǎo)裝置的狀態(tài)時的立體圖。
圖2為圖1的光波導(dǎo)裝置的主視圖。
圖3a為圖2的A-A方向剖視圖。
圖3b為圖2的B-B方向剖視圖。
圖4為對圖1的光波導(dǎo)裝置中表面等離激元的電場耦合進(jìn)行說明的要部概略剖視圖。
圖5為圖1的光波導(dǎo)裝置中窄幅部的寬度尺寸與表面等離激元的相位速度的對應(yīng)關(guān)系圖。
圖6a為圖1的光波導(dǎo)裝置的主視圖。
圖6b為對照例的主視圖。
圖7為圖6a、圖6b的通過各微小開口的光在X軸方向的假想平面上的光強度分布圖。
圖8為圖6a、圖6b的通過各微小開口的光在Y軸方向的假想平面上的光強度分布圖。
圖9為對光探針具體化后的本發(fā)明的第二實施例中，將光纖連接于光波導(dǎo)裝置的狀態(tài)時的立體圖。
圖10為圖9的光波導(dǎo)裝置的主視圖。
圖11a為圖10的A-A方向的剖視圖。
圖11b為圖10的B-B方向的剖視圖。
圖12a至圖12e為圖9的光波導(dǎo)裝置的制造過程的說明圖。
圖13a至圖13d為圖9的光波導(dǎo)裝置的另一制造過程的說明圖。
具體實施例方式
以下，對于本發(fā)明，即作為對光探針具體化后的一種光波導(dǎo)裝置，就其第一實施例，結(jié)合圖1～圖8進(jìn)行說明。如圖1所示，本實施例的光波導(dǎo)裝置(光探針)11具有從正面看呈矩形的金屬制的裝置本體12。裝置本體12的表面部12a上，隆起形成有接近錐形(本實施例為接近方錐形)的凸部13。所述裝置本體12以及凸部13，由相對復(fù)介電常數(shù)的實數(shù)部分為負(fù)值的電介質(zhì)、即負(fù)電介質(zhì)(等離激元活性介質(zhì))構(gòu)成。另外，在本實施例中，對被傳輸?shù)墓獾牟ㄩL即一定的波長為488nm(納米)的情況(以下相同)進(jìn)行舉例說明，作為一個例子，用相對復(fù)介電常數(shù)的實數(shù)部分的值為負(fù)7.38的銀(Ag)構(gòu)成所述裝置本體12及凸部13。另外，電介質(zhì)的介電常數(shù)相對于真空的介電常數(shù)的比值被表示為相對復(fù)介電常數(shù)(relativedielectric constant)。
另外，如圖1及圖3a、圖3b所示，所述凸部13的前端形成于所述表面部12a的近乎中央位置，在與該凸部13對應(yīng)的所述裝置本體12的部分上形成有用來傳輸具有所述一定波長的光的光波導(dǎo)路徑14，該光波導(dǎo)路徑14在該裝置本體12的厚度方向(作為第一方向的Z方向)延伸、從裝置本體12的里面貫穿至凸部13的表面。裝置本體12的內(nèi)表面具有劃定光波導(dǎo)路徑14的劃定面55的功能。在作為光波導(dǎo)路徑14的基端開口的里面開口15處連接有與圖中未顯示的光源相連接的光纖F，使得光源發(fā)出的光可以入射到光波導(dǎo)路徑14內(nèi)。另外，該光纖F具有公知的光封閉型波導(dǎo)路徑構(gòu)造(light containment type waveguide structure)，即以高折射率的介質(zhì)作為芯體(core)42(參照圖12e)、以低折射率的介質(zhì)作為金屬包層(clad)43。芯體前端42a(參照圖12e)連接于光波導(dǎo)路徑14的里面開口15內(nèi)使得光可以傳輸。所述光波導(dǎo)路徑14的長度，大于或等于光波導(dǎo)路徑14內(nèi)傳輸?shù)墓獾牟ㄩL的至少1/4左右，最好使得該光波導(dǎo)路徑14的劃定面55上產(chǎn)生表面等離激元。
另一方面，在所述裝置本體12的表面中所述凸部13的表面上，形成有作為光波導(dǎo)路徑14的前端開口(端部開口)的微小開口16，該微小開口16的彼此面對面的一對內(nèi)面之間的尺寸、即內(nèi)面寬度尺寸(X方向的尺寸)的大小小于光的波長。該微小開口16為光波導(dǎo)路徑14的出口，允許在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)被傳輸?shù)墓鈱?dǎo)出。然后，關(guān)于該微小開口16，與通過光波導(dǎo)路徑14傳輸?shù)墓獾膫鬏敺较?在圖1及圖2當(dāng)中為作為Z方向的第一方向)垂直相交的截面的形狀(在微小開口16中，為該開口的形狀)，是如下說明的特殊形狀。即，如圖l及圖2所示，該微小開口16形成為，位于所述表面部12a的近乎中央位置的窄幅部17、和比該窄幅部17內(nèi)面寬度尺寸大的兩個寬幅部18交互相連的開口形狀。也就是說，在該微小開口16上，如果將通過所述光波導(dǎo)路徑14傳輸?shù)墓獾钠穹较?圖1及圖2中作為X方向的第二方向)作為寬度方向，所述窄幅部17和寬幅部18在與該寬度方向垂直相交的方向(圖l及圖2中作為Y方向的第三方向)上，形成為交錯連續(xù)相連的形狀。窄幅部17位于沿Y方向(第三方向)的兩個寬幅部18之間。另外，所述微小開口16的大小，與裝置本體12(及其表面部12a)的大小相比極其微小，為了便于理解在圖1等中的微小開口16的開口形狀的特征，對微小開口16作了夸大于實際的圖示。
此外，所述微小開口16上的所述窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax(參照圖2)，被設(shè)定為小于在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)被傳輸?shù)墓獾牟ㄩL(本實施例中為488nm)。在本實施例中，將所述內(nèi)面寬度尺寸ax設(shè)定為小于該光的波長的1/2的值(例如16nm)。換言之，作為光波導(dǎo)路徑14的內(nèi)表面的劃定面55，包含對應(yīng)于窄幅部17的部分即一對對向面部分19，兩個對向面部分19之間的間隔(X方向的間隔)為內(nèi)面寬度尺寸ax。光波導(dǎo)路徑14的劃定面55中的至少兩個對向面部分19，由等離激元活性介質(zhì)(Ag)形成。在本實施例中，光波導(dǎo)路徑14的整個劃定面55由Ag形成。對于所述內(nèi)面寬度尺寸ax，設(shè)定為此種條件的理由是為了在光波導(dǎo)路徑14的劃定面55(特別是，在劃定面55中的窄幅部17的寬度方向(作為第二方向的X方向)上彼此相對的一對對向面部分19)產(chǎn)生表面等離激元這種光波(電磁波)時，加強其電場、同時延遲其相位速度使光束匯聚于窄幅部17。另外，對于表面等離激元，通常也稱為表面等離極化激元(surface plasmon polariton)，但在本說明書中，將其記載為表面等離激元。
另外，所述微小開口16，在所述窄幅部17及寬幅部18連續(xù)的方向(圖l、圖2的Y方向)上該微小開口16的形狀尺寸L(參照圖2)，例如被設(shè)定為835nm。而且，關(guān)于該形狀尺寸L，先用所述傳輸光在真空中的速度來除在所述窄幅部17產(chǎn)生的表面等離激元的相位速度得到的值、再乘以所述傳輸光的波長的1/2所得到的值(以下稱為“形狀尺寸計算值”)，最后將該形狀尺寸L的值設(shè)定為大于該形狀尺寸計算值。將所述形狀尺寸L設(shè)定為此種條件的理由是因為當(dāng)將窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax設(shè)定為小于傳輸光的波長的1/2的值時，如果所述形狀尺寸L小于所述形狀尺寸計算值，則該傳輸光即無法通過所述微小開口16。另外，關(guān)于所述微小開口16的劃定面55的其他部位的各個尺寸(參照圖2)，在與傳輸光的波長的關(guān)系上，不設(shè)特定的條件。順便說明，在本實施例中，作為一例，窄幅部17的內(nèi)面長度尺寸ay(Y方向尺寸)被設(shè)定為31nm，各個寬幅部18的內(nèi)面寬度尺寸bx被設(shè)定為47nm，各個寬幅部18的內(nèi)面長度尺寸by被設(shè)定為402nm。
在本實施例中，從圖3a、圖3b可知，沿整個所述光波導(dǎo)路徑14，光波導(dǎo)路徑14與光傳輸方向垂直相交的截面的形狀形成為和所述微小開口6的開口形狀相同。例如，兩個對向面部分19之間的間隔ax在與X方向(第一方向)垂直相交的任意截面上是一定的。因此，所述光波導(dǎo)路徑14形成為包含窄幅部17的所述對向面部分19的光波導(dǎo)路徑14的整個內(nèi)表面(整個劃定面55)由銀(Ag)構(gòu)成，同時沿該整個內(nèi)表面，所述窄幅部17形成為從所述微小開口16連續(xù)延伸至里面開口15。
微小開口16開口于凸部13，使得窄幅部17的至少一部分位于凸部13的前端。所述凸部13包含夾著所述光波導(dǎo)路徑14的彼此相對的第一凸片(圖2中為左側(cè)凸片)13a和第二凸片(圖2中為右側(cè)凸片)13b。微小開口16具有開口邊緣53和開口邊緣54，開口邊緣53形成于在X方向(第二方向)彼此相對的第一凸片13a上，而開口邊緣54形成于第二凸片13b上。第一凸片13a的前端51和第二凸片13b的前端52，分別相當(dāng)于開口邊緣53、54中與凸部13的前端對應(yīng)的部位。第一凸片13a的前端51比第二凸片13b的前端52更靠近圖2中Z方向的前側(cè)。即，所述第一凸片13a的前端51和第二凸片13b的前端52，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的光傳輸方向(作為第一方向的Z方向)上位置互相錯開地形成著。該位置錯開的量(距離)被設(shè)為小于光的波長(所述一定的波長)值的距離(參照圖3)。另外，在本實施例中，第一凸片13a的前端51比第二凸片13b的前端52更向光傳輸方向(圖2的Z方向，即第一方向)突出。第一凸片13a的前端51向著Z方向尖銳突出，第二凸片13b的前端52形成為與Z方向垂直的平面。
接下來，對于本實施例中光波導(dǎo)裝置11的作用進(jìn)行說明。另外，在以下說明中，將對光照模式舉例說明，該光照模式為從里面開口15向光波導(dǎo)裝置11的光波導(dǎo)路徑14內(nèi)射入一定波長的光，使得從作為前端開口的微小開口16滲出匯聚光(spotlight)，具體而言即近場光的照射和來自試樣的匯聚光通過同一開口進(jìn)行的。另外，關(guān)于射入光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的一定波長的光，如前所述波長為488nm，偏振方向為圖1及圖2的X方向(第二方向)的直線偏振的平面波，以此為例進(jìn)行說明。
于是，當(dāng)所述一定波長的光通過光纖F射入到裝置本體12的光波導(dǎo)路徑14內(nèi)，在該光波導(dǎo)路徑14內(nèi)則會發(fā)生以下現(xiàn)象。即，貫穿形成光波導(dǎo)路徑14的裝置本體12，由相對復(fù)介電常數(shù)的實數(shù)部分的值為負(fù)7.38的銀(Ag)構(gòu)成，即裝置本體12由負(fù)電介質(zhì)構(gòu)成。因此，該裝置本體12，在光波區(qū)域與其說是作為導(dǎo)體、還不如說是作為等離激元活性介質(zhì)在發(fā)揮作用。所以，在光波導(dǎo)路徑14的劃定面55上，表面電荷被感應(yīng)的同時出現(xiàn)電荷振動，產(chǎn)生其傳輸方向為沿該劃定面55的方向(圖2的Z方向即第一方向)的表面等離激元這種光波(電磁波)。
該表面等離激元為表面波，該表面波不會在所述光波導(dǎo)路徑14的劃定面55與在該光波導(dǎo)路徑14內(nèi)充滿空氣(電介質(zhì))之間的界面S(參照圖4)的垂直方向上傳輸。因此，當(dāng)產(chǎn)生該表面等離激元時，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)一方面產(chǎn)生主要與所述界面S平行(即在窄幅部17中主要具有沿圖1及圖2的Y方向(第三方向)的分量)的磁場，另一方面產(chǎn)生主要與所述界面S垂直(即在窄幅部17中主要具有沿圖1及圖2的X方向(第二方向)的分量)的電場，使得與該磁場垂直。
通常公知的是，隨著與該表面(即界面S)之間的距離增加，負(fù)電介質(zhì)中的表面等離激元的電場強度呈指數(shù)函數(shù)衰減。但是，在本實施例中，在光波導(dǎo)路徑14的劃定面55中的窄幅部17處，在寬度方向上相對的對向面部分19的內(nèi)面寬度尺寸ax被設(shè)定為16nm這一微小的間隔。因此，如圖4所示，在窄幅部17，在彼此相對的兩界面S上各自產(chǎn)生的表面等離激元的電場會互相耦合(相加)。這樣，通過電場之間的耦合，光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的表面等離激元的電場強度在窄幅部17的部分變得非常強。這可以認(rèn)為，在所述窄幅部17的部分上，發(fā)生所謂與表面等離激元的增強拉曼散射相同的現(xiàn)象。其結(jié)果，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)，特別是在包含所述窄幅部17的部分的表面等離激元的電場彼此間發(fā)生耦合的部分上，通過該光波導(dǎo)路徑14被傳輸?shù)墓獾墓鈴姸鹊玫皆鰪?。另外，在圖4中符號e表示電場的強度分布。
然而，所述第一凸片13a的前端51在光傳輸方向上從所述第二凸片13b的前端52延伸。因此，所述表面等離激元的電場強度，位于凸部13的前端51附近，在第一凸片13a的對向面部分19上變得最強，隨著與第一凸片13a的對向面部分19的距離增大電場強度呈指數(shù)函數(shù)衰減(參照圖4)。其結(jié)果，凸部13的前端51附近在接近第一凸片13a的區(qū)域，通過光波導(dǎo)路徑14被傳輸?shù)墓獾墓鈴姸鹊玫皆鰪姟?br> 另外，例如為了提高掃描近場光學(xué)顯微鏡的分辨能力，或者為了提高光信息記錄裝置中的記錄密度，需要減小從光波導(dǎo)路徑14的前端開口即微小開口16滲出的光的擴(kuò)散分布的大小。于是，對所述表面等離激元的向圖1及圖2中Z方向的相位速度的大小、與光波導(dǎo)路徑14中所述窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax的大小之間的關(guān)系進(jìn)行研究后，得到如圖5所示的結(jié)果。
即在圖5中，橫軸表示光波導(dǎo)路徑14(微小開口16)中窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax的大小，其刻度數(shù)值為納米級單位。而縱軸表示速度比(vz/C)、即通過所述窄幅部17的表面等離激元的相位速度vz與光速C的比值，縱軸的刻度數(shù)值表示為將傳輸光的真空中速度(光速C)設(shè)為“1”時的速度比(vz/C)的值。因此，縱軸上的速度比(vz/C)的刻度數(shù)值越小，意味著表面等離激元的相位速度vz越慢。
另外，在圖5中，各黑點表示，在光波導(dǎo)路徑14的整個劃定面55是由傳輸光的波長λ為488nm、相對復(fù)電介常數(shù)的實數(shù)部分的值為負(fù)7.38的銀(Ag)構(gòu)成的情況下，所述窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax與表面等離激元的相位速度vz的關(guān)系。此外，從縱軸最上方的刻度值“1”的略微下方往水平方向(橫軸方向)延伸的點劃線表示的是，當(dāng)所述內(nèi)面寬度尺寸ax的數(shù)值為無限大(∞)的情況時所述速度比(vz/C)的大小。
從圖5中可以知道，隨著窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax減小，所述速度比(vz/C)的數(shù)值也顯示出逐漸降低的趨勢。另外，當(dāng)內(nèi)面寬度尺寸ax＜λ/2(即ax＜244nm)時，與ax≥2λ/5(即ax≥195.2nm)的情況相比，在ax＜2λ/5(即ax＜195.2nm)的情況下的所述速度比(vz/C)的降低程度更大。同樣，與ax≥3λ/10(即ax≥146.4nm)的情況相比，在ax＜3λ/10(即ax＜146.4nm)的情況下的所述速度比(vz/C)的降低程度更大。
特別是，當(dāng)內(nèi)面寬度尺寸ax＜λ/5(即ax＜97.6nm)時，所述速度比(vz/C)開始加速下降。而當(dāng)內(nèi)面寬度尺寸ax＜λ/10(即ax＜48.8nm)時，所述速度比(vz/C)進(jìn)一步大幅度急劇下降。當(dāng)所述內(nèi)面寬度尺寸ax被設(shè)定為大于輸出光的波長λ(488nm)的1/2時，所述速度比(vz/C)逐步接近如圖5中點劃線表示的內(nèi)面寬度尺寸ax＝∞情況下的速度比(vz/C)。
因此，從以上所述可知，如本實施例的窄幅部17那樣，位于光波導(dǎo)路徑14內(nèi)在內(nèi)面寬度尺寸ax為小于傳輸光的波長的1/2(ax＜244nm)的部分，光波導(dǎo)路徑14的劃定面55上產(chǎn)生的表面等離激元的相位速度vz大幅度地降低。這樣，諸如表面等離激元的光波，在其傳輸中具有匯聚到相位速度vz慢的(小的)的空間的特性。因此，包括光波導(dǎo)路徑14的窄幅部17及寬幅部18的整個劃定面55上產(chǎn)生的表面等離激元，會匯聚到窄幅部17，在窄幅部17中內(nèi)面寬度尺寸ax被設(shè)定為小于傳輸光的波長的1/2(ax＜244nm)，從而使得相位速度vz減慢(變小)。
因此，不需要依靠增強光源的方法，在本實施例的光波導(dǎo)裝置11中，在所述窄幅部17，表面等離激元的電場強度變強的同時，其相位速度vz變慢使得在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)發(fā)生的表面等離激元匯聚。因此，通過光波導(dǎo)路徑14被傳輸?shù)墓獾膹姸茸儚?。另外，通過光波導(dǎo)路徑14被傳輸?shù)墓?，根?jù)所述凸部13的前端51周邊的電場強度的分布，在凸部13的前端51光線被匯聚到第一凸片13a的前端51附近。像這樣光強度被增強，且光線匯聚后的傳輸光，從所述微小開口16的窄幅部17處作為匯聚光(近場光)滲出，并且該匯聚光在試樣的表面被散射，該散射光通過具有圖中未顯示的外部透鏡的光檢測裝置檢測。
此外，作為參考，對于形成于裝置本體12的表面部12a的微小開口16的開口形狀，通過具有和本實施例的微小開口16不同形狀的開口的對照例，對穿過各種微小開口的光的強度進(jìn)行了對比。圖6a是本實施例中的微小開口16的主視圖，圖6b是對照例的微小開口36的主視圖。從圖中可以看出，對照例的凸部33形成有相對于光的傳輸方向不發(fā)生位置偏移的第一凸片(圖6b中的左側(cè)凸部)33a的前端和第二凸片(圖6b中的右側(cè)凸部)33b的前端。另外，所述微小開口36的、和光的傳輸方向垂直相交的截面形狀，與本實施例的微小開口16的、和光的傳輸方向垂直相交的截面形狀為同一形狀(X方向上的間隔相同)。而且，兩圖中在各微小開口16的左側(cè)，表示了從該各微小開口16的窄幅部17滲出的各匯聚光的光分布的、光線集聚區(qū)域20a的擴(kuò)散形狀用點劃線來表示以供參考。同樣，表示了在各光線集聚區(qū)域20a周圍形成的微亮的周邊光的光分布的、微亮區(qū)域20b的擴(kuò)散形狀則用雙點劃線來表示以供參考。
于是，在同樣條件下，當(dāng)光通過所述這些各微小開口16、36時，對通過各微小開口16、36中心O的假想平面上的光強度進(jìn)行了檢測。圖7顯示了在橫向(圖6中X方向)上通過各微小開口16、36中心O的假想平面上的光的強度分布，圖8顯示了在縱向(圖6中Y方向)上通過各微小開口16、36中心O的假想平面上的光的強度分布。而且在圖7中，曲線a表示通過本實施例的微小開口16的光的強度分布曲線，在圖8中，曲線b表示通過對照例的微小開口36的光的強度分布曲線。
在本實施例的微小開口16的情況下，從圖7中表示的分布曲線a可知，在該微小開口16的橫向上，得到在第一凸片13a的前端51的略微延長方向一側(cè)聚光的非常高的光強度。其原因如前文所述可以被認(rèn)為是，在窄幅部17上相對的兩界面S的表面等離激元彼此互相耦合提高了電場強度，或者在所述凸部13的第一凸片13a的前端51和第二凸片13b的前端52相對于光傳輸?shù)姆较蛏衔恢缅e開等。另外，從圖8表示的分布曲線a可知，在微小開口16的縱向上該微小開口16的中心O附近得到非常高的光強度。其原因可以被認(rèn)為是，由于在所述窄幅部17上表面等離激元的相位速度變慢(變小)，導(dǎo)致光波導(dǎo)路徑14內(nèi)傳輸?shù)墓馓貏e集中到所述窄幅部17的中心。
接下來，看一下對照例的微小開口36的情況。在該微小開口36的情況下，從圖7中顯示的分布曲線b可知，在該微小開口36的橫向上，第一凸片33a和第二凸片33b的各對向面部分39的延長方向附近得到非常高的光強度。但是，穿過對照例的微小開口36的光，在該光的偏振方向(X方向)上擴(kuò)散。其原因可以被認(rèn)為是，所述第一凸片33a的前端與第二凸片33b的前端相對于在光波導(dǎo)路徑34內(nèi)傳輸?shù)墓獾膫鬏敺较蛭恢脹]有錯開。此外，從圖8顯示的分布曲線b可知，在微小開口36的縱向上，表示將該微小開口36的中心O部分作為最大值的光強度分布。其原因可以被認(rèn)為和前文所述本實施例的微小開口16相同。
因此，從本實施例的微小開口16滲出的光的聚光區(qū)域20a，如圖6a、圖6b所示，與從對照例的微小開口36滲出的光的聚光區(qū)域20a相比較，在偏振方向(X方向)上較窄。同樣，從本實施例的微小開口16滲出的光的聚光區(qū)域20a周圍形成的微亮區(qū)域20b，與從對照例的微小開口36滲出的光的聚光區(qū)域20a周圍形成的微亮區(qū)域20b相比較，在偏振方向上較窄。另一方面，從本實施例的微小開口16滲出的光的聚光區(qū)域20a以及該聚光區(qū)域20a周邊的微亮區(qū)域20b，在與偏振方向垂直相交的方向(圖6a、圖6b中縱向的Y方向)上，和從對照例的微小開口36滲出的光的聚光區(qū)域20a以及該聚光區(qū)域20a周邊的微亮區(qū)域20b具有幾乎同等的擴(kuò)散。
因此，本實施例的光波導(dǎo)裝置11具有下列優(yōu)點。
(1)裝置本體12由作為等離激元活性介質(zhì)的銀(Ag)構(gòu)成，將光射入在裝置本體12上貫穿形成的光波導(dǎo)路徑14時，在該光波導(dǎo)路徑14(包括微小開口16)的內(nèi)表面即劃定面55上產(chǎn)生表面等離激元。因此，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)傳輸?shù)墓獾膹姸龋S著該光向微小開口16傳輸而變強。另外，由于第一凸片13a的前端51，與第二凸片13b的前端52相比較處于突出(遠(yuǎn)離裝置本體12)的位置，所以在凸部13的前端周邊，所述光基于在該前端周邊的電場強度分布，光線匯聚于第一凸片13a附近。即，光強度非常高的聚光區(qū)域20a在光的偏振方向(X方向)可以變得極其狹窄。另外，本實施例的光波導(dǎo)裝置11，由于不是上述日本專利文獻(xiàn)1等記載的所謂非開口探針，所以可以避免S/N比的惡化，同時避免成本的增加。因此，不會引起通過光波導(dǎo)路徑14傳輸?shù)墓獾臄U(kuò)散，也可以維持良好的S/N比，并可以用低成本增強傳輸光的光強度。
(2)光波導(dǎo)路徑14(微小開口16)的窄幅部17和寬幅部18在連續(xù)方向(Y方向)上的光波導(dǎo)路徑14(微小開口16)的形狀尺寸L，被設(shè)定為大于規(guī)定的形狀尺寸計算值。即，形狀尺寸L的值被設(shè)定為大于在窄幅部17產(chǎn)生的表面等離激元的相位速度vz除以傳輸光在真空中的速度即光速C后再乘以所述傳輸光的波長的1/2得到的值(形狀尺寸計算值)。因此，不會將從光纖F向光波導(dǎo)路徑14內(nèi)射入的光遮擋，可以切實地從光波導(dǎo)路徑14的前端的微小開口16導(dǎo)出增強了光強度的匯聚光(近場光等)。
(3)不僅是與微小開口16相連的開口附近的劃定面55的部分，光波導(dǎo)路徑14的整個劃定面55(整個內(nèi)面)都由作為等離激元活性介質(zhì)的銀(Ag)構(gòu)成。因此，在光波導(dǎo)路徑14的整個劃定面55區(qū)域可以產(chǎn)生表面等離激元。而且，窄幅部17形成為從前端側(cè)的微小開口16連續(xù)到里面開口15。因此，可以在光波導(dǎo)路徑14的整個劃定面55上得到通過彼此相對的兩界面S的表面等離激元的耦合獲得的電場強度提高的效果，以及延遲被傳輸?shù)墓獾南辔凰俣仁沟脤⒃摴鈪R聚到窄幅部17的效果。
(4)另外，在本實施例中，作為等離激元活性介質(zhì)，采用的是作為負(fù)電介質(zhì)的銀(Ag)。因此，可以有效地且切實地產(chǎn)生表面等離激元。此外，通過在由相關(guān)的等離激元活性介質(zhì)(Ag等)構(gòu)成的裝置本體12上形成所述光波導(dǎo)路徑14，使得光波導(dǎo)裝置11的制造變得容易。
(5)此外，在本實施例中，設(shè)置于光波導(dǎo)路徑14的前端的微小開口16，具有內(nèi)面寬度尺寸ax的值被設(shè)定為小于傳輸光的波長的1/2的窄幅部17。光波導(dǎo)裝置11，其與窄幅部17相連的光波導(dǎo)路徑14的劃定面55由等離激元活性介質(zhì)簡單地構(gòu)成。因此，適合作為諸如掃描近場光學(xué)顯微鏡或者光信息記錄裝置等各種光學(xué)處理裝置中的光波導(dǎo)裝置(光探針)使用。
接下來，作為和本發(fā)明相同的一種光波導(dǎo)裝置，對將光探針具體化后的第二實施例，結(jié)合圖9至圖11進(jìn)行說明。并且，在該第二實施例中，在所述裝置本體12的表面部12a的凸部13形成的微小開口16的開口形狀，與第一實施例的情況不同，其他的部分和第一實施例具有相同的構(gòu)造。因此，下面以不同于第一實施例的部分為中心進(jìn)行說明，對于與第一實施例相同構(gòu)造的部分，標(biāo)注相同的符號并省去重復(fù)的說明。
如圖9及圖10所示，本實施例涉及的光波導(dǎo)裝置(光探針)11A，包括金屬制的裝置本體12，該裝置本體12由和所述第一實施例的情況中相同的銀(Ag)構(gòu)成，在其表面部12a上隆起形成有接近錐體(本實施例中為接近方錐體)的凸部13。該凸部13的前端形成于所述表面部12a的近乎中央的位置，在與該凸部13對應(yīng)的位置上，所述裝置本體12在其厚度方向上貫穿形成有光波導(dǎo)通路徑14。然后，在所述表面部12a的凸部13的部分上形成有微小開口16，該微小開口16作為所述光波導(dǎo)路徑14的端部開口(前端開口)從正面看將該凸部13分成二等分，其內(nèi)面寬度尺寸的大小小于光的波長。
作為本實施例的光波導(dǎo)裝置11A的出口的微小開口16，與第一實施例的微小開口16不同，沒有所謂的寬幅部，在其較短方向(X方向)的內(nèi)面寬度尺寸沿微小開口16的整個劃定面55形成為寬度相同的縱長方體形狀。即，微小開口16僅形成有窄幅部17。此外，和第一實施例相同，如果將通過所述光波導(dǎo)路徑14傳輸?shù)墓獾钠穹较?圖9及圖10中為X方向)作為寬度方向，所述微小開口16形成為在與該寬度方向垂直相交的方向(圖9及圖10中為Y方向)上延伸的縱長方體。然后，和第一實施例的情況一樣，在凸部13的表面沿光波導(dǎo)路徑14內(nèi)傳輸?shù)墓獾膫鬏敺较?圖9及圖10所示的Z方向)形成有該微小開口16的開口邊緣53、54。另外，在本實施例中，所述微小開口16的大小和裝置本體12(以及其表面部12a)的大小相比較，實際也是極其微小的，但在圖9等中為了使微小開口16的開口形狀的特征容易理解，對其大小做了夸大于實際的圖示。
另外，本實施例中的微小開口16(窄幅部17)，其內(nèi)面寬度尺寸ax被設(shè)定為與所述第一實施例中的窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax(參照圖2)相同的值(16nm)。該微小開口16的內(nèi)面長度尺寸ay被設(shè)定為，與所述第一實施例中的窄幅部17的內(nèi)面長度尺寸ay(參照圖10)和各寬幅部18的內(nèi)面長度尺寸by(參照圖10)的合計尺寸相同的值(835nm)。即，本實施例的微小開口16的形狀尺寸L的值被設(shè)定為與第一實施例的微小開口16的形狀尺寸L(835nm)相同的值。
所述凸部13，夾著所述光波導(dǎo)路徑14被第一凸片(圖10中的左側(cè)凸部)13a和第二凸片(圖10中的右側(cè)凸部)13b所隔開。所述第一凸片13a位于圖10中Z方向的靠前位置的前端51和第二凸片13b的前端52，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的光傳輸方向上位置互相錯開地形成著，該位置錯開的量(距離)被設(shè)定為小于光的波長的距離(參照圖11)。而且，在本實施例中，比起第二凸片13b的前端52，第一凸片13a的前端51位于更靠光傳輸方向一側(cè)。
接下來，就本實施例中的光波導(dǎo)裝置11A的作用進(jìn)行說明。
通過光纖F將所述一定波長的光(與所述第一實施例的情況一樣，波長為488nm、偏振方向為圖9及圖10中的X方向的直線偏振的平面波的光)入射到裝置本體12的光波導(dǎo)路徑14內(nèi)，在該光波導(dǎo)路徑14內(nèi)會發(fā)生以下現(xiàn)象。即，產(chǎn)生在沿光波導(dǎo)路徑14的劃定面55的傳輸方向(圖9的Z方向)上的表面等離激元這種光波(電磁波)。于是，該表面等離激元在所述窄幅部17的兩界面S分別發(fā)生表面等離激元的電場彼此耦合，其結(jié)果在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的窄幅部17處電場強度變得非常強。因此，基于該光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的電場強度，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)傳輸?shù)墓獾膹姸入S著向微小開口16的傳輸而變強。
另外，比起第二凸片13b的前端52，所述第一凸片13a的前端51位于更靠光傳輸方向一側(cè)。這樣一來，光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的電場，位于凸部13的前端51在第一凸片13a附近變強，并隨著與第二凸片13b的距離增大呈指數(shù)函數(shù)減弱。因此，光波導(dǎo)路徑14內(nèi)傳輸?shù)墓?，基于凸部l3的前端51上的電場強度分布，在光線匯聚于第一凸片13a附近的狀態(tài)從微小開口16滲出。所以，從本實施例的光波導(dǎo)裝置11A滲出的光，與從第一實施例的光波導(dǎo)裝置11滲出的光的情況一樣，可在聚光區(qū)域(圖示省略)的偏振方向(X方向)上抑制光線擴(kuò)散。另外，也可在該聚光區(qū)域的周圍形成的微亮區(qū)域(圖示省略)的偏振方向上抑制光線擴(kuò)散。
因此，根據(jù)本實施例的光波導(dǎo)裝置11A，具有第一實施例的光波導(dǎo)裝置11的所述各優(yōu)點(1)～(5)之外，還具有以下優(yōu)點。
(6)根據(jù)本實施例，相對于裝置本體12形成與微小開口16相連的光波導(dǎo)路徑14時，無需連續(xù)形成內(nèi)面寬度尺寸不同的窄幅部17和寬幅部，只需要形成與光傳輸方向垂直相交的截面的形狀為縱長方形形狀的光波導(dǎo)路徑14即可，這樣有助于減少制造成本。
此外，對上述實施例也可以做如下變更。
在上述各實施例中，微小開口16的開口形狀，也可以是用曲線形成的開口形狀(例如啞鈴形狀)。此外，微小開口16的開口形狀也可以是由直線和曲線組合形成的。
在上述第一實施例中，窄幅部17也可以被設(shè)置于從光波導(dǎo)路徑14的截面中心偏心的位置。此外，如果光波導(dǎo)路徑14其窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax被設(shè)定為小于傳輸光的波長的1/2，則窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax和寬幅部18的內(nèi)面寬度尺寸bx的尺寸比，也可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在該實施例中的兩者的尺寸比。即，只要滿足寬幅部18的內(nèi)面寬度尺寸bx大于窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax這一條件，寬幅部18的內(nèi)面寬度尺寸bx可以為無窮大。
在上述各實施例中，光波導(dǎo)路徑14也可以是在裝置本體12的表面形成為溝槽狀切口的光波導(dǎo)路徑。在這種情況下，微小開口16的窄幅部17的至少一部分也有必要位于設(shè)置于裝置本體12的凸部13的前端。
在上述各實施例中，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)也可以填有諸如玻璃等可透光的介質(zhì)。
在上述各實施例中，光波導(dǎo)路徑14還可以形成為，與光傳輸方向垂直相交的截面的形狀可以和微小開口16的開口形狀不同的光波導(dǎo)路徑。例如，也可以形成為，從里面開口15越朝著前端的微小開口16，其截面形狀逐漸變小的、前端呈細(xì)錐形的光波導(dǎo)路徑。此外，光波導(dǎo)路徑也可以是，窄幅部17僅形成于作為光波導(dǎo)路徑的前端開口的微小開口16處，在里面開口15上不形成窄幅部17。
在上述各實施例中，光波導(dǎo)路徑14也可以是，里面開口15被封閉，僅設(shè)置有前端開口的微小開口16的光波導(dǎo)路徑。在采用這種構(gòu)造的情況下，從前端的微小開口16向光波導(dǎo)路徑內(nèi)射入傳輸光，在該光波導(dǎo)路徑內(nèi)側(cè)的壁面反射后產(chǎn)生駐波，再次從前端的微小開口16導(dǎo)出，適合用于光照匯聚模式(illumination collectionmode)。
在上述各實施例中，只要是相對復(fù)介電常數(shù)的實數(shù)部的值為負(fù)的介質(zhì)，裝置本體12及凸部13不限于用銀(Ag)，可以用金(Au)或者白金以及它們的合金，或者其它金屬材料或半導(dǎo)體材料構(gòu)成。
在上述各實施例中，在裝置本體12中、至少與光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的窄幅部17對應(yīng)的對向面部分19的部位，可以由等離激元活性介質(zhì)(銀Ag)構(gòu)成。也可以僅是第一凸片13a的前端51和第二凸片13b的前端52由等離激元活性物質(zhì)構(gòu)成。另外，也可以僅是在從微小開口16到里面開口15的整個光波導(dǎo)路徑14的劃定面55上形成的窄幅部17的寬度方向上的彼此相對的部分，由等離激元活性物質(zhì)(銀Ag)構(gòu)成。另外，也可以采用蒸鍍等方式，將所述等離激元活性介質(zhì)(銀Ag)附設(shè)于包含所述窄幅部17的對向面部分19等的光波導(dǎo)路徑14的劃定面55上。
例如，也可以通過將金屬涂層蒸鍍于硅基板(silicon substrate)上從而制造光波導(dǎo)裝置11A。圖12a～圖12e中，說明了圖9的光波導(dǎo)裝置11A的制造過程。具體而言，對利用聚焦粒子束加工(focusing ion beam processing，F(xiàn)BI加工)制造光波導(dǎo)裝置11A，再將制造好的光波導(dǎo)裝置11A安裝于光纖F的前端(芯體前端42a)的過程，進(jìn)行說明。
首先如圖12a所示，準(zhǔn)備在FIB加工中可以精密加工的硅基板44，通過支撐部45將該硅基板44支撐。然后，通過對硅基板44的表面(圖12a中的上面)施以FIB加工后，如圖12b所示，即可做成第一凸片13a、第二凸片13b以及光波導(dǎo)路徑14。然后，如圖12c所示，通過陰極濺鍍，將銀蒸鍍于硅基板44上，做成銀鍍層61。銀鍍層61的厚度被設(shè)定為例如大于等于30nm。然后，如圖12d所示，通過對硅基板44的內(nèi)面(圖12d中的下面)施以FIB加工，來調(diào)整硅基板44的厚度、即裝置本體12的厚度t。通過這樣，可以調(diào)整光波導(dǎo)路徑14的長度。裝置本體12的厚度t被設(shè)定為例如90nm。從光波導(dǎo)裝置11A的里面到第一凸片13a的前端51的尺寸h(＝第一凸片13a的高度+裝置本體12的厚度t，即光波導(dǎo)路徑14的長度)設(shè)定為例如190nm。該尺寸h相當(dāng)于光波導(dǎo)路徑14的長度。于是，將制造好的光波導(dǎo)裝置11A，如圖12e所示安裝于光纖F的芯體前端42a。再將支撐部45從光波導(dǎo)裝置11A切除，整個制造過程即結(jié)束。
在上述過程中，在將光波導(dǎo)裝置11A安裝于光纖F的芯體前端42a之前，調(diào)整了裝置本體12t的厚度。但是，光波導(dǎo)裝置11A的制造過程不限于上述方式，如圖13a～13d所示的另一制造方法，也可以在光纖F的芯體前端42a上調(diào)整裝置本體12的厚度t。
具體而言，首先如圖13a所示，將硅基板44安裝于光纖F的芯體前端42a。接下來，如圖13b所示，在芯體前端42a上，通過在硅基板44的表面施以FIB加工，從而做成第一凸片13a、第二凸片13b以及光波導(dǎo)路徑14。此時，通過FIB加工也可以調(diào)整硅基板44的厚度。然后，如圖13c所示，通過陰極濺鍍將銀蒸鍍于硅基板44上，從而做成銀鍍層61。此時，銀鍍層61將光波導(dǎo)路徑14的里面開口15堵塞。然后，如圖14d所示，通過FIB加工，再除去堵塞里面開口15的銀鍍層61的部分，整個過程即結(jié)束。
另外，光波導(dǎo)裝置11A的制造方法，不限于通過FIB加工進(jìn)行，例如也可以使用電子束納米級平板印刷(electron-beam nanolithography)法、或者離子束沉積(ion beam deposition)法來制造光波導(dǎo)裝置11A。也就是說，具有比光(可見光)的波長細(xì)微的部分的光波導(dǎo)裝置11A的制造方法，只要采用了離子或者電子的方法即可。
在上述各實施例中，如果將微小開口16的窄幅部17的內(nèi)面寬度尺寸ax設(shè)定為小于傳輸光的波長的1/2的尺寸，則不限定為上述各實施例的尺寸。此外，與微小開口16的寬度方向(X方向)交叉的方向(Y方向)的形狀尺寸L，也不限定為各實施例中例舉的尺寸值，只要被設(shè)定為大于所述形狀尺寸計算值的數(shù)值，所述形狀尺寸L也可以大于傳輸光的波長的1/2。
所述第一凸片13a的前端51與第二凸片13b的前端52，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)的光傳輸方向(作為第一方向的Z方向)上的位置錯開的量(距離)的值，不限定為小于光的波長(所述一定的波長)的值。只要具有將穿過光波導(dǎo)路徑14的光匯聚到第一凸片13a的前端51附近這一優(yōu)點，所述位置錯開的量也可以大于光的波長。
在上述各實施例中，凸部13接近呈錐狀即可，例如凸部也可以形成為接近呈圓錐狀等的任意形狀。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)裝置，包括裝置本體，具有可以將一定波長的光沿第一方向傳輸?shù)墓獠▽?dǎo)路徑，所述第一方向垂直相交于互相垂直相交的第二方向以及第三方向，所述光在所述第二方向偏振，所述光波導(dǎo)路徑具有允許所述光導(dǎo)出的出口，所述出口具有在所述第二方向的寬度小于所述光的波長的窄幅部；劃定面，劃定所述光波導(dǎo)路徑，所述劃定面在所述第二方向上包含彼此相對的一對對向面部分，所述對向面部分中至少在與所述窄幅部相對應(yīng)的部分，由等離激元活性介質(zhì)形成；凸部，設(shè)置于所述本體裝置并接近呈錐形，所述出口開口于所述凸部，使得所述窄幅部的至少一部分位于所述凸部的前端，所述出口在所述第二方向上具有彼此相對的一對開口邊緣，那些開口邊緣在對應(yīng)于所述凸部的前端的部位，在所述第一方向上僅錯開比所述光的波長小的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述出口具有寬幅部，所述寬幅部在第二方向上的寬度大于所述窄幅部，所述窄幅部以及所述寬幅部沿所述第三方向相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述出口具有一對寬幅部，所述寬幅部在第二方向上的寬度大于所述窄幅部，所述窄幅部在所述第三方向上位于兩寬幅部之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述兩窄幅部的寬度小于所述光的波長的1/2；在所述第三方向上所述出口的尺寸大于一規(guī)定值，該規(guī)定值為用將所述光傳輸?shù)焦獠▽?dǎo)路徑內(nèi)時在所述窄幅部產(chǎn)生的表面等離激元的相位速度除以所述光在真空中的速度，再乘以所述光的波長的1/2后得到的乘值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述等離激元活性介質(zhì)為具有實數(shù)部為負(fù)數(shù)的相對復(fù)介電常數(shù)的電介質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述兩對向面部分之間的間隔，在與所述第一方向垂直相交的任意截面上是一定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述整個劃定面由等離激元活性介質(zhì)構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7的任意一項記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述凸部包含夾著所述出口的彼此相對的一對凸片，兩凸片的前端在第一方向上錯開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述兩凸片的前端在所述第一方向上，僅錯開比所述光的波長小的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9記載的光波導(dǎo)裝置，其特征在于所述兩凸片中的一凸片的前端，向著所述第一方向尖銳突起，另一凸片的前端形成為垂直所述第一方向的平面。
全文摘要
在由作為等離激元活性介質(zhì)的銀(Ag)構(gòu)成的裝置本體12上貫穿形成有光波導(dǎo)路徑14，將光射入該光波導(dǎo)路徑14后，在該光波導(dǎo)路徑14(包含微小開口16)的劃定面55上產(chǎn)生表面等離激元。因此，在光波導(dǎo)路徑14內(nèi)傳輸?shù)墓獾膹姸龋S著該光向微小開口16傳輸而變強。另外，第一凸片13a的前端由于比第二凸片13b的前端52突出，所以在凸部13的前端部，所述光基于該前端部的電場強度的分布，在第一凸片13a附近聚光。因此，從微小開口16滲出的光在偏振方向上的擴(kuò)散被抑制。從而通過光波導(dǎo)路徑14傳輸?shù)墓獠粫饠U(kuò)散的增大，且維持良好的S/N比，可以采用低成本來增強光強度。
文檔編號G02B6/26GK1965226SQ20058001897
公開日2007年5月16日 申請日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者田中嘉津夫, 田中雅宏 申請人:國立大學(xué)法人岐阜大學(xué)