JPH0933815A

JPH0933815A - 光情報検出デバイスおよびこれを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡

Info

Publication number: JPH0933815A
Application number: JP7182816A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shionoya; 孝塩野谷; Yutaka Iwasaki; 豊岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】モード干渉を用いて光情報を検出するデバイス
であって、照明光を０次モードのみで伝搬して出射する
ことのでき、製造が容易なデバイスを提供する。【構成】検出すべき光を伝搬するためのダブルモード光
導波路２０２と、ダブルモード光導波路を伝搬してきた
検出すべき光の強度分布の対称性を検出するための検出
手段２２３とを有する。検出手段は、ダブルモード光導
波路２０２を伝搬してきた光を２方向に分岐する分岐部
２０６と、分岐された光を伝搬するための検出用第１光
導波路２０７および第２光導波路２０８と、光検出器２
０９、２１０とを有する。検出用第１および第２光導波
路２０８、２０９には、それぞれ、分岐部２０６に向か
って、照明光を入射するための照明手段２１３、２１４
が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダブルモード光導
波路の０次モード光および１次モード光の干渉を利用す
ることによってダブルモード光導波路に入射する光の情
報を検出する光情報検出装置、ならびに、これを用いた
モード干渉型レーザ走査顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】光導波路を全く新しい分野へ応用したも
のとして、ダブルモード光導波路におけるモード干渉現
象を利用した光情報検出装置があり、様々な応用分野が
考えられる有用なデバイスとして各方面の注目を集めて
いる。その基本原理およびモード干渉型レーザ走査顕微
鏡への応用については、H.Ooki and J.Iwasaki,Opt.Com
mun. 85(1991)177-182および特開平4-208913号公報及び
特開平4-296810号公報に詳述されている。また、光ピッ
クアップへの応用については、特開平4-252444号公報に
詳述されている。

【０００３】これらの公報に詳述されているモード干渉
型レーザ走査顕微鏡の構成および動作についてを図４を
用いて説明する。

【０００４】このモード干渉型レーザ走査顕微鏡の光情
報検出デバイス部分は、光導波路によって構成されてい
る。この光導波路は、スポット像位置に端面３０５を持
つダブルモード光導波路３０４と、分岐部３０３と、ダ
ブルモード光導波路に分岐部を介して接続されている３
本のシングルモード光導波路３０２、３０９、３１０と
から構成される。

【０００５】３本のシングルモード光導波路３０２、３
０９、３１０のうち両脇の２本のシングルモード光導波
路３０９、３１０は、ダブルモード光導波路３０４を伝
搬する光の強度分布を検出するための光導波路であり、
その端面には光検出器３１１、３１２がそれぞれ配置さ
れている。また、中央のシングルモード光導波路３０２
は被検物体に照射する光を伝搬するために用いられ、そ
の端面には、光源３０１が配置されている。

【０００６】また、中央のシングルモード光導波路３０
２の中心線は、ダブルモード光導波路３０４の中心線と
一致するように配置されている。

【０００７】光源３０１から出射された照明光は、中央
のシングルモード光導波路３０２を伝搬し、さらにダブ
ルモード光導波路３０４を伝搬し、ダブルモード光導波
路３０４の端面３０５から出射される。中央のシングル
モード光導波路３０２の中心線とダブルモード光導波路
３０４の中心線とが一致するように構成されているた
め、中央のシングルモード光導波路３０２からダブルモ
ード光導波路３０４へ入射する光は、ダブルモード光導
波路３０４で０次モード光のみを励振する。従って、ダ
ブルモード光導波路３０４の端面３０５から出射される
光は、シングルモード状態となる。

【０００８】端面３０５から出射された光は、集光光学
系３０７によって集光され、被検物体３０８上に照射さ
れる。被検物体３０８からの反射光は、集光光学系３０
７によってダブルモード光導波路３０４の端面３０５に
集光され、ダブルモード光導波路３０４を伝搬する。こ
こでダブルモード光導波路３０４の入射端がピンホール
と同様の働きをするため、この顕微鏡はコンフォーカル
レーザ走査顕微鏡となる。

【０００９】ダブルモード光導波路３０４を伝搬する反
射光は、分岐部３０３でシングルモード光導波路３０
９、３１０、３０２に分岐される。両脇の２本のシング
ルモード光導波路３０９、３１０を伝搬した光は、光検
出器３１１、３１２で検出される。

【００１０】上記の場合に、被検物体３０８のレーザ光
が照射されている領域に段差または反射率の変化がある
と、その変化に応じて、被検物体３０８から反射する光
も位相分布に傾斜が生じるか、または、振幅分布が非対
称になる。従って、ダブルモード光導波路３０４に入射
する光の位相分布の傾斜、または、振幅分布の非対称を
検出（情報検出）することにより被検物体の段差または
反射率の変化を観察することができる。

【００１１】位相分布に傾斜、または、振幅分布に非対
称がある光が、ダブルモード光導波路３０４に入射する
と、ダブルモード光導波路３０４では０次モード光以外
に１次モード光が励振される。そのため、両モード光の
干渉によりダブルモード光導波路３０４内を伝搬する光
の強度分布は変化する。ダブルモード光導波路３０４を
伝搬する光は、分岐部３０３で３本のシングルモード光
導波路３０２、３０９、３１０に分岐され、２本のシン
グルモード光導波路３０９、３１０を伝搬した光は、２
つの光検出器３１１、３１２で検出される。その後、光
検出器３１１、３１２からの２つの信号の差を差動検出
器３１３でとる。つまり、ダブルモード光導波路３０４
を伝搬する光の強度分布の変化は差動検出器３１３から
の差動信号によって検出することができる。この差動信
号から被検物体３０８の微小な段差（位相情報）または
反射率変化（振幅情報）は検知される。

【００１２】ここで、ダブルモード光導波路を伝搬する
０次モードと１次モード光の位相差が１８０゜となる長
さ（完全結合長）をＬcとし、ダブルモード領域の長さ
をＬとすると、

【００１３】

【数１】Ｌ＝Ｌc（２ｍ＋１）／２（ｍ＝０、１、２、・・・）・・・（１）となるとき、被検物体の段差による反射光の位相分布の
情報（位相情報）のみが検出され、

【００１４】

【数２】Ｌ＝ｍＬc （ｍ＝１、２、・・・）・・・（２）となるとき、被検物体の透過率や反射率による反射光の
振幅分布の情報（振幅情報）のみが検出され、また、ダ
ブルモード領域の長さを（１）、（２）式以外の任意の
長さにすると、位相分布の情報（位相情報）と振幅分布
の情報（振幅情報）との両者を、任意の割合で検出する
ことができる。この構成はモード干渉系となる。

【００１５】ここで、ダブルモード領域の長さとは、ダ
ブルモードで光が伝搬する実質的長さである。例えば、
図４のようにダブルモード光導波路３０４に分岐部３０
３で３本のシングルモード光導波路３０２、３０９、３
１０が接続されている場合、３本のシングルモード光導
波路３０２、３０９、３１０の間隔が近接している領域
では、３本のシングルモード光導波路の間で結合が起こ
り、この領域では光がダブルモードで伝搬することがあ
る。従って、ダブルモード領域の長さは、ダブルモード
光導波路３０４の長さとは一致しない場合がある。よっ
て、光が実質的にダブルモードで伝搬している長さを、
（数１）、（数２）を用いて定める。

【００１６】また、図４のように、光導波路を作製する
基板にＬｉＮｂＯ₃等の電気光学効果を有する材料を用
いた場合、ダブルモード光導波路３０４の近傍にバッフ
ァ層を介して電極３１４を配置し、この電極から電界を
印加することにより、上記した完全結合長の長さを変化
させることができる。つまり、電極３１４に印加する電
圧を制御することによって、ダブルモード領域の長さが
一定であっても被検物体の位相情報、振幅情報及び位相
情報と振幅情報を任意に観察することができる。

【００１７】上述のように図４のモード干渉型レーザ走
査顕微鏡では、中央のシングルモード光導波路の中心線
と、ダブルモード光導波路の中心線とが一致するような
位置関係にすることによって、中央のシングルモード光
導波路からダブルモード光導波路へ入射する光に、ダブ
ルモード光導波路での０次モード光のみを励振させる構
成になっている。

【００１８】しかしながら、中央のシングルモード光導
波路の中心線とダブルモード光導波路の中心線とが完全
に一致するように光導波路を製造するのは製造プロセス
上困難である。

【００１９】光導波路を作製する際、中心線がずれた
り、分岐領域部分が中心対称でなく非対称になったり、
ダブルモード光導波路の屈折率分布に片寄りが生じたり
すると、ダブルモード領域内に０次モード光の他に１次
モード光も励振されてしまう可能性がある。１次モード
光が励振された場合には、シングルモード状態でないた
め、被検物体の反射光から、被検物体の微視的な傾斜を
検出することができなくなる。そのため、光導波路を高
精度に製作しなければならず、高価な装置になるという
問題点があった。

【００２０】この問題点を解決するため特開平6-160718
号公報に記載されているモード干渉型レーザ走査顕微鏡
は、図４のダブルモード光導波路３０４を、屈折率に異
方性を有する材料によって形成し、直線偏光の照明光の
偏光方向に対しては、シングルモード光導波路、被検物
体３０８からの照明光の偏光方向と直交する直線偏光の
反射光に対しては、ダブルモード光導波路となるように
構成することを提案している。これにより、シングルモ
ード光導波路３０２の中心線が、ダブルモード光導波路
３０４の中心線と完全に一致していなくとも、照明光を
０次モードのみで伝搬させて、端面３０５から出射させ
ることができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特開平６−１６０７１８号公報記載の構成は、照明光の
偏光に対してシングルモード、それに直交する反射光の
偏光に対してダブルモードとなる光導波路を作製するた
めの製造工程が複雑であり、製造に時間がかかり、製造
コストが高くなるという問題があった。

【００２２】本発明の目的は、モード干渉を用いて光情
報を検出するデバイスであって、照明光を０次モードの
みで伝搬して出射することのでき、製造が容易なデバイ
スを提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、検出すべき光を伝搬するためのダ
ブルモード光導波路と、前記ダブルモード光導波路を伝
搬してきた検出すべき光の強度分布の対称性を検出する
ための検出手段とを有し、前記検出手段は、前記ダブル
モード光導波路を伝搬してきた光を２方向に分岐する分
岐部と、前記分岐部によって分岐された光を伝搬するた
めの検出用第１光導波路および第２光導波路と、前記検
出用第１および第２光導波路を伝搬する光の強度差を検
出する光検出器とを有し、前記検出用第１および第２光
導波路には、それぞれ、前記分岐部に向かって、照明光
を入射するための照明手段が取り付けられていることを
特徴とする光情報検出デバイスが提供される。

【００２４】本発明の構成によれば、照明光は、検出用
第１および第２光導波路をそれぞれ伝搬して、分岐部か
らダブルモード光導波路に入射する。このとき、検出用
第１光導波路から分岐部に到達した光の位相と強度と
が、検出用第２光導波路から分岐部に到達した光の位相
と強度とに、一致するように、照明手段が光を入射させ
る。これにより、照明光は、ダブルモード光導波路を０
次モードのみで伝搬する。

【００２５】この作用を図２（ａ）、（ｂ）を用いて、
具体的に説明する。

【００２６】図２（ａ）に示したように、ダブルモード
光導波路５０６に接続された分岐部５０３に２本のシン
グルモード光導波路５０１、５０７が接続されている構
成において、シングルモード光導波路５０１のみから光
５０２が入射したとき、分岐点５０３の近傍では０次モ
ード光５０４及び１次モード光５０５が励振され、両モ
ードの光５０４、５０５がダブルモード光導波路５０６
を伝搬していく。

【００２７】これに対し、図２（ｂ）のように、シング
ルモード光導波路５０１およびシングルモード光導波路
５０７から振幅の等しい光５０２、５０８が同相で入射
したときには、分岐部５０３では、０次モード光５０４
は同相で励振されるが、シングルモード光導波路５０１
を伝搬した光５０２による１次モード光５０５とシング
ルモード光導波路５０７を伝搬した光５０８による１次
モード光５０９は、互いに逆相となり、打ち消しあう。
結果としてこの場合には、０次モード光５０４のみが分
岐部５０３で発生し、そのままダブルモード光導波路５
０６を伝搬していく。この原理については、「光集積回
路」西原他著（オーム社）に記述されている。

【００２８】したがって、本発明の構成において、照明
手段が、同強度、同位相の２つの光を検出用光導波路か
ら分岐部に入射させることにより、ダブルモード光導波
路には０次モード光のみを伝搬させることができる。ま
た、ダブルモード光導波路を照明光とは逆方向に伝搬し
た検出すべき光ついては、従来と同じように、分岐部に
よって２方向に分岐され、これらの光量を検出すること
により検出すべき光の対称性を検出できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を用いて説明する。

【００３０】まず、本発明の第１の実施の形態の光情報
検出デバイスについて、図５を用いて説明する。

【００３１】図５に示した光情報検出デバイスは、光フ
ァイバー部２２３とチャネル光導波路部２２４とにより
構成される。

【００３２】チャネル光導波路部２２４は、電気光学効
果を有する基板２０１に、ダブルモードチャネル光導波
路２０２が形成された構成である。ダブルモードチャネ
ル光導波路２０２は、直線状に形成されている。基板２
０１は、ニオブ酸リチウム結晶である。ダブルモードチ
ャネル光導波路２０２は、基板２０１にチタンを熱拡散
させることにより形成されている。

【００３３】また、この基板２０１上には、図示してい
ない酸化珪素のバッファ層を介して、アルミによる電極
２０３，２０４が形成されている。この電極２０３，２
０４に電圧を印加することによって、ダブルモードチャ
ネル光導波路２０２の０次モードと１次モードの間の完
全結合長を変化させることができる。

【００３４】ダブルモードチャネル光導波路２０２の出
射端には、光ファイバー部２２３のダブルモード光ファ
イバー２０５の一端が、結合効率が最大になるように接
続されている。光ファイバー２２３は、このダブルモー
ド光ファバー２０５と、ダブルモード光ファイバー２０
５を伝搬してきた光を２分岐する分岐領域２０６と、分
岐領域２０６により２分岐された光をそれぞれ伝搬する
ための２本のシングルモード光ファイバー２０７，２０
８とを有している。

【００３５】また、シングルモード光ファイバー２０
７、２０８には、これらをそれぞれ更に２分岐する分岐
領域２１５、２１６が接続されている。分岐領域２１５
には、シングルモード光ファイバー２２１、２１３が接
続されている。分岐領域２１６には、シングルモード光
ファイバー２１４、２２２が接続されている。これらの
４本のシングルモード光ファイバーのうち２本のシング
ルモード光ファイバー２１２、２１３は、結合領域２１
２により、１本のシングルモード光ファイバー２１７に
接続されている。結合領域２１２は、シングルモード光
ファイバー２１７を伝搬してきた光を、光強度比１：１
でシングルモード光ファイバー２１３、２１４に分配す
るいわゆる３ｄＢ分配器である。

【００３６】また、シングルモード光ファイバー２１３
には、伝搬する光の位相をシフトさせるための位相シフ
タ２２１が接続されている。位相シフタ２２１は、円柱
形のピエゾ素子に光ファイバーを巻き付け、ピエゾ素子
に電圧を印加して直径を大きくし、光ファイバーの長さ
を長くすることにより、位相をシフトさせるものを用い
ている。

【００３７】シングルモード光ファイバー２１７の端面
には、光源２１１が結合されている。

【００３８】また、残りの２本のシングルモード光ファ
イバー２２１、２２２の端面には、それぞれ、検出器２
０９，２１０が結合されている。

【００３９】ダブルモードチャネル光導波路２０２とダ
ブルモード光ファイバー２０５とは、０次モードと１次
モードについての透過屈折率およびモード形状が近くな
るように設計する。

【００４０】図５の光情報検出デバイスの動作について
説明する。

【００４１】図５の光情報検出デバイスは、チャネル光
導波路２０２から情報を検出すべき被検物体に向けて、
照明光を出射し、その反射光を再びチャネル光導波路２
０２に入射させるものである。

【００４２】光源２１１から出射された光は、光ファイ
バー２１７を０次モードで伝搬し、結合領域２１２で、
２本の照明用の光ファイバー２１３，２１４に光量が等
しくなるように等分配される。

【００４３】光ファイバー２１３，２１４を通った光
は、それぞれ分岐領域２１５，２１６、および、光ファ
イバー２０７，２０８を通って、分岐領域２０６で、ダ
ブルモード光ファイバー２０５に入射する。この時、２
つの光ファイバー２０７，２０８を通ってきた光の位相
および強度に違いがあると、ダブルモード光ファイバー
２０５には、０次モード光の他に１次モード光も励振さ
れるが、両者の光の位相および強度が一致していると、
ダブルモード光ファイバー２０５には、０次モードのみ
励振される。

【００４４】図５の構成では、結合領域２１２が、分岐
光強度が１：１となるように分岐しているため、分岐領
域２０６に入射する光強度が一致している。また、位相
に関しては、照明用光ファイバー２１３に位相変調器２
２１が設けられているため、この位相変調器２２１によ
り、照明用光ファイバー２１３を通る光の位相を変化さ
せることにより、分岐領域２０６に入射する位相を一致
させることができる。したがって、分岐領域２０６に入
射する光の位相と強度を一致させて、ダブルモード光フ
ァイバー２０５に０次モード光のみが励振するようにす
ることができる。

【００４５】この０次モード光は、ダブルモード光ファ
イバー２０５に接続されたダブルモードチャネル光導波
路２０２に、０次モード光のみを励振し、それが照明光
となって、ダブルモードチャネル光導波路２０２の端面
から被検物体に出射される。

【００４６】被検物体からの反射光は、ダブルモードチ
ャネル光導波路２０２の端面から入射する。照明光の出
射位置は、ダブルモードチャネル光導波路２０２の入射
位置と同じであり、しかも０次モードの界分布に基づく
対称な界分布であるので、疑似信号を発生させることは
ない。したがって、被検物体の反射率の分布や傾斜等に
より、検出すべき光の振幅や位相に非対称性がある場合
には、その非対称性に対応して、ダブルモードチャネル
光導波路２０２に０次モードと１次モードとが励振され
る。両モードは、モード干渉しながらダブルモードチャ
ネル光導波路２０２を伝搬する。ダブルモードチャネル
光導波路２０２を伝搬した光は、ここでダブルモード光
ファイバー２０５内を励振する。この時、ダブルモード
チャネル光導波路２０２とダブルモード光ファイバー２
０５との間で、０次モードと１次モードについての等価
屈折率およびモード形状を近づけてあるため、ダブルモ
ードチャネル光導波路２０２からダブルモード光ファイ
バー２０５への光の移行が、効率よく行える。

【００４７】ダブルモード光ファイバー２０５を励振し
た光は、分岐領域２０６に達した際の非対称性に応じ
て、分岐領域２０６で２本のシングルモード光ファイバ
ー２０７、２０８に分配される。光ファイバー２０７を
伝搬した光は、分岐領域２１５で、更に、光ファイバー
２２１、２１３に等分配される。光ファイバー２０８を
伝搬した光は、分岐領域２１６で、更に、光ファイバー
２１４、２２２に等分配される。光ファイバー２２１、
２２２を伝搬した光は、出射端に設けられた光検出器２
０９、２１０で光量がそれぞれ検出される。光検出器２
０９、２１０の出力信号を電気的に比較することによ
り、ダブルモードチャネル光導波路２０２に入射した光
の位相分布や振幅分布を検出することができる。これに
より、被検物体の反射率分布や傾斜情報を検出すること
ができる。

【００４８】このとき、電極２０３、２０４に印加する
電圧により、位相分布のみ、振幅分布のみ、または、位
相分布と振幅分布とが任意の割合で混じった情報を検出
することができる。ダブルモードチャネル光導波路２０
２の長さをＬ1、電圧印加時の完全結合長をＬc1とし、
光ファイバー２２３のうちでダブルモードで光が伝搬す
る長さをＬ2、完全結合長をＬc2とすると、振幅分布の
みを検出する場合には、Ｌ1／Ｌc1＋Ｌ2／Ｌc2＝ｍ（ｍ＝１，２，
・・・）位相分布のみを検出する場合には、Ｌ1／Ｌc1＋Ｌ2／Ｌc2＝ｎ＋１／２（ｎ＝０，１，
２，・・・）を満たすように、電圧を印加して完全結合長Ｌc1を変化
させる。また、振幅分布および位相分布が混じった情報
を検出するときには、上式の間の任意のＬc1になるよう
に、電圧を印加する。

【００４９】この様に、図５の形態では、ダブルモード
光ファイバー２０５を分岐部２０６によって２分岐し、
照明光を、この分岐部２０６から位相および強度が一致
した２つの光を入射することにより、ダブルモード光フ
ァイバー２０５を０次モード光のみを励振することがで
きる。また、被検物体の反射光は、ダブルモード光ファ
イバー２０５を伝搬した後、分岐部２０６で２分岐する
ことにより、その非対称性を検出することができる。

【００５０】また、このような構成により、本実施の形
態では、照明光を０次モードのみで伝搬することができ
る。光ファイバーの分岐部は、チャネル光導波路等の分
岐部よりも、容易に精度良く製造できるため、低コスト
な情報検出デバイスが提供できる。

【００５１】また、本実施の形態では、モード干渉のた
めのダブルモード光導波路の一部を、電気光学効果を有
する基板２０１上にダブルモードチャネル光導波路２０
２として設け、しかも、モード干渉による干渉光の対称
性を検出するための構成、及び、照明光を０次モードで
伝搬させるための構成を光ファイバー部２２３に配置し
ている。

【００５２】光ファイバーは、チャネル光導波路と比較
して、伝搬損失が小さく、分岐や湾曲による損失も小さ
いため、図５のような構成にすることにより、伝搬損失
を減らすことが可能である。

【００５３】また、ダブルモード光導波路の一部は、チ
ャネル光導波路２０２であるため、電気光学効果を有す
る基板２０１上に形成された電極２０３、２０４を介し
て電圧の印加が行えるため、完全結合長を変化させるこ
とができ、検出したい情報を効率よく検出することがで
きる。

【００５４】また、図５の構成において、光ファイバー
２０７、２０８に公知の外部素子のモードスプリッタを
取り付けることも可能である。モードスプリッタを取り
付けた場合には、照明光と反射光とを異なる偏光方向に
しておくことにより、反射光を、検出器２０９、２１０
に接続された光ファイバー２２１、２２２のみに伝搬さ
せ、光源２１１の方に伝搬するのを防ぐことが可能であ
る。

【００５５】また、本実施の形態では、結合領域２１２
として、３ｄＢ分配器を用いたが、公知の外部素子のパ
ワー分配器を取り付ける構成にすることもできる。パワ
ー分配器を取り付けた場合には、結合領域２１２で分配
された光が分岐領域２０６で結合するまでの光ファイバ
ー２１３、２０７の伝搬損失が、光ファイバー２１４、
２０８の伝搬損失と一致していない場合であっても、分
配比を変えることにより分岐領域２０６に入射する光の
強度を完全に一致させることが可能になる。

【００５６】更に、本実施の形態では、位相シフタ２２
１を配置しているが必ずしも配置する必要はない。照明
光が結合領域２１２で分配され、分岐領域２０６で結合
するまでの２つの光ファイバーの光路長が完全に一致す
るように製造できる場合には、位相シフタ２２１を取り
付けない構成することも可能である。

【００５７】また、本実施の形態では、ダブルモード光
ファイバー２０５にチャネル光導波路２０２を接続する
ことにより、チャネル光導波路の電気光学効果を利用し
て０次モードと１次モードの完全結合長を変化させた
が、チャネル光導波路を用いない構成にすることもでき
る。この場合には、ダブルモード光ファイバー２０５
に、位相シフタ２２１と同様の構成の位相シフタを取り
付けることにより、ダブルモード光ファイバーの光路長
を変化させ、位相情報や振幅情報を任意の割合で検出す
ることが可能になる。

【００５８】次に、本発明の第２の態様による光情報検
出デバイスを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡につ
いて図１を用いて説明する。第２の態様による光情報検
出デバイスは、光導波路を基板４上のチャネル光導波路
によって構成している。基板４は、電気光学効果を有す
る材料からなる。

【００５９】まず、第２の態様の光情報検出デバイスの
構成について説明する。基板４の一端面には、被検物体
２３に光を照射するためのレーザ光源１と、被検物体か
ら反射光を検出するための光検出器２、３とを備えてい
る。また、基板４には、光導波路が形成され、レーザ光
源１から照射された照明光を伝搬して被検物体２３に照
射すると共に、被検物体２３からの反射光を伝搬し、検
出器２、３に導く。

【００６０】光導波路の構成についてさらに説明する。
基板４には、ダブルモード光導波路５と、ダブルモード
光導波路を２本のシングルモード光導波路に分岐する分
岐部６と、分岐部６に接続された２本のシングルモード
光導波路７、８とが形成されている。ダブルモード光導
波路５には、一対の電極２２が搭載されている。一対の
電極２２から電圧を印加することにより、ダブルモード
光導波路５の完全結合長を変化させることができる。

【００６１】さらに、シングルモード光導波路７には、
光導波路７を２本のシングルモード光導波路に分岐する
分岐部９が接続され、分岐部９には、２本のシングルモ
ード光導波路１０、１１が接続されている。同様に、シ
ングルモード光導波路８には、光導波路８を２本のシン
グルモード光導波路に分岐する分岐部１２が接続され、
分岐部１２には、２本のシングルモード光導波路１３、
１４が接続されている。

【００６２】シングルモード光導波路１１、１４の端面
には、それぞれ、光検出器２、３が結合している。

【００６３】また、シングルモード光導波路１０とシン
グルモード光導波路１３とには、その途中に、伝搬する
光の位相をずらす位相シフター１５が取り付けられてい
る。位相シフタ１５は、光導波路１０と光導波路１３と
に、電圧を印加するための３つの電極２１を配置した構
成である。３つの電極２１から、光導波路１０、１３に
電圧を印加することにより、電気光学効果を有する材料
からなる導波路１０、１３の屈折率を変化させ位相をシ
フトさせる。図１の構成では、３電極２１を用い光導波
路１０と光導波路１３とに逆向きの電圧を印加すること
により、大きな屈折率差を生じさせる電極配置にしてい
る。

【００６４】光導波路１０と光導波路１３は、結合部１
６によって、１本のダブルモード光導波路１７に結合す
る。ダブルモード光導波路１７には、一対の電極２０が
搭載され、電圧を印加することにより、光導波路１７の
完全結合長を変化させることができる。ダブルモード光
導波路１７と電極２０とは、パワー分配器１８を構成し
ている。

【００６５】ダブルモード光導波路１７には、中心線か
らずれた位置にシングルモード光導波路１９が接続され
ている。シングルモード光導波路１９には、光源１が結
合している。

【００６６】レーザ光源１は、光導波路１９の端面に光
の結合効率が最大になるように結合している。

【００６７】以上が、第２の実施の形態の光情報検出デ
バイスの構成である。

【００６８】この光情報検出デバイスは、ダブルモード
光導波路５の端面を被検物体２３に向けて配置されてい
る。この端面と、被検物体２３との間の光路上には、Ｘ
−Ｙ２次元スキャナ２４と、対物レンズ２５とが順に配
置されている。

【００６９】また、光検出器２、３には、差動検出器２
６が接続されている。差動検出器２６には、制御装置２
８が接続されている。制御装置２８には、Ｘ−Ｙ２次元
スキャナ２４と、モニタ２９とが接続されている。

【００７０】これによって、モード干渉型レーザ走査顕
微鏡が構成される。

【００７１】次に、本実施の形態のモード干渉型レーザ
走査顕微鏡の動作について説明する。

【００７２】レーザ光源１から出射した光は、シングル
モード光導波路１９を伝搬して、パワー分配器１８のダ
ブルモード光導波路１７に入射される。パワー分配器１
８の構成は公知であるので、詳細な説明を省略するが、
図示しない電源から電極２０に電圧を印加し、この電圧
の大きさを調整することにより、ダブルモード光導波路
１７の０次モードと１次モードとの完全結合長が変化す
る。これによって、シングルモード光導波路１０とシン
グルモード光導波路１３に入射する光量の比を変化させ
ることができる。図１の構成では、シングルモード光導
波路１０からシングルモード光導波路７を介してダブル
モード光導波路５に入射する光量が、シングルモード光
導波路１３からシングルモード光導波路８を介してダブ
ルモード光導波路５に入射する光量と、等しくなるよう
に電極２０に印加する電圧を調整する。

【００７３】パワー分配器１８により２本のシングルモ
ード光導波路１０、１３に分配された光は、次に位相シ
フター１５を通過する。位相シフター１５の電極２１
に、図示しない電源から電圧を印加して、光導波路１
０、１３の屈折率を変化させ、等価的な光導波路長を変
化させる。ここでは、シングルモード光導波路１０から
シングルモード光導波路７を介してダブルモード光導波
路５に入射する光の位相が、シングルモード光導波路１
３からシングルモード光導波路８を介してダブルモード
光導波路５に入射する光の位相と、等しくなるように電
極２１に印加する電圧を調整する。

【００７４】シングルモード光導波路１０を伝搬した光
は、分岐部９を通過し、シングルモード光導波路７を伝
搬し、分岐部６に到達する。一方、シングルモード光導
波路１３を伝搬した光は分岐部１２を通過し、シングル
モード光導波路８を伝搬し分岐部６に到達する。

【００７５】上述のように、電極２０、２１に印加する
電圧を調節することにより、分岐部６に達した２つの光
は、強度と位相とが一致しているため、ダブルモード光
導波路５には０次モード光のみが励振される。照明光
は、ダブルモード光導波路５を０次モードのみで伝搬し
て、端面２６から正規分布の光が出射される。

【００７６】ダブルモード光導波路５の端面２６から出
射した照明光は、Ｘ−Ｙ２次元スキャナ２４（走査装
置）によって走査され、集光光学系２５によって被検物
体２３上に集光される。これらの光学系は、被検物体２
３からの反射光を、ダブルモード光導波路５の端面２６
に集光させる光学系を兼ねている。

【００７７】被検物体２３からの反射光は、ダブルモー
ド光導波路５の端面２６から入射して、ダブルモード光
導波路５を伝搬した後、分岐部６によって２分岐され、
分岐されて２本のシングルモード光導波路７、８を伝搬
する。シングルモード光導波路７を伝搬した光は分岐部
９でさらに分岐されて、２本のシングルモード光導波路
１０、１１を伝搬する。また、シングルモード光導波路
８を伝搬した光は、分岐部１２でさらに分岐されて、２
本のシングルモード光導波路１３、１４を伝搬する。

【００７８】光検出器２は、シングルモード光導波路１
１の端面に配置されているので、シングルモード光導波
路１１を伝搬してきた光の強度を検出する。光検出器３
は、シングルモード光導波路１４の端面に配置されてい
るので、シングルモード光導波路１４を伝搬してきた光
の強度を検出する。

【００７９】光検出器２、３の出力は、差動検出器２６
に入力され、検出した光量の差が求められる。差動検出
器２６の出力信号は、制御装置２８に入力される。ま
た、制御装置２８とＸ−Ｙ２次元スキャナ２４（走査装
置）とは、電気的に接続されており、光スポットの位置
を制御装置２８に入力する。制御装置２８は、被検出物
体２３の微分像を合成してモニタ２９に表示させる。

【００８０】この時、電極２２に印加する電圧を調節す
ることにより、ダブルモード光導波路５の完全結合長を
変化させ、被検物体２３の反射率分布等の振幅情報と、
傾斜等の位相情報とを、任意の割合で検出することがで
きる。

【００８１】つぎに、基板４上に光導波路５、７、８、
１０、１１、１３、１４、１７、１９、位相シフター１
５、パワー分配器１８を作製する製造方法について説明
する。

【００８２】図１の実施の形態では、光導波路を作製す
る基板４として、ニオブ酸リチウム単結晶を用いてい
る。まず、基板４上に、光導波路５、７、８、１０、１
１、１３、１４、１７、１９の領域と、位相シフター１
５の領域と、パワー分配器１８の領域に、熱拡散法でＴ
ｉを拡散させる。熱拡散法は、Ｔｉを基板４上の上記領
域に堆積させ、これを高温の炉の中で一定時間加熱し
て、堆積させたＴｉをニオブ酸リチウム基板４中に拡散
させることにより、Ｔｉ拡散ニオブ酸リチウム単結晶を
作製する方法である。つぎに、ニオブ酸リチウム基板４
上に図示しないバッファ層を形成する。バッファ層の材
料には、通常、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を用いる。次に電極
２０、２１、２２を形成する。電極の材料としては、通
常、ＡｌやＡｕを用いる。最後に入射端と出射端を研磨
して完成させる。

【００８３】このように、図１の光情報検出デバイスの
光導波路は、１回の作製工程で形成することができる。
しかも、図１の光情報検出デバイスは、ダブルモード光
導波路５を照明光が常に０次モード光のみで伝搬する。
よって、常に正規分布の照明光を被検物体２３に照射す
ることができるため、被検物体の情報を高精度で検出す
ることができる光情報検出デバイスが、低コストで提供
できる。

【００８４】また、図１の光情報検出デバイスは、光導
波路をチャネル光導波路にすることにより、光導波路と
電極という簡単な構成で、パワー分配器１８や位相シフ
タ１５を構成することができる。これにより、パワー分
配器１８や、位相シフター１５に印加する電圧を調整す
ることにより、光導波路や分岐部の作製誤差の影響を容
易に取り除くことができ、分岐部６に達する照明光の位
相および強度を常に一致させることができる。パワー分
配器１８および位相シフター１５に印加する電圧は、端
面２６から出射される照明光のパターンが０次モードの
みとなるように定める。

【００８５】なお、シングルモード光導波路１１、１４
は光の受け渡しができれば十分であるので必ずしもシン
グルモードである必要はない。次に、本発明の第３の実
施の形態のモード干渉レーザ走査顕微鏡について、図３
を用いて説明する。

【００８６】第３実施例のモード干渉型レーザ走査顕微
鏡は、図３のように、被検物体１２３に光を照射するた
めのレーザ光源１０１と、被検物体１２３からの反射光
を検出するための光検出器１０２、１０３とを備えてい
る。また、レーザ光源から照射された照明光と、被検物
体からの反射光を伝搬するための光導波路が形成された
基板１０４を備えている。

【００８７】基板１０４には、ダブルモード光導波路１
０５とダブルモード光導波路を２本のシングルモード光
導波路に分岐する分岐部１０６と、分岐部に接続された
２本のシングルモード光導波路１０７、１０８とが形成
されている。また、シングルモード光導波路１０７を伝
搬してきた光を２本のシングルモード光導波路に分岐す
るモードスプリッタ１０９と、モードスプリッタ１０９
に接続された２本のシングルモード光導波路１１０、１
１１も形成されている。さらに、シングルモード光導波
路１０８を２本のシングルモード光導波路に分岐するモ
ードスプリッタ１１２と、モードスプリッタ１１２に接
続された２本のシングルモード光導波路１１３、１１４
が形成されている。

【００８８】モードスプリッタ１０９、１１２は、ダブ
ルモード光導波路と、このダブルモード光導波路に電圧
を印加する電極１２８、１２９とからなり、ＴＥ偏光の
完全結合長と、ＴＭ偏光の完全結合長との差を利用し
て、ＴＥ偏光とＴＭ偏光とを別々の光導波路に分岐させ
る公知の素子である。電極１２８、１２９は、省略する
ことも可能であるが、モードスプリッタ用電極１２８、
１２９への印加電圧を調整することにより、光導波路作
製プロセスのばらつきに起因するＴＥ／ＴＭモードスプ
リットの不完全性を除去できるため、設置してあるのが
好ましい。

【００８９】シングルモード光導波路１１０とシングル
モード光導波路１１３には、伝搬する光の位相をずらす
位相シフター１１５が取り付けられている。位相シフタ
は、電極１２１によって構成されている。

【００９０】シングルモード光導波路１１０、１１３
は、結合部１１６でダブルモード光導波路１１７に結合
している。ダブルモード光導波路１１７は、これに搭載
される電極１２０と共に、パワー分配器１１８を構成す
る。ダブルモード光導波路１１７には、中心線からずれ
た位置にシングルモード光導波路１１９が接続されてい
る。シングルモード光導波路１１９には、光源１０１が
結合している。

【００９１】また、光導波路１１１、１１４には、光検
出器１０２、１０３が接続される。

【００９２】本実施の形態では、照明光をＴＥ偏光と
し、反射光をＴＭ偏光で伝搬させる。上述の光導波路の
シングルモードならびにダブルモードの記述は、ＴＥお
よびＴＭ偏光の双方に対してシングルモードならびにダ
ブルモードであることを表すものである。

【００９３】以上が第３の実施の形態の光情報検出デバ
イスの構成である。

【００９４】この光情報検出デバイスと被検物体との間
には、四分の一波長板１３０と、スキャナ１２４と、集
光光学系１２５とが配置される。光検出器１０２、１０
３には、差動検出器１２６が接続される。他の構成は、
第２の実施の形態と同じである。以上が、第３の実施の
形態のモード干渉型レーザ走査顕微鏡の構成である。

【００９５】レーザ光源１０１は、シングルモード光導
波路１１９にＴＥ偏光の光を導波させる。レーザ光源１
０１から出射した光は、シングルモード光導波路１１９
を伝搬して、パワー分配器１１８に入射する。パワー分
配器は、公知の素子である。パワー分配器は電極１２０
に印加する電圧を調整することにより、シングルモード
光導波路１１０とシングルモード光導波路１１３を伝搬
する光量の比を変化させることができる。シングルモー
ド光導波路１０７を伝搬して分岐部１０６に到達する光
量と、シングルモード光導波路１０８を伝搬して分岐部
１０６に到達する光量とが等しくなるように電極１２０
に印加する電圧を調整する。

【００９６】レーザ光源１０１からの光は、パワー分配
器１１８により分岐され、２本のシングルモード光導波
路１１０、１１３を伝搬し、次に位相シフター１１５を
通過する。位相シフター１１５の電極１２１に印加する
電圧を調節することにより、伝搬する光の位相をシフト
させることができる。シングルモード光導波路１０７を
伝搬して分岐部１０６に到達する光の位相と、シングル
モード光導波路１０８を伝搬して分岐部１０６に到達す
る光の位相とが等しくなるように電極１２１に印加する
電圧を調整する。

【００９７】位相シフター１１５を通過した光は、それ
ぞれシングルモード光導波路１１０とシングルモード光
導波路１１３を伝搬する。シングルモード光導波路１１
０を伝搬したＴＥ偏光の光は、モードスプリッタ１０９
を通過し、シングルモード光導波路１０７を伝搬し、分
岐部１０６に到達する。一方、シングルモード光導波路
１１３を伝搬したＴＥ偏光の光はモードスプリッタ１１
２を通過し、シングルモード光導波路１０８を伝搬し、
分岐部１０６に到達する。位相シフター１１５に印加す
る電圧と、パワー分配器１１８に印加する電圧を調節し
ているため、シングルモード光導波路１０７とシングル
モード光導波路１０８から分岐部１０６へ入射する光が
同相同強度で入射する。これにより、ダブルモード光導
波路１０５には０次モードの光のみが励振され導波す
る。

【００９８】ダブルモード光導波路１０５の端面１２６
から出射した直線偏光の光は、四分の一波長板１３０に
よって偏光が円偏光に変換され、Ｘ−Ｙ２次元スキャナ
１２４（走査装置）によって走査され、集光光学系１２
５によって被検物体１２３上に集光される。これらの光
学系は、被検物体１２３からの反射光を、ダブルモード
光導波路１０５の端面１２６に集光させる光学系を兼ね
ている。

【００９９】被検物体１２３からの反射光は、四分の一
波長板１３０を通過し、偏光が円偏光から光導波路の出
射時と直交した直線偏光の光に変換され、ダブルモード
光導波路１０５の端面１２６から入射して、ダブルモー
ド光導波路をＴＭ偏光の光として伝搬し、ダブルモード
光導波路１０５を伝搬した後、分岐部１０６で分岐され
て２本のシングルモード光導波路１０７、１０８を伝搬
する。

【０１００】シングルモード光導波路１０７を伝搬した
ＴＭ偏光の光はモードスプリッタ１０９の動作によりシ
ングルモード光導波路１１１のみに入射し、これを伝搬
する。シングルモード光導波路１０８を伝搬したＴＭ偏
光の光は、モードスプリッタ１１２の動作により、シン
グルモード光導波路１１４のみに入射しこれを伝搬す
る。

【０１０１】光検出器１０２は、シングルモード光導波
路１１１を伝搬してきた光の強度を検出し、光検出器１
０３は、シングルモード光導波路１１４を伝搬してきた
光の強度を検出する。光検出器１０２、１０３には、光
量の差を求めるための差動検出器１２６が接続されてい
る。

【０１０２】光導波路は第１実施例と同様の方法で作製
することができる。

【０１０３】図３においては、差動信号とＸ−Ｙ２次元
スキャニング手段１２４からの信号により画像化するた
めの制御手段及びモニターは、図１に示した第２の実施
の形態と同等であるため、省略した。

【０１０４】上述した本発明の第３の実施の形態では、
光情報検出デバイスの光導波路を伝搬する照明光の偏光
方向と、被検物体からの反射光を伝搬する偏光方向とを
異なる方向にしている。モードスプリッタ１０９、１１
２を配置することにより、被検物体からの反射光を光検
出器１０２、１０３へ導く光導波路１１１、１１４にの
み伝搬させることができる。これにより、被検物体から
の反射光が、光源１０１に進入することを防ぎ、光源１
０１を安定化させるとともに、被検物体からの反射光を
効率よく光検出器１０２、１０３へ導くことができる。

【０１０５】また、第３の実施の形態では、第２の実施
の形態と同様に、パワー分配器１１８と、位相シフタ１
１５とに印加する電圧を調節することにより、光導波路
１０７から分岐部１０６に到達する光の光量と位相を、
光導波路１０８から分岐部１０６に到達する光の光量と
位相に一致させることができる。これにより、ダブルモ
ード光導波路１０５を０次モードのみで照明光を伝搬す
ることが可能である。

【０１０６】また、第３の実施の形態の基板１０４上に
形成される光導波路は、１回の熱拡散工程により形成す
ることができるため、製造コストを抑えることが可能で
ある。

【０１０７】また、上述の第２および第３の実施の形態
においては、位相シフタ１５、１１５の電極２１、１２
１として、３電極を用い、パワー分配器１８、１１８で
２つの方向に分岐された光の双方の位相を逆方向にシフ
トさせることにより、小さな電圧で大きな位相シフト量
を得る構成であるが、２分岐された光の一方のみの位相
をシフトさせるために、２分岐された光導波路の一方の
みに電極を配置する構成にすることももちろん可能であ
る。

【０１０８】また、上記各実施の形態では、用いられる
基板の状態（結晶基板であれば結晶軸の方位など）によ
り、電気光学定数が異なるため、電極２０、２１、２
２、１２０、１２１、１２２、１２８、１２９、２０
３、２０４の配置は、必ずしも図１、図３、図５に示し
たごとき電極配置が最適であるとは限らない。したがっ
て、実際には、用いる基板の電気光学定数に対応させ
て、適する方向に電圧を印加することができるような電
極配置を選択する。

【０１０９】上記第２、第３の実施の形態では、光情報
検出デバイスをモード干渉型レーザ走査顕微鏡に用いた
例について説明したが、本発明の光情報検出デバイス
は、顕微鏡に限定されるものでなく、光の位相分布や振
幅分布を検出する装置であれば、本発明を適用すること
ができる。

【０１１０】また、上記各実施例では、振動鏡や回転ミ
ラー等のＸ−Ｙ２次元スキャナーによって、光スポット
を被検物体上で走査する構成としたが、走査装置として
は被検物体と光スポットとを相対的に移動させるもので
あれば良く、したがって光スポットを固定し、被検物体
を載置するステージを走査する構成とすることも可能で
ある。

【０１１１】また、上記各実施例では光導波路を作製す
る基板として、電気光学効果を有する材料の１つである
ニオブ酸リチウムを材料としたが、このほかの電気光学
効果を有する材料を用いることももちろん可能である。
また、ガラスやポリマーのように熱光学効果を有する材
料を用いることもできる。この場合には、電極２０、２
１、２２、１２０、１２１、１２２、１２８、１２９、
２０３、２０４をヒーターの構成にすることにより、熱
光学効果により光導波路の屈折率を変化させることがで
きる。

【０１１２】また、上記各実施例ではレーザ光源及び光
検出器は、光導波路が作製されている基板に対して外付
けとなっているが、Ｓｉ等の半導体基板を用いた場合、
光検出器を同一基板上に構成することができ、また、Ｇ
ａＡｓやＩｎＰ等の化合物半導体基板を用いた場合、レ
ーザ光源と光検出器との両方を導波路と同一基板上にモ
ノリシックに集積でき、装置の小型化、軽量化、調整の
省力化はさらに進めることができる。

【０１１３】また、ダブルモード光導波路５、１６、１
０５、１１６、２０２等は、近接して配置された２本の
シングルモード光導波路で代用することができる。

【０１１４】また、図５において、ダブルモード光ファ
イバー２０５は、融着した２本のシングルモード光ファ
イバーによって構成することができる。このとき、２本
のシングルモード光ファイバーのコアは、一体になって
いても、一体になっていなくともよく、０次モードと１
次モードとが励振され得るものであればよい。

【０１１５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、モード干
渉を用いて光情報を検出するデバイスであって、照明光
を０次モードのみで伝搬して出射することのでき、製造
が容易なデバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第２の実施の形態の光情報検出デバイ
スを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡の構成を示す
説明図。

【図２】本発明の情報検出デバイスにおける分岐光導波
路でのモードの伝搬する様子を説明する説明図。

【図３】本発明の第３の実施の形態の光情報検出デバイ
スを用いたモード干渉型レーザ走査顕微鏡の構成を示す
説明図。

【図４】従来のモード干渉型レーザ走査顕微鏡の構成を
示す説明図。

【図５】本発明の第１の実施の形態の光情報検出デバイ
スの構成を示す説明図。

【符号の説明】

４、１０４、２０１、３００・・・ニオブ酸リチウム基
板、５、１７、１０５、１１７、２０２、３０４、５０
６・・・ダブルモード光導波路、７、８、１０、１１、
１３、１４、１９、１０７、１０８、１１０、１１１、
１１３、１１４、１１９、３０２、３０９、３１０、５
０１、５０７・・・シングルモード光導波路、６、９、
１２、１６、１０６、１１６、３０３、５０３・・・分
岐部、１８、１１８・・・パワー分配器、１５、１１５
・・・位相シフター、１０９、１１２・・・モードスプ
リッタ、２０、２１、２２、１２０、１２１、１２２、
１２８、１２９、２０３、２０４、３１４、・・・電
極、１、１０１、２１１、３０１・・・レーザ光源、
２、３、１０２、１０３、２０９、２１０、３１１、３
１２・・・光検出器、１３０・・・四分の一波長板、５
０２、５０８・・・シングルモード光導波路を伝搬する
光の電界分布、５０４・・・ダブルモード光導波路を伝
搬する０次モード光の電界分布、５０５、５０９・・・
ダブルモード光導波路を伝搬する１次モード光の電界分
布。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検出すべき光を伝搬するためのダブルモー
ド光導波路と、前記ダブルモード光導波路を伝搬してき
た検出すべき光の強度分布の対称性を検出するための検
出手段とを有し、前記検出手段は、前記ダブルモード光導波路を伝搬して
きた光を２方向に分岐する分岐部と、前記分岐部によっ
て分岐された光を伝搬するための検出用第１光導波路お
よび第２光導波路と、前記検出用第１および第２光導波
路を伝搬する光の強度差を検出する光検出器とを有し、前記検出用第１および第２光導波路には、それぞれ、前
記分岐部に向かって、照明光を入射するための照明手段
がさらに配置されていることを特徴とする光情報検出デ
バイス。
【請求項２】請求項１において、前記照明手段は、前記
検出用第１光導波路から前記分岐部に到達する照明光の
強度および位相が、前記検出用第２光導波路から前記分
岐部に到達する照明光の強度および位相と、それぞれ、
一致するように照明光を入射することを特徴とする光情
報検出デバイス。
【請求項３】請求項２において、前記照明手段は、光源
と、前記光源から出射された光を２方向に分岐させる照
明用分岐部と、前記照明用分岐部で分岐した光をそれぞ
れ伝搬する照明用第１光導波路および第２光導波路と、
前記照明用第１および第２光導波路を伝搬した光を、そ
れぞれ、前記検出用第１および第２光導波路に結合させ
る第１および第２結合部とを有することを特徴とする光
情報検出デバイス。
【請求項４】請求項１において、前記検出用第１および
第２光導波路は、前記分岐部に接続されている部分が、
シングルモード光導波路であることを特徴とする光情報
検出デバイス。
【請求項５】請求項３において、前記照明用分岐部は、
前記光源から出射された光を、強度比１：１で２方向に
分岐することを特徴とする光情報検出デバイス。
【請求項６】請求項３において、前記照明用分岐部で分
岐され、前記照明用第１光導波路、第１結合部、およ
び、検出用第１光導波路を介して、前記分岐部に達する
光の光路長と、前記照明用第２光導波路、第２結合部、
および、検出用第２光導波路を介して、前記分岐部に達
する光の光路長との差が、前記光源の波長の整数倍であ
ることを特徴とする光情報検出デバイス。
【請求項７】請求項３において、前記照明用分岐部は、
前記光源から出射された光を、任意の強度比で、２方向
に分岐するための光強度分配器を有することを特徴とす
る光情報検出デバイス。
【請求項８】請求項３において、前記照明用分岐部で分
岐された後、前記照明用第１光導波路と第１結合部と検
出用第１光導波路とを介して、前記分岐部に達するまで
の間の光路、および、前記照明用第２光導波路と第２結
合部と検出用第２光導波路とを介して、前記分岐部に達
するまでの間の光路のうちの、少なくとも一方の光路に
は、これらの光路を伝搬する光の位相を相対的にシフト
させるための位相シフト手段が設けられていることを特
徴とする光情報検出デバイス。
【請求項９】請求項３において、前記検出用第１および
第２光導波路は、前記検出すべき光と前記照明光とを異
なる偏光方向で伝搬し、前記第１および第２結合部は、前記検出すべき光を前記
照明用第１および第２光導波路に入射させないためのモ
ードスプリッタをそれぞれ有することを特徴とする光情
報検出デバイス。
【請求項１０】請求項７において、前記光強度分配器
は、電気光学効果を有する材料で構成された分配用光導
波路と、前記分配用光導波路に電圧を印加するための電
極とを有することを特徴とする光情報検出デバイス。
【請求項１１】請求項８において、前記位相シフト手段
は、電気光学効果を有する材料で構成され、前記光路の
途中に配置された位相シフト用光導波路と、前記位相シ
フト用光導波路に電圧を印加するための電極とを有する
ことを特徴とする光情報検出デバイス。
【請求項１２】請求項９において、前記モードスプリッ
タは、電気光学効果を有する材料で構成されたモードス
プリッタ用光導波路と、前記モードスプリッタ用光導波
路に電圧を印加するための電極とを有する事を特徴とす
る光情報検出デバイス。
【請求項１３】請求項１、２、３または４において、前
記ダブルモード光導波路の少なくとも一部は、電気光学
効果を有する材料からなり、前記検出手段の分岐部、検出用第１および第２光導波路
は、光ファイバーで構成されていることを特徴とする光
情報検出デバイス。
【請求項１４】請求項３において、前記ダブルモード光
導波路と、前記検出手段の分岐部と、前記検出用第１お
よび第２光導波路と、前記照明用分岐部と、前記照明用
第１および第２光導波路と、前記第１および第２結合部
とは、基板上に形成されていることを特徴とする光情報
検出デバイス。
【請求項１５】請求項１４において、前記基板は、電気
光学効果を有する材料からなり、前記ダブルモード光導波路に、電圧を印加するための電
極が搭載されていることを特徴とする光情報検出デバイ
ス。
【請求項１６】被検物体に照射すべき照明光と被件物体
からの反射光とを伝搬するためのダブルモード光導波路
と、前記ダブルモード光導波路を伝搬してきた反射光の
強度分布の対称性を検出するための検出手段と、前記照
明光を前記被検物体上で相対的に走査させる走査手段
と、前記検出手段の検出結果を表示する表示手段とを有
するモード干渉型レーザ走査顕微鏡において、前記検出手段は、前記ダブルモード光導波路を伝搬して
きた反射光を２方向に分岐する分岐部と、前記分岐部に
よって分岐された反射光を伝搬するための検出用第１光
導波路および第２光導波路と、前記検出用第１および第
２光導波路を伝搬する光の強度差を検出する光検出器と
を有し、前記検出用第１および第２光導波路には、それぞれ、前
記分岐部に向かって、照明光を入射するための照明手段
が取り付けられ、前記照明手段は、前記検出用第１光導波路から前記分岐
部に到達する照明光の強度および位相が、前記検出用第
２光導波路から前記分岐部に到達する照明光の強度およ
び位相と、それぞれ、一致するように照明光を入射する
ことを特徴とするモード干渉型レーザ走査顕微鏡。