JPH095047A

JPH095047A - モード干渉型レーザ走査顕微鏡

Info

Publication number: JPH095047A
Application number: JP7150324A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Doi; 正明土肥
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 1997-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】照明光を導波路中で０次モードのみで伝搬し
て、中心対称な光スポットを被検物体に照射することの
できるモード干渉型レーザ走査顕微鏡を提供する。【構成】光源１０２から出射された光を、枝導波路１０
５、主幹導波路１２５の順にＴＭモードで伝搬し、主幹
導波路１２５の端面から被検物体１１１へ向けて照射す
る。被検物体１１１からの反射光を主幹導波路１２５の
端面から入射させ、主幹導波路１２５、両脇の枝導波路
１０６、１０７の順にＴＥモードで伝搬して、検出器１
０３、１０４で検出する。ここで、主幹導波路１２５
は、ＴＭモード光について、金属膜１１５による装荷形
のシングルモード導波路、ＴＥモード光に対して、ダブ
ルモード導波路となるように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光導波路におけるモー
ド間の干渉を利用して、物体の段差や反射率分布等を検
出するモード干渉型レーザ走査顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信、光計測の分野で光導波路
が注目されている。その理由は、光導波路を用いること
によって、光学系の小型、軽量化を図ることができ、ま
た、光軸の調整が不要になるという利点が生じるからで
ある。

【０００３】光導波路を利用した計測器の一つとして、
モード干渉型レーザ走査顕微鏡が知られている。モード
干渉型レーザ走査顕微鏡は、例えば、特開平４−２０８
９１３号公報に記載されている。

【０００４】モード干渉型レーザ走査顕微鏡の構成につ
いて、図３を用いて簡単に説明する。

【０００５】図３のように、モード干渉型レーザ走査顕
微鏡は、被検物体１１に集光光学系１０によって、レー
ザ光を集光する。このレーザスポットの集光光学系１０
によるスポット像位置に、チャネル導波路を備えてい
る。チャネル導波路は、スポット像位置に端面を持つダ
ブルモード導波路８と、このダブルモード導波路８から
分岐部１５によって３本のシングルモード導波路５、
６、７とにより構成される。３本のシングルモード導波
路のうち中央の１本のシングルモード導波路５の端面に
は、被検物体１１に光を照射するための光源２が配置さ
れており、両脇の２本のシングルモード導波路６、７の
端面には、導波してきた光の光量を検出するための検出
器３、４が配置されている。中央の１本のシングルモー
ド導波路５の中心線は、ダブルモード導波路８の中心線
と一致するように配置されている。

【０００６】光源２から発せられた照明光は、中央のシ
ングルモード導波路５を伝搬し、さらにダブルモード導
波路８を伝搬し、ダブルモード導波路８の端面から出射
されて被検物体１１に照射される。中央のシングルモー
ド導波路５の中心線とダブルモード導波路８の中心線と
が、一致するような位置関係にあるため、中央のシング
ルモード導波路５からダブルモード導波路８へ入射した
光は、ダブルモード導波路８で０次モードのみを励振す
る。したがって、ダブルモード導波路８の端面からは、
光強度および位相が正規分布のスポット光が、被検物体
１１に出射される。

【０００７】被検物体１１に、傾斜や段差がある場合に
は、反射光の光スポットに位相分布が生じ、被検物体１
１に反射率分布がある場合は、反射光の光スポットに強
度分布が生じ、各場合において、光スポットは、非対称
になる。

【０００８】被検物体１１からの反射光は、先ほどのダ
ブルモード導波路８の端面から入射して、ダブルモード
導波路８を伝搬する。このとき、光スポットが非対称性
を有する場合には、ダブルモード導波路８中には０次お
よび１次の両モード光が励振され、両モードは、干渉し
ながら、ダブルモード導波路８を伝搬し、分岐部１５
で、両脇の２本のチャネル導波路６、７に分岐する。０
次モード光と１次モード光との干渉光は、ダブルモード
導波路８中において、非対称であるため、２本のチャネ
ル導波路６、７を伝搬する光量をそれぞれ検出器３、４
で検出し、両者の差を差動増幅器１２で検出することに
よって、被検物体の微視的な傾斜や段差情報や反射率分
布情報が検出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、特開平
４−２０８９１３号公報に記載されているモード干渉型
レーザ走査顕微鏡では、中央のシングルモード導波路の
中心線と、ダブルモード導波路の中心線とを一致させ、
しかも、分岐領域部分がこの中心線をはさんで対称な形
状となるように構成することにより、中央のシングルモ
ード導波路からダブルモード導波路へ入射する光を、ダ
ブルモード導波路中で０次モードのみで伝搬するもので
ある。

【００１０】しかしながら、シングルモード導波路およ
びダブルモード導波路は、幅が数μｍと非常に細いた
め、これらの中心線を完全に一致させるのは、製造プロ
セス上困難である。また、分岐領域部分は、数μｍ幅の
導波路を３分岐させる構成であるため、微細で複雑な形
状である。よって、分岐領域部分を中心線をはさんで完
全に対称な形になるように形成するのは、製造プロセス
上困難である。

【００１１】そのため、従来のモード干渉型レーザ走査
顕微鏡では、製造プロセスにおいて、導波路の中心線が
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、また、ダブルモード導波路の屈折率分布に片寄り
が生じたりすることにより、中央のシングルモード導波
路からダブルモード導波路に光が入射したときに、０次
モードの他に１次モードが励振される現象が生じてい
た。

【００１２】１次モードが励振された場合には、ダブル
モード導波路端面から出射され、被検物体に照射される
光スポットは、光強度あるいは位相が正規分布とはなら
ず、非対称となってしまう。図３のモード干渉型レーザ
走査顕微鏡では、被検物体の非対称性を反射光の非対称
性として検出しているため、被検物体への照明光が非対
称であると、被検物体の反射光から被検物体の微視的な
傾斜を正確に検出することができなくなるという問題点
があった。

【００１３】本発明は、照明光を導波路中で０次モード
のみで伝搬して、対称な光スポットを被検物体に照射す
ることのできるモード干渉型レーザ走査顕微鏡を提供す
ることにある。

【００１４】

【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、被検物体に光を照射するための照
明部と、前記被検物体から反射光を検出するための検出
部と、導波路部とを有し、前記導波路部は、主幹導波路
と、主幹導波路を３本の導波路に分岐する分岐部と、分
岐部に接続された３本の枝導波路とを有し、前記照明部
は、前記３本の枝導波路のうちの中央の枝導波路に、光
を入射するように配置され、前記検出部は、前記３本の
枝導波路のうち両脇の枝導波路を伝搬した光を検出する
ように配置され、前記導波路部は、前記照明部が照射し
た光を枝導波路、分岐部、主幹導波路の順に伝搬して主
幹導波路の端面から被検物体に向けて出射し、被検物体
からの反射光を前記端面から入射させて、主幹導波路、
分岐部、枝導波路の順に伝搬して前記検出部に導くよう
に配置され、前記主幹導波路は、少なくとも一部が装荷
形であり、前記主幹導波路の前記装荷形の部分は、ＴＥ
モード光およびＴＭモード光の一方に対してダブルモー
ド導波路であり、他方に対してシングルモード導波路で
あることを特徴とするモード干渉型レーザ走査顕微鏡が
提供される。

【００１５】

【作用】照明部から出射された光は、中央の枝導波路を
伝搬して、分岐部に接続された主幹導波路に入射する。
中央の枝導波路から主幹導波路に入射した光は、主幹導
波路を０次モードで伝搬する。０次モード光は、中心対
称な分布をもつ光であるので、主幹導波路の端面から被
検物体に向けて、中心対称の光ビームが照射される。

【００１６】被検物体に傾斜や段差があったり、反射率
に分布がある場合には、被検物体からの反射光は、非対
称になる。反射光が非対称性を有する場合には、反射光
が主幹導波路の端面から入射されると、主幹導波路がダ
ブルモード導波路である場合、０次および１次の両モー
ド光が励振される。０次モード光と１次モード光は、干
渉しながら、主幹導波路を伝搬し、分岐領域に達し、両
脇の２本の枝導波路に分岐し、検出部で検出される。２
本の枝導波路の光量の差を検出することによって、被検
物体の微視的な傾斜や段差情報や反射率分布情報が検出
される。

【００１７】本発明では、主幹導波路を装荷形にするこ
とによって、ＴＭモード光の等価屈折率とＴＥモード光
の等価屈折率とを異なる値にし、ＴＭモード光およびＴ
Ｅモード光の一方に対してシングルモード導波路、他方
に対してダブルモード導波路にする。そして、照明部か
らの光は、ＴＭモード光およびＴＥモード光のうち、主
幹導波路がシングルモード導波路のモードで伝搬し、被
検物体からの反射光は、ＴＭモード光およびＴＥモード
光のうち、主幹導波路がダブルモード導波路のモードで
伝搬する。

【００１８】これにより、中央の枝導波路の中心線と主
幹導波路の中心線とが、完全に一致していなくとも、照
明部からの光によって、主幹導波路に１次モードが励振
されることがないため、主幹導波路は、常に、０次モー
ドで伝搬した中心対称な光ビームを被検物体に向けて照
射することができる。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

【００２０】まず、本実施例のモード干渉型レーザ走査
顕微鏡の構成について、図１を用いて説明する。

【００２１】本実施例のモード干渉型レーザ走査顕微鏡
は、図１に示すように、レーザ光源１０２と、検出器１
０３、１０４とが取り付けられた光導波路基板１０１を
有している。光導波路基板１０１には、主幹導波路１２
５と、分岐部１０８と、分岐部１０８に接続された３本
の枝導波路１０５、１０６、１０７とが形成されてい
る。

【００２２】光源１０２は、３本の枝導波路１０５、１
０６、１０７のうちの中央の枝導波路１０５の端面に取
り付けられている。検出器１０３、１０４は、３本の枝
導波路１０５、１０６、１０７のうちの両脇の枝導波路
１０６、１０７の端面にそれぞれ取り付けられている。

【００２３】光源１０２は、枝導波路１０５のＴＭモー
ド方向の直線偏光を出射する。中央の枝導波路１０５
は、ＴＭモードについてシングルモードの埋込み形導波
路である。

【００２４】また、両脇の枝導波路１０６、１０７は、
ＴＥモードについてシングルモードの埋込み形導波路で
ある。検出器１０３、１０４は、ＴＥモード光を検出で
きるように配置されている。

【００２５】主幹導波路１２５は、ＴＥモード光につい
ては、埋込み形導波路であるが、ＴＭモード光について
は、金属膜１１５を装荷した装荷形導波路である。具体
的には、ＴＥモード光についてダブルモードの埋込み形
導波路の上に、一対の金属膜１１５を装荷することによ
り、ＴＭモード光の等価屈折率を低下させ、ＴＭモード
光に対しては、シングルモード導波路として作用する構
成である。一対の金属膜１１５は、埋込み形導波路の中
心線を挟んで対称に配置されている。

【００２６】本実施例では、基板１０１として、Ｘカッ
トＹ伝搬のＬｉＮｂＯ₃基板を用い、Ｔｉ拡散により埋
込み形の導波路を形成している。埋込み形の導波路の幅
は、枝導波路１０５、１０６、１０７が約４μｍ、主幹
導波路１２５が約８μｍである。金属膜１１５は、Ａｌ
で形成している。

【００２７】一対の金属膜１１５の間隔は、ＴＭの０次
モード光は、カットオフされないが、ＴＭの１次モード
光がカットオフされるように予め計算により求めた間隔
に形成されている。

【００２８】光導波路基板１０１は、主幹導波路１２５
の端面から出射される光が被検物体１１１に照射される
ように配置されている。

【００２９】主幹導波路１２５の端面と被検物体１１１
との光路上には、１／４波長板１２１と、Ｘ−Ｙ２次元
スキャニング装置１２２と、集光レンズ１１０とが順に
配置されている。１／４波長板１２１は、主幹導波路１
２５のＴＭモード光方向の直線偏光を円偏光に変換する
ように配置されている。

【００３０】また、検出器１０３、１０４には、これら
の出力の差を出力する差動増幅器１１２が接続されてい
る。差動増幅器１１２とスキャニング装置１２２とは、
制御装置１１３に接続されている。制御装置１１３は、
表示装置１１４に接続されている。

【００３１】つぎに、図１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。

【００３２】光源１０２から出射された光は、シングル
モードの導波路１０５をＴＭモードで伝搬し、分岐部１
０８を通って、主幹導波路１２５に入射する。このと
き、分岐部１０８の形状にわずかでも非対称性がある
と、主幹導波路１２５がダブルモードである場合には、
０次モードだけではなく、１次モードも励振してしま
う。しかし、前述のように、本実施例では、主幹導波路
１２５は、金属膜１１５を装荷することによりＴＭモー
ド光に対してシングルモードの導波路であるため、０次
モードのみによって、主幹導波路１２５を伝搬して、端
面から出射される。図２（ａ）のように、０次モード光
は、光強度および位相が正規分布であるため、中心対称
な光ビームが主幹導波路１２５の端面から出射される。
この光ビームは、ＴＭモード方向の直線偏光である。

【００３３】出射された直線偏光は、１／４波長板１２
１によって円偏光に変換され、スキャニング装置１２２
によって走査され、集光レンズ１１０によって被検物体
１１１上に集光される。

【００３４】被検物体１１１からの反射光は、集光レン
ズ１１０によって、主幹導波路１２５の端面に集光さ
れ、これに入射する。被検物体１１１の反射光は、集光
時に１／４波長板１２１を通過することにより、照明光
と直交する偏光方向の直線偏光（ＴＥモード方向）に変
換されている。

【００３５】この時、被検物体１１１に、傾斜や段差が
あると、傾斜や段差による光路差のため、反射光のビー
ムには、非対称な位相分布が生じる。また、被検物体１
１１に反射率の分布等があると、反射光強度に分布が生
じるため、反射光のビームには、非対称な強度分布が生
じる。

【００３６】主幹導波路１２５に入射した光は、ＴＥモ
ードで伝搬する。主幹導波路１２５は、ＴＥモードにつ
いてダブルモードであるので、反射光のビームに非対称
な位相分布または強度分布がある場合には、主幹導波路
１２５において、０次モードと１次モードが励振され
る。０次モード光は、図２（ａ）のように中心対称であ
るが、１次モード光は、図２（ｂ）のように非対称であ
るため、０次モード光と１次モード光の両者が励振され
ると、両者の干渉光が、主幹導波路１２５を蛇行しなが
ら伝搬する。

【００３７】主幹導波路１２５を伝搬した光は、分岐部
１０８に達し、両わきの２本の枝導波路１０６、１０７
に入射し、ＴＥの０次モードで伝搬する。被検物体１１
１に傾斜や段差や反射率分布等の非対称性がある場合に
は、０次モードと１次モードとの干渉光が分岐部１０８
において非対称であるため、２本の枝導波路１０６、１
０７に入射する光量が異なる。光検出器１０３、１０４
は、枝導波路１０６、１０７の伝搬光の光量を検出す
る。

【００３８】差動増幅器１１２は、光検出器１０３、１
０４の出力の差を求めることにより、物体１１１上の微
小な段差または反射率変化を検出する。制御装置１１３
は、スキャニング装置１２２から得た位置情報と、差動
増幅器１１２の段差または反射率変化出力とを合成し
て、被検物体１１１のＸ−Ｙ２次元画像を、表示装置１
１４に表示させる。

【００３９】被検物体１１１の傾斜や段差等のように、
光ビームに非対称な位相分布を与えるような情報を観察
するときには、主幹導波路１２５に入射した反射光がダ
ブルモードで伝搬する長さＬを、

【００４０】

【数１】Ｌ＝Ｌ_c（２ｍ＋１）／２（ｍ＝０，１，
２，・・・）にすることにより、最も効率よく検出することができ
る。

【００４１】また、被検物体１１１の反射率分布等のよ
うに、光スポットに強度分布を与えるような情報を観察
するときには、主幹導波路１２５に入射した反射光がダ
ブルモードで伝搬する長さＬを、

【００４２】

【数２】Ｌ＝ｍ・Ｌ_c （ｍ＝１，２，・・・）にすることにより、最も効率よく検出できる。

【００４３】但し、Ｌ_cは、完全結合長（０次モードと
１次モードの位相差がπとなる長さ）である。

【００４４】また、位相分布と強度分布とを合わせて検
出したい場合には、（数１）と（数２）の間の任意の長
さＬにすることにより、位相分布と強度分布とを任意の
比率で合わせて検出することができる。

【００４５】Ｌが、（数１）または（数２）を満足する
ように定めた場合に、位相分布または強度分布が最も効
率よく検出できる理由については、特開平４−２０８９
１３号公報に詳細に記されているので、説明を省略す
る。

【００４６】ここで、主幹導波路１２５に入射した光が
ダブルモードで伝搬する長さＬとは、主幹導波路１２５
の端面から入射したＴＥ光がダブルモードで伝搬して、
枝導波路１０６、１０７に分岐するまでの長さである
が、この長さは、主幹導波路１２５の長さとは一致しな
い場合がある。というのは、図１では、中央の枝導波路
１０５と、両脇の枝導波路１０６、１０７とのなす角θ
を大きく図示しているが、実際には、分岐部分の結合効
率を高めるために、角θを１／１００ｒａｄ程度と非常
に小さい角度にすることが望ましい。角θをこのように
小さい角度にした場合、主幹導波路１２５をダブルモー
ドで伝搬したＴＥモード光は、主幹導波路１２５が幾何
学的には３本の枝導波路１０５、１０６、１０７に分岐
した後も、３本の枝導波路１０５、１０６、１０７の間
隔が非常に狭い領域においては、３本の枝導波路１０
５、１０６、１０７をまたぐようにダブルモードで伝搬
する。従って、主幹導波路１２５の長さを定める場合に
は、枝導波路１０５、１０６、１０７をダブルモードで
伝搬する領域を考慮して定める必要がある。具体的に
は、主幹導波路１２５の端面から入射した反射光が、実
際にダブルモードで伝搬する長さ、すなわち、主幹導波
路１２５の長さと枝導波路をダブルモードで伝搬する領
域の長さとを合わせた長さをＬとし、このＬが、（数
１）または（数２）を満足するように定める。

【００４７】このように本実施例では、主幹導波路１２
５を、埋込み形導波路に金属膜１１５を装荷した構成に
することにより、ＴＥモード光についてはダブルモード
の埋込み形導波路として作用し、ＴＭモード光について
はシングルモードの装荷形導波路として作用するように
した。これにより、中央の枝導波路１０５の中心線と
と、主幹導波路の中心線とが、完全に一致していなくと
も、また、分岐部１０８の構造が完全に対称な形状でな
くとも、照明光のＴＭモード光は、常に、０次モードで
主幹導波路を伝搬するので、正規分布の光ビームを被検
物体１１１に照射することができる。

【００４８】したがって、反射光には、被検物体の非対
称情報のみが含まれるので、高精度で被検物体の傾斜や
段差情報、ならびに、反射率分布情報を検出することが
できる。

【００４９】主幹導波路１２５において、金属膜１１５
による装荷形導波路の中心線は、埋込み形導波路の中心
線と一致していることが望ましいが、必ずしも、一致し
ていなくともよい。一致していない場合には、被検物体
１１１からの反射光が常に偏って埋込み形導波路に入射
することになるため、被検物体に位相分布や強度分布が
なくとも、１次モードが励振され、検出器１０３、１０
４に検出される光量に差が生じる。この光量の差は、装
荷型導波路と埋込み形導波路との中心線のずれによって
定まる一定量であるため、予めこの光量差を求めてお
き、制御装置１１３によって、この光量差を補正するよ
うに構成することで対応できる。

【００５０】また、金属膜装荷によるシングルモード導
波路を形成するのは、枝導波路１０５と主幹導波路１２
５の中心線を完全に一致させるように形成することより
も、比較的容易に製造することができるため、製造コス
トを低減することができる。

【００５１】また、主幹導波路１２５を形成するため
に、金属膜１１５の位置に、マスクを形成し、このマス
クとマスクとの間からＴｉを拡散させて、主幹導波路１
２５の埋込み形導波路を形成し、その後このマスクの位
置に金属膜を形成する方法を用いることができる。この
方法を用いることにより、主幹導波路１２５において、
装荷形導波路と埋込み形導波路との中心線を一致させる
ことができる。

【００５２】また、図１の構成においては、上述の金属
膜１１５を電源に接続することにより、主幹導波路１２
５に電圧を印加する構成にすることができる。図１で
は、導波路基板１０１を電気光学効果を有するＬｉＮｂ
Ｏ₃によって構成しているため、主幹導波路１２５に電
圧を印加することにより、ＬｉＮｂＯ₃の電気光学効果
によって、印加電圧に応じてＴＥモード光に対する屈折
率が変化する。この屈折率の変化量に応じて、完全結合
長Ｌ_cが変化する。したがって、主幹導波路１２５の幾
何学的な長さＬが一定であっても、電圧によってＬ_cを
変化させることにより、（数１）または（数２）を満足
させることができる。

【００５３】これにより、被検物体の傾斜や段差等の非
対称の位相分布情報を最も感度よく検出したい場合に
は、（数１）を満足する電圧をかけ、光強度分布等を最
も感度よく検出したい場合には、（数２）を満足する電
圧をかける構成にすることができる。また、位相分布情
報と光強度分布情報とを合わせて検出したい場合には、
（数１）および（数２）の間の任意のＬの値に設定する
よう電圧をかけることができる。また、電圧を印加して
いない場合に、（数１）および（数２）のいずれか一方
を満足するようにＬを定め、電圧を印加したときに他方
を満足するような構成にすることもできる。

【００５４】図１の構成においては、金属膜１１５を主
幹導波路１２５の長手方向の全体に配置しているが、長
手方向の一部のみに配置する構成にすることもできる。
この場合、主幹導波路１２５の端面部分が、ＴＭモード
光についてシングルモード導波路になるように、金属膜
１１５の位置を定める。例えば、金属膜１１５を端面に
連続する領域に、金属膜１１５を配置する。

【００５５】また、上述の実施例の主幹導波路１２５
は、一対の金属膜１１５を装荷し、ＴＭモード光につい
て装荷形のシングルモード導波路として作用し、ＴＥモ
ード光については埋込み形のダブルモード導波路として
作用する。しかしながら、この構成に限らず、ＴＥモー
ド光について装荷形のシングルモード導波路として作用
し、ＴＭモード光について埋込み形のダブルモード導波
路として作用する主幹導波路を構成することも可能であ
る。

【００５６】これは、例えば、主幹導波路１２５の一対
の金属膜１１５の代わりに一対のアモルファスシリコン
膜を装荷する構成にすることにより実現できる。という
のは、アモルファスシリコン膜を配置した場合、ＴＭモ
ード光の等価屈折率とＴＥモード光の等価屈折率は、ア
モルファスシリコン膜の膜厚を選択することによって変
化する。すなわち、ある膜厚では、ＴＭモード光の等価
屈折率には、大きな変化がないが、ＴＥモード光の等価
屈折率は、顕著に小さくなる。また、別の膜厚では、Ｔ
Ｅモード光の等価屈折率には、大きな変化がないが、Ｔ
Ｍモード光の等価屈折率は、顕著に小さくなる。

【００５７】したがって、図１の主幹導波路１２５の構
成で、金属膜１１５の代わりにアモルファスシリコン膜
を用い、この膜厚を適当に選択することによって、ＴＥ
モード光に対して装荷形のシングルモード導波路、ＴＭ
モード光に対して埋込み形のダブルモード導波路の主幹
導波路を形成することができる。また、アモルファスシ
リコン膜を別の膜厚にすることによって、ＴＭモード光
に対してシングルモード導波路、ＴＥモード光に対して
ダブルモード導波路の主幹導波路を形成することができ
る。

【００５８】また、上述の実施例では、導波路基板とし
て、ＬｉＮｂＯ₃を用いたが、これに限らず、ＬｉＴａ
Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ、ＳｉＯ₂、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ソ
ーダガラス、石英等を用いることができる。ＬｉＴａＯ
₃、ＧａＡｓ、および、ＩｎＰを用いた場合には、金属
膜に電圧を印加することにより電気光学効果により完全
結合長Ｌ_cを変化させることができる。また、ＧａＡ
ｓ、および、ＩｎＰを用いた場合には、検出器や光源を
導波路基板上に一体に構成できる。

【００５９】また、上述の実施例では、基板１０１の上
に、直接金属膜１１５を搭載する構成であるが、基板１
０１と金属膜１１５との間に、バッファ層を配置する構
成にすることができる。金属膜１１５の代わりにアモル
ファスシリコン膜を用いる場合も同様である。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、容易に製造できる構成
でありながら、照明光を導波路中で０次モードのみで伝
搬して、中心対称な光スポットを被検物体に照射するこ
とのできるモード干渉型レーザ走査顕微鏡を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のモード干渉型レーザ走査顕
微鏡の構成を示すブロック図。

【図２】（ａ）、（ｂ）導波路を伝搬する０次モードと
１次モードの電界分布を示すグラフ。

【図３】従来のモード干渉型レーザ走査顕微鏡の構成を
示すブロック図。

【符号の説明】

１、１０１…光導波路基板、２、１０２…光源、３、
４、１０３、１０４…検出器、５、６、７、１０５、１
０６、１０７…枝導波路、８、１２５…主幹導波路、１
５、１０８…分岐部、１０、１１０…レンズ、１１、１
１１…被検物体、１２、１１２…差動増幅器、１１３…
制御装置、１１４…表示装置、１１５…金属膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検物体に光を照射するための照明部と、
前記被検物体から反射光を検出するための検出部と、導
波路部とを有し、前記導波路部は、主幹導波路と、主幹導波路を３本の導
波路に分岐する分岐部と、分岐部に接続された３本の枝
導波路とを有し、前記照明部は、前記３本の枝導波路のうちの中央の枝導
波路に、光を入射するように配置され、前記検出部は、前記３本の枝導波路のうち両脇の枝導波
路を伝搬した光を検出するように配置され、前記導波路部は、前記照明部が照射した光を中央の枝導
波路、分岐部、主幹導波路の順に伝搬して主幹導波路の
端面から被検物体に向けて出射し、被検物体からの反射
光を前記端面から入射させて、主幹導波路、分岐部、両
脇の枝導波路の順に伝搬して前記検出部に導くように配
置され、前記主幹導波路は、少なくとも一部が装荷形であり、前記主幹導波路の前記装荷形の部分は、ＴＥモード光お
よびＴＭモード光の一方に対してダブルモード導波路で
あり、他方に対してシングルモード導波路であることを
特徴とするモード干渉型レーザ走査顕微鏡。
【請求項２】請求項１において、前記主幹導波路は、Ｔ
Ｍモード光に対してシングルモード導波路、かつ、ＴＥ
モード光に対してダブルモード導波路であることを特徴
とするモード干渉型レーザ走査顕微鏡。
【請求項３】請求項２において、前記主幹導波路は、Ｔ
Ｍモード光に対して、装荷形の導波路であり、ＴＥモー
ド光に対して、埋込み形の導波路であることを特徴とす
るモード干渉型レーザ走査顕微鏡。
【請求項４】請求項３において、前記主幹導波路は、前
記埋込み形の導波路上に一対の金属膜を装荷し、前記一
対の金属膜は、前記埋込形の導波路の中心線を挟んで配
置されていることを特徴とするモード干渉型レーザ走査
顕微鏡。
【請求項５】請求項１において、前記主幹導波路のＴＭ
モード光を伝搬する部分の中心線は、ＴＥモード光を伝
搬する部分の中心線と一致することを特徴とするモード
干渉型レーザ走査顕微鏡。
【請求項６】請求項１において、前記主幹導波路の端面
から出射された光のうちＴＭモード光を前記被検物体に
照射し、前記被検物体の反射光を、前記主幹導波路のＴ
Ｅモード光方向の偏光に変換して主幹導波路の端面に入
射させる偏光手段をさらに備えることを特徴とするモー
ド干渉型レーザ走査顕微鏡。
【請求項７】請求項１において、前記主幹導波路部は、
少なくとも端面部分を含む領域が、ＴＥモードおよびＴ
Ｍモード光のうちの一方に対して、シングルモード導波
路であることを特徴とするモード干渉型レーザ走査顕微
鏡。
【請求項８】請求項１において、前記導波路部におい
て、前記主幹導波路の端面から入射した光がダブルモー
ドで伝搬する領域の長さＬは、この領域における０次モ
ードと１次モードとの完全結合長をＬ_cとするとき、Ｌ＝Ｌ_c・ｍ（ｍ＝１，２，・・・）、および、Ｌ＝Ｌ_c（２ｍ＋１）／２（ｍ＝０，１，２，・・
・）のうちのいずれかの関係を満たすことを特徴とするモー
ド干渉型レーザ走査顕微鏡。
【請求項９】請求項１において、前記主幹導波路は、電
気光学効果を有する材料によって構成され、前記主幹導波路の装荷形の部分は、金属膜が装荷された
ものであり、前記金属膜は、前記主幹導波路に電圧を印加するための
電圧印加部を兼ねていることを特徴とするモード干渉型
レーザ走査顕微鏡。
【請求項１０】請求項９において、前記導波路部において、前記主幹導波路の端面から入射
したＴＥモード光がダブルモードで伝搬する領域の長さ
Ｌは、前記金属膜に電圧を印加した場合の前記領域のＴ
Ｅモードついての０次モードと１次モードとの完全結合
長をＬ_cとするとき、Ｌ＝Ｌ_c・ｍ（ｍ＝１，２，・・・）、および、Ｌ＝Ｌ_c (２ｍ＋１）／２（ｍ＝０，１，２，・・
・）のうちのいずれかの関係を満たすことを特徴とするモー
ド干渉型レーザ走査顕微鏡。
【請求項１１】主幹導波路と、主幹導波路を３本の導波
路に分岐する分岐部と、分岐部に接続された３本の枝導
波路とを有し、前記枝導波路のうち中央の枝導波路に入射した光を、該
中央の枝導波路、分岐部、主幹導波路の順に伝搬し、前
記主幹導波路に入射した光を、該主幹導波路、分岐部、
両脇の枝導波路の順に伝搬し、前記主幹導波路は、少なくとも一部が装荷形であり、前記主幹導波路の前記装荷形の部分は、ＴＥモード光お
よびＴＭモード光の一方に対してダブルモード導波路で
あり、他方に対してシングルモード導波路であることを
特徴とする光情報検出装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記主幹導波路に
入射し、前記分岐部で分岐され、前記両脇の枝導波路を
伝搬してきた光を検出するための検出部をさらに有する
ことを特徴とする光情報検出装置。