DE69432674T2

DE69432674T2 - Optische faser und ihre herstellung

Info

Publication number: DE69432674T2
Application number: DE69432674T
Authority: DE
Inventors: Motoichi Ohtsu; Shuji Yamato-shi MONONOBE; Uma Maheswari Tokorozawa-shi RAJAGOPALAN
Original assignee: Kanagawa Academy of Science and Technology
Current assignee: Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2014-06-04
Also published as: WO1995025972A1; EP0752601A1; EP0752601B1; ATE240538T1; EP0752601A4; US5812723A; AU2374695A; DE69432674D1; US5928525A

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft eine Lichtleitfaser aus einem Kern zum Übertragen von Licht und einem diesen Kern umhüllenden Mantel zum Begrenzen des in dem Kern übertragenen Lichts und mit einem Vorsprung zur Lichteingabe/-ausgabe, und das Verfahren zur Herstellung derselben.
Stand der Technik
Ein Photonenrastertunnelmikroskop zum Erfassen des in kleinen Bereichen auf einer Probenoberfläche kleiner als die Wellenlänge des Lichts lokalisierten Dämpfungslichts war als ein höchstauflösendes optisches Mikroskop mit einer Auflösung über der Beugungsgrenze eines herkömmlichen optischen Mikroskops bekannt.
Falls zum Beispiel die Probenoberfläche einer Probe 50 von ihrer Rückseite unter Totalreflexionsbedingungen bestrahlt wird, wird auf der Probenoberfläche in Abhängigkeit von der Oberflächenform ein Dämpfungsfeld erzeugt, wie in 1 dargestellt.
Mit dem Photonenrastertunnelmikroskop wird die Intensität des Dämpfungsfeldes mit einem optischen Taster 52 mit einem zugespitzten Kern 51 mit einer Öffnung kleiner als die Wellenlänge des Dämpfungslichts gemessen, wie zum Beispiel in 2 dargestellt. Das heißt, wenn der Scheitel des zugespitzten Kerns 41 auf weniger als ein Abstand in der Größenordnung der abklingenden optischen Wellenlänge angenähert wird, wird das Dämpfungslicht durch den Scheitel des zugespitzten Kerns 51 gestreut, um so in den Kern übertragen zu werden. Das in den Kern übertragene Licht kann auf der dem Messende zum Messen der Intensität des Dämpfungsfeldes abgewandten Seite erfasst werden. Die Form der Probenoberfläche kann durch Herausfinden der Intensitätsverteilung des Dämpfungsfeldes durch Abtasten der Probenoberfläche gemessen werden. Mit diesem Photonenrastertunnelmikroskop wird die Auflösung durch die Form des Scheitels des zugespitzten Kerns 51 bestimmt, sodass durch Verwenden eines optischen Tasters 52 mit der Scheitelgröße des zugespitzten Kerns 51 kürzer als die optische Wellenlänge wie oben beschrieben die Auflösung über der Beugungsgrenze eines herkömmlichen optischen Mikroskops erzielt werden kann.
Die Auflösung des Photonenrastertunnelmikroskops wird durch den effektiven Öffnungsdurchmesser des optischen Tasters bestimmt. Andererseits sinkt die Intensität des Dämpfungsfeldes exponential mit dem Abstand von der Probenoberfläche. Folglich kann der Öffnungsdurchmesser des optischen Tasters einfach durch Verkleinern der Scheitelgröße seiner Spitze verringert werden. Somit ist es zum Verbessern der Auflösung des Photonenrastertunnelmikroskops kritisch, die Spitze des optischen Tasters zuzuspitzen.
Folglich wurden verschiedene Verfahren zum Präparieren eines optischen Tasters mit einer zugespitzten Spitze getestet. Eine Lichtleitfaser wird durch ein Verfahren bestehend aus dem Zuspitzen eines Endes einer Lichtleitfaser aus einem mit Germaniumdioxid dotierten Kern und einem Mantel hergestellt.
Da jedoch ein Manteldurchmesser D (in der Größenordnung von 90 μm) einer herkömmlichen Lichtleitfaser 52 dieser Art deutlich größer als die Länge L eines zugespitzten Kerns 51 (in der Größenordnung von 2 bis 6 μm) ist, neigt ein Randabschnitt 53 des Mantels dazu, auf eine Probe 50 zu stoßen, um die Probe und/oder den Taster zu beschädigen. Da auch der Ausgang des Dämpfungslichts äußerst klein ist, ist es bei der das Dämpfungslicht (die Energie) erfassenden Lichtleitfaser notwendig, den Effekt durch das Streulicht zu vermeiden und die Messleistung zu erhöhen.
Auf der anderen Seite enthält ein optisches Kopplungselement, welches das in einer Lichtleitfaser übertragene Licht mit einem Lichtleiter optisch koppelt, eine Lichtleitfaser 60, eine Linse 61 und einen Lichtleiter 62, wie in 3 dargestellt. Bei diesem optischen Kopplungselement wird das Licht von einem Kern 63 der Lichtleitfaser 60 mittels einer Linse 61 gesammelt und auf den Lichtleiter 62 gerichtet.
Ein weiteres optisches Kopplungselement hat einen halbkreisförmigen Vorsprung 64 an dem Scheitel eines Kerns 63 an einem Ende der Lichtleitfaser 60, wie zum Beispiel in 4 gezeigt. Dieses optische Kopplungselement ist so aufgebaut, dass das in dem Kern 63 übertragene Licht durch den Vorsprung 64 gesammelt wird und auf den Lichtleiter 62 fällt.
Eine Lichtleitfaser mit einem kegelförmigen Abschnitt, der durch selektives Ätzen eines Mantels und eines Kerns der Lichtleitfaser mittels Flusssäure konisch zugespitzt wird, ist in der US 4,445,751 offenbart. Die Lichtleitfaser wird zuerst so geschnitten, dass der Kern bezüglich des Mantels im wesentlichen flach ist. Es wird dann ein kegelförmiger Abschnitt an dem Ende der Lichtleitfaser durch gleichmäßiges konisches Zuspitzen der Lichtleitfaser gebildet, wobei die Länge des kegelförmigen Abschnitts im allgemeinen in der Nähe eines Inches ist. Bevor der kegelförmige Abschnitt benutzt werden kann, ist es gemäß der US 4,445,751 notwendig, den Spitzenteil des Kerns zu entfernen, um ein flaches und poliertes Ende zu bilden. Ferner wird auf dem konisch zugespitzten Teil des Mantels eine dünne Metallschicht gebildet.
Die US 5,138,159 offenbart einen Taster mit einem spitzen Ende, das mit einem totalreflektierenden Film und einem transparenten, elektrisch leitfähigen Film überzogen ist. Ein Ende des Tasters wird mit Flusssäure geätzt, um eine Spitze mit einem spitzen Ende zu bilden.
Ein weiterer Taster mit einem konisch zugespitzten und teilweise metallisierten Abschnitt einer Lichtleitfaser ist in der US 5,288,999 offenbart. Zumindest ein Teil des Tasters ist bei wenigstens einer gegebenen Wellenlänge optisch durchlässig, und der Taster hat ein distales Ende. Eine optische Öffnung mit einem Durchmesser kleiner als die gegebene Wellenlänge ist in dem distalen Ende definiert. Der Taster weist eine Faser mit einem kegeligen Bereich auf, das adiabatisch konisch zugespitzt ist, wobei der konische Bereich in einer im wesentlichen flachen Stirnseite endet, die in einer Ebene im wesentlichen senkrecht zu der Faser orientiert ist, und die Öffnung durch die Stirnseite definiert ist. Wenigstens ein Teil einer Mantelaußenfläche in dem kegeligen Bereich ist mit Metall überzogen, das einen metallischen Hohlleiterabschnitt definier, der einen Metallmodus führen kann.
Ein optisches Nahfeldmikroskop mit Glasfasern ist in der US 4,725,727 offenbart. Die Glasfasern haben ein um etwa λ/20 konisch zugespitztes Ende und sind metallisiert.
Die EP 0 545 538 offenbart einen Taster für ein optisches Nahfeldrastermikroskop. Der Taster ist vorzugsweise aus einer konisch zugespitzten Lichtleitfaser gemacht. Ferner kann auf der Außenseite der Faser wenigstens in dem konischen Bereich ein lichtundurchlässiger Überzug vorgesehen sein, um die in der Faser übertragene elektromagnetische Strahlung zu begrenzen. Das konische Ende der Faser endet in einer im wesentlichen flachen Seite, die im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse der Faser orientiert ist. Eine optische Öffnung ist in dem flachen Ende definiert, indem entweder einfach das flache Ende von dem lichtundurchlässigen Überzug freigelassen wird oder indem der undurchlässige Überzug auf das flache Ende sowie auf die Seiten der Lichtleitfaser angewendet wird, wobei eine Öffnung kleiner als das flache Ende ausgenommen ist oder das Material des lichtundurchlässigen Überzugs von einem kreisförmigen Bereich bei oder nahe der Mitte des flachen Endes entfernt wird.
Außerdem offenbart die EP 0 545 538 ein Ziehverfahren mit dem Erwärmen der Faser und dem Ziehen der Faser unter einem gewissen Programm, das in der Herstellung eines Fasertasters resultiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtleitfaser vorzusehen, bei der das Umfangsende des Mantels nicht dazu neigt, auf eine Probenoberfläche zu stoßen, und die eine hohe Auflösung zeigt und einfach herzustellen ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser vorzusehen, durch welche die Lichtleitfaser mit der hohen Auflösung einfach gefertigt werden kann.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Lichtleitfaser wird in einem Photonenrastertunnelmikroskop, welches das in einem Bereich kleiner als die Wellenlänge des Lichts lokalisierte Dämpfungslicht auf der Oberfläche einer Probe erfasst, als ein optischer Taster verwendet, der in der Nähe der Oberfläche der Probe zum Streuen des Dämpfungslichts zum Erfassen des Streulichts angeordnet ist. Die Lichtleitfaser ist so angeordnet, dass der Scheitel ihres spitzen Endes in der Nähe der Oberfläche der Probe ist und das Dämpfungslicht auf der Oberfläche streut, um das Licht zu dem Kern zu leiten. Die Lichtleitfaser hat einen kleinen Kegelwinkel des spitzen Endes und einen kleinen Durchmesser am Ende (Krümmungsradius am Scheitel), und arbeitet damit als optischer Taster mit einer hohen Messleistung.
Weitere Aufgaben, Wirkungen und veranschaulichendere Konstruktionen der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsbeispielen offensichtlicher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch das Prinzip eines Photonenrastertunnelmikroskops.
2 zeigt die Funktionsweise der Erfassung einer abklingenden Welle eines in 1 dargestellten Photonenrastertunnelmikroskops.
3 zeigt den Aufbau eines herkömmlichen optischen Kopplungselements.
4 zeigt den Aufbau eines weiteren herkömmlichen optischen Kopplungselements.
5 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel.
6 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel.
7 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel.
8 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem vierten Vergleichsbeispiel.
9 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem fünften Vergleichsbeispiel.
11 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem sechsten Vergleichsbeispiel.
12 zeigt den Aufbau einer Lichtleitfaser gemäß einem siebten Vergleichsbeispiel.
13 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen einem Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F in einer Ätzflüssigkeit, die zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß einem achten Vergleichsbeispiel verwendet wird, und einem Winkel θ eines zugespitzten Endes eines Kerns der Lichtleitfaser.
14 ist ein Flussdiagramm einer Arbeitsabfolge einer Lichtleitfaser in einem Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser des achten Vergleichsbeispiels.
15 ist eine Querschnittsdarstellung einer Lichtleitfaser in jedem Schritt in dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß dem achten Vergleichsbeispiel.
16 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen der Ätzzeit in dem zweiten Ätzschritt in dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser des achten Vergleichsbeispiels und dem Manteldurchmesser des Abschnitts mit verringertem Durchmesser.
17 ist ein Diagramm des Unterschieds Δθ zwischen einem Winkel θ₁ eines Endes eines durch ein erstes Ätzen (welches eine Ätzflüssigkeit mit einem Volumenanteil von Ammoniumfluorid NH₄F von X verwendet), zugespitzten Kerns und einem Winkel θ₂ eines Endes eines im Verlauf des zweiten Ätzschritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser der vorliegenden Erfindung in dem zweiten Ätzschritt zugespitzten Kerns.
18 ist eine Querschnittsdarstellung einer Lichtleitfaser in jedem Schritt in dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
19 zeigt einen beispielhaften Beschichtungsschritt eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
20 ist eine Querschnittsdarstellung einer Lichtleitfaser in jedem Schritt in dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß einem neunten Vergleichsbeispiel.
21 zeigt einen beispielhaften dritten Ätzschritt in dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß dem neunten Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt das Ätzen einer Lichtleitfaser in dem dritten Ätzschritt. 23 zeigt das Ätzen einer Lichtleitfaser in dem dritten Ätzschritt.
24 zeigt das Ätzen einer Lichtleitfaser in dem dritten Ätzschritt.
25 zeigt einen Beschichtungsschritt in dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß dem neunten Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Eine Lichtleitfaser gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen mittleren Kern und einen den Kern umhüllenden Mantel und ist als länglicher gerader Gegenstand ausgebildet.
Der Kern ist zum Übertragen des Lichts darin konstruiert, während der Mantel zum Begrenzen des in dem Kern übertragenen Lichts entwickelt ist.
Bezug nehmend auf 5 besteht eine Lichtleitfaser eines ersten Vergleichsbeispiels aus einer Lichtleitfaser 1 mit einem Manteldurchmesser d₀ und einem Kerndurchmessern d_c. Die Lichtleitfaser des Vergleichsbeispiels hat einen Endabschnitt 3 von reduziertem Durchmesser mit einem Manteldurchmesser d₂ eines Bereichs eines Mantels 2 einer reduzierten Dicke und weist einen zugespitzten Kern 5 mit einem Kegelwinkel θ auf, den man durch Zuspitzen des Kerns 4 am Scheitel des Abschnitts 3 von reduziertem Durchmesser erhält.
Diese Lichtleitfaser wird in einem Photonenrastertunnelmikroskop, das zum Erfassen des in einem Bereich kleiner als die Wellenlänge von Licht auf der Oberfläche einer Probe lokalisierten Dämpfungslichts konstruiert ist, als ein in der Nähe der Probe befestigter optischer Taster zum Streuen und Erfassen des Dämpfungslichts verwendet.
Die Lichtleitfaser 10 wird mit einem äußersten Ende des zugespitzten Kerns 5 in der Nähe der Oberfläche der Probe angeordnet verwendet. Der zugespitzte Kern 5 streut das Dämpfungslicht auf der Oberfläche der Probe und führt es zu dem Kern 4. Die Lichtleitfaser 10 erweist sich als ein optischer Taster hoher Leistung, weil sie den zugespitzten Kern 5 mit einem kleinen Kegelwinkel θ und einem kleinen Durchmesser im Scheitel (kleiner Krümmungsradius im Scheitel) aufweist.
Die Lichtleitfaser 10 mit einem solchen Aufbau weist den zugespitzten Kern 5, den man durch Zuspitzen des Kerns 4 erhält, im Scheitel des Abschnitts 3 von reduziertem Durchmesser, der einen Abschnitt von reduzierter Dicke des Mantels 2 repräsentiert, auf. Somit dient der Abschnitt 3 von reduziertem Durchmesser als eine Verlängerung, die im wesentlichen eine Länge L₂ des zugespitzten Kerns 5 um ihre Länge L₁ verlängert. Deshalb stößt bei der vorliegenden Lichtleitfaser 10 das Umfangsende des Mantels 2 während des Gebrauchs nicht gegen eine Probe, sodass nur ein geringes Risiko des Brechens der Lichtleitfaser 10 selbst existiert. Außerdem funktioniert der Abschnitt 3 von reduziertem Durchmesser zufriedenstellend als Mantel für die Lichtleitfaser 10, indem der Manteldurchmesser d₂ auf d₂ ≥ 2d_c eingestellt wird.
Eine Lichtleitfaser gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel weist am spitzen Ende 5 der Lichtleitfaser, in der Form ähnlich dem ersten Vergleichsbeispiel, eine erste Überzugsschicht 6A aus Chrom und eine zweite Überzugsschicht 6B aus Gold auf, während sie auch eine kleine Öffnung 7 kleiner als die Wellenlänge des Erfassungslichts aufweist, wie zum Beispiel in 6 dargestellt.
Außerdem ist bei einer Lichtleitfaser zum Erfassen des Dämpfungslichts in dem photonenrastertunnelmikroskop eine das Licht begrenzende Überzugsschicht wünschenswert, die in einem Bereich außer dem spitzen Ende vorgesehen ist, um den Effekt des Streulichts zum Verbessern der Messleistung zu verringern. Es ist bekannt, dass Gold hohe Lichtbegrenzungseigenschaften besitzt und nicht der Oxidation unterliegt. Außerdem kann Gold effektiv thermische Strahlung kontrollieren und den Effekt von Temperaturschwankungen verringern, und es ist damit eine vielversprechende Probe als Überzugsschicht.
Jedoch ist Gold nicht geeignet für eine Abscheidung auf dem Quarzglas, sodass es, selbst wenn es direkt auf den Scheitel einer Lichtleitfaser geschichtet wird, schwierig ist, eine Dicke nicht weniger als 10 μm gleichmäßig zu beschichten, sodass es vermutlich leicht gelöst wird. Aus diesem Grund ist bei der Lichtleitfaser des vorliegenden Vergleichsbeispiels die zweite Überzugsschicht 6B aus Gold gleichmäßig und stabil durch Vorsehen der ersten Überzugsschicht 6A aus Chrom gemacht, wie oben beschrieben.
Ferner dienen bei der Lichtleitfaser 5, die wie in 6 dargestellt geformt ist, die Überzugsschichten 6A, 6B auf der Oberfläche des zugespitzten Kerns 5 als Lichtbegrenzungsabschnitt, sodass das Messlicht mit einer Wellenlänge nahe der Größe der Öffnung 7 bei der Öffnung 7 im Scheitel des zugespitzten Kerns 5 selektiv erfasst werden kann. Das heißt, da der Durchmesser der Öffnung 7 geringer als die Wellenlänge des Messlichts ist, kann sich normal ausbreitendes Licht nicht in den zugespitzten Kern 5 eindringen, und nur das Dämpfungslicht wird durch den Scheitel des zugespitzten Kerns 5, der an der Öffnung 7 frei liegt, gestreut, um so durch den Scheitel des zugespitzten Kerns 5 der an der Öffnung 7 frei liegt, zu streuen, um über den zugespitzten Kern 5 in den Kern 4 einzudringen. Somit kann der Effekt des Streulichts zum Erhöhen der Messleistung verringert werden. Falls zum Beispiel die Lichtleitfaser als ein optischer- Taster für das obige Photonenrastertunnelmikroskop verwendet wird, kann das Dämpfungslicht mit einer äußerst geringen Leistung zuverlässig erfasst werden.
Ferner ist bei einer Lichtleitfaser eines dritten Vergleichsbeispiels ein spitzes Ende 24 mit einem Endwinkel θ, das man durch kegeliges Zuspitzen beginnend von dem Umfang eines Mantels 23 zu der Mitte des Kerns 22 erhält, an einem Ende einer Lichtleitfaser 21 mit dem Durchmesser d_c eines Kerns 22 und dem Durchmesser d₀ eines Mantels 23 vorgesehen, wie zum Beispiel in 7 dargestellt. Insbesondere beträgt der Durchmesser d_c des Kerns 22 3,4 μm, der Durchmesser d₀ des Kerns 23 beträgt 12,5 μm, der Endwinkel θ des spitzen Endes 24 beträgt 25°, und der Krümmungsradius im Scheitel des spitzen Endes 24 beträgt 5 μm oder weniger. Der Kern 22 der Lichtleitfaser ( besteht aus mit Germaniumdioxid GeO₂ dotiertem Quarz Si₂ (Glas), während der Mantel 3 aus Quarz SiO₂ (Glas) besteht.
Mit dem obigen Aufbau der Lichtleitfaser 15, ähnlich der in 5 dargestellten Lichtleitfaser 10, kann die Lichtleitfaser als optischer Taster für das Photonenrastertunnelmikroskop verwendet werden. Der Scheitel des spitzen Endes 24 dient als Detektor zum Erfassen des Dämpfungslichts durch Streuen des Dämpfungslichts und Führen desselben in den Kern 22.
Da bei der obigen Form der Lichtleitfaser das spitze Ende von dem Außenumfang des Mantels 23 zu der Mitte des Kerns 22 geformt ist, stößt der Umfang des Mantels nicht gegen die Probenoberfläche, wodurch die Probenoberfläche oder die Lichtleitfaser 20 selbst gegen Zerstörung gesichert wird, wodurch eine Lichtleitfaser hoher Auflösung vorgesehen wird.
Eine Lichtleitfaser gemäß einem vierten Vergleichsbeispiel weist an dem spitzen Ende 24 der Lichtleitfaser, in der Form ähnlich dem dritten Vergleichsbeispiel, eine erste Überzugsschicht 25A aus Chrom und eine zweite Überzugsschicht 25B aus Gold auf, und weist auch eine kleine Öffnung 26 kleiner als die Wellenlänge des Messlichts auf, wie zum Beispiel in 8 dargestellt. Durch Vorsehen der ersten Überzugsschicht 25A aus Chrom ist die zweite Überzugsschicht 25B aus Gold gleichmäßig und stabil gemacht.
Während die zweite Überzugsschicht 25B des vorliegenden vierten Vergleichsbeispiels aus Gold gemacht ist, kann sie auch aus einer beliebigen Lichtbegrenzungsprobe wie beispielsweise Aluminium oder Silber gemacht sein. Während die erste Überzugsschicht 25A in dem obigen Beispiel aus Chrom gemacht ist, ist es außerdem ausreichend, wenn die erste Überzugsschicht 25A aus einer Probe ist, die einfach auf Quarzglas befestigt oder abgeschieden wird und auf der eine für die zweite Überzugsschicht 25B verwendete Probe einfach befestigt oder abgeschieden wird.
Mit der Lichtleitfaser 28 mit der obigen Form dient die Überzugsschicht 25 auf der Oberfläche des spitzen Endes 24 als Lichtbegrenzung. Falls die Lichtleitfaser als optischer Taster für das Photonenrastertunnelmikroskop verwendet wird, wird deshalb das Dämpfungslicht nur durch den Scheitel des spitzen Endes 24, der aus der Öffnung 26 frei liegt, gestreut, um so zu dem Kern 22 zugeführt zu werden. Auf diese Weise kann zum Erhöhen der Messleistung das Messlicht nur in der am Scheitel des spitzen Endes 26 geformten Öffnung 26 erfasst werden, wodurch der Effekt des die Messleistung mindernden Streulichts reduziert wird. Daher kann das Dämpfungslicht mit einer äußerst geringen Leistung zuverlässig erfasst werden.
Bei der Lichtleitfaser eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ein spitzes Ende 24, das durch kegeliges Zuspitzen von dem Außenumfang des Mantels 23 erhalten wird, an einem Ende der Lichtleitfaser 21 mit einem Durchmesser d_c des Kerns 22 und einem Durchmesser d₀ des Mantels 23 ausgebildet, wie zum Beispiel in 9 dargestellt. Diese Lichtleitfaser 29 weist am Scheitel des Kerns 22 am Scheitel des spitzen Endes 24 ein spitzes Ende 24A mit einem spitzeren Winkel als dem Winkel des Mantels an dem spitzen Ende 24 auf. Wie bei dem oben beschriebenen dritten Vergleichsbeispiel ist das spitze Ende dieses Mantels 23 kegelig zugespitzt, sodass, falls die Lichtleitfaser 29 als ein optischer Taster für das Photonenrastertunnelmikroskop verwendet wird, der Umfang des Mantels 23 nicht gegen die Probenoberfläche stößt, wodurch die Probe oder die Lichtleitfaser 29 selbst nicht zerstört werden.
Da der Kegelwinkel des spitzen Endes 24A der Lichtleitfaser 29 für das Dämpfungslicht zum Verringern des Krümmungsradius am spitzen Ende reduziert ist, wird es außerdem möglich, die Auflösung zu verbessern.
Bei einer Lichtleitfaser gemäß einem fünften Vergleichsbeispiel weist ein Ende einer Lichtleitfaser 31 aus einem Kern 32 und einem Mantel 33 einen Abschnitt 34 von verringertem Durchmesser auf, den man durch Reduzieren des Durchmessers eines Teils des Mantels 33 erhält, der Scheitel des Abschnitts 34 von reduziertem Durchmesser hat einen zugespitzten Kern 35, den man durch Zuspitzen des Kerns 32 erhält, und der distale Abschnitt des zugespitzten Kerns 35 hat einen flachen Scheitel 36 einer kleinen Fläche, wie zum Beispiel in 10 dargestellt. Der Kern 32 der Lichtleitfaser 30 hat einen Durchmesser d_c gleich 3,4 μm, der Mantel 33 hat einen Durchmesser d₀ gleich 125 μm, der Abschnitt 34 von reduziertem Durchmesser hat einen Durchmesser d₂ gleich 18 μm, und der flache Scheitel 36 hat einen Durchmesser gleich 20 nm. Der Kern 32 der Lichtleitfaser 31 besteht aus mit Germaniumdioxyd GeO₂ dotiertem Quarz SiO₂, während der Mantel 33 aus Quarz SiO₂ besteht.
Die Lichtleitfaser 30 mit einer solchen Form wird als ein optischer Taster für das Photonenrastertunnelmikroskop verwendet, während es auch zum Einbringen des in der Lichtleitfaser 31 übertragenen Lichts in einen Lichtleiter verwendet werden kann. In einem solchen Fall dringt das in dem Kern 32 übertragene Licht in den Lichtleiter nur am flachen Scheitel 36 über den zugespitzten Kern 35 ein.
Die Lichtleitfaser gemäß einem sechsten Vergleichsbeispiel weist eine lichtbegrenzende Überzugsschicht auf der Oberfläche des Vorsprungs 34 der Lichtleitfaser, in der Form ähnlich dem fünften Vergleichsbeispiel, auf. Bei der Lichtleitfaser, die zum Beispiel in 11 dargestellt ist, ist ein Abschnitt 34 von reduziertem Durchmesser, den man durch Reduzieren des Durchmessers eines Teils des Mantels 33 erhält, an einem Ende der Lichtleitfaser 31 aus einem Kern 32 und einem Mantel 33 gebildet, ein zugespitzter Kern 35, den man durch Zuspitzen des Kerns 32 erhält, ist am Scheitel des Abschnitts 34 von reduziertem Durchmesser geformt, ein flacher Scheitel 36 eines reduzierten Bereichs ist am Scheitel des zugespitzten Kerns 35 geformt, eine erste Überzugsschicht 37A aus Chrom und eine zweite Überzugsschicht 37B aus Gold sind an dem zugespitzten Kern 35 vorgesehen, und ein flacher Scheitel 36 ist an dem Scheitel des zugespitzten Kerns 35 als eine Öffnung geformt.
Die Lichtleitfaser 38 der oben beschriebenen Form wird zum Beispiel in dem oben beschriebenen Photonenrastertunnelmikroskop als ein optischer Taster zum Erfassen des Dämpfungslichts verwendet. Die Überzugsschicht 37 auf der Oberfläche des zugespitzten Kerns 35 dient als Lichtbegrenzung zum Begrenzen des Streulichts und der Scheitel des flachen Scheitels 36 dient als Erfassungsabschnitt zum Streuen des Dämpfungslichts und Führen desselben in den Kern 32, sodass das Dämpfungslicht ohne Beeinflussung durch das Streulicht erfasst werden kann, wodurch eine Lichtleitfaser mit einer höheren Messleistung als in dem herkömmlichen System vorgesehen wird.
Während die zweite Überzugsschicht 37B des vorliegenden Vergleichsbeispiels aus Gold gemacht ist, kann sie auch aus irgendeiner geeigneten Lichtbegrenzungsprobe wie beispielsweise Aluminium oder Silber gemacht sein. Während die erste Überzugsschicht 37A in dem obigen Vergleichsbeispiel aus Chrom gemacht ist, ist es außerdem ausreichend, falls die erste Uberzugsschicht 37A aus einer Probe ist, die einfach auf Quarz glas befestigt oder abgeschieden wird und auf der eine für die zweite Überzugsschicht 37B verwendete Probe einfach befestigt oder abgeschieden wird.
Ein optisches Kopplungselement eines siebten Vergleichsbeispiels weist eine Lichtleitfaser 38 ähnlich derjenigen des sechsten Vergleichsbeispiels und einen Lichtleiter 39 in der Form einer transparenten ebenen Platte auf, wie zu Beispiel in 12 gezeigt.
Bei dein optischen Kopplungselement tritt das in dem Kern 32 übertragene Licht nur über den zugespitzten Kern 35 und die Öffnung des flachen Scheitels 36 in den Lichtleiter 39 ein, sodass das Element als ein optisches Kopplungselement mit einer hohen Lichtkopplungsleistung funktioniert.
Zusätzlich wird bei der oben beschriebenen Lichtleitfaser des ersten Ausführungsbeispiels das in der Nähe des Scheitels des spitzen Endes oder nahe der Öffnung durch das auf den Kern einfallende Licht erzeugte Dämpfungslicht zum Beispiel auf einen dünnen organischen Film gerichtet, um als Aufzeichnungslichtquelle für eine Informationsaufzeichnung hoher Dichte auf den dünnen organischen Film zu dienen.
Es wird nun das Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß einem achten Vergleichsbeispiel erläutert.
Es wird zuerst das Atzen einer Lichtleitfaser erläutert.
Falls bei einer Lichtleitfaser aus einem Kern aus mit Germaniumdioxid GeO₂ dotiertem Quarz SiO₂ und einem Mantel aus Quarz SiO₂ die Stirnseite der Faser mit einer gepufferten Fluorwasserstofflösung bestehend aus 40 Gew.-% wässriger Lösung Ammoniumfluorid und 50 Gew.-% Flusssäure und Wasser mit einem Volumenverhältnis von X : I : Y, wobei Y willkürlich ist, benetzt wird, werden der Mantel und der Kern durch eine chemische Reaktion geätzt, dargestellt durch: SiO₂: SiO₂ + 6HF → H₂SiF₆ + 2H₂O H₂SiF₆ + 2NH₃ → (NH₄)₂SiF₆ GeO₂: GeO₂ + 6HF → H₂GeF₆ + 2H₂O H₂GeF₆ + 2NH₃ → (NH₄)₂GeF₆
Der Kern aus mit Germaniumdioxid GeO₂ dotiertem Quarz und der Mantel aus Quarz erfahren in der gepufferten Fluorwasserstofflösung unterschiedliche Auflösungsraten.
Diese unterschiedlichen Auflösungsraten des Kerns und des Mantels sind stark mit dem Volumenverhältnis X des Ammoniumfluorids korreliert. Obwohl es eine leichte Schwankung in Abhängigkeit von der Temperatur der Flüssigkeit gibt, ist die Auflösungsrate des Kerns im wesentlichen gleich derjenigen des Mantels für X = 1,5 bis 1,7, während die Auflösungsrate des Kerns für X < 1,5 (oder X < 1,7) schneller ist und die Auflösungsrate des Mantels für X > 1,5 (oder X > 1,7) schneller ist. Folglich können durch Verwenden der gepufferten Fluorwasserstofflösung als Ätzlösung der Kern und der Mantel selektiv geätzt werden.
Ferner wurden die folgenden Proben A bis E der Lichtleitfasern jeweils mit dem Manteldurchmesser d₀ von 125 μm, einem Kerndurchmesser d_c von 3,4 μm und unterschiedlichen Dotierungen von Germaniumdioxid (GeO₂) im Kern mittels einer Ätzlösung, in der das Volumenverhältnis Y auf 1 gesetzt ist und das Volumenverhältnis X von Ammoniumfluorid NH₄F variiert wird, zum Zuspitzen der Kerne bearbeitet, um die Beziehung zwischen dem Kegelwinkel θ des Kerns und dem Volumenverhältnis X von Ammoniumfluorid NH₄F in der Ätzlösung zu untersuchen, wobei
Probe A mit einer GeO₂-Dotierung im Kern von 1,6 Mol-%;
Probe B mit einer GeO₂-Dotierung im Kern von 8,5 Mol-%;
Probe C mit einer GeO₂-Dotierung im Kern von 14 Mol-%;
Probe D mit einer GeO₂-Dotierung im Kern von 23 Mol-%;
Probe E mit einer GeO₂-Dotierung im Kern von 22 Mol-% und einer Fluor-Dotierung im Mantel von 2,1 Mol-%.
Die Ergebnisse sind in 13 dargestellt.
Wie man in 13 erkennen kann, kann der Kern zugespitzt werden, um ein spitzes Ende mit einem Kegelwinkel θ am Scheitel der Lichtleitfaser zu bilden, indem eine Ätzlösung mit X : 1 : 1 verwendet wird.
Das heißt, bei den Lichtleitfasern der Proben A bis D mit einem reinen Quarzmantel wird die Auflösungsrate des Kerns im wesentlichen gleich derjenigen des Mantels im wesentlichen für X = 1,5 bis 1,7. Deshalb kann die Ätzlösung mit X > 1,5 (oder 1,7) zum Zuspitzen des Kerns verwendet werden. Andererseits ist bei einer Lichtleitfaser der Probe E mit dem Mantel aus mit Fluor dotiertem Quarz die Auflösungsrate des Mantels schneller als diejenige für den Mantel aus reinem Quarz, wobei die zwei Raten für im wesentlichen X = 1 gleich werden. Deshalb kann das Zuspitzen unter Verwendung eine Ätzlösung mit X > 1 ausgeführt werden. Bei der Lichtleitfaser der Probe E erhält man das spitze Ende mit dem Kegelwinkel θ von 14° durch Ausführen des Zuspitzens mit der Ätzlösung mit X = 5. Dieser Kegelwinkel ist ein Kegelwinkel θ kleiner als in dem Fall der Faser mit einem Mantel aus reinem Quarz.
Außerdem kann der Abschnitt von reduziertem Durchmesser mit dem reduzierten Mantel an einem Ende einer Lichtleitfaser durch Ausführen eines Ätzens unter Verwendung einer Ätzlösung mit einem geringen Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F, für das die Auflösungsraten für den Mantel und den Kern zueinander gleich werden, geformt werden.
Falls die Ätzlösung mit einem geringen Volumenanteil von Ammoniumfluorid NH₄F verwendet wird, kann der Mantel der Lichtleitfaser zum Formen eines Abschnitts von reduziertem Durchmesser mit einem Mantel von reduzierem Durchmesser an einem Ende der Lichtleitfaser selektiv geätzt werden.
Ferner wurde experimentell gezeigt, dass, da die Verwendung einer Ätzlösung mit dem Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F kleiner als ein gewisser Wert zu einem zurück genommenen Scheitel der Lichtleitfaser und zu einer verkürzten Ätzzeit führt, eine Ätzlösung mit X = 1,5 bis 1,8 am bevorzugtesten ist, um den Abschnitt von reduziertem Durchmesser an einem Ende der Lichtleitfaser zu formen. Durch Einstellen der Ätzzeit konnte ein Abschnitt von reduziertem Durchmesser mit einem Manteldurchmesser d₁, verringert auf 1/3 des Durchmessers d₀ des ursprünglichen Mantels, geformt werden.
Falls der Wert des Volumenanteils von Ammoniumfluorid NH₄F größer als ein voreingestellter Wert ist, wird die Ätzzeit verlängert, sodass das Ätzen nicht innerhalb einer praktisch akzeptablen Zeit beendet werden kann. Der Wert von X nicht größer als 30 wird für die richtige Ätzzeit bevorzugt.
Das Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser wird unter Bezugnahme auf 14 und 15 erläutert.
In dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser wird eine Lichtleitfaser mit der Form, wie in 5 dargestellt, unter Verwendung einer Lichtleitfaser mit einem Manteldurchmesser d₀ und einem Kerndurchmesser d_c als Ausgangsprobe gemäß einer in einem Flussdiagramm von 14 dargestellten Prozessabfolge präpariert.
Bei dem vorliegenden Verfahren zum Präparieren der Lichtleitfaser wird die Ausgangsprobe in einem ersten Ätzschritt unter Verwendung einer Ätzlösung, einer gepufferten Fluorwasserstofflösung mit dem Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F so eingestellt, dass er im wesentlichen gleich einem Wert zur Herstellung der im wesentlichen gleichen Kern- und Mantelauflösungsraten ist, zum Bilden eines Abschnitts 3 von reduziertem Durchmesser an einem Ende einer Lichtleitfaser 1 geätzt. Die resultierende Probe wird in einem zweiten Ätzschritt unter Verwendung einer gepufferten Fluorwasserstofflösung mit dem Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F so eingestellt, dass er größer als ein Wert entsprechend den im wesentlichen gleichen Kern- und Mantelauflösungsraten ist, als Ätzlösung zum Formen eines zugespitzten Kerns 5, der ein zugespitzter Scheitel des Abschnitts 3 von reduziertem Durchmesser ist, geätzt.
Das heißt, in dem ersten Ätzschritt wurde die Lichtleitfaser mit dem Manteldurchmesser d₀ und dem Kerndurchmesser d_c, wie in 15A dargestellt, unter Verwendung einer Ätzlösung mit X im wesentlichen gleich einem Wert, für den die Kernauflösungsrate im wesentlichen gleich der Mantelauflösungsrate ist, geätzt, sodass der Manteldurchmesser d₁ an einem Ende davon d₁ = d₀ ist. Beginnend von dem Zustand, in dem der Manteldurchmesser d₁ = d₁, wird das Ätzen durchgeführt, bis der erforderliche Wert für den ersten Ätzschritt d_g (d₀ > d_g > 2d_c + δ) erreicht ist, um einen Abschnitt 3 von reduziertem Durchmesser mit einem Manteldurchmesser d₁ = d_g und einer Länge L₀ zu formen, wie in 15B dargestellt.
In dem zweiten Ätzschritt wurde die Lichtleitfaser 1 mit dem Manteldurchmesser d₀ und dem Kerndurchmesser d_c wie in 15C dargestellt unter Verwendung einer Ätzlösung mit einem so eingestellten X, dass er größer als ein Wert entsprechend den im wesentlichen gleichen Kern- und Mantelauflösungsraten ist, geätzt, sodass der Manteldurchmesser d₂ an dem Abschnitt 3 von reduziertem Durchmesser d₂ = d_g ist. Beginnend von dem Zustand, in dem der Manteldurchmesser d₂ = d_g ist, wird das Ätzen durchgeführt, bis der erforderliche Wert d_P für den zweiten Ätzschritt (2d_c + δ > d_P > 2d_c) erreicht ist, um einen zugespitzten Kern 5 mit einer Länge L₂ und einem Kegelwinkel θ am Scheitel des Abschnitts 3 von reduziertem Durchmesser mit dem Manteldurchmesser d₂ = d_P zu formen, wie in 15D dargestellt.
Weiter ist 6 der reduzierte Manteldurchmesser, den man durch Formen des zugespitzten Kerns 5 mit einer Länge L₂ und einem Kegelwinkel θ an einem Ende der Lichtleitfaser 1 mit dem Manteldurchmesser d₀ und dem Kerndurchmesser d_c durch einen Ätzvorgang unter Verwendung einer Ätzlösung mit einem so eingestellten X, dass es größer als der Wert entsprechend der im wesentlichen gleichen Kern- und Mantelauflösungsrate ist, erhält. Der Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F der in dem ersten Ätzvorgang verwendeten Ätzlösung und die Ätzzeit wurden durch vorherige Experimente aus dem Kegelwinkel θ des zugespitzten Kerns 5 festgestellt, um den Durchmesser δ zu finden und die erforderlichen Werte d_g und d_p und den Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F in der für den ersten Ätzschritt verwendeten Ätzlösung und die Ätzzeit t₁ einzustellen.
Die Lichtleitfaser des Beispiels E mit der GeO₂-Dotierung im Kern von 22 Mol-% und der Fluor-Dotierung im Mantel von 2,1 Mol-% wurde für 40 Minuten mit einer Ätzlösung mit X = l in dem ersten Ätzschritt geätzt und weiter für 40 Minuten mit einer Ätzlösung mit X = 5 in dem zweiten Ätzschritt geätzt. Auf diese Weise konnte eine Lichtleitfaser mit dem Manteldurchmesser d₂ des Abschnitts 3 von reduzierem Durchmesser aus der Ausgangslichtleitfaser mit dem Manteldurchmesser d₂ von 125 μm auf 24 μm reduziert präpariert werden.
Andererseits wurde die Lichtleitfaser des Beispiels E für 60 Minuten durch das herkömmliche Herstellungsverfahren unter Verwendung einer Ätzlösung mit X = 5 zum Zuspitzen des Kerns geätzt, um eine Lichtleitfaser mit einem Manteldurchmesser d₂ von 88 μm herzustellen.
Die Lichtleitfaser des Beispiels A, mit der GeO₂-Dotierung von 3,6 Mol-% im Kern, wurde in dem ersten Ätzschritt für 60 Minuten unter Verwendung einer Ätzlösung mit X = 1,7 geätzt, und anschließend in dem zweiten Ätzschritt unter Verwendung der Ätzlösungen mit X = 3,4 und 20 geätzt, um die Beziehung zwischen dem Manteldurchmesser d₂ des Abschnitts 3 von reduziertem Durchmesser und der Ätzzeit t₂ für den zweiten Ätzschritt zu überprüfen. Die Ergebnisse sind in 16 dargestellt.
In 16 zeigt eine Linie A₁ die Ergebnisse des Ätzens mit einer Ätzlösung von X = 3 in dem zweiten Ätzschritt, während eine Linie A₂ die Ergebnisse des Ätzens mit einer Ätzlösung von X = 4 in dem zweiten Ätzschritt zeigt. Eine Linie A₃ zeigt die Ergebnisse des Ätzens mit einer Ätzlösung von X = 20 in dem zweiten Ätzschritt.
Es wurde dann der Unterschied Δθ = θ₁ – θ₂, wobei θ₁ und θ₂ die Kegelwinkel bezeichnen, überprüft. Der Kegelwinkel θ₁ ist der Kegelwinkel, den man durch Zuspitzen des Kerns durch ein Ätzen unter Verwendung einer Ätzlösung mit einem Volumenanteil X an jeder der Lichtleitfaser der Probe A mit der GeO₂-Dotierung im Kern von 3,6 Mol-%, der Lichtleitfaser der Probe D mit der GeO₂-Dotierung im Kern von 23 Mol-% und der Lichtleitfaser der Probe E mit der GeO₂-Dotierung im Kern von 22 Mol-% und mit der Fluor-Dotierung im Mantel von 2,1 Mol-% erhält. Der Kegelwinkel θ₂ ist der Kegelwinkel, den man durch Zuspitzen des Kerns durch den zweiten Ätzschritt unter Verwendung der gleichen Ätzlösung erhält. Die Ergebnisse sind in 17 dargestellt, wobei die Werte 14 bis 124 die Abhängigkeit des Kegelwinkels θ in den jeweiligen Messungen bezeichnen.
Wie man aus 16 und 17 sehen kann, konnte der Manteldurchmesser d₂ des Abschnitts 3 von reduziertem Durchmesser bis auf 1/5 des ursprünglichen Manteldurchmessers d₀ verfeinert werden, während der Kegelwinkel θ des zugespitzten Kerns 5 beibehalten wurde. Außerdem konnte der Kegelwinkelunterschied Δθ auf 0,5° oder weniger gehalten werden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtleitfaser mit einer in 7 dargestellten Form durch eine in 18 dargestellte Prozessabfolge unter Verwendung einer Lichtleitfaser mit einem Manteldurchmesser d₀ und einem Kerndurchmesser d_c als Ausgangsprobe präpariert.
In der folgenden Beschreibung besitzt die Lichtleitfaser einen Manteldurchmesser d₀ von 125 μm und einen Kerndurchmesser d_c von 3,4 μm und weist einen höheren Wert von 25 Mol-% Dotierung von Germaniumdioxid GeO₂ im Kern auf.
Bei dem vorliegenden Verfahren zum Präparieren der Lichtleitfaser wird ein Ende 40 der in 18A dargestellten Lichtleitfaser 21 in dem ersten Ätzschritt mit einem Übergang einer Flusssäure und einer Flüssigkeit einer geringeren Dichte als die Flusssäure, wie beispielsweise Spindelöl oder Siliziumöl, zum Beispiel für 25 bis 30 Minuten geätzt, um einen konisch zugespitzten Abschnitt 41 in dem Mantel 23 zu formen, wie zum Beispiel in 18B dargestellt.
In dem zweiten Ätzschritt wird der konisch zugespitzte Abschnitt 41 mit Flusssäure für zum Beispiel 2 bis 3 Minuten geätzt, um eine Ausnehmung 42 in dem Kern 22 zu formen, die von der Stirnseite des konisch zugespitzten Abschnitts 41 des Mantels 23 zurücksteht, wie in 18C dargestellt.
In dem dritten Ätzschritt wird der konisch zugespitzte Abschnitt 41 unter Verwendung einer Ätzlösung bestehend aus einer gepufferten Fluorwasserstofflösung mit einem Volumenanteil von Ammoniumfluorid NH₄F von 1,5 bis 1,7 und einem Volumenanteil von Wasser von 1 oder mit dem Volumenverhältnis von 5 : 1 : 10 zum Beispiel für 30 bis 50 Minuten (zum Beispiel für 60 bis 90 Minuten, falls die Ätzlösung das Volumenverhältnis von 5 : 1 : 10 aufweist) zum Bilden eines ebenen Abschnitts 43, in dem der Scheitel des Kerns 22 mit dem Scheitel des konisch zugespitzten Abschnitts 41 bündig ist, geätzt, wie zum Beispiel in 18D dargestellt.
In dem vierten Ätzschritt wird der konisch zugespitzte Abschnitt 41 unter Verwendung einer Ätzlösung bestehend aus einer gepufferten Fluorwasserstofflösung mit einem Volumenanteil X = 5 von Ammoniumfluorid NH₄F für zum Beispiel 60 bis 90 Minuten zum Formen eines konisch zugespitzten spitzen Endes 24 von dem Außenumfang des Mantels 23 zu der Mitte des Kerns 22 geätzt, wie zum Beispiel in 18E dargestellt. Dies vervollständigt eine Lichtleitfaser, die wie zum Beispiel in 7 dargestellt geformt ist.
Der oben beschriebene erste Ätzschritt wird im Detail erläutert. In der Nähe eines Übergangs zwischen Flusssäure und dem Spindelöl oder Silikonöl wird um die Lichtleitfaser ein Meniskus von Flusssäure gemacht, und die Höhe des Meniskus wird verändert, sodass die konisch geformte, konisch zugespitzte Oberfläche geformt wird.
Wenn das Ende 40 der Lichtleitfaser 21 an dem Übergang der Flusssäure geätzt wird, wird der Mantel 23 im Durchmesser in der Flusssäure, in der kein Meniskus geformt ist, reduziert, während die zylindrische Form der Lichtleitfaser 21 beibehalten wird. Wenn das Ätzen fortgesetzt wird, bis der zylindrische Anteil aufgelöst ist, wird der konisch geformte, konisch zugespitzte Abschnitt 41 an einem Ende der Lichtleitfaser 21 geformt, wie zuvor erläutert.
In der Tat ist der Flusssäuredampf in der Nähe des Übergangs vorhanden. Dieser Dampf ätzt die Lichtleitfaser. Deshalb wird in dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel das Ätzen des ersten Ätzschritts in dem Übergang zwischen Flusssäure und dem Spindelöl oder Silikonöl durchgeführt.
Außerdem ist bei der vorliegenden Lichtleitfaser 21 die Dotierung von Germaniumdioxid GeO₂ in dem Kern 22 so hoch wie 25 Mol-%, sodass die Ätzrate für den Kern 22 in Flusssäure deutlich höher als diejenige für den Mantel 23 ist.
Bei dem oben beschriebenen ersten Ätzschritt wird das Ätzen in dem Übergang zwischen Flusssäure und dem Spindel- oder Silikonöl durchgeführt, sodass der konisch zugespitzte Abschnitt 41 geformt wird, wie zuvor erläutert. Nachdem der Abschnitt des Mantels 23 vollständig über den konisch zugespitzten Abschnitt 41 geätzt ist, wird der Abschnitt des Kerns 22 über den konisch zugespitzten Abschnitt 41 geätzt. In dem zweiten Ätzschritt, bei dem das Ätzen in Flusssäure stattfindet, wird zuerst der Abschnitt des Kerns 22 am Scheitel des konisch zugespitzten Abschnitts 41 zum Formen einer von dem Scheitel des Mantels 23 des konischen Abschnitts 41 in den Kern 22 zurücktretenden Ausnehmung 42 geätzt.
In dem dritten Ätzschritt muss der Mantel 23 selektiv geätzt werden, um einen ebenen Abschnitt 43 bündig mit der Ausnehmung 42 am Scheitel des Mantels 23 des konischen Abschnitts 41 zu bilden. Daher wird das Ätzen unter Verwendung einer Ätzlösung mit einem Volumenanteil X = 1,5 bis 1,7 von Ammoniumfluorid NH₄F und dem Volumenanteil X = 1 von Wasser durchgeführt, wodurch der Mantel mit einer größeren Ätzrate als der Kern 22 geätzt werden kann.
Falls das Ätzen für diesen dritten Ätzschritt unter Verwendung einer Ätzlösung mit einem Volumenverhältnis von 5 : 1 : 10 durchgeführt wird, kann ferner die Rate des Verringerns des Manteldurchmessers durch den dritten Ätzschritt wegen der geringeren Ätzrate für den Mantel 23 verringert werden.
Da die Ätzrate des Kerns 22 von der Menge der Verteilung von Germaniumdioxid GeO₂ abhängt, ist die Ätzrate in der Ätzlösung von X = 5, die in dem vierten Ätzschritt verwendet wird, wegen der größeren Dotierung von Germaniumdioxid GeO₂ in dem Bereich des Kerns 22 hoch, während die Ätzrate um den Kern 22, wo die Dotierung von Germaniumdioxid GeO₂ klein ist, niedrig ist. Das Ergebnis ist, dass ein konisch zugespitztes spitzes Ende 24 von dem Außenumfang des Mantels 23 zu der Mitte des Kerns 22 in dem vierten Schritt gebildet wird.
Der in dem vierten Ätzschritt geformte Endwinkel des spitzen Endes 24 hängt von der Verteilung Germaniumdioxid GeO₂ in dem Kern 22 und dem Volumenanteil X von Ammoniumfluorid NH₄F in der Ätzlösung ab. Daher wird das Ätzen in dem vierten Ätzschritt unter Verwendung einer Ätzlösung mit dem Volumenanteil X = 5 von Ammoniumfluorid NH₄F zum Erzielen des Endwinkels von zum Beispiel 25° durchgeführt.
Auf diese Weise wird die Lichtleitfaser 20 mit einer in 7 gezeigten Struktur gebildet. Das Ergebnis ist, dass mit dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser die Form des spitzen Endes 24 in Abhängigkeit von der Verteilung von Germaniumdioxid GeO₂ bestimmt wird, sodass es möglich wird, die konische Form mit hoher Reproduzierbarkeit und ausgezeichneter Symmetrie zu formen.
Falls die Lichtleitfaser 20 zum Beispiel in dem oben beschriebenen Photonenrastertunnelmikroskop als ein optischer Taster zum Erfassen des Dämpfungslichts verwendet wird, arbeitet sie als optischer Taster mit hoher Auflösung, wobei der Umfangsabschnitt des Mantels nicht auf die Probenoberfläche stößt.
Bei dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wurde das Ätzen für den ersten Ätzschritt in dem Übergang zwischen Flusssäure und dem Spindelöl oder dem Silikonöl durchgeführt. Jedoch kann der konische Abschnitt 41 analog durch Ausführen des Ätzens in dem Übergang zwischen der Ätzlösung mit dem obigen Volumenverhältnis von 1 : 1 : 10 und dem Spindelöl oder dem Silikonöl durchgeführt werden.
In einem solchen Fall kann, falls das Ätzen für zum Beispiel 20 bis 40 Minuten mit der Temperatur der Ätzlösung von 60°C bis 90°C durchgeführt wird, der mit dem Fall der Verwendung von Flusssäure vergleichbare Ätzeffekt erzielt werden. Das heißt, es kann nicht nur die Ätzrate ähnlich derjenigen im Fall der Verwendung von Flusssäure erzielt werden, sondern auch die Oberfläche des konischen Abschnitts 41 wird glatt, wobei das Ätzen nicht durch Verunreinigungen wie beispielsweise Silikonöl gestört wird.
Es ist auch möglich, ein Ätzen zum Einstellen von Variationen im Endwinkel und der Form des konischen Abschnitts 41 zwischen dem ersten Ätzschritt und dem zweiten Ätzschritt durchzuführen. Das Ergebnis ist, dass es, selbst wenn der durch den ersten Ätzschritt geformte konische Abschnitt 41 in der Form variiert, möglich ist, eine Lichtleitfaser mit einer gleichmäßigen Endform vorzusehen.
Zusätzlich kann das Ätzen in dem oben beschriebenen ersten Ätzschritt vor der vollständigen Auflösung des Kerns 22 und des Mantels 23 am Scheitel des konischen Abschnitts 41 beendet werden, sodass ein nicht dargestellter Abschnitt von reduziertem Durchmesser des Mantels am Scheitel des konischen Abschnitts 41 belassen wird. Der zweite und der dritte Ätzschritt können durch einen Brechschritt ersetzt werden, in dem der Abschnitt von reduziertem Durchmesser gebrochen wird, nachdem das Ätzen des vierten Ätzschritts zum Formen des oben beschriebenen konisch spitzen Endes 24 durchgeführt wird.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtleitfaser mit der Form wie in 7 dargestellt, durch eine Abfolge von Vorgängen, die in 18 dargestellt sind, unter Verwendung einer Lichtleitfaser mit einem Manteldurchmesser d₀ und einem Kerndurch messer d_c geformt, woraufhin eine in 8 dargestellte lichtbegrenzende Überzugsschicht gebildet wird.
Insbesondere wird eine Vakuum-Aufdampfeinheit verwendet, wie zum Beispiel in 19 dargestellt. Eine Lichtleitfaser 28 wird um ihre Achse im Vakuum gedreht, und ein Dampf 45 aus Gold oder Chrom wird von einer Richtung senkrecht zu der Mittelachse oder von einer Position schräg unterhalb des spitzen Endes 24 zugeführt, um eine Abscheidung durchzuführen, um Überzugsschichten 25A und 25B an dem spitzen Ende 24 zu formen. Da die Lichtleitfaser konisch geformt ist, kann der Dampf aus Chrom oder Gold einfach auf der Oberfläche des spitzen Endes 24 abgeschieden werden, sodass die Überzugsschichten 25A und 25B in einer kürzeren Zeit gebildet werden. Die Überzugsschichten werden nicht am Scheitel des spitzen Endes 24 gebildet, sondern es wird eine Öffnung 26 geformt.
Das Ergebnis ist, dass eine Lichtleitfaser mit einem zum Beispiel in 8 dargestellten Aufbau geformt wird, um eine Überzugsschicht auf der Seitenfläche des spitzen Endes 24 zu bilden, während die Öffnung 26 am Scheitel des spitzen Endes 24 gebildet wird.
Nach dem Formen des spitzen Endes 24 durch Ätzen der Lichtleitfaser 1 durch das in l8 dargestellte Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser und durch Ausführen des Ätzens für 60 bis 120 Minuten unter Verwendung einer Ätzlösung bestehend aus einer gepufferten Fluorwasserstofflösung mit dem Volumenverhältnis von 10 : 1 : 1 kann eine Lichtleitfaser 29 mit einem zugespitzten Ende 24A mit einem spitzeren Ende des Kerns 22 des spitzen Endes 24 geformt werden, wie zu Beispiel in 9 dargestellt. Daher ist es mit diesem Verfahren möglich, die Lichtleitfaser 29 mit einem großen Seitenverhältnis, d. h. einem kleinen Endwinkel θ zu formen, wodurch die Auflösung und die Messempfindlichkeit verbessert wird.
Da mit diesem Verfahren das zugespitzte Ende 24A am Scheitel des Kerns 22 des spitzen Endes 24 durch für eine längere Zeitdauer von beispielsweise 60 bis 120 Minuten andauerndes Ätzen geformt wird, wird es möglich, die durch Formschwankungen in der vorgeätzten Lichtleitfaser 21 verursachten Wirkungen zu reduzieren.
Die obige Beschreibung erfolgt für einen Fall, bei dem eine verwendete Lichtleitfaser die Dotierung von Germaniumdioxid GeO₂ gleich 25 Mol-% im Kern 22 aufweist. Jedoch kann die Lichtleitfaser mit dem konisch geformten scharfen Ende 24, wie in 7 dargestellt, unter Verwendung einer Lichtleitfaser einer geringeren Dotierung von 3,6 Mol-% von Germaniumdioxid GeO₂ hergestellt werden.
Mit einer solchen Lichtleitfaser mit einer geringeren Dotierung ist es, da die Auflösungsraten des Kerns 22 und des Mantels 23 in der gepufferten Fluorwasserstofflösung nahe beieinander sind, nicht möglich, ein selektives Ätzen durch das in 18 dargestellte vierstufige Ätzen durchzuführen.
Das heißt, mit dem vorliegenden Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser wird das Ende 40 der in 18A dargestellten Lichtleitfaser 21 durch einen Übergang zwischen Flusssäure und einer Flüssigkeit geringerer Dichte als Flusssäure, wie beispielsweise Silikonöl, zum Formen des konischen Abschnitts 41 in dem Mantel 23 geätzt, wie zum Beispiel in 18B dargestellt.
In dem zweiten Ätzschritt wird die Lichtleitfaser mit dem konischen Abschnitt 41 an ihrem Scheitel mit einer Ätzlösung mit dem Volumenverhältnis der gepufferten Fluorwasserstofflösung von 1,5 bis 1,7 : 1 : 1 geätzt.
Testergebnisse zeigen, dass durch Ätzen für eine Stunde in dem zweiten Ätzschritt das konisch geformte zugespitzte Ende 24 von dem Außenumfang des Mantels 23 zu der Mitte des Kerns 22 geformt werden kann, wie in dem Fall der in 7 dargestellten Lichtleitfaser.
Bei dem Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser eines neunten Vergleichsbeispiels wird die Lichtleitfaser mit einer Form wie in 10 dargestellt, durch die in 20 dargestellte Abfolge von Vorgängen unter Verwendung einer Lichtleitfaser mit einem Manteldurchmesser d₀ und einem Kerndurchmesser d_c als Ausgangsprobe geformt.
Bei dem vorliegenden Verfahren zur Bearbeitung der Lichtleitfaser wird ein Ende einer in 20A dargestellten Lichtleitfaser 31 in dem ersten Ätzschritt unter Verwendung einer gepufferten Fluorwasserstofflösung mit einem Volumenanteil X = 1,7 von Ammoniumfluorid NH₄F zum Verringern der Dicke des Mantels 33 zum Formen eines Abschnitts 34 von reduziertem Durchmesser geätzt, wie in 20B dargestellt.
Ebenso wird im zweiten Ätzschritt ein Ätzen unter Verwendung einer gepufferten Fluorwasserstofflösung mit dem Volumenanteil X = 1,7 oder höher von Ammoniumfluorid NH₄F zum Erzeugen des zugespitzten Kerns 35 durch Zuspitzen des Kerns 32 am Scheitel des Abschnitts 34 von reduzierem Durchmesser durchgeführt, wie in 20C dargestellt.
In dem dritten Ätzschritt erfolgt das Ätzen unter Verwendung einer Ätzlösung, die die Flusssäure-Pufferlösung für den zweiten Ätzschritt, verdünnt in einem zehnfachen Volumen Wasser ist, und das Ätzen wird in einer voreingestellten Zeit wie durch den dem Kern 32 zugegebenen Anteil Germaniumdioxid GeO₂ und die Zusammensetzung der Ätzlösung bestimmt, zum Formen eines flachen Scheitels 36 am Scheitel des zugespitzten Kerns 35 vollendet, wie zum Beispiel in 20D dargestellt.
Dies stellt die in 10 dargestellte Lichtleitfaser fertig.
Der dritte Ätzschritt wird weiter im Detail erläutert.
Die Lichtleitfaser 31 mit dem durch den zweiten Ätzschritt geformten zugespitzten Kern 35 wird unter Verwendung einer Ätzlösung, welche eine zehnfach verdünnte Form der Ätzlösung für den zweiten Ätzschritt ist, weiter geätzt. Es wurde ein Phänomen beobachtet, bei dem die Form und der Durchmesser des Endes des zugespitzten Kerns 35 mit dem Fortschreiten des Ätzens periodisch verändert werden, wie zum Beispiel in 21 dargestellt. In 21 bezeichnet ein rechteckiges Symbol den ebenen Zustand des Scheitels des zugespitzten Kerns 35, während das Kreissymbol den Zustand bezeichnet, in dem der Scheitel des zugespitzten Kerns 35 halbkugelförmig ist, und ein rechteckiges Symbol mit einem darin eingeschlossenen Kreis bezeichnet den Zustand, in dem der Scheitel des zugespitzten Kerns 35 zwischen der ebenen Form und der halbkugelförmigen Form ist.
Der Scheitel des zugespitzten Kerns 35 ist eine Minute nach dem Beginn des Ätzens halbkugelförmig, wie zum Beispiel in 22 dargestellt, wird zwei Minuten nach dem Beginn des Ätzens eben, wie zum Beispiel in 23 dargestellt und nimmt drei Minuten nach dem Beginn des Ätzens eine Form zwischen dem ebenen Zustand und der halbkugelförmigen Form an, wie zum Beispiel in 24 dargestellt.
Der Vorgang ist abhängig von der Konzentration der Ätzlösung, sodass, wenn das Ätzen unter Verwendung einer Ätzlösung durchgeführt wird, welche eine 20-fach verdünnte Form der Ätzlösung für den zweiten Ätzschritt ist, der Ätzvorgang im wesentlichen ähnlich demjenigen wird, wenn die in 21 dargestellte Ätzzeit verdoppelt wird. Es wurde ebenfalls demonstriert, dass der Vorgang dieses Phänomens von dem dem Kern 22 zugegebenen Anteil Germaniumdioxid abhängt.
Das heißt, es kann erkannt werden, dass die geforderte Form des Scheitels des zugespitzten Kerns 35 erhalten werden kann, wenn das Ätzen in einer mäßigen Zeit beendet wird. Daher wird der dritte Ätzschritt in einer voreingestellten Zeit beendet, wie sie durch die Dotierung von dem Kern 22 zugegebenem Germaniumdioxid GeO₂ und der Zusammensetzung der Ätzlösung bestimmt ist.
Auf diese Weise wird die Lichtleitfaser mit der in 10 dargestellten Struktur geformt, sodass der flache Scheitel 36 einfach am Scheitel des zugespitzten Kerns 35 geformt werden kann.
Es wird nun das Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser gemäß dem neunten Vergleichsbeispiel erläutert.
Zuerst wird ein Abschnitt 34 von reduziertem Durchmesser in dem in 20B dargestellten Mantel 33 an einem Ende der Lichtleitfaser 31 in dem ersten Ätzschritt geformt, wie bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung der in 20 dargestellten Lichtleitfaser. Der zugespitzte Kern 35 wird dann in dem zweiten Ätzschritt durch Zuspitzen des Kerns 32 geformt, wie in 20C dargestellt. Der flache Scheitel 36 wird dann in dem dritten Ätzschritt am Scheitel des zugespitzten Kerns 35 geformt, wie in 20D dargestellt.
Dann wird in dem Chrombeschichtungsschritt der Chromdampf 46 von der Seite des flachen Scheitels 36 oder von einem Abschnitt schräg unten zugeführt, wenn die Lichtleitfaser 30 im Vakuum um ihre eigene Mittelachse gedreht wird, unter Verwendung einer Heizboot-Vakuumaufdampfeinheit, wie zum Beispiel in 25 dargestellt. Dies scheidet Chrom auf der Seite des zugespitzten Kerns 35 zum Formen der ersten Überzugsschicht 37A ab. Der flache Scheitel 36 ist zu dieser Zeit parallel zu dem Stromdampf 46 oder in dem Schatten davon angeordnet, sodass die ebene Position eine Öffnung ohne darauf abgeschiedenem Chrom wird.
Dann wird während des Goldbeschichtungsschritts, wie in 25 oben beschrieben, der Golddampf 46 von der Seite des flachen Scheitels 36 oder einem Abschnitt schräg unterhalb davon zugeführt, wenn die Lichtleitfaser im Vakuum um ihre eigene Mittelachse gedreht wird. Dies scheidet Gold auf der Seite des zugespitzten Kerns 35 zum Formen der zweiten Überzugsschicht 37B ab. Der flache Scheitel 36 ist zu diesem Zeitpunkt parallel zu dem Stromdampf 46 oder in dem Schatten davon angeordnet, sodass die ebene Position eine Öffnung ohne darauf abgeschiedenem Gold wird.
Das Ergebnis ist, dass die Überzugsschicht 37 auf dem zugespitzten Kern 35 gebildet wird, während der flache Scheitel 36 die Öffnung wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die oben beschriebene Lichtleitfaser gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Abschnitt von reduziertem Durchmesser an einem Ende der Lichtleitfaser, der durch Reduzieren des Durchmessers des Mantels erzielt wird, einen von dem Kern an einem Ende des Abschnitts von reduziertem Durchmesser vorstehenden Vorsprung, ein spitzes Ende, das durch Zuspitzen des Scheitels des Vorsprungs in einer konischen Weise erzielt wird, eine an dem Umfang des Vorsprungs fortlaufend zu dem Mantel gebildete lichtbegrenzende Überzugsschicht, und eine Öffnung kleiner als die Wellenlänge des in den Kern eintretenden und daraus austretenden Lichts, die am Scheitel der lichtbegrenzenden Überzugsschicht geformt ist, auf.
Diese Lichtleitfaser wird in einem zum Erfassen des in einem Bereich auf der Oberfläche einer Probe kleiner als die Wellenlänge des Lichts lokalisierten Dämpfungslichts konstruierten Photonenrastertunnelmikroskop als ein optischer Taster zum Erfassen des gestreuten Dämpfungslichts nahe der Oberfläche der Probe verwendet. Der Scheitel des zugespitzten Endes streut das Dämpfungslicht auf der Probenoberfläche und führt das Streulicht über das zugespitzte Ende zu dem Kern. Das so geführte Streulicht wird an der gegenüberliegenden Seite des Kerns erfasst.
Das auf einen Teil außerhalb der Öffnung gerichtete Dämpfungslicht wird durch die lichtbegrenzende Überzugsschicht abgeschirmt, sodass das Dämpfungslicht selektiv nur an der Öffnung kleiner als die optische Wellenlänge eintreten kann, wodurch ein äußeres Störlicht zum Verbessern der Messleistung unterbrochen werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser (21), mit einem ersten Ätzschritt, in dem ein Ende (40) einer Lichtleitfaser (21) aus einem Kern (22) und einem Mantel (23) in einem Übergang zwischen einer Atzlösung aus Flusssäure oder aus einer wässrigen Lösung Ammoniumfluorid, Flusssäure und Wasser und einer Flüssigkeit, deren Dichte geringer als die Ätzlösung ist, zum Bilden eines konischen Abschnitts (41) am Scheitel des Mantels (23) geätzt wird; und einem zweiten Ätzschritt, in dem der konische Abschnitt (41) mit einer Ätzlösung aus einer wässrigen Lösung Ammoniumfluorid, Flusssäure und Wasser zum Bilden eines spitzen Endes (24), das vom Außenrand des Mantels (23) zur Mitte des Kerns (22) konisch zugespitzt ist, geätzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser (21) nach Anspruch 1, bei welchem der Kern (22) aus mit einer hohen Konzentration Germaniumdioxid dotiertem Quarz zum Übertragen des Lichts gefertigt, ist und der Mantel (23) aus Quarz gefertigt ist und den Kern (22) umhüllt, um die Lichtausbreitung in dem Kern (22) zu begrenzen; und das Verfahren weiter aufweist: einen ersten Zwischenätzschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Ätzschritt, in dem der konische Abschnitt (41) mit Flusssäure geätzt wird, um eine Ausnehmung (42) zu bilden, in welcher der Kern (22) von dem Scheitel des konischen Abschnitts (41) des Mantels (23) zurücktritt; und einen zweiten Zwischenätzschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Ätzschritt, in dem der konische Abschnitt (41) mit einer Ätzlösung aus einer wässrigen Lösung Ammoniumfluorid, Flusssäure und Wasser geätzt wird, um einen flachen Abschnitt (43) zu bilden, der aus dem Scheitel des Kerns (22) und dem Scheitel des konischen Abschnitts (41) besteht, die miteinander bündig sind.
Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser (2l) nach Anspruch 2, bei welchem die verwendete Ätzlösung eine derartige Lösung aus 40 Gew.-% wässriger Lösung Ammoniumfluorid, 50 Gew.-% Flusssäure und Wasser ist und ein Volumenverhältnis der wässrigen Lösung Ammoniumfluorid, Flusssäure und Wasser von X : l : l aufweist; und bei welchem das Ätzen in dem zweiten Ätzschritt unter Verwendung einer Ätzlösung mit einem X ausgeführt wird, für das die Auflösungsrate des Kerns (22) kleiner als die Auflösungsrate des Mantels (23) ist.
Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser (21) nach Anspruch 2, ferner mit einem Beschichtungsschritt nach dem zweiten Ätzschritt um durch das Aufbringen von Gold auf die Oberfläche des spitzen Endes (24) des Lichtleitfasers (21) eine Lichtbeschränkungsbeschichtung vorzusehen, wobei die Spitze des spitzen Endes (24) unbeschichtet bleibt, um eine Ofnung (26) kleiner als die Wellenlänge des in den bzw. aus dem Kern (22) im Scheitel des spitzen Endes (24) eintretenden und austretenden Lichts zu bilden.
Verfahren zur Herstellung der Lichtleitfaser (21) nach Anspruch (4), bei welchem der Beschichtungsschritt eine Drehung einer Lichtleitfasersonde (28) um seine Mittelachse bewirkt und den Golddampf von der Seitenfläche oder einem schrägen unteren Abschnitt des spitzen Endes (24) zuführt, um Gold aus das spitze Ende (24) aufzutragen, während die Öffnung (26) im Scheitel des spitzen Endes (24) gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser (21) nach Anspruch 1, bei welchem der Kern (22) aus mit einer niedrigen Konzentration Germaniumdioxid dotiertem Quarz gefertigt ist, um das Licht zu übertragen, und der Mantel (23) aus Quarz gefertigt ist und den Kern (22) umhüllt, um das in dem Kern (22) übertragene Licht zu begrenzen.
Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser (21) nach Anspruch 1, bei welchem der Kern (22) aus mit einer hohen Konzentration Germaniumdioxid dotiertem Quarz gefertigt ist, um das Licht zu übertragen, und der Mantel (23) aus Quarz gefertigt ist und den Kern (22) umhüllt, um das in dem Kern (23) übertragene Licht zu begrenzen; und der erste Ätzschritt zum Bilden eines Abschnitts des Mantels (23) mit einem reduzierten Durchmesser an einem Ende der Lichtleitfaser (21) und zum Bilden des konischen Abschnitts (41) an dem proximalen Ende des Abschnitts mit reduziertem Durchmesser durchgeführt wird, wobei das Verfahren fenrer aufweist: einen Brechschritt zwischen dem ersten und dem zweiten Ätzschritt des Brechens des konischen Abschnitts (41) an dem proximalen Ende davon.
Lichtleitfaser (1; 21) zum Übertragen von Licht, mit einem Kern (4; 22) zum Übertragen des Lichts: einem Mantel (2; 23) zum Umhüllen des Kerns (4; 22), um das in dem Kern (4; 22) übertragene Licht zu begrenzen; einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser (3; 24), das durch Reduzieren des Durchmessers des Mantels (2; 23) an einem Ende der Lichtleitfaser (1; 21) in einer konischen Weise erhalten wurde; und einem von dein Kern (4; 22) am Scheitel des Abschnitts mit reduziertem Durchmesser (3; 24) vorstehenden Vorsprung (5; 24A), wobei der von dem Kern (4; 22) vorstehende Vorsprung (5; 24A) konisch zugespitzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein spitzes Ende am Scheitel des Vorsprungs (5; 24A) einen Winkel (θ) spitzer als der Endwinkel des Abschnitts mit reduziertem Durchmesser (3; 24) aufweist.
Lichtleitfaser (21) nach Anspruch 6, bei welcher der Vorsprung (24A) in einer konischen Weise zugespitzt ist.
Lichtleitfaser (21) nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher eine Lichtbegrenzungsbeschichtung (6A, 6B) auf der Oberfläche des Vorsprungs (5) in Fortsetzung zu dem Mantel (2) vorgesehen ist und eine Öffnung (7) kleiner als die Wellenlänge des eintretenden und austretenden Lichts am Scheitel der Lichtbegrenzungsbeschichtung (6A, 6B) gebildet ist.