JP3260300B2 - 光ファイバープローブ及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプローブ走
査型顕微鏡の一つである近接場光学顕微鏡において、エ
バネッセント光を検出または照射する光プローブとして
使用される光ファイバープローブ及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】通常の光学顕微鏡によって得られる画像
の分解能は使用される光の波長（回折限界）によって制
限される。

【０００３】これに対して、光の波長以下、すなわちナ
ノメートルサイズの構造を有するプローブを備えた近接
場光学顕微鏡においては、光の波長を超えた分解能で光
学像を得ることができる。したがって、この近接場光学
顕微鏡技術を利用することにより、ナノメートル級の分
解能で、例えば生体試料、半導体試料、光メモリー材
料、感光性材料等の物体の形状測定や分光測定、さらに
はメモリー操作（書き込み／読み出し／消去）、光加工
などを行うことができる。

【０００４】ここで、近接場光学顕微鏡の一例を図４４
に示す。この顕微鏡は、コレクションモードと称される
近接場光学顕微鏡であり、物体表面からの距離が光の波
長よりも小さい、極めて近接した領域に局在するエバネ
ッセント光を検出して物体の形状を測定するものであ
る。

【０００５】具体的には、全反射条件下で物体にレーザ
光が照射されることにより生じたエバネッセント光１５
０を、プローブ１５２のナノメートルサイズとなされた
先鋭部１５１の先端によって散乱させる。この図で示す
顕微鏡では、プローブが光ファイバーで構成されてお
り、このプローブ１５２の先鋭部１５１によって散乱さ
れた光が当該先鋭部を通じて光ファイバーのコアに導か
れる。そして、コア内に導かれた光は、光ファイバーの
もう一方の端部（出射端）から出射し、検出器により検
出される。そして、このとき、プローブを物体上で走査
させることにより、２次元的な検出光の画像を得ること
ができる。

【０００６】この近接場光学顕微鏡で用いられる光ファ
イバプローブ５２としては、図４５に示すように円錐状
に形成された先鋭部１５１の先端１５１ａがナノメート
ルサイズとなされたもの（いわゆるチッププローブ）の
他、図４６に示すように先鋭部１５１の先端を除いて金
属等からなる遮光性被覆層１５４を形成したもの（いわ
ゆる開口プローブ）も使用することができる。この開口
プローブでは、遮光性被覆層１５４が形成された部分で
は散乱光の透過が遮られ、遮光性被覆層１５４が形成さ
れていない先端から選択的に散乱光が透過する。つま
り、この遮光性被覆層１５５が形成されていない先端が
散乱光の開口部１５４ａとなり、この開口部１５４ａの
サイズがナノメートルサイズとされたかたちで上述の光
ファイバプローブとして使用される。

【０００７】以上に説明した近接場光学顕微鏡は、物体
上に生成したエバネッセント光をプローブによって集め
るものであり、コレクションモードと称される。

【０００８】この他、近接場光学顕微鏡としては、プロ
ーブの先端に生じさせたエバネッセント光によって物体
を局所的に照らして光学画像を得るイルミネーションモ
ードや、プローブの先端に生じせしめたエバネッセント
光で物体を局所的に照らすとともに、プローブの先端に
よって散乱させた光をプローブを通じて検出するイルミ
ネーション・コレクションモードが知られている。

【０００９】ところで、このような近接場光学顕微鏡に
おける物体とプローブの間のエネルギー移動の現象は、
それらの分極間の近距離相互作用として理解される。物
体とプローブの間で効果的な相互作用が生じる条件とし
ては、第１に物体とプローブの大きさが近いこと、第２
に物体とプローブの間の距離がプローブの大きさ以下で
あることである。ここでプローブの大きさとは、チップ
プローブにおいては先端径、開口プローブにおいては開
口径を意味する。したがって、近接場光学顕微鏡におい
て高分解能を得るためにはこれらプローブの先端径や開
口径が非常に重要になる。

【００１０】ここで、チッププローブの場合、その先鋭
部１５１は、化学エッチング液に光ファイバの一端を浸
漬し、この一端を外周から中心にわたって円錐状に先鋭
化することによって形成される。

【００１１】このとき先端径が小さく分解能の高いプロ
ーブを得るためには、先鋭部１５１の先鋭角θをできる
だけ小さくし、鋭い形状とすることが必要である。しか
し、先鋭角θを小さくしていくと、この先鋭部１５１で
の光の損失が大きくなり、透過効率が低下する。このた
め、先鋭角θを無闇に小さくするわけにはいかず、分解
能の向上に限界がある。

【００１２】一方、開口プローブは、光ファイバの一端
に円錐状の先鋭部１５１を形成した後、例えば真空蒸着
法によって、先鋭部１５１の先端を除いて遮光性被覆層
１５４を形成することによって開口部１５４ａが形成さ
れる。

【００１３】このような開口プローブにおいては、先鋭
部１５１の断面直径が波長以下となる領域（以下、先端
部から、断面直径が波長と等しくなる位置までの寸法を
チップ長Ｌと称する）において光が金属に著しく吸収さ
れ、透過効率が低下する。このため、透過効率を確保す
るためには先鋭部１５１の先鋭角θを大きくしてチップ
長Ｌを短くすることが必要である。しかし、先鋭角θを
大きくすると、遮光性被覆層１５５の開口部近傍で当該
遮光性被覆層の厚さが薄くなる。この厚さが薄い部分で
は光が十分に遮蔽されないために実質的な開口径が大き
くなり、分解能の低下を招くといった問題がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このように、これまで
の方法で先鋭化されたチッププローブや開口プローブ
は、透過効率と分解能の両立が難しいのが実情である。

【００１５】そこで、本発明はこのような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、高い透過効率を有すると
ともに高い分解能が得られる光ファイバープローブ及び
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る光ファイバープローブの製造方法
は、コアの周りにクラッドが設けられてなる光ファイバ
ーの前記クラッドの一端に外周から内周にかけて傾斜す
る傾斜部を形成するクラッド傾斜工程と、上記コアの一
端を、エッチングによってクラッドから突出させるとと
もにこの一端を円錐状に先鋭化する第１の先鋭化工程
と、円錐状に先鋭化されたコアの一端を、エッチングに
よって傾斜角を２段階に変化させて先端側のテーパ面の
傾斜角が次のテーパ面の傾斜角よりも小さくなるように
先鋭化して、上記次のテーパ面の後端側の断面の直径を
光の波長以上とし、上記先端側のテーパ面の後端側の断
面の直径を光の波長以下とした先鋭部を形成する第２の
先鋭化工程とを有することを特徴とする。

【００１７】また、本発明に係る光ファイバープローブ
の製造方法は、コアの周りに第１のクラッドと第２のク
ラッドが設けられてなる光ファイバーの前記第１のクラ
ッドの一端に外周から内周にかけて傾斜する傾斜部を形
成するクラッド傾斜工程と、上記コアの一端を、エッチ
ングによって第１のクラッドから突出させるとともにこ
の一端を円錐状に先鋭化する第１の先鋭化工程と、円錐
状に先鋭化されたコアの一端を、エッチングによって傾
斜角を２段階に変化させて先端側のテーパ面の傾斜角が
次のテーパ面の傾斜角よりも小さくなるように先鋭化し
て、上記次のテーパ面の後端側の断面の直径を光の波長
以上とし、上記先端側のテーパ面の後端側の断面の直径
を光の波長以下とした先鋭部を形成する第２の先鋭化工
程とを有することを特徴とする。

【００１８】さらに、本発明に係る光ファイバープロー
ブの製造方法は、第１のコアの周りに、第２のコアとク
ラッドが設けられてなる光ファイバーの前記クラッドの
一端に外周から内周にかけて傾斜する傾斜部を形成する
クラッド傾斜工程と、上記第１のコアと第２のコアの一
端を、エッチングによってクラッドから突出させるとと
もに傾斜角を２段階に変化させて先端側のテーパ面の傾
斜角が次のテーパ面の傾斜角よりも小さくなるように先
鋭化して、上記次のテーパ面の後端側の断面の直径を光
の波長以上とし、上記先端側のテーパ面の後端側の断面
の直径を光の波長以下とした先鋭部を形成する先鋭化工
程とを有することを特徴とする。また、本発明に係る光
ファイバープローブは、純粋石英（ＳｉＯ_２ ）からな
るコアの周りにクラッドが設けられてなる光ファイバー
よりなり、円錐状に先鋭化された上記コアの一端が、傾
斜角を２段階に変化させて先端側のテーパ面の傾斜角が
次のテーパ面の傾斜角よりも小さくなるように先鋭化さ
れ、上記次のテーパ面の後端側の断面の直径を光の波長
以上とされ、上記先端側のテーパ面の後端側の断面の直
径を光の波長以下とされた先鋭部を有し、この先鋭部の
先端を除いて遮光性被覆層が形成され、上記先鋭部の先
端に遮光性被覆層から露出した開口部を有することを特
徴とする。

【００１９】以上のような工程で製造される光ファイバ
プローブには、３段階の傾斜角で先鋭化された先鋭部が
形成される。この３段階の傾斜角で先鋭化された先鋭部
を有する光ファイバプローブでは、先鋭部の先端側から
１段目の傾斜角、すなわち最先端部の傾斜角を小さい角
度とすることで実効的な開口径が微小化し、分解能が向
上する。また、先端側から２段目の傾斜角を大きい角度
にすることによって光の透過効率が十分に確保されるよ
うになる。したがって、この光ファイバプローブでは、
光の透過効率を十分に得ながら、高い分解能が得られ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について説明する。

【００２１】本発明の製造方法によって製造する光ファ
イバプローブは、光ファイバの一端に図１に示すような
先鋭部１が形成され、この先鋭部１の先端１ａから光の
検出あるいは照射を行う、いわゆるチッププローブ、あ
るいは図２，図３，図４に示すように先鋭部１の先端を
除いた部分に遮光性被覆層５が形成され、この遮光性被
覆層５が形成されていない先端の開口部から光の検出あ
るいは照射を行う、いわゆる開口プローブである。

【００２２】そして、本発明で製造する光ファイバプロ
ーブは特に、図１に示すように先鋭部１が傾斜角を３段
階に変化させて先鋭化されている。以下、この先鋭部の
各傾斜角を有する３つの面を、先端側からそれぞれ第１
のテーパ面２、第２のテーパ面３、第３のテーパ面４と
称し、これら各テーパ面２，３，４や傾斜部の、光ファ
イバの中心軸に対する角度を傾斜角、この傾斜角の２倍
を先鋭角と称する。なお、この光ファイバプローブは、
第１のテーパ面２の後端側の断面の直径ｄ₁は伝搬され
る光の波長λ以下とするのが望ましく、第２のテーパ面
３の後端側の断面の直径ｄ₂は伝搬される光の波長λ以
上とされるのが望ましい。

【００２３】以下、このような光ファイバプローブの製
造方法を説明する。

【００２４】まず、チッププローブは、ファイバーのク
ラッドの一端に外周から内周にかけて傾斜する傾斜部を
形成するクラッド傾斜工程と、コアの一端を、エッチン
グによってクラッドから突出させるとともにこの一端を
円錐状に先鋭化する第１の先鋭化工程と、円錐状に先鋭
化されたコアの一端を、エッチングによって傾斜角を２
段階に変化させて先鋭化する第２の先鋭化工程によって
製造される。

【００２５】この具体的な製造方法について次に示す。

【００２６】第１の製造例 この第１の製造例では、図５に示すようにコア１１の周
りにクラッド１２が設けられた光ファイバ１０から光フ
ァイバプローブを製造する。

【００２７】まず、この光ファイバのクラッド１２にエ
ッチング液のメニスカスを利用して、図６に示すような
傾斜部１３を形成する。

【００２８】傾斜部１３を形成するには、エッチング液
に当該エッチング液よりも比重の小さい液体を滴下する
ことによって浮遊層を浮かせ、その中に光ファイバ１０
を挿入する。なお、浮遊層はエッチング液の蒸発を防止
するためのものであり、例えば低粘度ジメチルシリコー
ンオイル等の有機溶液が用いられる。

【００２９】浮遊層を浮かせたエッチング液に光ファイ
バ１０を挿入すると、光ファイバ１０の周りにある高さ
をもったエッチング液のメニスカスが形成される。

【００３０】このようにエッチング液に挿入された光フ
ァイバ１０は、エッチング液と接触している部分のクラ
ッド１２がエッチングされて直径が減少してくる。この
とき、光ファイバ１０の周りに形成されたエッチング液
のメニスカスの高さは、光ファイバ１０の直径が減少す
るにつれて低くなるので、メニスカスの初期高さに相当
する位置ではエッチング液と接触する時間が短く、それ
より下側になる程エッチング液と接触する時間が長くな
る。したがって、図６に示すようにメニスカスの初期高
さＳに相当する位置から下側では、下にいく程直径が減
少し、外周から内周に向かって傾斜する傾斜部１３が形
成される。なお、この傾斜部１３のファイバ中心軸に対
する傾斜角ω₁／２は浮遊層に用いる液体の種類に依存
するので、この液体の選択によって傾斜角ω₁／２を制
御することができる。例えば、浮遊層に低粘度ジメチル
シリコーンオイルを用いた場合には傾斜角ω₁／２は２
０°になる。

【００３１】このようにしてクラッドに傾斜部１３を形
成した後、図７に示すように第１の先鋭化工程によって
コア１１の一端をクラッド１２から突出させるとともに
この一端を円錐状に先鋭化する。

【００３２】この第１の先鋭化工程では、コアのエッチ
ング速度をＲ₁₂、クラッドのエッチング速度をＲ₂₂とし
たときにＲ₁₂＜Ｒ₂₂となるようなエッチング条件でエッ
チングを行う。

【００３３】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、先の工程でクラッド１２に傾斜部１３を形
成した光ファイバの一端を浸漬すると、光ファイバ１０
の先端側ではクラッド１２のエッチング速度Ｒ₂₂がコア
１１のエッチング速度Ｒ₁₂よりも大きいので、クラッド
１２の方がコア１１よりも先にエッチングされ、コア１
１がクラッド１２から突出してくる。

【００３４】また、光ファイバ１０の外周面側では、外
周面に露出しているクラッド１２がエッチングされると
ともに、クラッド１２がエッチングされることによって
先端側からコア１１の外周面が露出しはじめ、この外周
面に露出したコア１１も引き続きエッチングされる。こ
のとき、コア１１の外周面は先端側から露出することに
よって、先端側にいく程エッチング量が多くなり、直径
が減少する。したがって、このエッチングを一定時間続
けることにより、図７に示すようにコア１１の一端にク
ラッド１２から突出した円錐状の先鋭部１４が形成され
る。なお、この先鋭部１４の先鋭角ψ₁は、エッチング
速度Ｒ₁₂，Ｒ₂₂及びクラッドの傾斜部の傾斜角ω₁／２
によって決まり、下記の式で表される。

【００３５】 ｓｉｎ（ψ₁／２）＝Ｒ₁₂／Ｒ₂₂・ｓｉｎ（ω₁／２） 次に、このようにして円錐状に先鋭化されたコア１１
を、図８に示すように第２の先鋭化工程によって傾斜角
を２段階に変化させて先鋭化する。

【００３６】この第２の先鋭化工程では、コアのエッチ
ング速度をＲ₁₃，クラッドのエッチング速度をＲ₂₃とし
たときにＲ₁₃＞Ｒ₂₃となるようなエッチング条件でエッ
チングを行う。

【００３７】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、先の工程でコア１１に円錐状の先鋭部１４
を形成した光ファイバ１０の一端を浸漬すると、光ファ
イバ１０の先端側ではコア１１のエッチング速度がクラ
ッド１２のエッチング速度よりも大きいので、クラッド
１２から突出するコア１１の先端部の長さが徐々に短く
なっていく。また、光ファイバ１０の外周面側では、既
に外周面に露出しているコア１１がエッチングされると
ともに、クラッド１２がエッチングされることによって
コア１１の外周面が新たに露出し、エッチングされる。
このコア１１の外周面が新たに露出する過程において
も、コアの外周面は先端側から露出するので、先端側に
いく程エッチング量が多くなり傾斜状となる。但し、こ
の第２の先鋭化工程のエッチング条件は第１の先鋭化工
程のエッチング条件とは異なるので、コア１１の、既に
外周面が露出している部分と、この工程で新たに外周面
が露出した部分とでは、異なった傾斜角となる。したが
って、図８に示すように、コア１１には傾斜角が異なる
第１のテーパ面１５と第２のテーパ面１６が形成され、
またクラッドには第３のテーパ面１７が形成され、傾斜
角を３段階に変化させて先鋭化された光ファイバプロー
ブが作製される。

【００３８】なお、この第１のテーパ面１５の先鋭角α
と後端側の断面の直径ｄ₁は、第１の先鋭化工程での先
鋭部１４の先鋭角ψ₁と第２の先鋭化工程でのコア１１
のエッチング速度Ｒ₁₃及びエッチング時間により決ま
る。

【００３９】また、第２のテーパ面１６の先鋭角βは下
記の式で求められる。

【００４０】 ｓｉｎ（β／２）＝Ｒ₁₃／Ｒ₂₃・ｓｉｎ（ω₁／２） さらに、第２のテーパ面１６の後端側の断面の直径ｄ₂
はコア径と一致し、第３のテーパ面１７の傾斜角γ／２
はクラッド傾斜工程での傾斜角ω_1/２に一致する。

【００４１】このようにこの製造例では、コアの周りに
クラッドが設けられた光ファイバから光ファイバプロー
ブを作製する。この光ファイバとしては例えば以下のよ
うな材料構成のものが用いられる。

【００４２】コア： 二酸化ゲルマニウム添加石英 クラッド：純粋石英 このような材料構成の光ファイバの場合、各工程で用い
るエッチング液としては次のようなものが適当である。

【００４３】クラッド傾斜工程：ＨＦ酸 第１の先鋭化工程（Ｒ₁₂＜Ｒ₂₂）：４０重量％ＮＨ₄Ｆ
水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ（体積比）が１０：
１：１の緩衝フッ化水素溶液 第２の先鋭化工程（Ｒ₁₃＞Ｒ₂₃）：４０重量％ＮＨ₄Ｆ
水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ（体積比）が１０：
１：Ｙ（但し、Ｙ＞３０）あるいは１．７：１：Ｙ（但
し、Ｙ＞１）の緩衝フッ化水素溶液第２の製造例 この第２の製造例では、図９に示すようにコア２１の周
りに第１のクラッド２２が設けられ、さらにその周りに
第２のクラッド２３が設けられた２重クラッド光ファイ
バ２０から光ファイバプローブを製造する。

【００４４】まず、第１のクラッド２２と第２のクラッ
ド２３の選択化学エッチングによって、第１のクラッド
２２に図１０に示すような傾斜部２４を形成する。

【００４５】傾斜部２４を形成するには、コア２１のエ
ッチング速度をＲ₁₁、第１のクラッド２２のエッチング
速度をＲ₂₁、第２のクラッド２３のエッチング速度をＲ
₃₁としたときにＲ₁₁＝Ｒ₂₁＜Ｒ₃₁となるようなエッチン
グ条件でエッチングを行う。

【００４６】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に光ファイバの一端を浸漬すると、第２のクラ
ッド２３のエッチング速度Ｒ₃₁がコア２１や第１のクラ
ッド２２のエッチング速度Ｒ₁₁，Ｒ₂₁よりも大きいの
で、光ファイバ２０の先端面側では第１のクラッド２２
やコア２１よりも第２のクラッド２３が先にエッチング
され、基端面に対して後退する。

【００４７】また、光ファイバ２０の外周面側では、外
周面に露出している第２のクラッド２３がエッチングさ
れるとともに、第２のクラッド２３がエッチングされる
ことによって第１のクラッド２２の外周面が先端面側か
ら露出しはじめ、この外周面に露出した第１のクラッド
２２も引き続きエッチングされる。このとき、第１のク
ラッド２２の外周面は先端側から露出することによっ
て、先端側にいく程エッチング量が多くなり、直径が減
少する。したがって、図１０に示すように第１のクラッ
ド２２に外周部から内周部にわたって傾斜する傾斜部２
４が形成される。

【００４８】なお、この傾斜部の傾斜角ω₂／２は、エ
ッチング速度Ｒ₂₁，Ｒ₃₁によって決まり、次式で表され
る。

【００４９】ｓｉｎ（ω₂／２）＝Ｒ₂₁／Ｒ₃₁ このようにして第１のクラッド２２に傾斜部２４を形成
した後、図１１に示すように第１の先鋭化工程によって
コア２１の一端を第１のクラッド２２から突出させると
ともにこの一端を円錐状に先鋭化する。

【００５０】この第１の先鋭化工程では、コア２１のエ
ッチング速度をＲ₁₂、第１のクラッド２２のエッチング
速度をＲ₂₂、第２のクラッド２３のエッチング速度をＲ
₃₂としたときにＲ₁₂＜Ｒ₂₂＜Ｒ₃₂となるようなエッチン
グ条件でエッチングを行う。

【００５１】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、先の工程で第１のクラッド２２に傾斜部２
４を形成した光ファイバの一端を浸漬すると、光ファイ
バ２０の先端側では第２のクラッド２３のエッチング速
度Ｒ₃₂が第１のクラッド２２のエッチング速度Ｒ₂₂より
も大きく、第１のクラッド２２のエッチング速度Ｒ₂₂が
コア２１のエッチング速度Ｒ₁₂よりも大きいので、第２
のクラッド２３は第１のクラッド２２よりも先にエッチ
ングされる。そして、第１のクラッド２２はコア２１よ
りも先にエッチングされ、コア２１が第１のクラッド２
２から突出してくる。

【００５２】また、光ファイバ２０の外周面側では、第
２のクラッド２３がエッチングされることによって先端
側から第１のクラッド２２の外周面が露出し、上述と同
じ過程で第１のクラッド２２が傾斜状にエッチングされ
る。そして、この第１のクラッド２２がエッチングされ
ることによって先端側からコア２１の外周面が露出しは
じめ、この外周面に露出したコア２１も引き続きエッチ
ングされる。このとき、コア２１の外周面は先端側から
露出することによって、先端側にいく程エッチング量が
多くなり、直径が減少する。したがって、このエッチン
グを一定時間続けることにより、図１１に示すようにコ
ア２１の一端にクラッド２２から突出した円錐状の先鋭
部２５が形成される。なお、この先鋭部２５の先鋭角ψ
₂は、エッチング速度Ｒ₁₂，Ｒ₂₂及びクラッドの傾斜部
の傾斜角ω₂／２によって決まり、下記の式で表され
る。

【００５３】 ｓｉｎ（ψ₂／２）＝Ｒ₁₂／Ｒ₂₂・ｓｉｎ（ω₂／２）ま
たは ｓｉｎ（ψ₂／２）＝Ｒ₁₂／Ｒ₃₂ また、第１のクラッド２１の傾斜部２４の傾斜角ω₂／
２とエッチング速度Ｒ_{2 2}，Ｒ₃₂の関係は、下記の式で表
される。

【００５４】ｓｉｎ（ω₂／２）＝Ｒ₂₂／Ｒ₃₂ 次に、このようにして円錐状に先鋭化されたコア２１の
一端を、図１２に示すように第２の先鋭化工程によって
傾斜角を２段階に変化させて先鋭化する。

【００５５】この第２の先鋭化工程では、コア２１のエ
ッチング速度をＲ₁₃，第１のクラッド２２のエッチング
速度をＲ₂₃、第２のクラッド２３のエッチング速度をＲ
₃₃としたときにＲ₁₃＞Ｒ₂₃＜Ｒ₃₃となるようなエッチン
グ条件でエッチングを行う。

【００５６】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、先の工程でコア２１に円錐状の先鋭部２５
を形成した光ファイバ２０の一端を浸漬すると、光ファ
イバ２０の先端側では第２のクラッド２３のエッチング
速度Ｒ₃₃が第１のクラッド２２のエッチング測度Ｒ₂₃よ
りも大きく、第１のクラッド２２のエッチング速度Ｒ₂₃
がコア２１のエッチング速度Ｒ₁₃よりも小さいので、第
２のクラッド２３の先端面が第１のクラッド２２の先端
面に対してさらに後退する。そして、第１のクラッド２
２から突出するコア２０の先鋭部の長さは徐々に短くな
っていく。

【００５７】また、光ファイバの外周面側では、第２の
クラッド２３がエッチングされることによって先端側か
ら第１のクラッド２２の外周面が露出し、上述と同じ過
程で第１のクラッド２２が傾斜状にエッチングされる。
そして、この第１のクラッド２２がエッチングされるこ
とによってコア２１の外周面が新たに露出し、エッチン
グされる。このコア２１の外周面が新たに露出する過程
においても、コア２１の外周面は先端側から露出するの
で、先端側にいく程エッチング量が多くなり傾斜状とな
る。但し、この第２の先鋭化工程のエッチング条件は第
１の先鋭化工程のエッチング条件とは異なるので、コア
２１の、既に外周面が露出している部分と、この工程で
新たに外周面が露出した部分とでは、異なった傾斜角と
なる。したがって、図１２に示すように、コア２１には
傾斜角が異なる第１のテーパ面２６と第２のテーパ面２
７が形成され、またクラッド２２には第３のテーパ面２
８が形成され、傾斜角を３段階に変化させて先鋭化され
た光ファイバプローブが製造される。

【００５８】なお、この第１のテーパ面２６の先鋭角α
と後端側の断面の直径ｄ₁は、第１の先鋭化工程での先
鋭部２５の先鋭角ψ₂と第２の先鋭化工程でのコア２１
のエッチング速度Ｒ₁₃及びエッチング時間により決ま
る。

【００５９】また、第２のテーパ面の先鋭角βは下記の
式で求められる。

【００６０】 ｓｉｎ（β／２）＝Ｒ₁₃／Ｒ₂₃・ｓｉｎ（ω₂／２）ま
たは ｓｉｎ（β／２）＝Ｒ₁₃／Ｒ₃₃ さらに、第２のテーパ面２７の後端側の断面の直径ｄ₂
はコア径と一致し、第３のテーパ面２８の傾斜角γ／２
はクラッド傾斜工程での傾斜角ω₂／２に一致する。こ
こで、傾斜角ω₂／２と第３のエッチング工程でのエッ
チング速度Ｒ₂₃，Ｒ₃₃の関係は下記の式で表される。

【００６１】ｓｉｎ（ω₂／２）＝Ｒ₂₃／Ｒ₃₃ このようにこの製造例では、コアの周りに第１のクラッ
ドと第２のクラッドが設けられた光ファイバから光ファ
イバプローブを製造する。この光ファイバプローブとし
ては例えば以下のような材料構成のものが用いられる。

【００６２】コア：二酸化ゲルマニウム添加石英 第１のクラッド：純粋石英 第２のクラッド：フッ素添加石英 このような材料構成の光ファイバの場合、各工程で用い
るエッチング液としては次のようなものが適当である。

【００６３】クラッド傾斜工程（Ｒ₁₁＝Ｒ₂₁＜Ｒ₃₁）：
４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ
（体積比）が１．７：１：１の緩衝フッ化水素溶液 第１の先鋭化工程（Ｒ₁₂＜Ｒ₂₂＜Ｒ₃₂）：４０重量％Ｎ
Ｈ₄Ｆ水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ（体積比）が１
０：１：１の緩衝フッ化水素溶液 第２の先鋭化工程（Ｒ₁₃＞ Ｒ₂₃＜Ｒ₃₃）：４０重量％
ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ（体積比）が
１０：１：Ｙ（但し、Ｙ＞３０）あるいは１．７：１：
Ｙ（但し、Ｙ＞１）の緩衝フッ化水素溶液 なお、この製造例ではクラッド傾斜工程でのエッチング
時間によって第２のクラッドの残存状態を制御すること
ができる。例えば、エッチング時間を比較的短く設定す
れば第２のクラッドが残存した形の光ファイバプローブ
が得られる。このような第２のクラッドが残存した光フ
ァイバプローブは、コア内を単一波長モードの光が伝搬
し、第１のクラッド内を複数の導波モードの光を伝搬す
るようになされたシングルモード・マルチモードファイ
バとして使用することができる。第３の製造例 この第３の製造例では、図１３に示すようにコア３１の
周りにクラッド３２が設けられた光ファイバから光ファ
イバプローブを製造する。

【００６４】まず、光ファイバを溶融延伸することによ
って、クラッド３２に傾斜部を形成する。

【００６５】傾斜部を形成するには、図１４に示すよう
に光ファイバ３０の一部を加熱することによって溶融さ
せ、図１５に示すようにこの溶融させた部分の両側を左
右に引くことによって延伸する。そして、さらに光ファ
イバ３０を引くことで、図１６に示すように光ファイバ
３０を２つに分離する。分離された光ファイバ３０は、
図１７に示すように、溶融延伸された一端部においてク
ラッド３２に傾斜部３３が形成されるとともに、この傾
斜部３３よりも先端側で角度の鋭い糸を引いたような形
状となる。また、コア３１は、延伸されたことによって
先端部分の径が減少しており、また先端面がクラッドに
埋まった形になる。なお、このクラッド先端部の糸を引
いたような形状は次工程のエッチングによって除去され
る。

【００６６】このようにして光ファイバを溶融延伸した
後、図１８に示すように第１の先鋭化工程によってコア
３１の一端をクラッド３２から突出させるとともにこの
一端を円錐状に先鋭化する。

【００６７】この第１の先鋭化工程では、コア３１のエ
ッチング速度をＲ₁₂、クラッド３２のエッチング速度を
Ｒ₂₂としたときにＲ₁₂＜Ｒ₂₂となるようなエッチング条
件でエッチングを行う。

【００６８】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、溶融延伸させた光ファイバ３０の一端を浸
漬すると、光ファイバ３０の先端側ではクラッド３２が
エッチングされ、コア３１の先端面が露出してくる。そ
して、コア３１の先端面が露出した後には、クラッド３
２のエッチング速度Ｒ₂₂がコア３１のエッチング速度Ｒ
₁₂よりも大きいので、クラッド３２の方がコア３１より
も先にエッチングされ、コア３１がクラッド３２から突
出してくる。

【００６９】また、光ファイバ３０の外周面側では、外
周面に露出しているクラッド３２が先ずエッチングされ
る。そして、クラッド３２のエッチングによってコア３
１の外周面が先端側から露出しはじめ、この外周面に露
出したコア３１も引き続きエッチングされる。このと
き、コア３１の外周面は先端側から露出することによっ
て、先端側にいく程エッチング量が多くなり、直径が減
少する。したがって、このエッチングを一定時間続ける
ことにより、図１８に示すようにコア３１の一端にクラ
ッドから突出した円錐状の先鋭部３４が形成される。な
お、この先鋭部３４の先鋭角ψ₃は、エッチング速度Ｒ
₁₂，Ｒ₂₂及びクラッドの傾斜部の傾斜角ω₃／２によっ
て決まり、下記の式で表される。

【００７０】 ｓｉｎ（ψ₃／２）＝Ｒ₁₂／Ｒ₂₂・ｓｉｎ（ω₃／２） なお、溶融延伸によってクラッド３２に形成された傾斜
部３３は上側にいく程傾斜角が小さくなるので、エッチ
ング時間とともにω₃／２は小さくなる。したがって、
先鋭部の先鋭角ψ₃もエッチング時間とともに減少す
る。

【００７１】次に、このようにして円錐状に先鋭化され
たコア３１の一端を、さらに図１９に示すように第２の
先鋭化工程によって傾斜角を２段階に変化させて先鋭化
する。

【００７２】この第２の先鋭化工程では、コア３１のエ
ッチング速度をＲ₁₃，クラッド３２のエッチング速度を
Ｒ₂₃としたときにＲ₁₃＞Ｒ₂₃となるようなエッチング条
件でエッチングを行う。

【００７３】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、先の工程でコア３１に円錐状の先鋭部３４
を形成した光ファイバ３０の一端を浸漬すると、光ファ
イバ３０の先端側ではコア３１のエッチング速度Ｒ₁₃が
クラッド３２のエッチング速度Ｒ₂₃よりも大きいので、
クラッド３２から突出するコア３１の長さが徐々に短く
なっていく。また、光ファイバ３０の外周面側では、既
に外周面に露出しているコア３１がエッチングされると
ともに、クラッド３２がエッチングされることによって
コア３１の外周面が新たに露出し、エッチングされる。
但し、このエッチングでは、既に外周面が露出している
部分と、この工程で新たに外周面が露出した部分とでは
異なった傾斜角となるので、図１９に示すようにコア３
１には傾斜角が異なる第１のテーパ面３５と第２のテー
パ面３６が形成され、またクラッド３２には第３のテー
パ面３７が形成され、傾斜角を３段階に変化させて先鋭
化された光ファイバプローブが製造される。

【００７４】なお、この第１のテーパ面３５の先鋭角α
と後端側の断面の直径ｄ₁は、第１の先鋭化工程での先
鋭部３４の先鋭角ψ₃と第２の先鋭化工程でのコアのエ
ッチング速度Ｒ₁₃及びエッチング時間により決まる。

【００７５】また、第２のテーパ面３６の先鋭角βは下
記の式で求められる。

【００７６】 ｓｉｎ（β／２）＝Ｒ₁₃／Ｒ₂₃・ｓｉｎ（ω₃／２） また、第２のテーパ面３６の後端側の断面の直径ｄ₂は
コア径（溶融延伸によって減少した後のコア径）と一致
し、第３のテーパ面３７の傾斜角γ／２はクラッド傾斜
工程での傾斜角ω₃／２に一致する。

【００７７】このようにこの製造例では、コアの周りに
クラッドが設けられた光ファイバから光ファイバプロー
ブを作製する。この光ファイバとしては例えば以下のよ
うな材料構成のものが用いられる。

【００７８】コア： 二酸化ゲルマニウム添加石英 クラッド：純粋石英 このような材料構成の光ファイバの場合、各工程で用い
るエッチング液としては次のようなものが適当である。

【００７９】第１の先鋭化工程（Ｒ₁₂＜Ｒ₂₂）：４０重
量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ（体積
比）が１０：１：１の緩衝フッ化水素溶液 第２の先鋭化工程（Ｒ₁₃＞Ｒ₂₃）：４０重量％ＮＨ₄Ｆ
水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ（体積比）が１０：
１：Ｙ（但し、Ｙ＞３０）あるいは１．７：１：Ｙ（但
し、Ｙ＞１）の緩衝フッ化水素溶液第４の製造例 この第４の製造例では、図２０に示すように第１のコア
４１の周りに第２のコア４２が設けられ、さらにその周
りにクラッド４３が設けられた２重コアの光ファイバ４
０から光ファイバプローブを製造する。

【００８０】まず、第３の製造例と同様に光ファイバ４
０を溶融延伸する。溶融延伸された光ファイバ４０は、
図２１に示すように一端部においてクラッド４３に傾斜
部４４が形成されるとともに、この傾斜部４４よりも先
端側が角度の鋭い糸を引いたような形状となる。また、
第１のコア４１と第２のコア４２は、延伸されたことに
よって先端部分で径が減少しており、また先端面がクラ
ッドに埋まった形になる。なお、このクラッド４３の先
端部の糸を引いたような形状は次工程のエッチングによ
って除去される。

【００８１】このようにして光ファイバを溶融延伸した
後、図２２に示すように先鋭化工程によって第１のコア
４１の一端をクラッドから突出させるとともにこの一端
を円錐状に先鋭化する。

【００８２】この先鋭化工程では、第１のコア４１のエ
ッチング速度をＲ₁₂、第２のコア４２のエッチング速度
をＲ₂₂、クラッド４３のエッチング速度をＲ₃₂としたと
きにＲ₁₂＜Ｒ₂₂＜Ｒ₃₂となるようなエッチング条件でエ
ッチングを行う。

【００８３】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、溶融延伸させた光ファイバ４０の一端を浸
漬すると、光ファイバ４０の先端側ではクラッド４３が
エッチングされ、第１のコア４１と第２のコア４２の先
端面が露出してくる。そして、コア４１，４２の先端面
が露出した後には、クラッド４３のエッチング速度Ｒ₃₂
が第２のコア４２のエッチング速度Ｒ₂₂よりも大きく、
第２のコア４２のエッチング速度Ｒ₂₂が第１のコア４１
のエッチング速度Ｒ₁₂よりも大きいので、クラッド４３
が第２のコア４２よりも先にエッチングされる。そし
て、第２のコア４２は第１のコア４１よりも先にエッチ
ングされ、第１のコア４１が第２のコア４２から突出し
てくる。

【００８４】また、光ファイバの外周面側では、外周面
に露出しているクラッド４３が先ずエッチングされる。
そして、クラッド４３のエッチングによって第２のコア
４２の外周面が先端側から露出しはじめ、この外周面に
露出した第２コア４２も引き続きエッチングされる。こ
のとき、第２のコア４２の外周面は先端側から露出する
ことによって、先端側にいく程エッチング量が多くな
り、直径が減少する。したがって、第２のコア４２に外
周部から内周部にわたって傾斜する傾斜部が形成され
る。また、この第２のコア４２がエッチングされること
によって、今度は第１のコア４１の外周面が先端側から
露出しはじめ引き続きエッチングされる。このとき、第
１のコア４１の外周面は先端側から露出することによっ
て、先端側にいく程エッチング量が多くなり、直径が減
少する。したがって、このエッチングを一定時間続ける
ことにより、第１のコア４１の一端に第２のコア４２か
ら突出した円錐状の先鋭部が形成される。その結果、図
２２に示すように第１のコア４１に第１のテーパ面４５
が形成され、第２のコア４２に第２のテーパ面４６が形
成され、さらにクラッド４３に第３のテーパ面４７が形
成された光ファイバプローブが製造される。

【００８５】なお、この先鋭化工程で形成される第１の
コア４１の先鋭部の先鋭角ψ₄₁、第２のコア４２の先鋭
角ψ₄₂は、クラッド傾斜工程でのクラッドの傾斜角ω₄
／２及び先鋭化工程でのエッチング速度Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、Ｒ
₃₂によって決まり、次式で表される。

【００８６】 ｓｉｎ（ψ₄₁／２）＝Ｒ₁₂／Ｒ₃₂・ｓｉｎ（ω₄／２） ｓｉｎ（ψ₄₂／２）＝Ｒ₂₂／Ｒ₃₂・ｓｉｎ（ω₄／２） なお、溶融延伸によってクラッドに形成された傾斜部４
４は上側にいく程傾斜角が小さくなるので、エッチング
時間とともにω₄／２は小さくなる。したがって、第１
のコアの傾斜角ψ₄₁／２、第２のコアの傾斜角ψ₄₂／２
もエッチング時間とともに減少する。

【００８７】また、第１のテーパ面４５の先鋭角αは先
鋭化工程での第１のコア４１の先鋭角ψ₄₁と一致し、第
２のテーパ面４６の先鋭角βは先鋭化工程での第２のコ
ア４２の先鋭角ψ₄₂と一致する。また、第３のテーパ面
４７の先鋭角γはクラッドに形成された傾斜部の先鋭角
ω₄に一致する。また、第１のテーパ面４５の後端側の
断面の直径ｄ₁は第１のコア４１のコア径（溶融延伸に
よって減少した後のコア径）に一致し、第２のテーパ面
４６の後端側の断面の直径ｄ₂は第２のコア４２のコア
径（溶融延伸によって減少した後のコア径）に一致す
る。

【００８８】このように、この製造例では以上の２工程
で光ファイバプローブが製造されるが、この後さらにエ
ッチングを行うことによって、図２３に示すように先鋭
部の長さを短くするようにしてもよい。

【００８９】この後の先鋭化工程では、第１のコア４１
のエッチング速度をＲ₁₃、第２のコア４２のエッチング
速度をＲ₂₃、クラッド４３のエッチング速度をＲ₃₃とし
たときに、Ｒ₁₃＞Ｒ₂₃＜Ｒ₃₃となるようなエッチング条
件でエッチングを行う。

【００９０】このようなエッチング速度が得られるエッ
チング液に、先の工程でコア４１に円錐状の先鋭部を形
成した光ファイバの一端を浸漬すると、光ファイバの先
端側ではクラッド４３のエッチング速度Ｒ₃₃が第２のコ
ア４２のエッチング速度Ｒ₂₃よりも大きく、第２のコア
４２のエッチング速度Ｒ₂₃が第１のコア４１のエッチン
グ速度Ｒ₁₃よりも小さいので、クラッド４３の先端面が
第２のコア４２の先端面に対してさらに後退する。そし
て、第２のコア４２から突出する第１のコア４１の長さ
は徐々に短くなっていく。

【００９１】一方、光ファイバ４０の外周面側ではクラ
ッド４３がエッチングされることによって第２のコア４
２の外周面が新たに露出し引き続きエッチングされる。
また、第２のコア４２がエッチングされることによって
第１のコア４１の外周面が新たに露出し、エッチングさ
れる。このエッチングでは、既に外周面が露出している
部分と、この工程で新たに外周面が露出した部分とでは
異なった傾斜角となるので、図２３に示すように第１の
コア４１には傾斜角が異なる第１のテーパ面４８と第２
のテーパ面４８ｂが形成され、また第２のコア４２には
第３のテーパ面４９ａと第４のテーパ面４９ｂが形成さ
れ、クラッド４３には第５のテーパ面５０が形成され、
傾斜角を５段階に変化させて先鋭化された光ファイバプ
ローブが製造される。

【００９２】なお、この第１のテーパ面４８の先鋭角α
と後端側の断面の直径ｄ₁は、先鋭化工程で形成された
先鋭部４６の先鋭角ψ₄₁とエッチング速度Ｒ₁₃及びエッ
チング時間により決まる。

【００９３】また、第２のテーパ面４９の先鋭角βは下
記の式で求められる。

【００９４】 ｓｉｎ（β／２）＝Ｒ₁₃／Ｒ₂₃・ｓｉｎ（ψ₄₂／２） さらに、第２のテーパ面の後端側の断面の直径ｄ₂は第
１のコア径（溶融延伸によって減少した後のコア径）と
一致し、第３のテーパ面の傾斜角γ／２は先鋭化工程で
第２のコアに形成された傾斜部の傾斜角ψ₄₂／２と一致
する。

【００９５】このようにこの製造例では、第１のコアの
周りに第２のコアとクラッドが設けられた光ファイバか
ら光ファイバプローブを製造する。この光ファイバとし
ては例えば以下のような材料構成のものが用いられる。

【００９６】第１のコア：二酸化ゲルマニウム高濃度添
加石英 第２のコア：二酸化ゲルマニウム低濃度添加石英 クラッド： 純粋石英 このような材料構成の光ファイバの場合、各工程で用い
るエッチング液としては次のようなものが適当である。

【００９７】第１の先鋭化工程（Ｒ₁₂＜Ｒ₂₂＜Ｒ₃₂）：
４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ
（体積比）が１０：１：１の緩衝フッ化水素溶液 第２の先鋭化工程（Ｒ₁₃＞Ｒ₂₃＜Ｒ₃₃₎）：４０重量％
ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ（体積比）が
１０：１：Ｙ（但し、Ｙ＞３０）あるいは１．７：１：
Ｙ（但し、Ｙ＞１）の緩衝フッ化水素溶液 以上、光ファイバプローブの製造方法の４例を説明し、
それぞれ最適な光ファイバプローブの材料構成とエッチ
ング条件を例示したが、材料構成やエッチング条件はこ
れに限るものではない。

【００９８】例えばエッチング条件につい言えば、二酸
化ゲルマニウム添加石英の純石英に対するエッチング速
度比が緩衝フッ化水素溶液の濃度によって定量的に制御
できるので、その速度比と濃度の関係に基づいて所定の
エッチング速度条件を満足するように決定すれば良い。

【００９９】すなわち、緩衝フッ化水素溶液は４０重量
％ＮＨ₄Ｆ水溶液と５０重量％ＨＦ酸及びＨ₂Ｏよりな
り、その濃度はＮＨ₄Ｆ水溶液の体積比ＸやＨ₂Ｏの体積
比Ｙによって制御される。

【０１００】ここで、ＨＦ酸の体積比が１、Ｈ₂Ｏの体
積比Ｙが１のときに、ＮＨ₄Ｆ水溶液の体積比Ｘを０か
ら増加させていくと、二酸化ゲルマニウム添加石英の純
石英に対するエッチング速度比Ｒ_Ge／Ｒ₀はこの体積比
Ｘの増加に伴って減少していき、体積比Ｘが１０〜３０
のときに最小となる。そして、ＮＨ₄Ｆ水溶液の体積比
Ｘが３０を越えたところでは、二酸化ゲルマニウム添加
石英の純石英に対するエッチング速度比Ｒ_Ge／Ｒ₀は体
積比Ｘの増加とともに増大する。また、ＮＨ₄Ｆ水溶液
の体積比Ｘが１．７のときには、二酸化ゲルマニウム添
加石英の純石英に対するエッチング速度比Ｒ_Ge／Ｒ₀は
１になる。一方、ＮＨ₄Ｆ水溶液の体積比Ｘを１０に固
定し、Ｈ₂Ｏの体積比Ｙを増加させると、二酸化ゲルマ
ニウム添加石英の純石英に対するエッチング速度比Ｒ_Ge
／Ｒ₀は体積比Ｙの増加に伴って増大する。また、Ｈ₂Ｏ
の体積比Ｙが３０のときには、二酸化ゲルマニウム添加
石英の純石英に対するエッチング速度比Ｒ_Ge／Ｒ₀は１
になる。

【０１０１】したがって、二酸化ゲルマニウム添加石英
よりなるコアの周りに、純粋石英よりなるクラッドが設
けられて構成される光ファイバをエッチングする場合、
（コアのエッチング速度）＜（クラッドのエッチング速
度）とするためには、ＮＨ_４Ｆ水溶液：ＨＦ酸：Ｈ_２Ｏ
はＸ：１：１（Ｘ＞１．７）や１０：１：Ｙ（Ｙ＜３
０）などの体積比とすればよく、（コアのエッチング速
度）＞（クラッドのエッチング速度）とするためには、
ＮＨ₄Ｆ水溶液：ＨＦ酸：Ｈ₂ＯはＸ：１：１（Ｘ＜１．
７），１．７：１：Ｙ（Ｙ＞１），１０：１：Ｙ（Ｙ＞
３０）などの体積比とすれば良い。

【０１０２】また、光ファイバとしてはＢ₂Ｏ₃添加石英
を用いたものであっても良い。Ｂ₂Ｏ₃添加石英はＢ₂Ｏ₃
の添加量が増加するにつれて屈折率が低下するので、光
ファイバにおいてはクラッド材として用いられる。Ｂ₂
Ｏ₃をクラッド材とする場合、コア材としては紫外域で
高い透過率を示す純石英を用いるのが適当である。

【０１０３】このＢ₂Ｏ₃添加石英をクラッド材とする光
ファイバから上記第１の製造例〜第４の製造例によって
光ファイバプローブを製造する場合、具体的には次のよ
うな材料構成の光ファイバを用いることができる。

【０１０４】第１の製造例：コア；純粋石英／クラッ
ド；Ｂ₂Ｏ₃添加石英 第２の製造例：コア；純粋石英／第１のクラッド；Ｂ₂
Ｏ₃ドープ石英／第２のクラッド；フッ素添加石英 第３の製造例：コア；純粋石英／クラッド；Ｂ₂Ｏ₃添加
石英 第４の製造例：第１のコア；純粋石英／第２のコア；Ｂ
₂Ｏ₃添加石英／クラッド；Ｂ₂Ｏ₃低濃度添加石英／純石
英 なお、Ｂ₂Ｏ₃添加石英をクラッド材とする光ファイバを
緩衝フッ化水素溶液によってエッチングする場合、（コ
アのエッチング速度）＜（クラッドのエッチング速度）
とするためにはＮＨ₄Ｆ水溶液：ＨＦ酸：Ｈ₂ＯをＸ：
１：１（Ｘ＜１．７），１．７：１：Ｙ（Ｙ＞１），１
０：１：Ｙ（Ｙ＞３０）などの体積比とすれば良い。ま
た、（コアのエッチング速度）＞（クラッドのエッチン
グ速度）とするためにはＮＨ₄Ｆ水溶液：ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ
をＸ：１：１（Ｘ＞１．７），１０：１：Ｙ（Ｙ＜３
０）などの体積比とすれば良い。

【０１０５】このように３段階の傾斜角で先鋭化された
光ファイバプローブの先鋭部は、第１のテーパ面の先鋭
角αを小さい角度にすることで実効的な開口径が微小化
し、分解能が向上する。このとき、先鋭部が一定の傾斜
角で円錐状に先鋭化されている場合では、この傾斜角が
小さくなる程光の損失が大きくなり透過効率が低下す
る。これに対して、このように先鋭部が３段階の傾斜角
で先鋭化された場合では、第１のテーパ面の先鋭角αを
小さい角度にしても第２のテーパ面の傾斜角β／２を大
きくすることで光の透過効率を上げることができる。つ
まり、この光ファイバプローブでは、光の透過効率を十
分に得ながら、高い分解能を得ることができる。

【０１０６】以上のようにして先鋭部を有する光ファイ
バプローブは製造されるが、この光ファイバプローブに
はさらに先鋭部に、図２，図３，図４に示すように開口
部となる先端を除いて遮光性被覆層５を形成するように
しても良い。なお、このうち図２，図３は図１で示され
る先鋭部に遮光性被覆層５を形成したものであり、図４
は先鋭角αが５０゜以下、先鋭角βが１８０゜、断面直
径ｄ₁が光の波長λ以下、断面直径ｄ₂が光の波長λと同
寸法となされた先鋭部に遮光性被覆層５を形成したもの
である。

【０１０７】遮光性被覆層５を形成すると、遮光性被覆
層５が形成された部分では光の入射が遮られ、微小開口
でのみ光が選択的に取り込まれるようになるので、分解
能が向上し、Ｓ／Ｎ比が改善される。以下、この遮光性
被覆層５の形成方法について説明する。

【０１０８】遮光性被覆層の形成例 遮光性被覆層５は、真空蒸着法やスパッタリング法、無
電解めっき法によって先鋭部に遮光性の金属膜を形成し
た後、この上に先端部を除いてエッチングマスクを形成
し、その後エッチングを行い、先端部の金属膜を除去す
ることによって形成される。

【０１０９】但し、この遮光性被覆層５によって十分な
遮光性を得るためには、先鋭部の先端１ａから、先鋭部
の断面直径が波長と等しくなる位置までの寸法Ｌ（以
下、チップ長Ｌと称する）が重要となり、このチップ長
Ｌは遮光性被覆層５を構成する金属のｓｋｉｎ ｄｅｐ
ｔｈの少なくとも５倍〜１０倍程度、さらにはそれ以上
とされているのが望ましい。なお、ｓｋｉｎ ｄｅｐｔ
ｈとは当該金属に光を透過させたときに光強度が１／ｅ
²（但し、ｅは自然定数である）になる金属の厚さであ
り、この値が小さい金属程光に対する吸収係数が大きい
ことを意味する。この金属のｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈは、
通常２０〜３０ｎｍであり、したがってチップ長は具体
的には１００〜２００ｎｍ程度に選ばれるのが好まし
い。

【０１１０】まず、このような遮光性被覆層を、図２４
に示すようにコア５１の回りにクラッド５２が設けられ
た光ファイバの先鋭部５３に形成する方法について説明
する。

【０１１１】遮光性被覆層を形成するには、具体的に
は、真空蒸着装置を用いて真空中で光ファイバをその中
心軸を中心として回転させ、先鋭部５３の側面から金属
蒸気を供給して蒸着する。これにより図２５に示すよう
に先鋭部５３に遮光性の被覆層５４が形成される。

【０１１２】この被覆層５４としては、遮光性が高く、
導電性が高い材質のものが用いられ、アルミニウム、
金、銀、白金等を用いることができる。中でも、アルミ
ニウムが好適である。

【０１１３】つぎに、図２６に示すようにこの被覆層５
４上の先端部を除いた部分にエッチングマスク５５を形
成する。エッチングマスク５５は、真空蒸着装置を用い
て真空中で光ファイバをその中心軸を中心として回転さ
せ、耐腐食性の素材の蒸気を供給して蒸着することによ
り形成する。

【０１１４】真空蒸着では、金属蒸気の直進性が高いた
め、先鋭部に対して後方から金属蒸気を供給すると金属
蒸気が被覆層の先端に回り込まず、先端部を除いた領域
にのみエッチングマスク５５を形成することができる。
例えば金属蒸気の入射方向が光ファイバの中心軸に対し
て５０°の角度をなすような後方側から金属蒸気を入射
させると、図２６に示すような領域にエッチングマスク
５５が形成される。

【０１１５】なお、このエッチングマスク５５と材質と
しては、次工程で行う被覆層５４のエッチングにおいて
エッチング液に対して耐腐食性を示すものであればよ
く、例えばクロムが適当であり、この他、被覆層との組
み合わせを考慮すれば銀、白金等も使用できる。

【０１１６】このようにしてエッチングマスク５５を形
成した後、被覆層５４及びエッチングマスク５５が形成
された光ファイバの先端をエッチング液に浸すことによ
ってエッチングを行う。

【０１１７】光ファイバの先端をエッチング液に浸す
と、エッチングマスク５５が形成されていない先端部の
被覆層５４のみが選択的にエッチングされ、図２７に示
すように、先端部に開口部５４ａを有する遮光性被覆層
５４が形成される。このエッチング液としてはＮａＯＨ
水溶液等の強アルカリ水溶液が用いられる。

【０１１８】そして、この後、図２８に示すように光フ
ァイバに対して、エッチングマスクを溶解し且つ遮光性
被覆層を溶解させないエッチング液による処理を施すこ
とでエッチングマスク５５を除去し、開口プローブは製
造される。

【０１１９】次に、図２９に示すようにコア５６の回り
に第１のクラッド５７が設けられ、その回りに第２のク
ラッド５８が設けられた光ファイバであって、コア内を
単一波長モードの光が伝搬し、第１のクラッド内を複数
の導波モードの光を伝搬するようになされたシングルモ
ード・マルチモードファイバの先鋭部５９に遮光性被覆
層を形成する方法について説明する。

【０１２０】このようなシングルモード・マルチモード
ファイバでは、第１の遮光性被覆層と第２の遮光性被覆
層の２層の被覆層を形成し、第１の遮光性被覆層によっ
て第１のクラッド５７に対応した開口部が形成されるよ
うにし、第２の遮光性被覆層によってコア５６に対応し
た開口部が形成されるようにする。

【０１２１】まず、第１の遮光性被覆層を形成するため
に、図３０に示すようにスパッタリング等によって金等
よりなる第１の被覆層６０を成膜する。

【０１２２】この第１の被覆層６０としては、先の遮光
性被覆層の形成方法で示したように遮光性が高く、導電
性が高い材質のものが用いられ、金の他、アルミニウ
ム、銀、白金等を用いることができる。

【０１２３】次に、図３１に示すようにこの第１の被覆
層６０の先端部を除いて第１のエッチングマスク６１を
形成する。第１のエッチングマスク６１を形成するに
は、まず第１の被覆層６０を形成した光ファイバを、溶
剤に合成樹脂を溶かした樹脂溶液に浸漬した後、この樹
脂溶液から引き上げる。

【０１２４】光ファイバを樹脂溶液から引き上げると、
先端部に付着した樹脂溶液が表面張力によって上側に引
き寄せられ、先端部の第１の被覆層６０が樹脂溶液から
露出する。そして、樹脂溶液中の溶剤が蒸発すると、樹
脂溶液が付着していた部分にのみ合成樹脂が残り、合成
樹脂よりなる第１のエッチングマスク６１が先端部を除
いたかたちで形成される。

【０１２５】ここで、樹脂溶液としては、表面張力によ
って先端部が溶剤から露出し得る程度に粘性が小さいも
のであればよい。また、溶剤に溶解させる合成樹脂は、
次工程で行われるエッチングに際してエッチング液に溶
解しないものであれば良い。具体的には、アクリル樹脂
等が用いられる。

【０１２６】なお、樹脂溶液から露出する先端部の大き
さは、樹脂溶液の動粘度や光ファイバを溶剤から引き上
げる際の引き上げ速度によって制御される。

【０１２７】このようにして第１のエッチングマスク６
１を形成した後、この第１の被覆層６０及び第１のエッ
チングマスク６１が形成された光ファイバをエッチング
液に浸すことによってエッチングを行う。

【０１２８】光ファイバをエッチング液に浸すと、第１
のエッチングマスク６１が形成されていない先端部の第
１の被覆層６０のみが選択的にエッチングされ、図３２
に示すように、先端部に開口部６０ａを有する第１の遮
光性被覆層６０が形成される。

【０１２９】ここで、エッチング液としては、遮光性の
被覆層をエッチングすることができ且つエッチングマス
クをエッチングしないものであればよく、ヨウ化カリウ
ム（ＫＩ−Ｉ₂）水溶液、シアン化カリウム水溶液、王
水、ヨウ素あるいは臭素等のハロゲン溶液等が使用され
る。例えば遮光性の被覆層６０が金よりなり、エッチン
グマスク６１がアクリル樹脂よりなる場合には、ＫＩ−
Ｉ₂水溶液をエッチング液に用いるのが好ましい。

【０１３０】そして、このようにして第１の遮光性被覆
層６０を形成した後、図３３に示すように上記エッチン
グマスク６１をアセトン等の有機溶剤によって剥離除去
し、続いて第２の遮光性被覆層を形成する。

【０１３１】第２の遮光性被覆層を形成するには、真空
蒸着装置を用いて真空中で光ファイバをその中心軸を中
心として回転させ、先鋭部の側面から金属蒸気を供給し
て蒸着する。これにより図３４に示すように先鋭部５９
に遮光性の第２の被覆層６２が形成される。

【０１３２】この第２の被覆層６２としては、第１の遮
光性被覆層６０の材料として例示したものがいずれも使
用可能であり、特にアルミニウムが好適である。

【０１３３】つぎに、図３５に示すようにこの第２の被
覆層６２の先端部を除いて第２のエッチングマスク６３
を形成する。第２のエッチングマスク６３は、真空蒸着
装置を用いて真空中で光ファイバをその中心軸を中心と
して回転させ先鋭部の側面側から耐腐食性の素材の蒸気
を供給して蒸着することにより形成する。

【０１３４】なお、この第２のエッチングマスク６３と
材質としては、次工程で行う被覆層のエッチングにおい
てエッチング液に対して耐腐食性を示すものであればよ
く、例えばクロムが適当であり、この他被覆層との組み
合わせを考慮すれば銀、白金等も使用できる。

【０１３５】このようにして第２のエッチングマスク６
３を形成した後、この第２の被覆層６２及び第２のエッ
チングマスク６３が形成された光ファイバの先端をエッ
チング液に浸すことによってエッチングを行う。

【０１３６】光ファイバの先端をエッチング液に浸す
と、第２のエッチングマスク６３が形成されていない先
端部の遮光性の被覆層のみが選択的にエッチングされ、
図３６に示すように、先端部に開口部６２ａが形成され
た第２の遮光性被覆層６２が形成される。なお、このエ
ッチング液としてはＮａＯＨ水溶液等の強アルカリ水溶
液が用いられる。例えば遮光性の被覆層がアルミニウム
よりなり、エッチングマスクがクロムよりなる場合に
は、ＮａＯＨ水溶液をエッチング液として用いるのが望
ましい。

【０１３７】そして、この後、光ファイバに対して第１
のエッチングマスク６３を溶解し且つ第２の遮光性被覆
層６２を溶解させないエッチング液による処理を施すこ
とで、図３７に示すようにエッチングマスク６３を除去
し、開口プローブは製造される。

【０１３８】続いて、図３８に示すようにコア６４の周
りに第１のクラッド６５が設けられ、その周りに第２の
クラッド６６が設けられたシングルモード・マルチモー
ドファイバに第１の遮光性被覆層と第２の遮光性被覆層
を形成する方法を説明する。なお、この方法では第１の
遮光性被覆層を無電解めっき法によって形成する。

【０１３９】第１の遮光性被覆層を無電解めっき法によ
って形成するには、まず、先鋭部６７の表面にパラジウ
ム等の触媒金属核を析出させて活性化処理を行う。

【０１４０】具体的には、光ファイバを二塩化スズ（Ｓ
ｎＣｌ₂）溶液に浸漬させることでファイバ表面にスズ
を被着させ、続いて二塩化パラジウム（ＰｄＣｌ₂）溶
液に光ファイバを浸漬する。このようにスズが被着した
光ファイバを二塩化パラジウム溶液に浸漬させると、ス
ズがパラジウムによって置換され、パラジウムの触媒金
属核がファイバ表面に析出する。

【０１４１】なお、活性化処理は、パラジウムをスパッ
タリング等の薄膜形成技術によって直接先鋭部表面に析
出させることで行っても良い。

【０１４２】そして、活性化処理を行った光ファイバの
先鋭部の表面に無電解めっき液によりニッケル等のめっ
き膜を形成する。めっき膜は、先鋭部６７の先端部のよ
うな、いわば針のような尖った形状の表面には析出しに
くいので、先鋭部６７の先端部以外で十分な膜厚のめっ
き膜が堆積し、且つ先鋭部６７の先端部でめっき膜が析
出していない段階でめっきを停止することによって、図
３９に示すように先端部に開口部６８ａを有したかたち
で第１の遮光性被覆層６８が形成される。

【０１４３】次に、この第１の遮光性被覆層６８の上に
第２の遮光性被覆層を形成する。

【０１４４】第２の遮光性被覆層を形成するには、真空
蒸着装置を用いて真空中で光ファイバをその中心軸を中
心として回転させ、先鋭部８７の側面から金属蒸気を供
給して蒸着する。これによって図４０に示すように遮光
性の第２の被覆層６９が形成される。

【０１４５】この第２の被覆層６９としては、遮光性が
高く、導電性が高い材質のものが用いられ、アルミニウ
ム、金、銀、白金等を用いることができる。中でも、ア
ルミニウムが好適である。

【０１４６】つぎに、図４１に示すように第２の被覆層
６９の先端部を除いてエッチングマスク７０を形成す
る。エッチングマスク７０は、真空蒸着装置を用いて真
空中で光ファイバをその中心軸を中心として回転させ、
耐腐食性の素材の蒸気を先鋭部に対して側面側から供給
して蒸着することにより形成する。

【０１４７】このエッチングマスク７０と材質として
は、次工程で行う第２の被覆層６９のエッチングにおい
てエッチング液に対して耐腐食性を示すものであればよ
く、例えばクロムが適当であり、この他、被覆層との組
み合わせを考慮すれば銀、白金等も使用できる。

【０１４８】このようにしてエッチングマスクを形成し
た後、この第２の被覆層６９及びエッチングマスク７０
が形成された光ファイバの先端をエッチング液に浸すこ
とによってエッチングを行う。

【０１４９】光ファイバの先端をエッチング液に浸す
と、エッチングマスク７０が形成されていない先端部の
第２の被覆層６９のみが選択的にエッチングされ、図４
２に示すように、先端部に開口部６９ａが形成された第
２の遮光性被覆層６９が形成される。なお、このエッチ
ング液としてはＮａＯＨ水溶液等の強アルカリ水溶液が
用いられる。

【０１５０】そして、この後、光ファイバに対してエッ
チングマスク７０を溶解し且つ第２の遮光性被覆層６９
を溶解させないエッチング液による処理を施すことです
ることで、図４３に示すようにエッチングマスクを除去
し、開口プローブは製造される。

【０１５１】以上、遮光性被覆層の形成例について説明
したが、このように３段階の傾斜角で先鋭化された先鋭
部上に遮光性被覆層が形成された開口プローブでは、第
１のテーパ面の先鋭角αを小さい角度にしても第２のテ
ーパ面の傾斜角β／２を大きくすることでチップ長Ｌを
短縮することができる。

【０１５２】したがって、開口プローブでは波長以下の
領域で光の損失が大きくなることと、第１のテーパ面の
傾斜角が大きい場合に開口部近傍の遮光性が不十分にな
るのが問題になるが、これらの問題が回避され、高透過
効率、高分解能が得られるようになる。

【０１５３】なお、第３のテーパー面の傾斜角γ／２は
分解能や透過効率に直接影響しないが、例えば遮光性被
覆層を真空蒸着によって形成する場合には、この傾斜角
γ／２をできるだけ小さくするのが望ましい。

【０１５４】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について実験
結果に基づいて説明する。

【０１５５】実施例１ まず、次のような材料構成とされた２重クラッド光ファ
イバを用意した。

【０１５６】光ファイバの材料構成 コア： 二酸化ゲルマニウム添加石英， 純粋石英に対する比屈折率差；１．２％，外径；１．２
μｍ 第１のクラッド：純粋石英 純粋石英に対する比屈折率差；０％，外径；２７μｍ 第２のクラッド：フッ素添加石英 比屈折率差；−０．７％，外径；１２５μｍ そして、この光ファイバの一端に、以下のような第１の
先鋭化工程〜第３の先鋭化工程を行うことによって先鋭
部を形成した。

【０１５７】（１）クラッド傾斜工程 光ファイバの一端を、コアのエッチング速度をＲ₁₁、第
１のクラッドのエッチング速度をＲ₂₁、第２のクラッド
のエッチング速度をＲ₃₁としたときにＲ₁₁＝Ｒ₂₁＜Ｒ₃₁
となるようなエッチング条件でエッチングを行った。エ
ッチング液は４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％Ｈ
Ｆ酸：Ｈ₂Ｏ＝１．７：１：１（体積比）なる組成の緩
衝フッ化水素溶液であり、エッチング時間は４０分であ
る。

【０１５８】（２）第１の先鋭化工程 次に、この光ファイバの一端を、コアのエッチング速度
をＲ₁₂、第１のクラッドのエッチング速度をＲ₂₂、第２
のクラッドのエッチング速度をＲ₃₂としたときにＲ₁₂＜
Ｒ₂₂＜Ｒ₃₂となるようなエッチング条件でエッチングを
行った。エッチング液は４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：５
０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ＝１０：１：１（体積比）なる
組成の緩衝フッ化水素溶液であり、エッチング時間は２
０分である。

【０１５９】（３）第２の先鋭化工程 続いて、この光ファイバのコアの一端を、コアのエッチ
ング速度をＲ₁₃、第１のクラッドのエッチング速度をＲ
₂₃、第２のクラッドのエッチング速度をＲ₃₃としたとき
にＲ₁₃＞Ｒ₂₃＜Ｒ₃₃となるようなエッチング条件でエッ
チングを行った。エッチング液は４０重量％ＮＨ₄Ｆ水
溶液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ＝１．７：１：５（体
積比）なる組成の緩衝フッ化水素溶液であり、エッチン
グ時間は１分３０秒である。

【０１６０】その結果、光ファイバの一端に、第１のテ
ーパー面、第２のテーパー面、第３のテーパー面よりな
る先鋭部が形成された。この先鋭部の各テーパー面の先
鋭角、断面の直径及びチップ長は以下の通りである。ま
た、第２のクラッドは全てエッチング除去されていた。

【０１６１】第１のテーパー面の先鋭角α：２０° 第２のテーパー面の先鋭角β：１０５° 第３のテーパー面の先鋭角γ：６０° 第１のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₁：０．５μ
ｍ 第２のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₂：１．２μ
ｍ チップ長Ｌ：１μｍ 第１のテーパー面の先端直径：数ｎｍ以下実施例２ 第２の先鋭化工程において、４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶
液：５０重量％ＨＦ：Ｈ₂Ｏ＝０．１：１：２．５（体
積比）なる組成の緩衝フッ化水素溶液を用い、エッチン
グ時間を１分１０秒にしたこと以外は実施例１と同様に
して光ファイバの先鋭化を行った。

【０１６２】その結果、光ファイバの一端に、第１のテ
ーパー面、第２のテーパー面、第３のテーパー面よりな
る先鋭部が形成された。この先鋭部の各テーパー面の先
鋭角、断面の直径及びチップ長は以下の通りである。ま
た、第２のクラッドは全てエッチング除去されていた。

【０１６３】第１のテーパー面の先鋭角α：７０° 第２のテーパー面の先鋭角β：１１７° 第３のテーパー面の先鋭角γ：６０° 第１のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₁：０．２μ
ｍ 第２のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₂：１．２μ
ｍ チップ長Ｌ：１μｍ 第１のテーパー面の先端直径：数ｎｍ以下実施例３ クラッド傾斜工程において、エッチング時間を３０分と
したこと以外は実施例１と同様にして光ファイバの先鋭
化を行った。

【０１６４】その結果、光ファイバの一端に、第１のテ
ーパー面、第２のテーパー面、第３のテーパー面よりな
る先鋭部が形成された。この先鋭部の各テーパー面の先
鋭角、断面の直径及びチップ長は以下の通りである。ま
た、この場合には第３の先鋭化工程終了時に第２のクラ
ッドの一部が残存していた。

【０１６５】第１のテーパー面の先鋭角α：２０° 第２のテーパー面の先鋭角β：１０５° 第３のテーパー面の先鋭角γ：６０° 第１のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₁：０．５μ
ｍ 第２のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₂：１．２μ
ｍ チップ長Ｌ：１μｍ 第１のテーパー面の先端直径：数ｎｍ以下実施例４ まず、次のような材料構成とされた光ファイバを用意し
た。

【０１６６】光ファイバの材料構成 コア： 二酸化ゲルマニウム添加石英， 純粋石英に対する比屈折率差；１．２％，外径；２μｍ クラッド：純粋石英 純粋石英に対する比屈折率差；０％，外径；１２５μｍ そして、この光ファイバの一端に、以下のような溶融延
伸工程と第１の先鋭化工程及び第２の先鋭化工程を行う
ことによって先鋭部を形成した。

【０１６７】（１）クラッド傾斜工程 マイクロピペットプラー（Ｓｕｔｔｅｒ社製 商品名Ｐ
−２０００）によって、光ファイバーの一部を加熱する
ことによって溶融させ、この溶融させた部分の両側を引
くことでファイバを二つに分離した。

【０１６８】（２）第１の先鋭化工程 分離された一方の光ファイバの一端を、コアのエッチン
グ速度をＲ₁₂、クラッドのエッチング速度をＲ₂₂とした
ときにＲ₁₂＜Ｒ₂₂となるようなエッチング条件でエッチ
ングを行った。エッチング液は４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶
液：５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ＝１０：１：１（体積
比）なる組成の緩衝フッ化水素溶液であり、エッチング
時間は３０分である。

【０１６９】（３）第２の先鋭化工程 光ファイバの一端を、コアのエッチング速度をＲ₁₃、ク
ラッドのエッチング速度をＲ₂₃としたときにＲ₁₃＞Ｒ₂₃
となるようなエッチング条件でエッチングを行った。エ
ッチング液は４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％Ｈ
Ｆ酸：Ｈ₂Ｏ＝１．７：１：５（体積比）なる組成の緩
衝フッ化水素溶液であり、エッチング時間は９秒であ
る。

【０１７０】その結果、光ファイバの一端に、第１のテ
ーパー面、第２のテーパー面、第３のテーパー面よりな
る先鋭部が形成された。この先鋭部の各テーパー面の先
鋭角、断面の直径及びチップ長は以下の通りである。

【０１７１】第１のテーパー面の先鋭角α：２０° 第２のテーパー面の先鋭角β：１０５° 第３のテーパー面の先鋭角γ：６０° 第１のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₁：０．１μ
ｍ 第２のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₂：０．２μ
ｍ チップ長Ｌ：０．３μｍ 第１のテーパー面の先端直径：数ｎｍ以下実施例５ 次のような材料構成とされた２重コア光ファイバを用意
した。

【０１７２】光ファイバの材料構成 第１のコア：二酸化ゲルマニウム添加石英， 純粋石英に対する比屈折率差；１．５％，外径；４μｍ 第２のコア：二酸化ゲルマニウム添加石英 純粋石英に対する比屈折率差；０．２％，外径；１２ミ
クロン クラッド： 純粋石英 純粋石英に対する比屈折率差；０％，外径；１２５μｍ そして、この光ファイバの一端に、以下のような溶融延
伸工程と第１の先鋭化工程及び第２の先鋭化工程を行う
ことによって先鋭部を形成した。

【０１７３】（１）クラッド傾斜工程 マイクロピペットプラー（Ｓｕｔｔｅｒ社製 商品名Ｐ
−２０００）によって、光ファイバーの一部を加熱する
ことによって溶融させ、この溶融させた部分の両側を引
くことでファイバを二つに分離した。

【０１７４】（２）第１の先鋭化工程 分離された一方の光ファイバの一端を、第１のコアのエ
ッチング速度をＲ₁₂、第２のコアのエッチング速度をＲ
₂₂、クラッドのエッチング速度をＲ₃₂としたときにＲ₁₂
＜Ｒ₂₂＜Ｒ₃₂となるようなエッチング条件でエッチング
を行った。エッチング液は４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：
５０重量％ＨＦ酸：Ｈ₂Ｏ＝１０：１：１（体積比）な
る組成の緩衝フッ化水素溶液であり、エッチング時間は
３０分である。

【０１７５】（３）第２の先鋭化工程 光ファイバの一端を、第１のコアのエッチング速度をＲ
₁₃、第２のコアのエッチング速度をＲ₂₃、クラッドのエ
ッチング速度をＲ₃₃としたときにＲ₁₃＞Ｒ₂₃＜Ｒ₃₃とな
るようなエッチング条件でエッチングを行った。エッチ
ング液は４０重量％ＮＨ₄Ｆ水溶液：５０重量％ＨＦ
酸：Ｈ₂Ｏ＝１．７：１：５（体積比）なる組成の緩衝
フッ化水素溶液であり、エッチング時間は１８秒であ
る。

【０１７６】その結果、光ファイバの一端に、第１のテ
ーパー面、第２のテーパー面、第３のテーパー面よりな
る先鋭部が形成された。この先鋭部の各テーパー面の先
鋭角（傾斜角の２倍）、断面の直径及びチップ長は以下
の通りである。

【０１７７】第１のテーパー面の先鋭角α：２０° 第２のテーパー面の先鋭角β：１５０° 第３のテーパー面の先鋭角γ：６０° 第１のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₁：０．２μ
ｍ 第２のテーパー面の後端側の断面の直径ｄ₂：０．４μ
ｍ チップ長Ｌ：０．６μｍ 第１のテーパー面の先端直径：数ｎｍ以下実施例６ 実施例１と同様にしてクラッド傾斜工程〜第２の先鋭化
工程を行うことで光ファイバの一端に先鋭部を形成し
た。

【０１７８】そして、この先鋭部に次のようにして遮光
性被覆層を形成した。

【０１７９】真空蒸着法によって膜厚２００ｎｍのアル
ミニウム被覆層を形成し、さらにこの被覆層上の先端部
を除いた部分にエッチングマスクを形成した。このエッ
チングマスクは、クロムの蒸着膜であり、膜厚は３０ｎ
ｍである。

【０１８０】次に、このアルミニウム被覆層とエッチン
グマスクを形成した光ファイバを、０．２重量％の水酸
化ナトリウム水溶液に６０秒浸漬させることによって先
端部の遮光性被覆層をエッチング除去した。

【０１８１】さらに、この光ファイバを、硝酸第２セリ
ウム・アンモニウム１７ｇ、過塩素酸５ｃｃ、水１００
ｃｃからなる混合液に３０秒浸漬することでエッチング
マスクをエッチング除去し、先端部に開口部を有する遮
光性被覆層を形成した。

【０１８２】この遮光性被覆層の開口部から突出する突
出部の根本径ｄ_Fは２００ｎｍであった。

【０１８３】実施例７ 水酸化ナトリウム水溶液によるエッチングのエッチング
時間を３０秒としたこと以外は実施例６と同様にして光
ファイバの先鋭部に遮光性被覆層を形成した。

【０１８４】この遮光性被覆層の先端面は先鋭部の先端
と略面一となっており、遮光性被覆層の開口部から光フ
ァイバの先鋭部が突出していないタイプの光ファイバプ
ローブが得られた。

【０１８５】実施例８ 実施例３と同様にしてクラッド傾斜工程〜第２の先鋭化
工程を行うことで光ファイバの一端に先鋭部を形成し
た。

【０１８６】そして、この先鋭部に次のようにして第１
の遮光被覆層と第２の遮光被覆層を形成した。

【０１８７】まず、マグネトロンスパッタ装置によって
膜厚１５０ｎｍの金よりなる第１の被覆層を成膜した。

【０１８８】次に、この光ファイバを樹脂溶液に浸漬し
た後、引き上げ、溶媒を蒸発させることで、遮光性の被
覆層上の先端部を除いた部分に樹脂よりなる第１のエッ
チングマスクを形成した。なお、この樹脂溶液は、アク
リル樹脂をシンナーに溶解させたものであり、粘度が１
１ｃＰ、密度が０．８５ｇ／ｃｍ³である。また、樹脂
溶液からの光ファイバの引き上げ速度は５ｃｍ／秒であ
る。

【０１８９】続いて、この第１の被覆層と第１のエッチ
ングマスクを形成した光ファイバを、エッチング液に１
分間浸漬させることによって先端部の遮光性被覆層をエ
ッチング除去し、第１の遮光性被覆層を形成した。な
お、このエッチング液はＫＩ：Ｉ₂：Ｈ₂Ｏ（重量比）＝
２０：１：４００なる組成のＫＩ−Ｉ₂水溶液である。

【０１９０】次に、第１のエッチングマスクをアセトン
によって剥離除去した後、第１の遮光性被覆層が形成さ
れた先鋭部に、真空蒸着法によって膜厚２００ｎｍのア
ルミニウムよりなる第２の被覆層を形成し、さらにこの
第２の被覆層上の先端部を除いた部分に第２のエッチン
グマスクを形成した。この第２のエッチングマスクは、
クロムの蒸着膜であり、膜厚は３０ｎｍである。

【０１９１】次に、このアルミニウムよりなる第２の被
覆層と第２のエッチングマスクを形成した光ファイバ
を、０．２％の水酸化ナトリウム水溶液に６０秒浸漬さ
せることによって先端部の遮光性被覆層をエッチング除
去した。

【０１９２】さらに、この光ファイバを、硝酸第２セリ
ウム・アンモニウム１７ｇ、過塩素酸５ｃｃ、水１００
ｃｃからなる混合液に３０秒浸漬することでエッチング
マスクをエッチング除去し、先端部に開口部を有する第
２の遮光性被覆層を形成した。

【０１９３】この遮光性被覆層の開口部から突出する突
出部の根本径ｄＦは２００ｎｍであった。

【０１９４】実施例９ 実施例３と同様にしてクラッド傾斜工程〜第２の先鋭化
工程を行うことで光ファイバの一端に先鋭部を形成し
た。

【０１９５】そして、この先鋭部に次のようにして第１
の遮光被覆層と第２の遮光被覆層を形成した。

【０１９６】まず、光ファイバを、０．１ｇ／ｌの二塩
化スズ溶液に３分間浸漬させることでファイバ表面にス
ズを被着させ、続いて０．０５ｇ／ｌの二塩化パラジウ
ム溶液に３分間浸漬させることで、光ファイバの表面に
パラジウムの触媒金属核を析出させた。

【０１９７】そして、このように活性化処理を施した光
ファイバに無電解ニッケルめっき液による処理を施すこ
とで、先鋭部の先端部を除いた部分に第１の遮光性被覆
層を形成した。なお、無電解めっき液の組成は以下の通
りである。

【０１９８】無電解めっき液の組成 ＮｉＳＯ₄ ０．１ｍｏｌ／ｌ ＣＨ₃ＣＯＯＮＨ₄ ０．４ｍｏｌ／ｌ ＮａＨ₂ＰＯ₂ ０．２ｍｏｌ／ｌ なお、この無電解めっき液は、めっき前に予め窒素ガス
を通すことによって（窒素ガスバブリング）、溶存酸素
をパージしておいた。

【０１９９】そして、第１の遮光性被覆層が形成された
先鋭部に、真空蒸着法によって膜厚２００ｎｍのアルミ
ニウム被覆層を形成し、さらにこの被覆層上の先端部を
除いた部分にエッチングマスクを形成した。このエッチ
ングマスクは、クロムの蒸着膜であり、膜厚は３０ｎｍ
である。

【０２００】次に、このアルミニウム被覆層とエッチン
グマスクを形成した光ファイバを、０．２重量％の水酸
化ナトリウム水溶液に６０秒浸漬させることによって先
端部の遮光性被覆層をエッチング除去した。

【０２０１】さらに、この光ファイバを、硝酸第２セリ
ウム・アンモニウム１７ｇ、過塩素酸５ｃｃ、水１００
ｃｃからなる混合液に３０秒浸漬することでエッチング
マスクをエッチング除去し、先端部に開口部を有する第
２の遮光性被覆層を形成した。

【０２０２】この遮光性被覆層の開口部から突出する突
出部の根本径ｄ_Fは２００ｎｍであった。

【０２０３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の光ファイバプローブの製造方法では、開口径が小さ
く、しかも高い透過効率が得られる光ファイバプローブ
を製造することができる。このような光ファイバプロー
ブを近接場光学顕微鏡に用いると、ナノメートル級の分
解能で高感度な光学画像を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法で製造される光ファイバプロ
ーブの先鋭部の一例を示す断面図である。

【図２】遮光性被覆層が形成された光ファイバプローブ
の一例を示す断面図である。

【図３】遮光性被覆層が形成された光ファイバプローブ
の他の例を示す断面図である。

【図４】遮光性被覆層が形成された光ファイバプローブ
のさらに他の例を示す断面図である。

【図５】光ファイバプローブの第１の製造例を工程順に
示すものであり、先鋭化前の光ファイバを示す断面図で
ある。

【図６】第１の製造例においてクラッド傾斜工程を示す
断面図である。

【図７】第１の製造例において第１の先鋭化工程を示す
断面図である。

【図８】第１の製造例において第２の先鋭化工程を示す
断面図である。

【図９】光ファイバプローブの第２の製造例を工程順に
示すものであり、先鋭化前の光ファイバを示す断面図で
ある。

【図１０】第２の製造例においてクラッド傾斜工程を示
す断面図である。

【図１１】第２の製造例において第１の先鋭化工程を示
す断面図である。

【図１２】第２の製造例において第２の先鋭化工程を示
す断面図である。

【図１３】光ファイバプローブの第３の製造例を工程順
に示すものであり、先鋭化前の光ファイバを示す断面図
である。

【図１４】光ファイバに熱を印加した状態を示す模式図
である。

【図１５】溶融延伸されて光ファイバを示す模式図であ
る。

【図１６】分離された光ファイバを示す模式図である。

【図１７】溶融延伸後の光ファイバの形状を示す断面図
である。

【図１８】第３の製造例において第１の先鋭化工程を示
す断面図である。

【図１９】第３の製造例において第２の先鋭化工程を示
す断面図である。

【図２０】第４の製造例を工程順に示すものであり、先
鋭化前の光ファイバを示す断面図である。

【図２１】第４の製造例において溶融延伸工程を示す断
面図である。

【図２２】第４の製造例において第１の先鋭化工程を示
す断面図である。

【図２３】第４の製造例において第２の先鋭化工程を示
す断面図である。

【図２４】遮光被覆層の形成方法を工程順に示すもので
あり、遮光性被覆層形成前の先鋭部を示す断面図であ
る。

【図２５】真空蒸着法による被覆層形成工程を示す断面
図である。

【図２６】真空蒸着法によるエッチングマスク形成工程
を示す断面図である。

【図２７】被覆層のエッチング工程を示す断面図であ
る。

【図２８】エッチングマスク除去工程を示す断面図であ
る。

【図２９】遮光性被覆層形成前の先鋭部を示す断面図で
ある。

【図３０】スパッタリングによる第１の被覆層形成工程
を示す断面図である。

【図３１】樹脂による第１のエッチングマスク形成工程
を示す断面図である。

【図３２】第１の被覆層のエッチング工程を示す断面図
である。

【図３３】第１のエッチングマスク除去工程を示す断面
図である。

【図３４】真空蒸着法による第２の被覆層形成工程を示
す断面図である。

【図３５】真空蒸着法による第２のエッチングマスク形
成工程を示す断面図である。

【図３６】第２の被覆層のエッチング工程を示す断面図
である。

【図３７】第２のエッチングマスク除去工程を示す断面
図である。

【図３８】遮光性被覆層形成前の先鋭部を示す断面図で
ある。

【図３９】無電解めっきによる第１の被覆層形成工程を
示す断面図である。

【図４０】真空蒸着法による第２の被覆層形成工程を示
す断面図である。

【図４１】真空蒸着法によるエッチングマスク形成工程
を示す断面図である。

【図４２】第２の被覆層のエッチング工程を示す断面図
である。

【図４３】エッチングマスク除去工程を示す断面図であ
る。

【図４４】近接場光学顕微鏡の原理を示す模式図であ
る。

【図４５】従来の製造方法で製造されたチッププローブ
を示す断面図である。

【図４６】従来の製造方法で製造された開口プローブを
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 先鋭部、２ 第１のテーパ面、３ 第２のテーパ
面、４ 第３のテーパ面、５ 遮光性被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−159847（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−151769（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209307（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−209308（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−130302（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−146126（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−260459（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−261039（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−507152（ＪＰ，Ａ) 国際公開95／33207（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 13/10 - 13/24 G12B 21/00 - 21/24 G01B 11/30 102 G01B 21/30 G02B 6/10 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コアの周りにクラッドが設けられてなる
   光ファイバーの前記クラッドの一端に外周から内周にか
   けて傾斜する傾斜部を形成するクラッド傾斜工程と、 上記コアの一端を、エッチングによってクラッドから突
   出させるとともにこの一端を円錐状に先鋭化する第１の
   先鋭化工程と、 円錐状に先鋭化されたコアの一端を、エッチングによっ
   て傾斜角を２段階に変化させて先端側のテーパ面の傾斜
   角が次のテーパ面の傾斜角よりも小さくなるように先鋭
   化して、上記次のテーパ面の後端側の断面の直径を光の
   波長以上とし、上記先端側のテーパ面の後端側の断面の
   直径を光の波長以下とした先鋭部を形成する第２の先鋭
   化工程とを有することを特徴とする光ファイバープロー
   ブの製造方法。
2. 【請求項２】 クラッド傾斜工程において、光ファイバ
   ーの一端を、エッチング液と該エッチング液よりも比重
   の小さい液体との界面でエッチングすることによって、
   クラッドの一端に傾斜部を形成することを特徴とする請
   求項１記載の光ファイバープローブの製造方法。
3. 【請求項３】 クラッド傾斜工程において、光ファイバ
   ーを溶融延伸することによって、クラッドの一端に傾斜
   部を形成することを特徴とする請求項１記載の光ファイ
   バープローブの製造方法。
4. 【請求項４】 第１の先鋭化工程において、コアのエッ
   チング速度をＲ_１２、クラッドのエッチング速度をＲ
   _２２としたときに、Ｒ_１２＜Ｒ_２２を満たす条件でエッ
   チングを行うことを特徴とする請求項１記載の光ファイ
   バープローブの製造方法。
5. 【請求項５】 第２の先鋭化工程において、コアのエッ
   チング速度をＲ_１３、クラッドのエッチング速度をＲ
   _２３としたときに、Ｒ_１３＞Ｒ_２３を満たす条件でエッ
   チングを行うことを特徴とする請求項１記載の光ファイ
   バープローブの製造方法。
6. 【請求項６】 第２の先鋭化工程の後、先鋭化された光
   ファイバーの一端にコアの先端部を除いて遮光性被覆層
   を形成することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
   ープローブの製造方法。
7. 【請求項７】 コアの周りに第１のクラッドと第２のク
   ラッドが設けられてなる光ファイバーの前記第１のクラ
   ッドの一端に外周から内周にかけて傾斜する傾斜部を形
   成するクラッド傾斜工程と、 上記コアの一端を、エッチングによって第１のクラッド
   から突出させるとともにこの一端を円錐状に先鋭化する
   第１の先鋭化工程と、 円錐状に先鋭化されたコアの一端を、エッチングによっ
   て傾斜角を２段階に変化させて先端側のテーパ面の傾斜
   角が次のテーパ面の傾斜角よりも小さくなるように先鋭
   化して、上記次のテーパ面の後端側の断面の直径を光の
   波長以上とし、上記先端側のテーパ面の後端側の断面の
   直径を光の波長以下とした先鋭部を形成する第２の先鋭
   化工程とを有することを特徴とする光ファイバープロー
   ブの製造方法。
8. 【請求項８】 クラッド傾斜工程において、コアのエッ
   チング速度をＲ_１１、第１のクラッドのエッチング速度
   をＲ_２１、第２のクラッドのエッチング速度をＲ_３１と
   したときに、Ｒ_１１＝Ｒ_２１＜Ｒ_３１を満たす条件でエ
   ッチングを行うことを特徴とする請求項７記載の光ファ
   イバープローブの製造方法。
9. 【請求項９】 第１の先鋭化工程において、コアのエッ
   チング速度をＲ_１２、第１のクラッドのエッチング速度
   をＲ_２２、第２のクラッドのエッチング速度をＲ_３２と
   したときに、Ｒ_１２＜Ｒ_２２＜Ｒ_３２を満たす条件でエ
   ッチングを行うことを特徴とする請求項７記載の光ファ
   イバープローブの製造方法。
10. 【請求項１０】 第２の先鋭化工程において、コアのエ
    ッチング速度をＲ_１３、第１のクラッドのエッチング速
    度をＲ_２３、第２のクラッドのエッチング速度をＲ_３３
    としたときに、Ｒ_１３＞Ｒ_２３＜Ｒ_３３を満たす条件で
    エッチングを行うことを特徴とする請求項７記載の光フ
    ァイバープローブの製造方法。
11. 【請求項１１】 第２の先鋭化工程の後、先鋭化された
    光ファイバーの一端に遮光性被覆層を形成することを特
    徴とする請求項７記載の光ファイバープローブの製造方
    法。
12. 【請求項１２】 第１のコアの周りに、第２のコアとク
    ラッドが設けられてなる光ファイバーの前記クラッドの
    一端に外周から内周にかけて傾斜する傾斜部を形成する
    クラッド傾斜工程と、 上記第１のコアと第２のコアの一端を、エッチングによ
    ってクラッドから突出させるとともに傾斜角を２段階に
    変化させて先端側のテーパ面の傾斜角が次のテーパ面の
    傾斜角よりも小さくなるように先鋭化して、上記次のテ
    ーパ面の後端側の断面の直径を光の波長以上とし、上記
    先端側のテーパ面の後端側の断面の直径を光の波長以下
    とした先鋭部を形成する先鋭化工程とを有することを特
    徴とする光ファイバープローブの製造方法。
13. 【請求項１３】 クラッド傾斜工程において、光ファイ
    バーを溶融延伸することによって、クラッドの一端に傾
    斜部を形成することを特徴とする請求項１２記載の光フ
    ァイバープローブの製造方法。
14. 【請求項１４】 先鋭化工程において、第１のコアのエ
    ッチング速度をＲ_１２、第２のコアのエッチング速度を
    Ｒ_２２、クラッドのエッチング速度をＲ_３２としたとき
    に、Ｒ_１２＜Ｒ_２２＜Ｒ_３２を満たす条件でエッチング
    を行うことを特徴とする請求項１２記載の光ファイバー
    プローブの製造方法。
15. 【請求項１５】 先鋭化工程の後、第１のコアのエッチ
    ング速度をＲ_１３、第２のコアのエッチング速度をＲ
    _２３、クラッドのエッチング速度をＲ_３３としたとき
    に、Ｒ_１３＞Ｒ_２３＜Ｒ_３３を満たす条件でエッチング
    を行うことによって、第１のコアの一端を傾斜角を２段
    階に変化させて先鋭化して、上記次のテーパ面の後端側
    の断面の直径を光の波長以上とし、上記先端側のテーパ
    面の後端側の断面の直径を光の波長以下とした先鋭部を
    形成することを特徴とする請求項１４記載の光ファイバ
    ープローブの製造方法。
16. 【請求項１６】 先鋭化工程の後、先鋭化された光ファ
    イバーの一端に遮光性被覆層を形成することを特徴とす
    る請求項１２記載の光ファイバープローブの製造方法。
17. 【請求項１７】 純粋石英（ＳｉＯ_２ ）からなるコア
    の周りにクラッドが設けられてなる光ファイバーよりな
    り、円錐状に先鋭化された上記コアの一端が、傾斜角を２段
    階に変化させて先端側のテーパ面の傾斜角が次のテーパ
    面の傾斜角よりも小さくなるように先鋭化され、上記次
    のテーパ面の後端側の断面の直径を光の波長以上とさ
    れ、上記先端側の テーパ面の後端側の断面の直径を光の
    波長以下とされた 先鋭部を有し、 この先鋭部の先端を除いて遮光性被覆層が形成され、 上記先鋭部の先端に遮光性被覆層から露出した開口部を
    有することを特徴とする光ファイバープローブ。