JP3597181B2 - Optical fiber probe, measurement method - Google Patents
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Description
【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や超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡に取り付け可能な光ファイバプローブ並びにこれを利用した測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、微細加工技術の発展を基盤として、単一分子光メモリ、単一電子デバイスといったナノメートルサイズの微細構造を有する素子が実用化されようとしている。ナノメートルオーダーの分解能を有する近接場光学顕微鏡は、上述した素子の開発或いは評価に欠かせない技術として注目されている。この近接場光学顕微鏡は、例えば試料からの発光或いは透過光の光強度、波長、偏光等を検出することにより、試料から得られる発光や透過光から試料の物性を知ることができる。
【0003】
近接場光学顕微鏡は、コアの周囲にクラッドが設けられた光ファイバの一端にコアを先鋭化することで形成された先鋭部を有し、当該先鋭部に例えばAuやAg等の金属により被覆されたプローブを備え、光の波長を超えた分解能を有する光学像を得ることができる。すなわち、かかる近接場光学顕微鏡を利用することにより、ナノメートル級の分解能で試料の物性を測定することに加え、書き込みや読み出し等のメモリ操作、更には光加工等も行うことが可能となる。
【0004】
ちなみに、この近接場光学顕微鏡により試料の物性を測定する場合には、試料表面の光の波長より小さい領域に局在するエバネッセント光を検出して試料の形状を測定する。そして、全反射条件下で試料に光が照射されることにより生じたエバネッセント光を上述したプローブにより散乱させて伝搬光に変換する。この変換された伝搬光は、プローブが形成されている先鋭部を通じて光ファイバのコアに導かれ、光ファイバのもう一方の出射端に接続された検出器により検出される。すなわち、この近接場光学顕微鏡は、先鋭部に設けられたプローブにより散乱と検出の双方を行うことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光通信、光情報処理システムの高速化、大容量化の進展を加速させるためには、デバイスを数十ナノメートル級の分解能で物質操作、物性測定を行う必要がある。しかしながら、上述した従来の近接場光学顕微鏡では、数十ナノメートルのスケールで、高精度な測定を実現することが困難であった。
【0006】
そこで、本発明は上述した従来の実情に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、数十ナノメートル級の分解能で高精度な物性測定等を実現することが可能な近接場光学顕微鏡やSQUID顕微鏡に取付可能な光ファイバプローブ、及びこれを利用した測定方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明を適用した光ファイバプローブは、上述した課題を解決するために、コアの周囲にクラッドが設けられた光ファイバの一端にコアを先鋭化することで形成された先鋭部を有し、かつ光ファイバを介して伝搬光を検出することにより試料の形状を測定する近接場光学顕微鏡に取り付け可能な光ファイバプローブにおいて、コアは、試料に照射された光に基づいて励起された磁場を検出するための超伝導薄膜が先鋭部を除いて形成され、先鋭部は、試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を散乱させるとともにこれを検出して伝搬光とする。
【0008】
本発明を適用した光ファイバプローブは、上述した課題を解決するために、コアの周囲にクラッドが設けられた光ファイバの一端に上記コアを先鋭化することで形成された先鋭部を有し、かつ磁場の変化を捉える超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡に取り付け可能な光ファイバプローブにおいて、試料に照射された光に基づいて励起された磁場を検出する超伝導体が、コアを巻回中心として先鋭部にリング状に形成されてなる超伝導コイル部と、コの字型の超伝導体が超伝導コイル部に並設されるように先鋭部に至るまでに先細となるように突出させたコア上に形成されてなり、超伝導コイル部により検出された磁場の変化を捉えるためのSQUID接合部と、SQUID接合部より狭持された絶縁体とを備え、先鋭部は、試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を散乱させるとともにこれを検出して伝搬光とする。
【0009】
本発明を適用した測定方法は、上述した課題を解決するために、コアの周囲にクラッドが設けられた光ファイバの一端にコアを先鋭化することで形成された先鋭部を有する光ファイバプローブにより伝搬光を検出して試料の形状を測定する測定方法において、試料に照射された光に基づいて励起された磁場を、先鋭部を除いて形成された超伝導薄膜により検出する磁場検出ステップと、試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を、光ファイバプローブの先鋭部により散乱させるとともにこれを検出して伝搬光とする光検出ステップとを有する。
【0010】
本発明を適用した測定方法は、上述した課題を解決するために、コアの周囲にクラッドが設けられた光ファイバの一端に上記コアを先鋭化することで形成された先鋭部を有する光ファイバプローブにより伝搬光を検出して試料の形状を測定する測定方法において、試料に照射された光に基づいて励起された磁場を、コアを巻回中心として先鋭部にリング状に形成されてなる超伝導体より構成される超伝導コイル部により検出する磁場検出ステップと、コの字型の超伝導体が超伝導コイル部に並設されるように先鋭部に至るまでに先細となるように突出させたコア上に形成されてなるSQUID接合部と、SQUID接合部より狭持された絶縁体とからなる干渉素子により、超伝導コイル部により検出された磁場の変化を捉えるSQUID検出ステップと、試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を、光ファイバプローブの先鋭部により散乱させるとともにこれを検出して伝搬光とする光検出ステップとを有する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0012】
図1は、本発明の第1の実施の形態における光ファイバプローブ1を示している。この光ファイバプローブ1は、例えば試料から得られる発光や透過光に基づいて物性を識別する近接場光学顕微鏡等に用いられ、図1に示すように光導波部11と、先鋭部12とを備える。
【0013】
光導波部11は、コア20の周囲にクラッド21が設けられた光ファイバより構成される。コア20及びクラッド21は、夫々SiO2系ガラスからなり、F、GeO2、B2O3等を添加することにより、コア20よりもクラッド21の屈折率が低くなるように組織制御されている。
【0014】
先鋭部12は、光導波部11の一端においてクラッドから突出させたコア20aを先鋭化させることにより構成されている。この突出させたコア20aは、図1に示すように先鋭部12に至るまで徐々に先細になるように勾配を設けても良い。なお、この突出させたコア20aには、先鋭部12を除いて超伝導薄膜13が形成されている。
【0015】
超伝導薄膜13は、例えばPb等の超伝導材料からなる薄膜である。この超伝導薄膜13は、極低温で電気抵抗が急激に消失して0になり、またマイスナー効果により完全な反磁性状態になる。以下、この電気抵抗が0になる温度を超伝導臨界温度Tcと称する。なお、この超伝導薄膜13は、Pb以外の例えばIn合金等の超伝導材料により構成しても良い。
【0016】
光ファイバプローブ1を超伝導臨界温度Tc以下まで冷却することにより、突出させたコア20aに形成された超伝導薄膜13は、マイスナー効果に基づき完全反磁性を示す。かかるマイスナー効果を生じさせた超伝導薄膜13の近傍に磁場が存在すると、超伝導薄膜13が形成された光ファイバプローブ1全体に大きな反力がかかる。この反力を例えばシアフォース方式或いはAFM(Atomic Force Microscope)方式により検出することにより、ナノメートル級の分解能で試料の磁力分布を測定することができる。
【0017】
また第1の実施の形態における光ファイバプローブ1は、試料表面の光の波長より小さい領域に局在するエバネッセント光を先鋭部12を介して検出することにより試料の形状を測定する光励起型の近接場顕微鏡に取り付けることも可能である。例えば、全反射条件下で試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を散乱させて伝搬光に変換する。この変換された伝搬光は、先鋭部12を通じて光導波部11へ導かれ、光ファイバのもう一方の出射端に接続された図示しない検出器により検出される。すなわち、本発明は、先鋭部12が設けられた光ファイバプローブ1により散乱と検出の双方を極めて高い分解能で行うことができる。
【0018】
さらに第1の実施の形態における光ファイバプローブ1は、上述した超伝導薄膜13に対して特定の方向の磁界が印加されることにより、該超伝導薄膜13の反磁性による磁気光学効果に基づき、先鋭部12から特定の偏光を入射し易くすることができる。例えば、超伝導薄膜13に対して特定の方向の磁界が印加されることにより、光ファイバプローブ1の先鋭部12からは、右旋性の円偏光が左旋性の円偏光よりも入射しやすくなる。従って、光ファイバプローブ1に超伝導薄膜13を形成し、該超伝導薄膜13に対して磁界を印加することにより、先鋭部12から入射する偏光を選択することが可能となる。
【0019】
次に、本発明における第2の実施の形態について説明をする。図2は、本発明の第2の実施の形態における光ファイバプローブ3を示している。この光ファイバプローブ3は、数十ナノメートル級の分解能で磁場の変化を捉えることができる超伝導量子干渉素子(SQUID)顕微鏡に用いられ、図2に示すように光導波部31と、先鋭部32と、超伝導コイル部33と、SQUID接合部34と、絶縁体35とを備える。
【0020】
光導波部31は、コア40の周囲にクラッド41が設けられた光ファイバより構成される。コア40及びクラッド41は、夫々SiO2系ガラスからなり、F、GeO2、B2O3等を添加することにより、コア40よりもクラッド41の屈折率が低くなるように組織制御されている。
【0021】
先鋭部32は、光導波部31の一端においてコア40を先鋭化させることにより構成されている。この突出させたコア40aは、図2に示すように先鋭部32に至るまで徐々に先細になるように勾配を設けても良い。
【0022】
超伝導コイル部33は、突出させたコア40aを巻回中心としたリング状の超伝導薄膜からなり、例えば図2に示すように2重コイルを形成するように、上述の突出させたコア40a上に被覆されている。この超伝導コイル部33は、例えば上述した超伝導薄膜13が形成された光ファイバプローブ1を集束イオンビームに基づくイオン照射により切断して2重コイル状に成形しても良い。なおこの超伝導コイル部33は、試料へ光を入出射するために、あくまで先鋭部32を除いたコア40a上に被覆される。
【0023】
SQUID接合部34は、超伝導薄膜からなり、超伝導コイル部33の巻回方向に対して平行方向にコの字型を形成するように、上述の突出させたコア40a上に被覆されている。このSQUID接合部34は、例えば上述した超伝導薄膜13が形成された光ファイバプローブ1を集束イオンビームに基づくイオン照射により切断してコの字型に成形しても良い。ちなみに、このSQUID接合部34におけるコの字型の形状は、図2に示すように超伝導薄膜からなるリングの一部を切除するような形状であれば(換言すれば、環状でなければ)いかなる形状であっても良い。なお、このSQUID接合部34には電気信号を検出するための図示しない電気信号検出部が接続される。
【0024】
絶縁体35は、SQUID接合部34のコの字型により挟持されてなり、例えばSiO2等の絶縁材料から構成される。すなわち、コの字型のSQUID接合部34と、当該SQUID接合部34に挟み込まれた絶縁体35より、いわゆる超伝導量子干渉素子(SQUID)を構成する。
【0025】
ちなみに、超伝導コイル部33及びSQUID接合部34に用いられる超伝導薄膜は、例えばPb等の超伝導材料を被覆した薄膜であるが、Pbに限定されるものではなく、他の超伝導材料を被覆しても良い。また、これら被覆される超伝導薄膜は、超伝導臨界温度Tc以下まで冷却することにより、マイスナー効果に基づき完全反磁性を示す。このため、実際に光ファイバプローブ3を用いる場合には、超伝導臨界温度Tc以下まで冷却することが必要になる。
【0026】
このSQUID接合部34と絶縁体35からなるSQUIDに対して、図3に示すように、外部から電圧Vcを印加すると、該SQUID接合部34を流れる電流が一定の周期で振動する。ちなみにこの振動の周期は、超伝導薄膜からなるSQUID接合部34内を貫く磁束密度に比例する。このため、SQUID接合部34内を流れる電流を検出することにより、SQUID接合部34を貫く磁束密度を識別することができる。従ってSQUID接合部34を貫く磁束は、超伝導コイル部33に基づく磁場により誘導されるため、超伝導コイル部33介して検出した試料の磁場の変化を高精度に検出することも可能となる。
【0027】
すなわち、第2の実施の形態における光ファイバプローブ3は、試料の磁場の変化を先鋭部を介して検出する。この検出された磁場の変化は、超伝導コイル部33を介してSQUID接合部34へ伝達される。電圧Vcが印加されているSQUID接合部34は、伝達された磁場の変化を電流の振動の周期で捉えこれを、図示しない検出部に送信することができる。
【0028】
これにより、第2の実施の形態における光ファイバプローブ3は、試料の磁力分布をより精確に検出することが可能となる。またこの光ファイバプローブ3は、コア40の周囲にクラッド41が形成された光ファイバの先端に配設されているため、コア40の先鋭部32から試料へ光を出射し、磁気光学効果に基づいて試料表面において励起された磁場を検出することができる。
【0029】
さらに、この光ファイバプローブ3の突出させたコア30aに設けられた超伝導コイル部33のサイズを小さくすることにより、光ファイバプローブ3全体の空間分解能を更に向上させることができる。例えば、超伝導コイル部33において、下側に位置する(試料に近接する)コイルリングのサイズを直径数十ナノメートルサイズまで小さくすることにより、数十ナノメートル級の分解能で磁場観測を行うことができる。従って、下側に位置するコイルリングのサイズを直径10nm程度まで小さくすることにより、10nm程度のオーダーで試料の磁場を観測することも可能となる。
【0030】
なお、この本発明における第1の実施の形態及び第2の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば光を入出射しないプローブに対しても適用可能である。これにより、試料に光を照射する光励起型の観測を必要とせずに単なる磁場観測のみを行う場合にも本発明を適用することが可能となる。かかる場合、コア20、40の周囲にクラッド21、41が設けられた光ファイバの代替として例えば絶縁性物質からなる材料を用い、また他の構成要素は、全て第1の実施の形態又は第2の実施の形態において説明した部材・要素を適用してもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る光ファイバプローブは、先鋭部付近に超伝導薄膜を被覆するため、マイスナー効果を生じさせた超伝導薄膜の近傍の磁力分布をナノメートル級の分解能で高感度に検出することが可能となる。
【0032】
また、本発明に係る光ファイバプローブは、試料表面の光の波長より小さい領域に局在するエバネッセント光を先鋭部を介して検出することにより試料の形状を測定することも可能である。
【0033】
また、本発明に係る光ファイバプローブは、先端に超伝導薄膜が形成されているため、該超伝導薄膜に対して磁界を印加することにより、先鋭部から入射する偏光を選択することが可能となる。
【0034】
さらに、この光ファイバプローブ3の突出させたコア30aに設けられた超伝導コイル部33のサイズを小さくすることにより、10nm程度のオーダーで試料の磁場を観測することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した光ファイバプローブの第1の実施の形態を示した図である。
【図2】本発明を適用した光ファイバプローブの第2の実施の形態を示した図である。
【図3】SQUID接合部と絶縁体の磁気回路を模式的に示した図である。
【符号の説明】
1,3 光ファイバプローブ、11,31 光導波部、12,32 先鋭部、20,40 コア、21,41 クラッド、33 超伝導コイル部、34 SQUID接合部、35 絶縁体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical fiber probe that can be attached to, for example, a near-field optical microscope or a superconducting quantum interference device (SQUID) microscope, which is one of probe scanning microscopes, and a measurement method using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, based on the development of microfabrication technology, devices having a nanometer-sized microstructure, such as a single-molecule optical memory and a single-electron device, have been put to practical use. A near-field optical microscope having a resolution on the order of nanometers has attracted attention as a technology indispensable for the development or evaluation of the above-described device. The near-field optical microscope can detect the physical properties of the sample from the light emission and transmitted light obtained from the sample, for example, by detecting the light intensity, wavelength, polarization, and the like of the light emitted or transmitted from the sample.
[0003]
The near-field optical microscope has a sharpened portion formed by sharpening the core at one end of an optical fiber provided with a clad around the core, and the sharpened portion is coated with a metal such as Au or Ag. And an optical image having a resolution exceeding the wavelength of light can be obtained. That is, by using such a near-field optical microscope, in addition to measuring the physical properties of the sample with a resolution of the order of nanometers, it becomes possible to perform memory operations such as writing and reading, and further, optical processing and the like.
[0004]
Incidentally, when measuring the physical properties of the sample by the near-field optical microscope, the shape of the sample is measured by detecting evanescent light localized in a region smaller than the wavelength of light on the surface of the sample. Then, evanescent light generated by irradiating the sample with light under the condition of total reflection is scattered by the above-described probe and converted into propagation light. The converted propagation light is guided to the core of the optical fiber through the sharp portion where the probe is formed, and is detected by a detector connected to the other emission end of the optical fiber. That is, this near-field optical microscope can perform both scattering and detection by the probe provided at the sharp portion.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Meanwhile, in order to accelerate the progress of optical communication and optical information processing systems at higher speeds and larger capacities, it is necessary to perform material manipulation and physical property measurement on devices with a resolution of several tens of nanometers. However, with the above-mentioned conventional near-field optical microscope, it has been difficult to realize highly accurate measurement on a scale of several tens of nanometers.
[0006]
Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described conventional circumstances, and has as its object the proximity of a device capable of realizing highly accurate physical property measurement with a resolution of several tens of nanometers. An object of the present invention is to provide an optical fiber probe attachable to a field optical microscope or a SQUID microscope, and a measurement method using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The optical fiber probe to which the present invention is applied has a sharpened portion formed by sharpening the core at one end of an optical fiber provided with a clad around the core, in order to solve the above-described problem, and In an optical fiber probe that can be attached to a near-field optical microscope that measures the shape of a sample by detecting propagating light through an optical fiber, a core detects a magnetic field excited based on light applied to the sample The superconducting thin film is formed excluding the sharp portion, and the sharp portion scatters the evanescent light generated by irradiating the sample with light, and detects this to make propagation light.
[0008]
The optical fiber probe to which the present invention is applied has a sharpened portion formed by sharpening the core at one end of an optical fiber provided with a clad around the core, in order to solve the above-described problem, In a fiber optic probe that can be attached to a superconducting quantum interference device (SQUID) microscope that captures changes in the magnetic field, a superconductor that detects a magnetic field excited based on light applied to the sample is centered around the core. As a superconducting coil part formed in a ring shape at the sharp part, and a U-shaped superconductor is juxtaposed to the sharp part so as to be juxtaposed to the superconducting coil part A SQUID junction for capturing a change in the magnetic field detected by the superconducting coil section, and an insulator sandwiched between the SQUID junction, and the sharpened portion To Detect and propagation light which causes scatter evanescent light generated by morphism.
[0009]
The measuring method to which the present invention is applied, in order to solve the above-described problems, an optical fiber probe having a sharpened portion formed by sharpening the core at one end of an optical fiber provided with a clad around the core. In a measurement method for measuring the shape of the sample by detecting the propagating light, a magnetic field excited based on the light applied to the sample, a magnetic field detection step of detecting the superconducting thin film formed except for a sharp portion, Evanescent light generated by irradiating the sample with light is scattered by the sharp portion of the optical fiber probe, and the light is detected and converted to propagation light.
[0010]
A measuring method to which the present invention is applied is an optical fiber probe having a sharpened portion formed by sharpening the core at one end of an optical fiber provided with a clad around the core in order to solve the above-described problem. In a measurement method that measures the shape of a sample by detecting propagating light, a magnetic field excited based on light applied to the sample is formed into a ring at a sharp point around the core as a superconductor. A magnetic field detecting step for detecting by a superconducting coil portion composed of a body, and a U-shaped superconductor is formed so as to be juxtaposed to the superconducting coil portion and protruded so as to taper to a sharp portion. SQUID detection that captures a change in the magnetic field detected by the superconducting coil unit by an interference element composed of a SQUID junction formed on a broken core and an insulator sandwiched by the SQUID junction Has a step, the evanescent light generated by irradiating light to the sample, and a light detection step of the propagation light detects this causes scattered by the sharpened tip of the optical fiber probe.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 shows an
[0013]
The
[0014]
The sharpened
[0015]
The superconducting
[0016]
By cooling the
[0017]
The
[0018]
Further, the
[0019]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 shows an
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The SQUID joint 34 is made of a superconducting thin film, and is coated on the protruding core 40 a so as to form a U-shape in a direction parallel to the winding direction of the
[0024]
The
[0025]
Incidentally, the superconducting thin film used for the
[0026]
As shown in FIG. 3, when a voltage Vc is externally applied to the SQUID composed of the
[0027]
That is, the
[0028]
Thus, the
[0029]
Furthermore, the spatial resolution of the entire
[0030]
Note that the first and second embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, the present invention is applicable to a probe that does not emit or emit light. As a result, the present invention can be applied to a case where only a magnetic field observation is performed without the need for a light excitation type observation in which the sample is irradiated with light. In such a case, a material made of, for example, an insulating material is used as an alternative to the optical fiber in which the
[0031]
【The invention's effect】
As described in detail above, the optical fiber probe according to the present invention coats the superconducting thin film in the vicinity of the sharp part, so that the magnetic force distribution in the vicinity of the superconducting thin film causing the Meissner effect can be resolved at a nanometer-level resolution. It becomes possible to detect with high sensitivity.
[0032]
Further, the optical fiber probe according to the present invention can also measure the shape of the sample by detecting evanescent light localized in a region smaller than the wavelength of light on the surface of the sample through the sharp portion.
[0033]
Further, since the optical fiber probe according to the present invention has a superconducting thin film formed at the tip, by applying a magnetic field to the superconducting thin film, it is possible to select polarized light incident from a sharp part. Become.
[0034]
Further, by reducing the size of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an optical fiber probe according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an optical fiber probe according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram schematically showing a magnetic circuit of a SQUID junction and an insulator.
[Explanation of symbols]
1,3 Optical fiber probe, 11,31 Optical waveguide, 12,32 Sharp, 20,40 core, 21,41 clad, 33 Superconducting coil, 34 SQUID joint, 35 Insulator
Claims (17)
上記コアは、上記試料に照射された光に基づいて励起された磁場を検出するための超伝導薄膜が上記先鋭部を除いて形成され、
上記先鋭部は、上記試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を散乱させるとともにこれを検出して上記伝搬光とすること
を特徴とする光ファイバプローブ。One end of an optical fiber having a cladding provided around the core has a sharpened portion formed by sharpening the core, and measures the shape of the sample by detecting propagation light through the optical fiber. An optical fiber probe that can be attached to a near-field optical microscope
The core, a superconducting thin film for detecting a magnetic field excited based on the light applied to the sample is formed except for the sharp portion,
An optical fiber probe, wherein the sharp portion scatters evanescent light generated by irradiating the sample with light, and detects the scattered evanescent light to generate the propagation light.
を特徴とする請求項1記載の光ファイバプローブ。The optical fiber probe according to claim 1, wherein the sharp portion irradiates the sample with light propagated from the core.
を特徴とする請求項1記載の光ファイバプローブ。The optical fiber probe according to claim 1, wherein a magnetic field in a specific direction is applied to the superconducting thin film.
を特徴とする請求項1記載の光ファイバプローブ。2. An optical fiber probe according to claim 1, wherein said superconducting thin film is cooled to a superconducting critical temperature Tc or lower.
を特徴とする請求項1記載の光ファイバプローブ。The optical fiber probe according to claim 1, wherein the superconducting thin film is a Pb alloy.
上記試料に照射された光に基づいて励起された磁場を検出する超伝導体が、上記コアを巻回中心として上記先鋭部にリング状に形成されてなる超伝導コイル部と、
コの字型の超伝導体が上記超伝導コイル部に並設されるように上記先鋭部に至るまでに先細となるように突出させたコア上に形成されてなり、上記超伝導コイル部により検出された磁場の変化を捉えるためのSQUID接合部と、
上記SQUID接合部より狭持された絶縁体とを備え、
上記先鋭部は、上記試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を散乱させるとともにこれを検出して上記伝搬光とすること
を特徴とする光ファイバプローブ。At one end of an optical fiber having a cladding provided around a core, the optical fiber has a sharpened portion formed by sharpening the core and can be attached to a superconducting quantum interference device (SQUID) microscope that captures a change in a magnetic field. In an optical fiber probe,
A superconductor that detects a magnetic field excited based on light applied to the sample, a superconducting coil portion formed in a ring shape at the sharp portion with the core as a winding center,
The U-shaped superconductor is formed on a core protruding so as to be tapered until reaching the sharpened portion so as to be juxtaposed with the superconducting coil portion. A SQUID junction for capturing a change in the detected magnetic field;
An insulator sandwiched from the SQUID junction,
An optical fiber probe, wherein the sharp portion scatters evanescent light generated by irradiating the sample with light, and detects the scattered evanescent light to generate the propagation light.
を特徴とする請求項6記載の光ファイバプローブ。The optical fiber probe according to claim 6, wherein the sharp portion irradiates the sample with light propagated from the core.
を特徴とする請求項6記載の光ファイバプローブ。7. The optical fiber probe according to claim 6, wherein said superconducting thin film is cooled to a superconducting critical temperature Tc or lower.
を特徴とする請求項6記載の光ファイバプローブ。The optical fiber probe according to claim 6, wherein the superconductor is Pb.
上記試料に照射された光に基づいて励起された磁場を、上記先鋭部を除いて形成された超伝導薄膜により検出する磁場検出ステップと、
上記試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を、上記光ファイバプローブの先鋭部により散乱させるとともにこれを検出して上記伝搬光とする光検出ステップとを有すること
を特徴とする測定方法。In a measurement method for measuring the shape of a sample by detecting propagating light with an optical fiber probe having a sharpened portion formed by sharpening the core at one end of an optical fiber provided with a clad around the core,
A magnetic field excited based on the light applied to the sample, a magnetic field detection step of detecting the superconducting thin film formed except for the sharp part,
A light detecting step of scattering the evanescent light generated by irradiating the sample with the sharpened portion of the optical fiber probe and detecting the scattered light to generate the propagation light.
を特徴とする請求項11記載の測定方法。The measuring method according to claim 11, further comprising an irradiation step of irradiating the light from the sharpened portion.
を特徴とする請求項11記載の測定方法。The method according to claim 11, wherein in the magnetic field detecting step, the magnetic field is detected by a superconducting thin film to which a magnetic field in a specific direction is applied.
を特徴とする請求項11記載の測定方法。12. The measuring method according to claim 11, wherein at least in the magnetic field detecting step, the optical fiber probe is cooled to a superconducting critical temperature Tc or lower.
上記試料に照射された光に基づいて励起された磁場を、上記コアを巻回中心として上記先鋭部にリング状に形成されてなる超伝導体より構成される超伝導コイル部により検出する磁場検出ステップと、
コの字型の超伝導体が上記超伝導コイル部に並設されるように上記先鋭部に至るまでに先細となるように突出させたコア上に形成されてなるSQUID接合部と、上記SQUID接合部より狭持された絶縁体とからなる干渉素子により、上記超伝導コイル部により検出された磁場の変化を捉えるSQUID検出ステップと、
上記試料に光を照射することにより生じたエバネッセント光を、上記光ファイバプローブの先鋭部により散乱させるとともにこれを検出して上記伝搬光とする光検出ステップとを有すること
を特徴とする測定方法。In a measurement method for measuring the shape of a sample by detecting propagating light with an optical fiber probe having a sharpened portion formed by sharpening the core at one end of an optical fiber provided with a clad around the core,
Magnetic field detection in which a magnetic field excited based on light irradiated on the sample is detected by a superconducting coil portion formed of a superconductor formed in a ring shape at the sharp portion with the core as a winding center. Steps and
A SQUID joining portion formed on a core formed by projecting so that a U-shaped superconductor is tapered to reach the sharpened portion so as to be juxtaposed with the superconducting coil portion; An SQUID detection step of capturing a change in a magnetic field detected by the superconducting coil unit by an interference element formed of an insulator sandwiched from a joint,
A light detecting step of scattering the evanescent light generated by irradiating the sample with the sharpened portion of the optical fiber probe and detecting the scattered light to generate the propagation light.
を特徴とする請求項15記載の測定方法。The measuring method according to claim 15, further comprising an irradiation step of irradiating the light from the sharpened portion.
を特徴とする請求項15記載の測定方法。16. The method according to claim 15, wherein at least in the magnetic field detecting step, the optical fiber probe is cooled to a superconducting critical temperature Tc or lower.
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