光器件及分析裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了光器件及分析裝置。該光器件包括沿著與假想平面平行的方向排列導電體突起而成的突起群。突起群中的突起的排列周期至少包括第一周期及與第一周期不同的第二周期。第一周期及第二周期是比入射光的波長短的周期。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光器件及分析裝置等。
技術介紹
近年來，用于醫療診斷或食品飲料的檢查等中的傳感器的需求增長，需要開發高靈敏度且小型的傳感器。為了滿足這樣的需要，以電化學方法為首的各種類型的傳感器得到研究。其中，因能集成化、低成本、不挑剔測定環境等理由，對使用表面等離子體共振的傳感器的關注不斷增長。例如，專利文獻1中公開了通過金屬周期結構使光與表面等離子激元耦合的表面等離子體共振傳感器。日本特開2007-240361號公報
技術實現思路
然而，在該傳感器中，由于表面等離子體的共振條件對光的入射角度選擇性大，只有特定的入射角的光才與表面等離子激元耦合。因此，存在只有被物鏡匯聚的光的一部分與表面等離子激元耦合從而不能獲得充分的傳感靈敏度這一課題。根據本專利技術的若干方式，能夠提供能提高光與表面等離子激元的耦合效率的光器件。本專利技術的一方式涉及如下的光器件包括沿著與假想平面平行的方向排列導電體突起而成的突起群，上述突起群中上述突起的排列周期至少包括第一周期及與上述第一周期不同的第二周期，上述第一周期及上述第二周期是比入射光的波長λ 1短的周期。根據本專利技術的一方式，導電體的突起群沿著相對假想平面平行的方向排列。該突起群的排列周期至少包括比入射光的波長λ 1短的第一周期及第二周期。因此，提高光與表面等離子激元的耦合效率等成為可能。另外，在本專利技術的一方式中，上述突起群具有以上述第一周期排列的第一突起群以及以上述第二周期排列的第二突起群，上述第一突起群設置在第一區域，上述第二突起群可設置在與上述第一區域鄰接的第二區域。另外，在本專利技術的一方式中，上述突起群具有以從上述第一周期逐步增長或縮短的第一可變周期排列的第一突起群、以及以從上述第二周期逐步增長或縮短的第二可變周期排列的第二突起群，上述第一突起群設置在第一區域，上述第二突起群可設置在與上述第一區域鄰接的第二區域。另外，在本專利技術的一方式中，也可以是從上述第一區域到上述第二區域，上述第一突起群及上述第二突起群的周期逐步增長或縮短。根據這些本專利技術的一方式，能夠以至少包括第一周期及與第一周期不同的第二周期的周期排列突起群。另外，在本專利技術的一方式中，上述入射光包括以相對朝向上述假想平面的垂線成第一角度而入射的光、以及以相對朝向上述假想平面的垂線成不同于上述第一角度的第二角度而入射的光，以上述第一角度入射的光入射到以上述第一周期排列的突起，以上述第二角度入射的光入射到以上述第二周期排列的突起，并且，設定上述突起群的材質、上述第一周期、上述第二周期、上述第一角度與上述第二角度，以使以上述第一周期排列的突起處的表面等離子體共振的共振波長以及以上述第二周期排列的突起處的上述表面等離子體共振的共振波長為上述波長λ 1。這樣，能夠使以第一周期排列的突起中的上述表面等離子體共振的共振波長和以第二周期排列的突起中的表面等離子體共振的共振波長成為與入射光的波長λ 1相同的波長。因此，能夠使第一入射角度的入射光和第二入射角度的入射光與表面等離子激元耦I=I O另外，在本專利技術的一方式中，上述第一周期可以是比上述第二周期長的周期。另外，在本專利技術的一方式中，上述第一周期可以是比上述第二周期短的周期。根據這些本專利技術的一方式，能夠設定第一周期與第二周期的大小關系。因此，能調整表面等離子激元的傳播方向。另外，在本專利技術的一方式中，上述突起群可排列在同一排列方向上。另外，在本專利技術的一方式中，上述突起群排列成條紋狀，在整個條紋狀排列上，上述突起群的排列方向是同一直線方向。另外，在本專利技術的一方式中，上述突起群被排列成同心圓狀，上述突起群的排列方向是同心圓狀排列的徑向方向。根據這些本專利技術的一方式，能夠沿著與基材的表面平行的方向在同一排列方向上排列突起群。另外，在本專利技術的一方式中，上述突起群的排列方向是與上述入射光的偏振方向相同的方向。另外，在本專利技術的一方式中，上述入射光是直線偏振光，上述突起群的排列方向是與上述直線偏振光的偏振方向相同的方向。另外，在本專利技術的一方式中，上述入射光是徑向偏振光，上述突起群的排列方向是與上述徑向偏振光的偏振方向相同的方向。根據這些本專利技術的一方式，能沿著與入射光的偏振方向相同的方向排列突起群。另外，在本專利技術的一方式中，上述突起群的頂面上包括由導電體形成的第一小突起群，上述第一小突起群中的突起間的間隔比上述突起群中的上述突起的排列周期短。這樣，能在突起群的突起的頂面上形成第一小突起群。因此，能激發位于第一小突起群的表面的等離子體。另外，在本專利技術的一方式中，在與上述假想平面平行的面上且在上述突起群的相鄰突起間包括由導電體形成的第二小突起群，上述第二小突起群中的突起間的間隔比上述突起群中的上述突起的排列周期短。這樣，能在突起群的相鄰的突起間形成第二小突起群。因此，能在第二小突起群上激發局域型的表面等離子體。并且，本專利技術的另一方式涉及分析裝置，包括光源；上述任一項所述的光器件； 第一光學系統，上述第一光學系統將來自上述光源的上述波長λ 1的光聚光至上述突起群，并使至少包括以相對朝向上述假想平面的垂線成第一角度而入射的成分以及以不同于上述第一角度的第二角度而入射的成分的入射光入射至上述突起群；第二光學系統，用于從被上述光器件的衍射光柵散射或反射的光中提取出拉曼散射光；以及檢測器，檢測通過上述第二光學系統而被接收的上述拉曼散射光。附圖說明圖1 (A)、圖1⑶是傳感器芯片的比較例。圖2是對入射光的入射角度的說明圖。圖3是比較例中的表面等離子體共振的示意說明圖。圖4是比較例中的表面等離子激元的色散曲線。圖5(A)是本實施方式的傳感器芯片的結構例的俯視圖，圖5(B)是本實施方式的傳感器芯片的結構例的截面圖。圖6是Pl > Ρ2的情況下的表面等離子體共振的示意說明圖。圖7是表面等離子激元的色散曲線。圖8 (A)、圖8 (B)是與傳感器芯片的光入射角度相對應的反射光強度的特性例。圖9是傳感器芯片的詳細的結構例。圖10是突起群排列成條紋狀的情況下的聚焦光束的偏振方向的例子。圖11是傳感器芯片的第二結構例。圖12是突起群排列成同心圓狀的情況下的聚焦光束的偏振方向的例子。圖13是傳感器芯片的變形例。圖14是Pl < Ρ2的情況的表面等離子體共振的示意說明圖。圖15是傳感器芯片的第三結構例的截面圖。圖16是分析裝置的結構例。圖17是傳感器芯片的配置位置的說明圖。具體實施例方式以下詳細地說明本專利技術的適當的實施方式。此外，以下說明的本實施方式并非是對專利請求的范圍內所述的本專利技術的內容的不當限定，本實施方式中說明的全部結構并非作為本專利技術的解決手段所必須的。1.比較例如上所述，在使用金屬周期結構的表面等離子體共振傳感器中，存在表面等離子體共振對入射光的入射角選擇性大這一課題。使用圖I(A) 圖4來具體地說明這一點。圖1(A)、圖I(B)中示出本實施方式的傳感器芯片(光器件)的比較例。圖KA) 是傳感器芯片的俯視圖，圖I(B)是傳感器芯片的截面圖。如圖KA)所示，該傳感器芯片SC 上形成有一維的凹凸的金屬周期結構(用網狀部分表示周期結構的突起部)。具體而言，如圖1 (B)所示，在沿著傳感器芯片SC的基材KB的平面的方向上以周期1 排列突起群TK。在該傳感器芯片SC中，通過金屬周期結構使光與表面等離子激元(SPP =S本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種光器件，其特征在于，包括沿著與假想平面平行的方向排列導電體突起而成的突起群，所述突起群中所述突起的排列周期至少包括第一周期及與所述第一周期不同的第二周期，所述第一周期及所述第二周期是比入射光的波長λ１短的周期。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：尼子淳，山田耕平，
申請(專利權)人：精工愛普生株式會社，
類型：發明
國別省市：JP