專利名稱：電場/磁場傳感器及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電場/磁場傳感器及它們的制造方法，特別涉及適用于LSI芯片/封裝的微細領(lǐng)域的具有高靈敏度、高空間分辨率的電場/磁場 傳感器及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
.專利文獻1 (日本專利文獻特開昭59-166873號公報)和專利文獻2 (日本專利文獻特開平2-28574號公報)公開了用于檢測電場或磁場等物 理量的傳感器及檢測系統(tǒng)。圖1是表示利用光技術(shù)的現(xiàn)有的高空間分辨率電場傳感器的結(jié)構(gòu)的截 面圖，圖2是表示利用了圖1中的電場傳感器的檢測系統(tǒng)的一個例子的 圖。參照圖1，電場傳感器905通過粘接層906粘接在光纖維901的頂 端。電場傳感器905包括作為電場檢測元件的微小的電氣光學結(jié)晶907以 及用于反射施加給電氣光學結(jié)晶907的底面的光的電介質(zhì)多層反射層 908。參照圖2，檢測系統(tǒng)包括連續(xù)激光光源900、纖維放大器902、 911、 偏光控制器903、光循環(huán)器904、設(shè)置在作為測量對象的電路基板909上 方的電場傳感器905、檢偏振器910、光電檢測器912、連接它們之間的光 纖維901、以及光譜分析器913。以下簡要說明本檢測系統(tǒng)的電場檢測原理。從連續(xù)激光光源900射出 的光通過纖維放大器902放大，由偏光控制器903控制偏光面后，通過光 循環(huán)器904入射到電場傳感器9Q5中。電場傳感器卯5的入射光被施加在 電氣光學結(jié)晶907底面上的電介質(zhì)多層反射層908反射后，再次返回到光 纖維901。由于通過從電路基板909產(chǎn)生的電場而使電氣光學結(jié)晶907的
折射率發(fā)生變化，因此在結(jié)晶中傳播的激光的偏光狀態(tài)發(fā)生變化，并接受 與外部電場的強度相應的調(diào)制。調(diào)制后的光再次通過光循環(huán)器904后被檢偏振器910轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制光，由纖維放大器911放大后，由光電檢測器 912轉(zhuǎn)換為電信號。電信號被光譜分析器913檢測到，此時發(fā)生的峰值被當作因外部電場 而引起的信號。對于本檢測系統(tǒng)的原理，由于信號強度根據(jù)外部電場的強 度而不同，因此通過改變電路基板909上的電場傳感器905的位置可以得 到電場分布。另外，通過將圖1中的電氣光學結(jié)晶907替換為磁性光學結(jié)晶，則圖 2的系統(tǒng)成為具有高空間分辨率的磁場檢測系統(tǒng)。對于此時的磁場檢測原 理，可以通過將上述的電場檢測原理的說明中的"電場".替換為"磁場" 來進行說明。如上所述，具有高空間分辨率的現(xiàn)有的電場檢測系統(tǒng)或磁場檢測系統(tǒng) 的特征在于，具有在光纖維901的頂端粘接有被微加工過的電氣光學結(jié)晶 或磁性光學結(jié)晶的結(jié)構(gòu)。電場檢測系統(tǒng)或磁場檢測系統(tǒng)的適用領(lǐng)域和空間分辨率受到電氣光學 結(jié)晶或磁性光學結(jié)晶的尺寸限制，尺寸越小，越能夠適用于更微小的領(lǐng) 域，空間分辨率也越高?？臻g分辨率由在結(jié)晶內(nèi)傳播的傳感器光的體積確 定，傳感器光的體積越小空間分辨率越高。例如，對于在光纖維的頂端粘 接有磁性光學結(jié)晶的現(xiàn)有的磁場傳感器，使用平面尺寸270umX270 u m、厚度llum的結(jié)晶，可以實現(xiàn)具有10um級的空間分辨率的磁場傳感驅(qū) 奮。但是，在這樣的結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)晶的微加工技術(shù)的瓶頸，因此實現(xiàn)傳 感器的進一步小型化、高空間分辨率化則較為困難，無法提供可以適用于 LSI芯片、封裝的微細領(lǐng)域的傳感器。另外，如上所述，對于現(xiàn)有類型的傳感器，由于將結(jié)晶粘接在光纖維 的頂端，因此在粘接層會產(chǎn)生光的損耗，該損耗將導致傳感器的低靈敏度 化，從而檢測由LSI芯片等發(fā)生的微小電場或磁場也變得困難
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于可以實現(xiàn)比現(xiàn)有的電場/磁場傳感器小型化且具有 高靈敏度、高空間分辨率的傳感器，并提供可以適用于LSI芯片、封裝的 微細領(lǐng)域的傳感器。本發(fā)明是基于以下見解而完成的，即為了實現(xiàn)具有高靈敏度、高分 辨率的電場/磁場傳感器，將電氣光學層或磁性光學層用薄膜直接形成在 光纖維的頂端。本發(fā)明的電場傳感器的特征在于，電氣光學層直接形成在光纖維的頂 端。通過成為這樣的構(gòu)成，可以使電氣光學層薄膜化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高分 辨率。另外，可以利用干涉效果，實現(xiàn)高靈敏度。本發(fā)明的電場傳感器的特征還在于，在光纖維的頂端直接形成電氣光 學層，在電氣光學層的表面形成反射層。本發(fā)明的電場傳感器還通過在光 纖維的頂端將電氣光學層、下部的反射層和上部的反射層以從上下夾持該 電氣光學層的方式直接層積在光纖維上構(gòu)成法布里佩洛共振器，可以實現(xiàn) 高靈敏度化。優(yōu)選的是，電氣光學層的直徑d在光纖維的核心的直徑dc及金屬包層 的直徑dr之間滿足dc^ dS dr的關(guān)系。另外，通過使電氣光學層的厚度t為t^lum，可以提高法布里佩洛 諧振器的Q值，從而實現(xiàn)高靈敏度化。特別優(yōu)選的是，電氣光學層通過氣 浮沉積法成膜。根據(jù)氣浮沉積法，由于可以形成lum以上膜厚的電氣光 學膜，因此可以提高靈敏度。電氣光學層的組成為鋯鈦酸鉛、添加有鑭的鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、添加 有鍶的鈦酸鋇、添加有鉭的鈮酸鉀中的某一個。本發(fā)明的磁場傳感器的特征在于，磁性光學層直接形成在光纖維的頂 端。通過成為該構(gòu)成，可以使磁性光學層的薄膜化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨 率。另外，可以利用干涉效果，實現(xiàn)高靈敏度化。本發(fā)明的磁場傳感器的特征還在于，在光纖維的頂端直接形成磁性光 學層，在磁性光學層的表面形成反射層。本發(fā)明的磁場傳感器還通過在光 纖維的頂端將磁性光學層、下部的反射層和上部的反射層以從上下夾持該
磁性光學層的方式直接層積在光纖維上構(gòu)成法布里佩洛共振器，可以實現(xiàn) 高靈敏度化。優(yōu)選的是，磁性光學層的直徑d在光纖維的核心的直徑dc及金屬包層的直徑dr之間滿足dc ^ d ^ dr的關(guān)系。另外，通過使磁性光學層的厚度t為t^lum，可以提高法布里佩洛 諧振器的Q值，從而實現(xiàn)高靈敏度化。特別優(yōu)選的是，磁性光學層通過氣 浮沉積法成膜。根據(jù)氣浮沉積法，由于可以形成lum以上膜厚的磁性光 學膜，因此可以提高靈敏度。磁性光學層為具有石榴石結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)、磁鉛石結(jié)構(gòu)中的某一種 結(jié)構(gòu)的鐵氧體。另外，磁性光學層也可以為包含鐵、鎳、鈷中任一個的強 磁性膜。 .根據(jù)本發(fā)明，提供一種電場傳感器的制造方法，其特征在于，將折射 率根據(jù)電場而發(fā)生變化的電氣光學層直接形成在光纖維的頂端。另外，也 可以在電氣光學層的表面形成反射層。根據(jù)本發(fā)明，還提供一種電場傳感器的制造方法，其特征在于，包括 以下步驟將第一反射層直接形成在光纖維的頂端；將折射率根據(jù)電場而 發(fā)生變化的電氣光學層直接形成在所述第一反射層上；將第二反射層直接 形成在所述電氣光學層上。另外，在上述的制造方法中，通過形成折射率根據(jù)磁場而發(fā)生變化的 磁性光學層來取代電氣光學層，可以提供磁場傳感器的制造方法。另外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有上述電場傳感器的電場檢測系統(tǒng)、 具有上述磁場傳感器的磁場檢測系統(tǒng)。


圖l是表示現(xiàn)有的電場傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖2是表示利用了圖1中的電場傳感器的電場檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是表示本發(fā)明第一實施例的電場傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖4是表示利用了圖3中的電場傳感器的電場檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框 圖；圖5是模擬示出本發(fā)明的電場傳感器的SEM照片的圖；圖6是表示本發(fā)明的電場傳感器和現(xiàn)有的電場傳感器的反射光譜的圖；圖7表示本發(fā)明的電場傳感器的電場分布和現(xiàn)有的電場傳感器的電場 分布的圖；圖8是表示在本發(fā)明的電場傳感器中可以進一步提高傳感器靈敏度的 第二實施例的截面圖；圖9是表示在本發(fā)明的電場傳感器中與圖8的第二實施例相比可以進 一步提高傳感器靈敏度的第三實施例的截面圖；圖IO是表示本發(fā)明的電場傳感器的反射光譜的PZT的膜厚相關(guān)性的圖；圖ll是表示本發(fā)明的磁場傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖12是表示利用圖11的磁場傳感器的磁場檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
具體實施方式
參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。圖3是表示本發(fā)明第一實施例的電場傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖，圖4是 表示利用圖3的電場傳感器的電場檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。參照圖3，電場傳感器105包括構(gòu)成光纖維101的核心層106、包 圍核心層106的金屬包層107、以及形成在光纖維101的頂端部的電氣光 學層108。光纖維101的頂端部通過研磨被加工平坦，電氣光學層108直接形成在其研磨面上。參照圖4，電場檢測系統(tǒng)包括連續(xù)激光光源100、纖維放大器102、 112、偏光控制器103、光循環(huán)器104、設(shè)置在作為測量對象的電路基板 109上方的電場傳感器105、檢偏振器111、光電檢測器113、連接在它們 之間的光纖維IOI、以及光譜分析器114。從連續(xù)激光光源IOO射出的激光通過纖維放大器102放大，由偏光控 制器103控制偏光面后，通過光循環(huán)器104入射到電場傳感器105中。由 于從電路基板109發(fā)生的電場會使得電氣光學層108的折射率發(fā)生變化，因此反射激光110的偏光狀態(tài)發(fā)生變化。發(fā)射激光IIO通過光循環(huán)器104 由檢偏振器111轉(zhuǎn)換為表示偏光狀態(tài)的光，由纖維放大器112放大后，通 過光電檢測器113轉(zhuǎn)換為電信號。轉(zhuǎn)換得到的電信號通過光譜分析器114 進行分析。由于與因電場傳感器105引起的偏光狀態(tài)的變化量相關(guān)的分辨率由電 氣光學層108的厚度確定，因此優(yōu)選較薄的電氣光學層108。另外，電場 傳感器105的輸出為表示因電場引起的折射率的變化量的電氣光學系數(shù)與 電氣光學層108的厚度之積。因此，為了同時滿足高分辨率和高輸出，使 作為傳感器部分的電氣光學層108具有干涉效果，延長表觀上的光路長度 很重要。 .在圖1所示的現(xiàn)有例子中，雖然采用了使大塊的電氣光學部件薄層化 并使其粘接在光纖維的頂端的結(jié)構(gòu)，但是，在這樣的結(jié)構(gòu)中，要做出與光 纖維端面的平行度則較為困難，無法得到充分的干涉效果。另外，對于大 塊部件的薄層化，10ym左右是加工上的極限，無法提高分辨率。在本實施例中，通過將電氣光學層108用薄膜直接形成在光纖維101 的頂端，來實現(xiàn)具有高靈敏度、高分辨率的電場傳感器。電氣光學層108通過氣浮沉積法(aerosol deposition)形成，該方法對超微粒子脆性材料施加機械沖擊力負荷而使其粉碎、然后接合而形成成形 體。膜厚為9微米。將Pb (ZrQ.6TiQ.4) 03 (以下，稱為PZT)作為原料粉 末在以下條件下成膜，即以氧氣為載氣、噴嘴與基板的入射角為10 度、氣體流量為12升/分鐘、噴嘴基板間距離為5mm、成膜速度為0.8 u m/min、加振器的振動數(shù)為250rpm。成膜后，在大氣中，通過在60(TC下進行15分左右的熱處理，來顯現(xiàn) 電氣光學層108的電氣光學效果。并且，在20(TC、施加100Kv/cm左右的 電場的條件下，進行分極處理。 一次電氣光學系數(shù)r33為200pm/V。圖5模擬示出了通過氣浮沉積法形成在光纖維201的端部的PZT膜 202的SEM照片。PZT膜202緊貼在光纖維201的端部，以9微米的厚度 形成。氣浮沉積法的特征在于可以在短時間內(nèi)形成類似PZT的復合氧化物
的厚膜。熱處理后，為了去除電氣光學層202 (108)的膜表面的凹凸，而將其 研磨到膜厚7微米并使其平坦化。圖6表示電氣光學層202 (108)的膜表面平坦化后反射量的波長相關(guān) 性。301為本發(fā)明的反射光譜，可以得到30dB左右的調(diào)制度。這表明通過 由本發(fā)明形成的電氣光學層可以得到較大的共振結(jié)構(gòu)，適合作為EO傳感 器。320表示用于比較而使用現(xiàn)有例子的EO結(jié)晶的EO傳感器的反射光 譜。在現(xiàn)有例子中，調(diào)制度為2dB左右，從而無法得到充分的共振結(jié)構(gòu)。在上述的說明中，對組成為PZT時的電氣光學層的組成進行了說明， 但是，并不限于該組成，例如，也可以是添加了 La的組成。另外，除了鋯鈦酸鉛系的材料以外，電氣光學效果較大的鈦酸鋇、鍶 代鈦酸鋇、鉭代鈮酸鉀等也是有效的材料。在本發(fā)明中，電氣光學層108的成膜使用氣浮沉積法也是發(fā)明的特征 之一。其理由如下。本發(fā)明的目的之一在于提供具有高靈敏度、高分辨率的電場傳感器。 為此，將電氣光學層108用薄膜直接形成在光纖維101的頂端顯得很重 要。另外，為了得到高干涉效果，優(yōu)選電氣光學層108的膜厚為l"m以上。要在玻璃、塑料、包含高分子的樹脂或任意組成的電介質(zhì)上實現(xiàn)iym的強電介質(zhì)透明膜，使用現(xiàn)有的技術(shù)中的濺射法或溶膠/凝膠法將非常困 難，而使用氣浮沉積法可以容易實現(xiàn)。電氣光學層108的直徑d在光纖維101的核心106的直徑dc與金屬包 層107的直徑dr之間滿足dc^d^dr的關(guān)系較為重要。當直徑d為dc以下 時，由于入射激光會發(fā)生散射，因此無法得到充分的反射光量。另外，要 通過成膜手法形成為金屬包層107的直徑dr以上也很困難。圖7表示在配線寬度/間隔為5um的三線彎曲配線的上方使用本實施 例的電場傳感器105測量電場分布的結(jié)果和使用現(xiàn)有的電場傳感器測量的 結(jié)果。向彎曲配線施加10MHz、 15dBm的信號。圖7是將電場傳感器配 置在配線的上方10um的位置并使其在橫截配線的方向上以lum間距進 行掃描時得到的分布。使用現(xiàn)有傳感器在相鄰配線間觀測的電場峰值不清
楚，與此相對，通過應用本發(fā)明的傳感器可以清楚地觀測電場峰值。艮卩， 圖7是表示本發(fā)明的電場傳感器比現(xiàn)有的電場傳感器具有高空間分辨率的 一個例子。圖8是表示本發(fā)明的第二實施例的電場傳感器的構(gòu)成的截面圖，示出 了可以進一步提高傳感器靈敏度的結(jié)構(gòu)。對于本實施例，在與第一實施例的電場傳感器的電氣光學層108相同的電氣光學層508的表面上附加了電 介質(zhì)多層反射膜504。在圖8中，對于電場傳感器505，在由核心層506和包圍其的金屬包 層507構(gòu)成的光纖維501的頂端部形成有電氣光學層508。光纖維501的 頂端部通過研磨被加工平坦，電氣光學層508直接形成在光纖維501的研 磨面上。電氣光學層508的構(gòu)成尿制造方法與第一實施例相同。在平坦化的電氣光學層508上使用離子鍍膜法形成電介質(zhì)多層反射層 504。電介質(zhì)多層反射膜504通過重復成膜厚度為303nm的SiOj莫和厚度 為186nm的Ta20s膜而構(gòu)成。在成膜時，邊通過監(jiān)測器測量光學光譜，邊 通過開閉蒸鍍源上的開閉器，進行膜厚的控制。通過使用電介質(zhì)多層膜反 射層504可以在減小對測量的電場的影響的同時提高干涉效果。圖9是表示本發(fā)明的第三實施例的電場傳感器的構(gòu)成的截面圖，示出 了可以進一步提高傳感器靈敏度的結(jié)構(gòu)。對于本實施例，通過以從上下夾 持與第一實施例的電場傳感器的電氣光學層108相同的電氣光學層608的 方式將下側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層603和上側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層604 直接層積在光纖維601的頂端部，來形成法布里佩洛諧振器結(jié)構(gòu)。對于電場傳感器605，在由核心層606和包圍其的金屬包層607構(gòu)成 的光纖維601的頂端部形成有下側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層603。光纖維 601的頂端部通過研磨被加工平坦，下側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層603直接 形成在光纖維601的研磨面上。下側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層603由離子鍍膜法形成。下側(cè)的電介質(zhì)多 層膜反射層603通過重復成膜厚度為303nm的Si02膜和厚度為186nm的 Ta20s膜而構(gòu)成。在成膜時，邊通過監(jiān)測器測量光學光譜，邊通過開閉蒸 鍍源上的開閉器，進行膜厚的控制。在下側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層603上
形成電氣光學層608、上側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層604。電氣光學層608 和上側(cè)的電介質(zhì)多層膜反射層604的構(gòu)成及制造方法與第二實施例相同。圖10表示第三實施例的反射率光譜的電氣光學層PZT的膜厚相關(guān) 性。隨著PZT的膜厚變厚，反射率下降的共振峰值的半值幅度變小。由于 在高靈敏度的傳感中，Q值需要在1000以上，因此膜厚PZT需要lum以 上。圖11是表示本發(fā)明的磁場傳感器的結(jié)構(gòu)的截面圖，圖12是表示使用 圖11的磁場傳感器的磁場檢測系統(tǒng)的構(gòu)成的框圖。參照圖11，磁場傳感器805包括構(gòu)成光纖維801的核心層806、包 圍核心層806的金屬包層807、以及形成在光纖維801的頂端部的磁性光 學層808。光纖維801的頂端部通過研磨被加工平坦，磁性光學層808直 接形成在光纖維801的研磨面上。參照圖12，磁場檢測系統(tǒng)包括連續(xù)激光光源800、纖維放大器802、 812、偏光控制器803、光循環(huán)器804、設(shè)置在作為測量對象的電路基板 809上的電場傳感器805、檢偏振器811、光電檢測器813、連接它們之間 的光纖維801、以及光譜分析器814。從連續(xù)激光光源800射出的激光通過纖維放大器802放大，由偏光控 制器803控制偏光面后，通過光循環(huán)器804入射到電場傳感器805中。由于通過從電路基板809產(chǎn)生的磁場而使磁性光學層808的法拉第旋 轉(zhuǎn)角發(fā)生變化，因此反射激光810的偏光狀態(tài)發(fā)生變化。發(fā)射激光810通 過光循環(huán)器804由檢偏振器811轉(zhuǎn)換為表示偏光狀態(tài)的光，由纖維放大器 812放大后，通過光電檢測器813轉(zhuǎn)換為電信號。轉(zhuǎn)換得到的電信號可以 通過光譜分析器814進行分析。由于與因磁場傳感器805引起的偏光狀態(tài)的變化量相關(guān)的分辨率由磁 性光學層808的厚度確定，因此優(yōu)選較薄的電氣光學層808。另外，磁場 傳感器805的輸出為法拉第旋轉(zhuǎn)角與磁性光學層808的厚度之積。因此， 為了同時滿足高分辨率和高輸出，使作為傳感器部分的磁性光學層808具 有干涉效果，延長表觀的光路長度則較為重要。在現(xiàn)有例子中，雖然采用 了使大塊的磁性光學部件薄層化并使其粘接在光纖維的頂端的結(jié)構(gòu)，但
是，要做出與光纖維端面的平行度則較為困難，無法得到充分的干涉效果。另外，對于大塊部件的薄層化，10um左右是加工上的極限，無法提高分辨率。在本實施例中，通過將磁性光學層808用薄膜直接形成在光纖維801 的頂端，來實現(xiàn)高靈敏度、高分辨率的磁場傳感器。磁性光學層808通過氣浮沉積法形成，該方法對超微粒子脆性材料施 加機械沖擊力負荷而使其粉碎、然后進行接合而形成成形體。膜厚為 400nm。在以下條件下成膜將Bi代YIG石榴石作為原料粉末，以氧氣 為載氣、噴嘴與基板的入射角為30度、氣體流量為8升/分、噴嘴基板間 距離為5mm、成膜速度為1.0um/min、加振器的振動數(shù)為250rpm。成膜后，在大氣中，.通過在60(TC下進行15分左右的熱處理，來顯現(xiàn) 磁性光學層808的磁性光學效果。法拉第旋轉(zhuǎn)角為7deg/um。熱處理后， 為了去除磁性光學層808的膜表面的凹凸，而將其研磨到膜厚3600nm并 使其平坦化。在上述的說明中，以Bi代YIG石榴石為例說明了磁性光學層，但 是，并不限于該組成，例如，也可以為添加Ce的組成。另外，除了 YIG石榴石系的材料以外，磁性光學效果較大的具有尖晶 石結(jié)構(gòu)、磁鉛石結(jié)構(gòu)中的某一個結(jié)構(gòu)的鐵氧體等也是有效的材料。在本發(fā)明中，磁性光學層的成膜使用氣浮沉積法也是發(fā)明的特征之 一。其理由如下。本發(fā)明的目的之一在于提供具有高靈敏度、高分辨率的磁場傳感器。 為此，將磁性光學層用薄膜直接形成在光纖維的頂端則較為重要。另外， 為了得到高干涉效果，優(yōu)選其膜厚為lum以上。要在玻璃、塑料、包含 高分子的樹脂或任意組成的電介質(zhì)上實現(xiàn)lum的強磁性體透明膜，使用 現(xiàn)有的技術(shù)中的濺射法或溶膠、凝膠法無法實現(xiàn)，而只能使用氣浮沉積 法。磁性光學層808的直徑d在光纖維801的核心的直徑dc與金屬包層的 直徑dr之間滿足dc^d^dr的關(guān)系較為重要。當磁性光學層808的直徑d 為核心的直徑dc以下時，由于入射激光會發(fā)生散射，因此無法得到充分的
反射光量。另外，要使用成膜手法將磁性光學層808形成為金屬包層的直徑dr以上也很困難。并且，作為磁性光學層808，可以使用包含鐵、鎳、鈷中某一個的強 磁性膜的極薄層。本發(fā)明的磁場傳感器不限于圖11的例子，通過將第一實施例至第三 實施例的電場傳感器的電氣光學膜替換為磁性光學膜，可以發(fā)揮同樣的效 果。即，也可以將多層反射層形成在圖11的磁場傳感器805中的磁性光 學層808的表面。另外，本發(fā)明的磁場傳感器也可以具有以用第一多層反射層和第二多 層反射層從上下夾持圖11的磁場傳感器805中的磁性光學層808的方式層 積的結(jié)構(gòu)。由以上的說明可知，根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有高靈敏度、高分辨率 的電場/磁場傳感器。
權(quán)利要求
1.一種物理量傳感器，其特征在于，具有光纖維；和物理光學層，直接形成在該光纖維的頂端，折射率根據(jù)物理量而發(fā)生變化。
2. —種物理量傳感器的制造方法，其特征在于，將折射率根據(jù)物理量而發(fā)生變化的物理光學層直接形成在光纖維的頂i山順。
3. —種電場傳感器，其特征在于，具有 光纖維；和 .電氣光學層，直接形成在該光纖維的頂端，折射率根據(jù)電場而發(fā)生變化。
4. 如權(quán)利要求3所述的電場傳感器，其特征在于，還具有形成在所述 電氣光學層的表面上的反射層。
5. —種電場傳感器，其特征在于，具有 光纖維；第一反射層，直接形成在該光纖維的頂端；電氣光學層，直接形成在所述第一反射層上，折射率根據(jù)電場而發(fā)生 變化；以及第二反射層，直接形成在所述電氣光學層上。
6. 如權(quán)利要求3至5中任一項所述的電場傳感器，其特征在于， 在所述電氣光學層的直徑d與所述光纖維的核心的直徑dc及金屬包層的直徑dr之間，dc^d^dr的關(guān)系成立。
7. 如權(quán)利要求3至5中任一項所述的電場傳感器，其特征在于，所述 電氣光學層的厚度t為1 ix m。
8. 如權(quán)利要求3至5中任一項所述的電場傳感器，其特征在于，所述 電氣光學層通過成膜法形成。
9. 如權(quán)利要求8所述的電場傳感器，其特征在于，所述電氣光學層通 過氣浮沉積法成膜形成。
10. 如權(quán)利要求3至5中任一項所述的電場傳感器，其特征在于， 所述電氣光學層的組成為鋯鈦酸鉛、添加有鑭的鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、鍶代鈦酸鋇、鉭代鈮酸鉀中的某一個。
11. 一種磁場傳感器，其特征在于，具有 光纖維；和磁性光學層，直接形成在該光纖維的頂端，折射率根據(jù)磁場而發(fā)生變化。
12. 如權(quán)利要求11所述的磁場傳感器，其特征在于，還具有形成在所述磁性光學層的表面上的反射層。
13. —種磁場傳感器，其特征在于，具有 光纖維；第一反射層，直接形成在該光纖維的頂端；磁性光學層，直接形成在所述第一反射層上，折射率根據(jù)磁場而發(fā)生 變化；以及第二反射層，直接形成在所述磁性光學層上。
14. 如權(quán)利要求11至13中任一項所述的磁場傳感器，其特征在于， 在所述磁性光學層的直徑d與所述光纖維的核心的直徑dc及金屬包層的直徑dr之間，dc^d蕓dr的關(guān)系成立。
15. 如權(quán)利要求11至14中任一項所述的磁場傳感器，其特征在于， 所述磁性光學層的厚度t為1 " m。
16. 如權(quán)利要求11至13中任一項所述的磁場傳感器，其特征在于， 所述磁性光學層通過成膜法形成。
17. 如權(quán)利要求16所述的磁場傳感器，其特征在于，所述磁性光學層 通過氣浮沉積法成膜形成。
18. 如權(quán)利要求11至13中任一項所述的磁場傳感器，其特征在于， 所述磁性光學層為具有石榴石結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)、磁鉛石結(jié)構(gòu)中某一種結(jié)構(gòu)的鐵氧體。
19. 如權(quán)利要求11至13中任一項所述的磁場傳感器，其特征在于， 所述磁性光學層為包含鐵、鎳、鈷中的某一個的強磁性膜。
20. —種電場傳感器的制造方法，其特征在于，將折射率根據(jù)電場而 發(fā)生變化的電氣光學層直接形成在光纖維的頂端。
21. 如權(quán)利要求20所述的電場傳感器的制造方法，其特征在于，將反射層形成在所述電氣光學層的表面。
22. —種電場傳感器的制造方法，其特征在于，包括以下歩驟 將第一反射層直接形成在光纖維的頂端；將折射率根據(jù)電場而發(fā)生變化的電氣光學層直接形成在所述第一反射 層上；以及將第二反射層直接形成在所述電氣光學層上。
23. 如權(quán)利要求20至22中任一項所述的電場傳感器的制造方法，其 特征在于，按照以下方式形成在所述電氣光學層的直徑d與所述光纖維的核心的直徑dc及金屬包層的直徑dr之間，dc ^ d ^ dr的關(guān)系成立。
24. 如權(quán)利要求20至22中任一項所述的電場傳感器的制造方法，其 特征在于，所述電氣光學層的厚度t為t^lym。
25. 如權(quán)利要求20至22中任一項所述的電場傳感器的制造方法，其 特征在于，通過成膜法形成所述電氣光學層。
26. 如權(quán)利要求25所述的電場傳感器的制造方法，其特征在于，所述 電氣光學層通過氣浮沉積法成膜形成。
27. 如權(quán)利要求20至22中任一項所述的電場傳感器的制造方法，其 特征在于，所述電氣光學層的組成為鋯鈦酸鉛、添加有鑭的鋯鈦酸鉛、鈦酸鋇、 鍶代鈦酸鋇、鉭代鈮酸鉀中的某一個。
28. —種磁場傳感器的制造方法，其特征在于，將折射率根據(jù)磁場而 發(fā)生變化的磁性光學層直接形成在光纖維的頂端。
29. 如權(quán)利要求28所述的磁場傳感器的制造方法，其特征在于，將反射層形成在所述磁性光學層的表面。
30. —種磁場傳感器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟 將第一反射層直接形成在光纖維的頂端；將通過磁場使折射率發(fā)生變化的磁性光學層直接形成在所述第一反射 層上；以及將第二反射層直接形成在所述磁性光學層上。
31. 如權(quán)利要求28至30中任一項所述的磁場傳感器的制造方法，其 特征在于，按照以下方式形成在所述磁性光學層的直徑d與所述光纖維的核心 的直徑dc及金屬包層的直徑dr之間，dc^d^dr的關(guān)系成立。
32. 如權(quán)利要求28至30中任一項所述的磁場傳感器的制造方法，其 特征在于，所述磁性光學層的厚度t為t^lum。
33. 如權(quán)利要求28至30中任一項所述的磁場傳感器的制造方法，其 特征在于，通過成膜法形成所述磁性光學層。
34. 如權(quán)利要求33所述的磁場傳感器的制造方法，其特征在于，所述 磁性光學層通過氣浮沉積法成膜形成。
35. 如權(quán)利要求28至30中任一項所述的磁場傳感器的制造方法，其 特征在于，所述磁性光學層為具有石榴石結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)、磁鉛石結(jié)構(gòu)中某一 種結(jié)構(gòu)的鐵氧體。
36. 如權(quán)利要求28至30中任一項所述的磁場傳感器的制造方法，其 特征在于，所述磁性光學層為包含鐵、鎳、鈷中某一個的強磁性膜。
37. —種電場檢測系統(tǒng)，其特征在于，具有如權(quán)利要求3至5中任一 項所述的電場傳感器。
38. —種磁場檢測系統(tǒng)，其特征在于，具有如權(quán)利要求11至13中任 一項所述的磁場傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電場/磁場傳感器及它們的制造方法，通過氣浮沉積法將法布里佩洛型諧振器結(jié)構(gòu)的電氣光學膜直接形成在光纖維的頂端部的研磨面而得到所述電場傳感器。
文檔編號G01R29/08GK101213462SQ200680024139
公開日2008年7月2日 申請日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者中田正文, 增田則夫, 大橋啟之, 巖波瑞樹 申請人:日本電氣株式會社