專利名稱：光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件，特別是涉及具備直徑為入射的光的波長以下的開口和周期性表面形狀的導(dǎo)電性薄膜，可獲得非常高的產(chǎn)量的光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
CD-ROM(compact disc-只讀存儲(chǔ)器)和DVD(數(shù)字視盤或數(shù)字多用盤)一類的光記錄介質(zhì)具有高記錄密度、緊湊的設(shè)計(jì)、可攜帶性和耐用性等特長，而且其自身的價(jià)格和記錄再生裝置的價(jià)格也正在下降，所以越來越成為富有魅力的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。并且，在這種光記錄介質(zhì)中，為了能記錄更長時(shí)間的影像數(shù)據(jù)，期盼更高的記錄密度。
為了使光記錄介質(zhì)的記錄密度增加而超過現(xiàn)在的值，必須減小寫入或讀取數(shù)據(jù)的光束的尺寸。使用了通常的光學(xué)系，即聚光透鏡時(shí)在其焦點(diǎn)的光斑點(diǎn)的尺寸主要由光束的波長和聚光透鏡的數(shù)值孔徑所決定。一般而言使用短波長的光源和具有高數(shù)值孔徑的透鏡就能減小光斑點(diǎn)的尺寸?？墒窃谠摲椒ㄖ?，存在所謂衍射界限所涉及的斑點(diǎn)尺寸界限，其尺寸是光源的波長的一半的程度。
最近，作為不受該衍射界限束縛的技術(shù)，近場(chǎng)光學(xué)技術(shù)引人注目。例如對(duì)波長以下的大小的微小的開口照射光束，使之透過(通過)，在其出口附近形成和其開口尺寸同程度的微小光斑點(diǎn)。如果利用它，使記錄介質(zhì)接近開口，就能期待實(shí)現(xiàn)不被光源的波長限定的微小的光斑點(diǎn)所涉及的微小的凹坑的寫入或讀出。
另一方面，利用了這樣的近場(chǎng)光學(xué)技術(shù)的光學(xué)頭存在必須解決的問題。即存在光的利用效率低，難以通過開口而進(jìn)行光的充分的傳送這樣的問題。透過設(shè)置在金屬膜上的波長λ以下的大小的開口(開口直徑d)的光的功率，如H.A.Bethe在「微小孔所涉及的衍射理論(Theoryof Diffraction by Small Hall)」，Physical Review，66卷，163-182頁(1944年)中記載的，與(d/λ)的4次方成比例而顯著地衰減。因此，通過微小的開口的光傳送，其潛在的問題是，用于讀出則信噪比過低，用于寫入則光強(qiáng)度過低，結(jié)果到現(xiàn)在還未獲得采用了近場(chǎng)光學(xué)技術(shù)的實(shí)用的光學(xué)頭。
為了打破這樣的狀況，使用具有小于光的波長的直徑的開口列的金屬薄膜，顯著提高了透過開口列的光的透射率的光傳送技術(shù)已有幾種建議。例如，參照Ebbesen等的「口徑小于波長的孔列所涉及的奇異光傳送(Extraordinary optical transmission through sub-wavelength holearrays)」，Nature，391卷，667-669頁(1988年2月12日)，日本專利公開公報(bào)11-72607號(hào)(或美國專利第5,973,316號(hào))，日本專利公開公報(bào)2000-111851號(hào)(或美國專利第6,040,936號(hào))，日本專利公開公報(bào)2000-171763號(hào)(或美國專利第6,236,033號(hào))，或是日本專利公開公報(bào)2001-133618號(hào)(或美國專利第6,285,020號(hào))。
根據(jù)這些建議，按周期性的排列來配置開口，或與開口聯(lián)系起來在金屬薄膜上設(shè)置周期性的表面形狀，照射在金屬薄膜上的光透過設(shè)置在金屬膜上的具有波長以下的直徑的1個(gè)以上的開口的光強(qiáng)度，與沒有周期性的開口和表面形狀的場(chǎng)合相比，就會(huì)大幅度增加。根據(jù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，其增加率達(dá)到1,000倍。該增加在向金屬薄膜入射的光與被金屬薄膜激勵(lì)的表面等離激元模式(プラズモン·モ一ド)共鳴地互相作用時(shí)產(chǎn)生。
還有，為了改善近場(chǎng)光記錄用頭微弱的透過光量，在金屬膜上設(shè)置波長以下的大小的開口和周期性的表面形狀，利用周期性的表面形狀所產(chǎn)生的表面等離激元增強(qiáng)效果(surface plasmon-enhancement)的具有非常高的透過光功率密度和分辨率的光記錄裝置用的讀出/寫入頭也已經(jīng)被建議。例如，參照日本專利公開公報(bào)2001-291265號(hào)。在該建議所涉及的光記錄頭中，借助于在金屬膜上形成了的開口和在金屬膜的表面的至少一方上設(shè)置了的周期性的表面形狀，向金屬膜的表面的一方入射的光與金屬膜的表面的至少一方上的表面等離激元模式互相作用，由此使通過貫通金屬膜的開口的透過光增大。
可是，在利用了上述現(xiàn)有表面等離激元的高效率光透過技術(shù)中，也未獲得充分的光透過效率，至今也未實(shí)現(xiàn)表示出充分的傳送效率的直徑小于波長的開口器件。
另一方面，在金屬膜的表面上被激勵(lì)了的表面等離激元可以作為表面等離激元一電磁耦子(プラズモン·ポラリトン；plasmons-polaritons)在金屬膜的表面?zhèn)鞑?。并且，表面等離激元一電磁耦子所涉及的傳播與通常的光同樣，由于周期構(gòu)造而產(chǎn)生布拉格反射(Bragg reflection)，這一點(diǎn)已有報(bào)道。還有，在金屬膜表面?zhèn)鞑サ谋砻娴入x激元一電磁耦子，在設(shè)置在金屬膜表面上的周期性的表面形狀的周期具備與布拉格反射條件非常接近的周期長的場(chǎng)合，周期性的表面形狀就作為反射鏡而起作用，效率很好地進(jìn)行反射，這一點(diǎn)也有報(bào)道。例如，參照H.Ditlbacher，et a1.，“Two-dimensional optics with surfaceplasmon polaritons”，Applied Physics Letters，81，p1762(2002年9月2日))。
然而，H.Ditlbacher等也只報(bào)道了金屬膜表面的反射鏡功能。
如上所述，通過波長以下的開口的光的傳送是非常困難的，還有，為了解決這一點(diǎn)而利用靠表面等離激元效應(yīng)放大了的透過光，這方面已有幾種建議，不過，能獲得的透過光對(duì)入射光的利用效率仍然不充分。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明的目的在于使得可在具備具有開口和周期性表面形狀的導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件中高效率地傳送光。
在利用靠表面等離激元效應(yīng)放大了的透過光時(shí)，為了提高能獲得的透過光對(duì)入射光的利用效率，效率很好地利用借助于周期構(gòu)造而轉(zhuǎn)換為表面等離激元的能量，抑制能量的散逸這一點(diǎn)是很重要的。即，借助于布拉格反射而效率很好地返還散逸到周期構(gòu)造的外側(cè)的能量，從而可實(shí)現(xiàn)高效率的光透過。
本發(fā)明的第1要旨所涉及的光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從第1表面向第2表面連通的至少一個(gè)開口和在第1和第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向第1表面入射，通過開口，傳送到第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，周期性表面形狀具有周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀，第2周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于第1周期性表面形狀的周期長的1/2的奇數(shù)倍。
此處，第2周期性表面形狀的周期長只要是由第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元-電磁耦子受到第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射的周期長即可。為了獲得奇數(shù)次布拉格反射的效果，把第1周期性表面形狀的周期長設(shè)為P1，把第2周期性表面形狀的周期長設(shè)為P2時(shí)，P2/P1必須處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)可獲得顯著的光透射率的增大。
并且，第1和第2周期性表面形狀可以設(shè)置在第1或第2表面同一面上。第1周期性表面形狀配置成與光入射的區(qū)域?qū)?yīng)，使得向一個(gè)表面入射的光向設(shè)有第1周期性表面形狀的區(qū)域照射。還有，第2周期性表面形狀配置在第1周期性表面形狀的外側(cè)。再有，使得設(shè)有上述第1周期性表面形狀的區(qū)域比上述光入射的區(qū)域大，使得向第1周期性表面形狀照射的光的光束直徑比具有第1周期性表面形狀的區(qū)域小。這樣就能獲得更高的效果。此處，光的光束直徑定義為光的強(qiáng)度成為峰值強(qiáng)度的1/e2的寬度。
還有，本發(fā)明的第2要旨所涉及的光學(xué)元件，周期地設(shè)置了從第1表面向第2表面連通的多個(gè)開口，與多個(gè)開口不是周期性的時(shí)相比，增強(qiáng)了通過多個(gè)開口而被傳送的光的強(qiáng)度，其特征在于，把周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口設(shè)為第1周期性開口，具備以與第1周期性開口的周期長不相同的周期長形成了的由與從第1表面向第2表面連通的上述多個(gè)開口不相同的另外的多個(gè)開口組成的第2周期性開口或是在第1和第2表面中的任意一方表面上形成了的周期性表面形狀，第2周期性開口或是周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于第1周期性開口的周期長的1/2的奇數(shù)倍。
此處，第2周期性開口或是周期性表面形狀的周期長只要是由第1周期性開口激勵(lì)的表面等離激元一電磁耦子受到第2周期性開口或是周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射的周期長即可。為了獲得奇數(shù)次布拉格反射的效果，把第1周期性開口的周期長設(shè)為P1，把第2周期性開口或是周期性表面形狀的周期長設(shè)為P2時(shí)，P2/P1必須處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)可獲得顯著的光透射率的增大。
并且，為使得向一個(gè)表面入射的光向設(shè)有第1周期性表面形狀的區(qū)域照射，配置成第1周期性開口與上述光入射的區(qū)域?qū)?yīng)。第2周期性開口或是周期性表面形狀配置在第1周期性開口的外側(cè)。使得設(shè)有上述第1周期性表面形狀的區(qū)域比上述光入射的區(qū)域大，使得向第1周期性開口照射的光的光束直徑比形成了第1周期性開口的區(qū)域小。這樣就能獲得更高的效果。
還有，本發(fā)明的第3要旨所涉及的光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從第1表面向第2表面連通的至少一個(gè)開口和在第1和第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向第1表面入射，通過開口，傳送到第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，周期性表面形狀設(shè)置在第2表面上，且該周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd的1/2的奇數(shù)倍?；蚴瞧涮卣髟谟?，當(dāng)被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2的1/2的奇數(shù)倍。
此處，只要設(shè)置在第2表面上的周期性表面形狀處的表面等離激元-電磁耦子在該周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射即可。為了獲得奇數(shù)次布拉格反射的效果，被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)即可。或是，當(dāng)被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)即可。在該范圍內(nèi)可獲得顯著的光透射率的增大。另一方面，該構(gòu)造進(jìn)一步的效果在于可使通過開口而被傳送的光的強(qiáng)度在開口近旁很強(qiáng)地集中起來。即，在周期性表面形狀的周期長P3為上述范圍內(nèi)的場(chǎng)合，可使出射側(cè)的開口近旁的光的強(qiáng)度顯著地增大。
還有，本發(fā)明的第4要旨所涉及的光學(xué)元件，其特征在于，組合了上述第1要旨所涉及的構(gòu)造和上述第3要旨所涉及的構(gòu)造。即，第4要旨所涉及的光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從第1表面向第2表面連通的至少一個(gè)開口和在第1和第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有多個(gè)周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向第1表面入射，通過開口，傳送到第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，作為多個(gè)周期性表面形狀，具有在第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，第2周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于第1周期性表面形狀的周期長的1/2的奇數(shù)倍，第3周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd的1/2的奇數(shù)倍?；蚴瞧涮卣髟谟?，當(dāng)被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，第3周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2的1/2的奇數(shù)倍。
此處，第2周期性表面形狀的周期長只要是由第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元-電磁耦子受到第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射的周期長即可。為了獲得奇數(shù)次布拉格反射的效果，把第1周期性表面形狀的周期長設(shè)為P1，把第2周期性表面形狀的周期長設(shè)為P2時(shí)，P2/P1必須處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)，在該范圍內(nèi)可獲得顯著的光透射率的增大。還有，設(shè)置在第2表面上的第3周期性表面形狀設(shè)置成其上的表面等離激元-電磁耦子在設(shè)置在第2表面上的第3周期性表面形狀處受到奇數(shù)次布拉格反射。為了獲得奇數(shù)次布拉格反射的效果，被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和第3周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)即可?；蚴?，當(dāng)被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，第3周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)即可。在這樣的范圍內(nèi)可獲得顯著的光透射率的增大。另一方面，該構(gòu)造進(jìn)一步的效果在于可使通過開口而被傳送的光的強(qiáng)度在開口近旁很強(qiáng)地集中起來。即，在第3周期性表面形狀的周期長P3為上述范圍內(nèi)的場(chǎng)合，可使出射側(cè)的開口近旁的光的強(qiáng)度顯著地增大。
還有，根據(jù)本發(fā)明，提供一種光記錄介質(zhì)用的光學(xué)頭。該光學(xué)頭是借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上至少記錄信息的光學(xué)頭，具備對(duì)光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及上述本發(fā)明的第1至第4要旨所涉及的光學(xué)元件中的任意一種。光學(xué)元件配設(shè)成使其開口接近光記錄介質(zhì)，向光記錄介質(zhì)照射被聚光了的光的一部分。
根據(jù)上述構(gòu)成，就能獲得可使來自微小開口的出射光強(qiáng)度提高到向光記錄介質(zhì)的記錄所必要的值以上，按以前沒有的高密度來記錄信息的光學(xué)頭。
還有，本發(fā)明提供一種光記錄裝置。該光記錄裝置，為了借助于來自光源的光在光記錄介質(zhì)上記錄信息，具備上述光學(xué)頭。
根據(jù)上述構(gòu)成，就能獲得按以前沒有的高密度來記錄信息的光記錄裝置。
還有，提供一種采用本發(fā)明的光學(xué)元件，只使來自光源的光的特定的波長的光聚光的聚光裝置。
再有，提供一種采用本發(fā)明的光學(xué)元件，只使來自光源的光的特定的波長的光聚光而照射試料的近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡。


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的光學(xué)元件的剖視圖，圖2(A)是表示圖1所示的光學(xué)元件上的導(dǎo)電性薄膜的第1表面的平面圖，圖2(B)是表示圖1所示的光學(xué)元件上的導(dǎo)電性薄膜的第2表面的平面圖(仰視圖)，圖3是表示圖1的光學(xué)元件的第1變形例的剖視圖，圖4(A)是表示圖1的光學(xué)元件的第2變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第1表面的平面圖，圖4(B)是表示第2變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第2表面的平面圖(仰視圖)，圖5(A)是表示圖1的光學(xué)元件的第3變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第1表面的平面圖，圖5(B)是表示第3變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第2表面的平面圖(仰視圖)，圖6(A)是表示圖1的光學(xué)元件的第4變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第1表面的平面圖，圖6(B)是表示第4變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第2表面的平面圖(仰視圖)，圖7(A)是表示圖1的光學(xué)元件的第5變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第1表面的平面圖，圖7(B)是表示第5變形例中的導(dǎo)電性薄膜的第2表面的平面圖(仰視圖)，圖8(A)是用于說明現(xiàn)有構(gòu)造的光學(xué)元件的作用的圖，圖8(B)是用于說明圖1的光學(xué)元件的作用的概念圖，圖9是表示圖1的光學(xué)元件中的周期性表面形狀的周期長和透過光的放大率的相關(guān)的坐標(biāo)圖，圖10(A)是現(xiàn)有構(gòu)造的光學(xué)元件中的電場(chǎng)分布圖，圖10(B)是圖1的光學(xué)元件中的電場(chǎng)分布圖，圖11是本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的光學(xué)元件的剖視圖，圖12是表示圖11的光學(xué)元件的第1變形例的圖，圖13是表示圖11的光學(xué)元件的第2變形例的圖，圖14(A)是用于說明現(xiàn)有構(gòu)造的光學(xué)元件中的作用的概念圖，圖14(B)是用于說明圖11的光學(xué)元件中的作用的概念圖，圖15是表示圖11的光學(xué)元件中的周期性表面形狀的周期長和光強(qiáng)度的放大率的相關(guān)的坐標(biāo)圖，圖16(A)是包含現(xiàn)有構(gòu)造的光學(xué)元件中的電場(chǎng)分布圖，圖16(B)是圖12的光學(xué)元件的電場(chǎng)分布圖，圖17是表示本發(fā)明的光學(xué)頭的一實(shí)施方式的圖，圖18是表示本發(fā)明的光記錄再生裝置的一實(shí)施方式的圖，圖19(A)是表示本發(fā)明的聚光裝置的一實(shí)施方式的圖，圖19(B)是表示本發(fā)明的聚光裝置的其它實(shí)施方式的圖，圖20是表示本發(fā)明的近場(chǎng)顯微鏡的一實(shí)施方式的圖。
具體實(shí)施例方式
(實(shí)施方式1)其次，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1、圖2(A)和(B)是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式所涉及的光學(xué)元件10的圖。光學(xué)元件10具有包含第1表面20a和第2表面20b的導(dǎo)電性薄膜20。入射光向?qū)щ娦员∧?0的第1表面20a照射。導(dǎo)電性薄膜20具有直徑為d的至少1個(gè)孔，即開口30。導(dǎo)電性薄膜20由金屬或是摻雜處理了的半導(dǎo)體材料組成，優(yōu)選的是鋁、銀、金、鉻等。特別是在使用可見光區(qū)域的光作為入射光的場(chǎng)合，從光學(xué)損失的觀點(diǎn)來看優(yōu)選的是銀，不過，不限于此。
導(dǎo)電性薄膜20在第1表面20a和第2表面20b的至少一方(本實(shí)施方式為第1表面20a，不過也可以在兩面上)上具有第1周期性表面形狀40a，并且具有周期長與第1周期性表面形狀不相同的第2周期性表面形狀40b。
第1周期性表面形狀40a與入射光對(duì)應(yīng)而設(shè)置。具體而言，第1周期性表面形狀40a設(shè)置在與入射光照射的區(qū)域相同或者比其略大的區(qū)域上。換句話說，第1周期性表面形狀40a設(shè)置成入射光照射在第1周期性表面形狀40a被設(shè)置了的區(qū)域內(nèi)。在這些區(qū)域?yàn)閳A形的場(chǎng)合，第1周期性表面形狀40a形成為第1周期性表面形狀40a被設(shè)置了的區(qū)域的直徑比入射光的光束直徑大。另外，光的光束直徑定義為光的強(qiáng)度成為峰值強(qiáng)度的1/e2的寬度。
第2周期性表面形狀40b設(shè)置在第1周期性表面形狀40a被設(shè)置了的區(qū)域的周圍。第2周期性表面形狀40b的周期長P2是第1周期性表面形狀40a的周期長P1的約1/2的奇數(shù)倍(可以看作實(shí)質(zhì)上等于1/2的奇數(shù)倍的值)。圖1和圖2(A)表示第2周期性表面形狀40b的周期長P2為第1周期性表面形狀40a的周期長P1的約1/2的場(chǎng)合，不過，如圖3所示，第2周期性表面形狀40b的周期長P2也可以為第1周期性表面形狀40a的周期長P1的約3/2。
周期性表面形狀是指從某基準(zhǔn)面隆起了的區(qū)域和/或沉降了的區(qū)域周期性或規(guī)則性地反復(fù)(例如，規(guī)則性的二維格子狀或是同心圓狀)被排列的形狀。此處，周期性表面形狀這種用語必須區(qū)別于貫通導(dǎo)電性薄膜20的全厚的開口30。即，周期性表面形狀這種用語用于敘述不貫通導(dǎo)電性薄膜20的全厚，而且不是開口的表面的周期性突起或洼坑。周期性表面形狀能以任意形式來形成。對(duì)一個(gè)開口在其周邊配置周期性表面形狀的場(chǎng)合，優(yōu)選的是以開口為中心的同心圓狀地配置了的多個(gè)洼坑、突起，或是同心圓狀的多個(gè)槽或突起。不過，本發(fā)明的意圖不受周期性表面形狀的任何特定尺寸限定。
在圖1(圖3也同樣)的上部用箭頭記號(hào)表示的具有Iincident的強(qiáng)度的入射光射向?qū)щ娦员∧?0的第1表面20a，從導(dǎo)電性薄膜20的第2表面20b內(nèi)的開口30，作為具有被增大了的強(qiáng)度Ioutput的在圖1的下部用箭頭記號(hào)表示的輸出光而被傳送。在光通過該構(gòu)造向相反方向移動(dòng)了的場(chǎng)合，即，如果光向第2表面20b入射，從第1表面作為輸出光被傳送了的場(chǎng)合，傳送強(qiáng)度的增大也會(huì)發(fā)生，這是應(yīng)該關(guān)注的。
開口30的直徑d，為了最大限度增強(qiáng)傳送強(qiáng)度，獲得最高分辨率，優(yōu)選的是比向開口30上入射的入射光的波長小。即，優(yōu)選的是出射側(cè)的開口具有小于波長的直徑。
導(dǎo)電性薄膜20的厚度以t來表示，導(dǎo)電性薄膜20必須充分厚，成為光學(xué)性不透明的。即，厚度t必須大于入射光的滲透厚。
圖1至圖3表示沒被支承的薄的導(dǎo)電性薄膜20。即，導(dǎo)電性薄膜20沒與支承構(gòu)造(基板)鄰接或粘著。不過，在本發(fā)明中是使導(dǎo)電性薄膜沉積在玻璃或石英上，也可以在基板上固定薄的導(dǎo)電性薄膜20。
在使用基板時(shí)，可以在導(dǎo)電性薄膜20的露出表面或是對(duì)基板的界面?zhèn)缺砻嬷械娜我庖粋€(gè)上設(shè)置周期性表面形狀。在導(dǎo)電性薄膜的對(duì)基板界面?zhèn)鹊谋砻嫔显O(shè)置周期性表面形狀的場(chǎng)合，例如在基板表面上制作圖形的底片，在形成了底片圖形的基板上沉積導(dǎo)電性薄膜，就能在導(dǎo)電性薄膜上設(shè)置周期性表面形狀。
在圖1和圖3中描述為開口30從第1表面向第2表面連通。換句話說，開口30在圖1和圖3中表示為貫通導(dǎo)電性薄膜20的全厚。不過，開口30不貫通導(dǎo)電性薄膜20也是可以的，光學(xué)上充分薄，即殘留薄于入射光的滲透厚的程度的導(dǎo)電性薄膜也是可以的。例如，在導(dǎo)電性薄膜固定在基板上，打算從對(duì)基板側(cè)的相反側(cè)形成開口的場(chǎng)合，貫通導(dǎo)電性薄膜的全厚地形成開口，從而避免對(duì)基板表面帶來損壞，因此，不貫通開口，殘留光學(xué)上充分薄的程度的導(dǎo)電性薄膜也是可以的。
再有，圖1至圖3所示的開口30是圓形，不過，不超出本發(fā)明的范圍，它們的形狀也可以是其它形式，例如微縫形、長方形、多邊形或橢圓形這些形狀。如上所述，從本發(fā)明的主旨來看，在獲得波長以下的高分辨率特性的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的是，出射側(cè)的開口具有比波長小的直徑，在開口為微縫、長方形、橢圓形的場(chǎng)合，優(yōu)選的是至少其短軸方向的長度比波長小。
還有，在圖1至圖3中，第1和第2周期性表面形狀40a、40b為同心圓狀，不過，周期性表面形狀不限于以同心圓狀形成的東西。例如圖4(A)和(B)所示，也可以把在開口30的周圍以第1間隔(周期長)排列為格子狀的多個(gè)洼坑作為第1周期性表面形狀，把在其外側(cè)以與第1間隔不相同的第2間隔(周期長)排列為格子狀的另外多個(gè)洼坑作為第2周期性表面形狀來形成。還有，如圖5(A)和(B)所示，也可以把沿著規(guī)定方向以第1間隔(周期長)平行配置了的(一維周期排列的)多個(gè)槽作為第1周期性表面形狀，把以與第1間隔不相同的第2間隔互相平行配置了的另外多個(gè)槽作為第2周期性表面形狀。
再有，在圖1至圖3中，只表示了1個(gè)開口30，不過，如圖6(A)和(B)或圖7(A)和(B)所示，也可以以第1周期長周期性地形成多個(gè)開口30，作為第1周期性開口。在該場(chǎng)合，在第1周期性開口的周圍形成以與第1周期長不相同的第2周期長周期性地配置了的第2周期性開口31(圖6)或是周期性表面形狀40b(圖7)。此處，第2周期性開口31是從第1表面20a到第2表面20b貫通的多個(gè)孔，周期性表面形狀40b是在第1表面20a和/或第2表面20b上形成了的多個(gè)洼坑。
還有，未圖示，不過，也可以以同心圓狀地配置了的多個(gè)開口來構(gòu)成第1周期性開口(相當(dāng)于圖6的30)。同樣，也可以以同心圓狀地配置了的多個(gè)開口來構(gòu)成第2周期性開口(相當(dāng)于圖6的3 1)。還有，也可以按同心圓狀來配置多個(gè)洼坑，作為代替第2周期性開口(相當(dāng)于圖7的40b)的周期性表面形狀。
此處，采用圖8(A)和(B)所示的概念圖來說明本發(fā)明的光學(xué)元件的作用。
圖8(A)用于說明現(xiàn)有構(gòu)造的作用。具有Iincident的強(qiáng)度的入射光(光束直徑DL)借助于在導(dǎo)電性薄膜20上形成了的第1周期性表面形狀40a而與表面等離激元模式互相作用，從開口30到第2表面?zhèn)茸鳛楸辉龃罅说木哂袕?qiáng)度Ioutput的輸出光被傳送。可是，借助于第1周期性表面形狀40a而從光轉(zhuǎn)換為表面等離激元的能量的一部分在導(dǎo)電性薄膜20的表面上，即導(dǎo)電性薄膜20和電介質(zhì)的界面上作為表面等離激元-電磁耦子而傳播，如空心箭頭所示，在第1周期性表面形狀外側(cè)散逸了。另一方面，在圖8(B)所示的本發(fā)明的光學(xué)元件的場(chǎng)合，在第1周期性表面形狀的外側(cè)傳播的表面等離激元-電磁耦子由于第2周期性表面形狀而受到布拉格反射，因而就能使以前散逸了的能量效率很好地集聚到開口30中，獲得通過開口的高效率的光透過。
其次，說明對(duì)于第1周期性表面形狀或是第1周期性開口的周期長P1，考慮了表面等離激元模式之后優(yōu)選的尺寸。
在具有周期長P1的周期構(gòu)造的導(dǎo)電性薄膜上的表面等離激元的激勵(lì)條件，根據(jù)動(dòng)量守恒原理，一般表示如下。
ksp＝kx+i·G (式1)此處，ksp是在導(dǎo)電性薄膜和電介質(zhì)的界面產(chǎn)生的表面等離激元的波數(shù)矢量，kx是入射光在導(dǎo)電性薄膜的面內(nèi)方向，即切線方向的波數(shù)矢量成分，G是周期構(gòu)造的倒晶格矢量(G＝2π/P1)，i是任意的整數(shù)。
還有，表面等離激元的波數(shù)矢量ksp的絕對(duì)值由以下的分散關(guān)系式給出。
|ksp|＝(ω/c)·(εm·εd/(εm+εd))1/2(式2)此處，ω表示入射光的角頻率，c表示光的速度，εm表示導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)，εd表示與導(dǎo)電性薄膜鄰接的電介質(zhì)的介電常數(shù)，有εm＜0，|εm|＞εd的關(guān)系。
在使光垂直入射到導(dǎo)電性薄膜上的場(chǎng)合，有效地激勵(lì)表面等離激元模式，被傳送到出射側(cè)的光的強(qiáng)度最被增強(qiáng)的波長λ由組合了上述式1和上述式2的下式來表示。
λ＝P1·(εm·εd/(εm+εd))1/2 (式3)另一方面，借助于周期長P1的周期構(gòu)造而轉(zhuǎn)換為表面等離激元的能量作為表面等離激元-電磁耦子而在導(dǎo)電性薄膜和電介質(zhì)的界面?zhèn)鞑?。此時(shí)，波數(shù)矢量ksp的表面等離激元-電磁耦子借助于周期長P2的周期構(gòu)造而受到布拉格反射的條件由下式來表示。
2·P2＝m·(2·π/ksp) (式4)此處，m一般對(duì)任意的整數(shù)成立，不過，為了獲得強(qiáng)的布拉格反射的效果，通常m限于奇數(shù)。并且，考慮到表面等離激元-電磁耦子隨傳播距離而衰減這一點(diǎn)，m小的話效率高，從效率方面來看優(yōu)選的是m＝1。另一方面，從制作上的顯微組織的形成困難程度來看，在選擇m＝1困難的場(chǎng)合，優(yōu)選的是選擇m＝3。
在使光垂直入射到導(dǎo)電性薄膜上的場(chǎng)合，為使得借助于周期長P1的周期構(gòu)造而有效地激勵(lì)表面等離激元模式，并且傳播的表面等離激元一電磁耦子借助于周期長P2的周期構(gòu)造而效率很好地受到布拉格反射的P1和P2關(guān)系根據(jù)上述式1和上述式4，導(dǎo)出如下。
P2＝(m/2)·P1 (式5)根據(jù)該式可知，存在P2/P1＝m/2的關(guān)系時(shí)，入射光效率就很好地通過開口而被傳送。
實(shí)際制作了周期長P2不相同的多個(gè)光學(xué)元件，測(cè)量了其透過光的放大率。
各光學(xué)元件的制作是首先在石英基板上使厚300nm的銀通過DC濺射法而成膜。其次，采用聚焦離子束(FIB)，使得周期長P1＝600nm，深度100nm，周期數(shù)10而形成了成為第1周期性表面形狀40a的同心圓狀的槽。接著在其外側(cè)，使得周期長P2＝150～1650nm，深度100nm，周期數(shù)10而形成了成為第2周期性表面形狀40b的同心圓狀的槽。此時(shí)，第1周期性表面形狀40a上的處于最外側(cè)的同心圓狀的槽的外徑是約12μm的程度。還有，槽的寬度設(shè)為1周期的一半。此后，在同心圓狀的周期性表面形狀中心采用FIB加工來形成直徑100nm的微小的圓形的開口，制成光學(xué)元件10。還有，除了這些光學(xué)元件以外，也同時(shí)制作了沒有第2周期性表面形狀的元件，作為透過光增大效果的確認(rèn)用的試料。
首先，對(duì)于沒有第2周期性表面形狀的元件，測(cè)量了光透過譜，在該構(gòu)成的元件中確認(rèn)了透過峰值在約650nm附近出現(xiàn)。其次，以波長650nm的半導(dǎo)體激光器為光源，對(duì)于沒有第2周期性表面形狀的元件和有第2周期性表面形狀的元件(光學(xué)元件10)調(diào)查了來自開口的光透過強(qiáng)度。采用顯微分光裝置在開口正上方的位置測(cè)量了來自開口的光透過強(qiáng)度。設(shè)激光垂直照射作為第1周期性表面形狀的同心圓狀的區(qū)域的中心，照射面上的光束直徑為約12μm。
圖9表示測(cè)量結(jié)果，即第2周期性表面形狀的周期長P2所對(duì)應(yīng)的透過光的放大率。此處，圖的橫軸為第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1。還有，透過光的放大率由下式算出。
透過光的放大率＝
(來自有第2周期性表面形狀的元件的開口的光透過強(qiáng)度)/(來自沒有第2周期性表面形狀的元件的開口的光透過強(qiáng)度)(式6)如圖9所示，透過光的放大率當(dāng)P2/P1的值為接近0.5、1.5和2.5的值時(shí)，即相當(dāng)于接近1/2的奇數(shù)倍的值(可以看作實(shí)質(zhì)上等于1/2的奇數(shù)倍的值)時(shí)，表示出顯著的增大。對(duì)1/2的奇數(shù)倍的偏差量大的話，增大效果就急速減少，不過，當(dāng)P2/P1的值處于0.5的奇數(shù)倍±0.2范圍內(nèi)時(shí)，獲得了顯著的透過光的增大。透過光的放大率成為1.2以上的P2/P1的范圍是0.32～0.57、1.42～1.62和2.43～2.64。還有，P2/P1的值為0.5、1.5和2.5時(shí)的透過光的放大率分別是1.34、1.35和1.31。給出透過光的放大率的最大值的P2/P1的值多少偏離了0.5的奇數(shù)倍，可以推測(cè)，這是因?yàn)榻柚谥芷谛员砻嫘螤疃屎芎玫剡M(jìn)行耦合或是布拉格反射的表面等離激元-電磁耦子的波數(shù)矢量ksp不僅依賴于周期長，而且多少依賴于槽深度、槽形狀。
另一方面，對(duì)于第2周期性表面形狀所涉及的布拉格反射的效果，借助于電磁場(chǎng)計(jì)算進(jìn)行了確認(rèn)。圖10(A)和(B)表示現(xiàn)有構(gòu)造和本發(fā)明的光學(xué)元件中的電場(chǎng)的絕對(duì)值的分布。電場(chǎng)分布，以開口30為對(duì)稱面，只表示了單側(cè)的區(qū)域(第10圖(A)的上部的以虛線表示的區(qū)域R(計(jì)算區(qū)域))。還有，不考慮基板，相當(dāng)于導(dǎo)電性薄膜20的銀的周圍全部為空氣?，F(xiàn)有構(gòu)造的周期性表面形狀的周期長和第1周期性表面形狀的周期長P1為600nm，第2周期性表面形狀的周期長P2為300nm，還有，入射光的波長λ為650nm。根據(jù)圖10(A)，在現(xiàn)有構(gòu)造中，能量散逸在第1周期性表面形狀外側(cè)，而在圖10(B)的本發(fā)明的光學(xué)元件的場(chǎng)合，借助于第2周期性表面形狀而抑制了能量的散逸，這一點(diǎn)在視覺上可以確認(rèn)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，開口具有波長以下的直徑，導(dǎo)電性薄膜具有該開口和周期長不相同的2個(gè)周期性表面形狀，在具備該導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件中，對(duì)于第1周期性表面形狀的周期長，使第2周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于1/2的奇數(shù)倍，從而使向第1周期性表面形狀的外側(cè)散逸的能量借助于第2周期性表面形狀而效率很好地受到布拉格反射，從而提高效率，實(shí)現(xiàn)高效率的光透過。
還有，根據(jù)本實(shí)施方式，導(dǎo)電性薄膜具有以第1周期長排列了的第1周期開口和以第2周期長排列了的第2周期開口或周期性表面形狀，在具備該導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件中，對(duì)于第1周期長，使第2周期長實(shí)質(zhì)上等于1/2的奇數(shù)倍，從而使向第1周期性開口的外側(cè)散逸的能量借助于第2周期性開口或周期性表面形狀而效率很好地受到布拉格反射，從而提高效率，實(shí)現(xiàn)高效率的光透過，這是其效果。
(實(shí)施方式2)其次，參照?qǐng)D11至圖13來說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式。
圖11是表示本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)元件10的圖。光學(xué)元件10具有包含第1表面20a和第2表面20b的導(dǎo)電性薄膜20。入射光向?qū)щ娦员∧?0的第1表面20a照射。導(dǎo)電性薄膜20具有直徑為d的至少1個(gè)孔，即開口30。
導(dǎo)電性薄膜20在導(dǎo)電性薄膜20的第2表面20b上具備第3周期性表面形狀40c。此處，把在第2表面20b上形成了的周期性表面形狀40c稱為第3周期性表面形狀，這是因?yàn)槿鐖D12或是圖13所示，可以把圖1或是圖3所示的第1和第2周期性表面形狀40a和40b組合起來。第3周期性表面形狀40c的周期長P3是光源的波長λ除以實(shí)質(zhì)上與第2表面20b鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd的約1/2的奇數(shù)倍(可以看作實(shí)質(zhì)上等于1/2的值)。還有，第3周期性表面形狀40c的周期長P3，在光源的波長λ處的銀的介電常數(shù)為εm，與第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，是λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2的約1/2的奇數(shù)倍(可以看作實(shí)質(zhì)上等于1/2的值)。
在導(dǎo)電性薄膜的第1表面上可以具備周期性表面形狀，也可以不具備，還有，可以具備周期長不相同的多個(gè)周期性表面形狀。在第1表面上具備多個(gè)周期性表面形狀的場(chǎng)合，周期性表面形狀的周期長可以包含上述實(shí)施方式1所示的構(gòu)造。圖12和圖13，如上所述，分別表示圖1和圖3所示的第1和第2周期性表面形狀組合了的構(gòu)造。在圖12和圖13各自中，在第1表面上具備第1周期性表面形狀40a，并且具備周期長與第1周期性表面形狀不相同的第2周期性表面形狀40b。第2周期性表面形狀40b的周期長P2是第1周期性表面形狀40a的周期長P1的約1/2奇數(shù)倍(可以看作實(shí)質(zhì)上等于1/2的整數(shù)倍的值)。此處，圖12表示第2周期性表面形狀40b的周期長P2為第1周期性表面形狀40a的周期長P1的約1/2，并且第3周期性表面形狀40c的周期長P3為λ/nd的約1/2或λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2約1/2的場(chǎng)合，圖13表示分別為約3/2的場(chǎng)合。
在圖11至圖13的上部用箭頭記號(hào)表示的具有Iincident的強(qiáng)度的入射光，在射向?qū)щ娦员∧?0的第1表面20a，從導(dǎo)電性薄膜20的第2表面20b內(nèi)的開口30，作為具有被增大了的強(qiáng)度Ioutput的在圖11至圖13的下部用箭頭記號(hào)表示的輸出光而被傳送。
圖11至圖13表示沒被支承的薄的導(dǎo)電性薄膜20。即，導(dǎo)電性薄膜20沒與支承構(gòu)造(基板)鄰接或粘著。不過，在本發(fā)明中是使導(dǎo)電性薄膜沉積在玻璃或石英上，也可以在基板上固定薄的導(dǎo)電性薄膜20。
此處，采用圖14(A)和(B)所示的概念圖來說明本發(fā)明的光學(xué)元件的作用。
圖14(A)用于說明現(xiàn)有構(gòu)造的作用。具有Iincident的強(qiáng)度的入射光照射到導(dǎo)電性薄膜20的第1表面20a，穿過開口30來到第2表面?zhèn)鹊墓饨柚谠趯?dǎo)電性薄膜上形成了的周期性表面形狀而與表面等離激元模式互相作用，作為被增大了的具有強(qiáng)度Ioutput的輸出光而被傳送。此處，在第2表面20b，即作為入射光照射的表面的相反側(cè)的出射側(cè)的面上形成了周期性表面形狀，在這樣的構(gòu)造中也是入射光與表面等離激元模式互相作用，出射被增強(qiáng)了的光。此時(shí)，用于激勵(lì)表面等離激元的周期性表面形狀的周期長和波長的關(guān)系由上述式3給出?？墒?，借助于周期性表面形狀而轉(zhuǎn)換成的能量的一部分在導(dǎo)電性薄膜的表面上，即導(dǎo)電性薄膜和電介質(zhì)的界面上作為表面等離激元-電磁耦子而傳播，在周期性表面形狀的外側(cè)散逸了。并且，根據(jù)衍射條件而在周期性表面形狀的垂直方向放射借助于周期性表面形狀而轉(zhuǎn)換成的能量的一部分。即，從偏離了開口近旁的位置也會(huì)放射光，作為用于從開口近旁獲得強(qiáng)的光的構(gòu)造，效率低。
另一方面，在圖14(B)所示的本發(fā)明的光學(xué)元件的場(chǎng)合，從開口出射的光借助于第3周期性表面形狀而與表面等離激元模式互相作用，作為表面等離激元一電磁耦子而傳播。此處，第3周期性表面形狀也滿足表面等離激元-電磁耦子的奇數(shù)次布拉格反射條件，從而抑制了向第3周期性表面形狀的外側(cè)散逸的能量，而且也抑制了向周期性表面形狀的垂直方向衍射、放射的能量，因而可效率很好地利用能量，可獲得高效率的光透過和向開口近旁的有效的能量的集中。
其次，對(duì)于周期性表面形狀的周期長P3的優(yōu)選的尺寸進(jìn)行說明。
向表面20a入射了的光通過開口30而被傳送，從開口30出射到第2表面20b側(cè)的光與第3周期性表面形狀的表面等離激元模式互相作用，作為表面等離激元-電磁耦子而傳播。表面等離激元一電磁耦子借助于周期長P3的周期構(gòu)造而受到布拉格反射的條件是把上述式4的P2置換為P3來記述的，并且組合上述式2來導(dǎo)出P3和波長λ的關(guān)系如下。
P3＝(m/2)·(λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2)(式7)此處，m一般對(duì)任意的整數(shù)成立，不過，為了抑制向第3周期性表面形狀的垂直方向的衍射，m限于奇數(shù)。并且，考慮到表面等離激元-電磁耦子隨傳播距離而衰減這一點(diǎn)，m小的話效率高，從效率方面來看優(yōu)選的是m＝1。另一方面，從制作上的顯微組織的形成困難程度來看，在選擇m＝1困難的場(chǎng)合，優(yōu)選的是選擇m＝3。
還有，假定|εm|＞＞εd的話，式7可近似為下式。
P3(m/2)·(λ/nd) (式8)此處，nd為εd1/2。
根據(jù)該式可以理解，當(dāng)P3等于光源的波長λ除以與導(dǎo)電性薄膜鄰接的電介質(zhì)的介電常數(shù)nd所得的值的1/2的奇數(shù)倍時(shí)，圖11的光學(xué)元件能效率很好地透過光。
實(shí)際制作了本實(shí)施方式所涉及的多個(gè)光學(xué)元件，測(cè)量了其透過特性。
各光學(xué)元件的制作是首先在石英基板上使厚300nm的銀通過DC濺射法而成膜。其次，采用聚焦離子束(FIB)，使得周期長P3＝150～1050nm，深度100nm，周期數(shù)10而形成了成為第3周期性表面形狀40c的同心圓狀的槽。槽的寬度設(shè)為1周期的一半。此后，在同心圓狀的周期性表面形狀中心采用FIB加工來形成直徑200nm的微小的圓形的開口，制成光學(xué)元件10。
透過特性的測(cè)量是首先對(duì)于周期長P3＝600nm的元件測(cè)量了光透過譜，在該構(gòu)成的元件中確認(rèn)了透過峰值在約650nm附近出現(xiàn)。其次，以波長650nm的半導(dǎo)體激光器為光源，對(duì)于周期長P3變化了的光學(xué)元件10調(diào)查了開口近旁的光強(qiáng)度。開口近旁的光強(qiáng)度的測(cè)量是使用近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡測(cè)量了離開口約20nm的位置的光強(qiáng)度。設(shè)激光垂直照射第1表面的開口的中心，照射面上的光束直徑為約12μm。
圖15表示作為其測(cè)量結(jié)果的周期性表面形狀的周期長P3所對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度的放大率。此處，圖的橫軸為周期性表面形狀的周期長P3對(duì)入射光的波長λ(＝650nm)的比P3/λ。還有，光強(qiáng)度的放大率由下式算出。
光強(qiáng)度的放大率＝(離具有周期性表面形狀的出射側(cè)的開口約20nm的位置的光強(qiáng)度)/(離具有周期性表面形狀的周期長P3＝600nm的元件的出射側(cè)的開口約20nm的位置的光強(qiáng)度)(式9)圖15所示，光強(qiáng)度的放大率當(dāng)P3/λ的值為接近0.5和1.5的值時(shí)，即相當(dāng)于接近1/2的奇數(shù)倍的值(可以看作實(shí)質(zhì)上等于1/2的奇數(shù)倍的值)時(shí)，表示出顯著的增大。對(duì)1/2的奇數(shù)倍的偏差量大的話，增大效果就急速減少，不過，當(dāng)P3/λ的值處于0.5的奇數(shù)倍±0.2范圍內(nèi)時(shí)，獲得了顯著的透過光的增大。光強(qiáng)度的放大率為1.15以上的P3/λ的范圍是0.42～0.65和1.43～1.62。還有，P3/λ的值為0.5和1.5時(shí)的光強(qiáng)度的放大率分別為1.26和1.20。可以推測(cè)，借助于周期性表面形狀而效率很好地進(jìn)行耦合或是布拉格反射的表面等離激元-電磁耦子的波數(shù)矢量ksp不僅依賴于周期長，而且多少依賴于槽深度、槽形狀，因而給出光強(qiáng)度的放大率的最大值的P3/λ的值多少偏離了0.5的奇數(shù)倍，。
圖11的光學(xué)元件只在第2表面上具備周期性表面形狀，在第1表面上不具備周期性表面形狀，不過如上所述，如圖12和圖13所示，也可以在第1表面上具備圖1或圖3所示的第1和第2周期性表面構(gòu)造。還有，在圖12和圖13中，導(dǎo)電性薄膜沒與基板粘著，不過，也可以在石英上沉積導(dǎo)電性薄膜來作成。在該場(chǎng)合，第1周期性表面形狀的周期長P1是采用石英基板的介電常數(shù)εd(折射率nd為nd＝εd1/2)，由上述式2來決定的。還有，在圖12中表示了第2周期性表面形狀的周期長P2為約P1/2的場(chǎng)合，不過，從作成的容易性的觀點(diǎn)來看，如圖13所示，P2也可以形成為約P1·3/2。作成可以這樣進(jìn)行首先在石英基板上采用使用了聚焦離子束(FIB)或是電子束曝光的圖形成形法，形成成為第1周期性表面形狀40a的同心圓狀的槽和在其外側(cè)的成為第2周期性表面形狀40b的同心圓狀的槽，再在其上采用DC濺射法使成為導(dǎo)電性薄膜20的銀成膜，再在成膜了的銀的表面上采用FIB形成成為第3周期性表面形狀40c的同心圓狀的槽，最后在同心圓狀的周期性表面形狀的中心，采用FIB形成微小的開口。
另一方面，借助于電磁場(chǎng)計(jì)算確認(rèn)了第3周期性表面形狀所涉及的布拉格反射的效果。圖16表示第3周期性表面形狀為現(xiàn)有構(gòu)造的東西和本發(fā)明的光學(xué)元件中的電場(chǎng)的絕對(duì)值的分布。此處是在第1表面上具有圖1的第1周期性表面形狀和第2周期性表面形狀的東西。還有，不考慮基板，相當(dāng)于導(dǎo)電性薄膜20的銀的周圍全部為空氣。第1周期性表面形狀的周期長P1是600nm，第2周期性表面形狀的周期長P2是300nm，現(xiàn)有構(gòu)造中的第3周期性表面形狀的周期長是600nm，本發(fā)明的光學(xué)元件中的第3周期性表面形狀的周期長P3是300nm，還有，入射光的波長λ是650nm。電場(chǎng)分布，以開口30為對(duì)稱面，只表示了單側(cè)的區(qū)域(第16圖(A)的上部的以虛線表示的區(qū)域R(計(jì)算區(qū)域))。根據(jù)圖16(A)，在第3周期性表面形狀為現(xiàn)有構(gòu)造的場(chǎng)合，能量散逸在第3周期性表面形狀的外側(cè)，并且，在第3周期性表面形狀的垂直方向放射衍射光，而在圖16(B)的本發(fā)明的光學(xué)元件的場(chǎng)合，借助于第3周期性表面形狀而抑制了能量的散逸和向周期性表面形狀的垂直方向的放射，這一點(diǎn)在視覺上可以確認(rèn)。
在上述實(shí)施方式中表示了開口為圓形的例子，不過不限于此。例如，開口可以為微縫狀、長方形、橢圓形等。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，導(dǎo)電性薄膜具有至少一個(gè)開口和至少在一個(gè)表面上設(shè)置的周期性表面形狀，在具備該導(dǎo)電性薄膜的光學(xué)元件中，把上述周期性表面形狀設(shè)置在出射面?zhèn)?，且使其周期長實(shí)質(zhì)上等于使之透過的光的波長λ除以與出射面鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd的1/2的奇數(shù)倍，從而使得在出射面?zhèn)认蜷_口外側(cè)散逸的能量借助于周期性表面形狀而效率很好地受到布拉格反射，從而實(shí)現(xiàn)高效率的光透過。
還有，根據(jù)本實(shí)施方式，當(dāng)使之透過的光的波長為λ，導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與出射面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，使周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2的1/2的奇數(shù)倍，能獲得同樣的效果。
(實(shí)施方式3)圖17表示采用本發(fā)明的光學(xué)元件而構(gòu)成的光學(xué)頭的一實(shí)施方式。
在本實(shí)施方式的說明中使用的「光記錄介質(zhì)」是指使用光來寫入或讀取數(shù)據(jù)的任意的介質(zhì)，不限于相變介質(zhì)、光磁介質(zhì)、色素介質(zhì)。在介質(zhì)為光磁材料的場(chǎng)合，有時(shí)寫入是按光學(xué)方式進(jìn)行的，讀出則不是光學(xué)的，而是按磁方式進(jìn)行的。
圖17的光學(xué)頭200形成為用于借助于光記錄介質(zhì)150的回轉(zhuǎn)而使光學(xué)頭上升到規(guī)定的高度的滑觸頭形狀。激光器80出射的激光通過光纖100而被導(dǎo)入，配置了由微透鏡組成的準(zhǔn)直透鏡60進(jìn)行準(zhǔn)直。并且，被準(zhǔn)直了的光借助于全反射反射鏡70而垂直改變光路，再借助于放在其下的聚焦透鏡50而被引導(dǎo)到本發(fā)明的光學(xué)元件10。
其次，表示使用了本發(fā)明的光學(xué)頭的光記錄再生裝置的一實(shí)施方式。
圖18表示光記錄再生裝置。光記錄再生裝置具有借助于回轉(zhuǎn)軸310而進(jìn)行回轉(zhuǎn)的光記錄介質(zhì)340、以回轉(zhuǎn)軸為中心而可回轉(zhuǎn)地支承光學(xué)頭200(光纖100和激光器80未圖示)的吊架320，使吊架320回轉(zhuǎn)的頭作動(dòng)器330。使光記錄介質(zhì)340高速回轉(zhuǎn)，位于吊架320的前端的光學(xué)頭200就會(huì)上升，保持光學(xué)元件10的表面和光記錄介質(zhì)340之間的距離為100nm以下而運(yùn)行，可以按以前沒有的高密度來記錄信息。
為了再生光記錄介質(zhì)中記錄了的信息，在圖17的光學(xué)頭中，在光學(xué)元件10的光記錄介質(zhì)側(cè)表面上形成了光電探測(cè)器，能讀出來自介質(zhì)的反射光。
還有，把本發(fā)明的光學(xué)頭作為記錄專用的頭，夾著介質(zhì)而與該光記錄頭對(duì)著放置再生頭，檢測(cè)介質(zhì)的透過光的方法也是可以的。還有，也可以用光磁記錄介質(zhì)作為光記錄介質(zhì)，以使用了磁阻效應(yīng)的頭來再生來自介質(zhì)的泄漏磁通量。
還有，如果采用本發(fā)明的光學(xué)元件，可廣泛應(yīng)用于例如只使特定的波長的光聚光的聚光裝置、近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡等非光子學(xué)(ナノフオトニクス)中。
圖19(A)和(B)分別表示只使采用了本發(fā)明的光學(xué)元件的特定的波長的光聚光的聚光裝置的實(shí)施方式。向本發(fā)明的光學(xué)元件10入射了的光通過了一個(gè)或多個(gè)開口之后，被導(dǎo)入到與開口連通而設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)光纖410。即，本發(fā)明的光學(xué)元件10作為聚光器而起作用，對(duì)光纖410的光的結(jié)合可以效率很好地進(jìn)行。
圖20表示本發(fā)明的近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡的一實(shí)施方式。圖示的近場(chǎng)顯微鏡中采用的光學(xué)元件10配置在近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡用的探頭510的前端，向探頭510入射了的光通過了光學(xué)元件10的開口之后，向試料520照射，由光電檢測(cè)器530來檢測(cè)。即，向試料照射借助于本發(fā)明的光學(xué)元件10而被增強(qiáng)了的光，就可進(jìn)行高分辨率且高靈敏度的檢測(cè)。
以上對(duì)于某種用途的各種光學(xué)元件進(jìn)行了說明、圖示，不過，只要不超出本說明書的由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和廣義的內(nèi)容，也可以進(jìn)行變更和改良。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，所述周期性表面形狀具有周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀，所述第2周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于所述第1周期性表面形狀的周期長的1/2的奇數(shù)倍。
2.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，所述周期性表面形狀具有周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于0.5±0.2的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于1.5±0.2的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，通過所述開口而被傳送的光的強(qiáng)度比通過沒有所述第2周期性表面形狀的元件的開口而被傳送的光的強(qiáng)度增大20％及以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其特征在于，通過所述開口而被傳送的光的強(qiáng)度比通過沒有所述第2周期性表面形狀的元件的開口而被傳送的光的強(qiáng)度增大20％及以上。
8.根根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第1和第2周期性表面形狀位于所述第1或第2表面同一面上。
9.根根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第1和第2周期性表面形狀位于所述第1或第2表面同一面上。
10.根根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第1周期性表面形狀配置成與所述光入射的區(qū)域?qū)?yīng)，并且所述第2周期性表面形狀配置在所述第1周期性表面形狀的外側(cè)。
11.根根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第1周期性表面形狀配置成與所述光入射的區(qū)域?qū)?yīng)，并且所述第2周期性表面形狀配置在所述第1周期性表面形狀的外側(cè)。
12.根根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)元件，其特征在于，設(shè)有所述第1周期性表面形狀的區(qū)域比所述光入射的區(qū)域大。
13.根根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件，其特征在于，設(shè)有所述第1周期性表面形狀的區(qū)域比所述光入射的區(qū)域大。
14.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口，與所述多個(gè)開口不是周期性的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述多個(gè)開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，把所述周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口設(shè)為第1周期性開口，具備以與所述第1周期性開口的周期長不相同的周期長形成了的由與從所述第1表面向所述第2表面連通的所述多個(gè)開口不相同的另外的多個(gè)開口組成的第2周期性開口或是在所述第1和第2表面中的任意一方表面上形成了的周期性表面形狀，所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于所述第1周期性開口的周期長的1/2的奇數(shù)倍。
15.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口，與所述多個(gè)開口不是周期性的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述多個(gè)開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，把所述周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口設(shè)為第1周期性開口，具備以與所述第1周期性開口的周期長不相同的周期長形成了的由與從所述第1表面向所述第2表面連通的所述多個(gè)開口不相同的另外的多個(gè)開口組成的第2周期性開口或是在所述第1和第2表面中的任意一方表面上形成了的周期性表面形狀，由所述1周期性開口激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性開口的周期長P1的比P2/P1處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性開口的周期長P1的比P2/P1處于0.5±0.2的范圍內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性開口的周期長P1的比P2/P1處于1.5±0.2的范圍內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其特征在于，從所述第1周期性開口傳送的光的強(qiáng)度比從沒有所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的元件的開口傳送的光的強(qiáng)度增大20％及以上。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)元件，其特征在于，從所述第1周期性開口傳送的光的強(qiáng)度比從沒有所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的元件的開口傳送的光的強(qiáng)度增大20％及以上。
21.根根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第1周期性開口配置成與所述光入射的區(qū)域?qū)?yīng)，并且所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀配置在所述第1周期性開口的外側(cè)。
22.根根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第1周期性開口配置成與所述光入射的區(qū)域?qū)?yīng)，并且所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀配置在所述第1周期性開口的外側(cè)。
23.根根據(jù)權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件，其特征在于，設(shè)有所述第1周期性開口的區(qū)域比所述光入射的區(qū)域大。
24.根根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)元件，其特征在于，設(shè)有所述第1周期性開口的區(qū)域比所述光入射的區(qū)域大。
25.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，所述周期性表面形狀設(shè)置在所述第2表面上，并且其周期長實(shí)質(zhì)上等于所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd的1/2的奇數(shù)倍。
26.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，所述周期性表面形狀設(shè)置在所述第2表面上，對(duì)于所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ，當(dāng)所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2的1/2的奇數(shù)倍。
27.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，所述周期性表面形狀設(shè)置在所述第2表面上，該周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和所述周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)元件，其特征在于，當(dāng)所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和所述周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于0.5±0.2的范圍內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)元件，其特征在于，當(dāng)所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2處于0.5±0.2的范圍內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和所述周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于1.5±0.2的范圍內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求26所述的光學(xué)元件，其特征在于，當(dāng)所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2處于1.5±0.2的范圍內(nèi)。
34.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有所述多個(gè)周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，作為所述多個(gè)周期性表面形狀，具有在所述第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在所述第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，所述第2周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于所述第1周期性表面形狀的周期長的1/2的奇數(shù)倍，所述第3周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd的1/2的奇數(shù)倍。
35.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，作為所述多個(gè)周期性表面形狀，具有在所述第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在所述第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，所述第2周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于所述第1周期性表面形狀的周期長的1/2的奇數(shù)倍，當(dāng)所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述第3周期性表面形狀的周期長實(shí)質(zhì)上等于λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2的1/2的奇數(shù)倍。
36.一種光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，其特征在于，作為所述多個(gè)周期性表面形狀，具有在所述第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在所述第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射，所述第3周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該第3周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)，所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和所述第3周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)，當(dāng)所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述第3周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2處于0.5的奇數(shù)倍±0.2的范圍內(nèi)。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于0.5±0.2的范圍內(nèi)，所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和所述第3周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于0.5±0.2的范圍內(nèi)。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于0.5±0.2的范圍內(nèi)，當(dāng)所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述第3周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(ε m+εd))1/2處于0.5±0.2的范圍內(nèi)。
41.根據(jù)權(quán)利要求34所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于1.5±0.2的范圍內(nèi)，所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長λ除以與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的等效折射率nd所得的值λ/nd和所述第3周期性表面形狀的周期長P3的比P3/(λ/nd)處于1.5±0.2的范圍內(nèi)。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述第2周期性表面形狀的周期長P2對(duì)所述第1周期性表面形狀的周期長P1的比P2/P1處于1.5±0.2的范圍內(nèi)，當(dāng)所述被傳送的光的強(qiáng)度被增強(qiáng)的波長為λ，所述導(dǎo)電性薄膜的介電常數(shù)為εm，與所述第2表面實(shí)質(zhì)上鄰接的介質(zhì)的介電常數(shù)為εd時(shí)，所述第3周期性表面形狀的周期長P3的關(guān)系式P3/λ/(εm·εd/(εm+εd))1/2處于1.5±0.2的范圍內(nèi)。
43.根根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述開口的開口直徑比所述入射的光的波長小。
44.根根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述開口的開口直徑比所述入射的光的波長小。
45.根根據(jù)權(quán)利要求27所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述開口的開口直徑比所述入射的光的波長小。
46.根根據(jù)權(quán)利要求36所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述開口的開口直徑比所述入射的光的波長小。
47.根根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀形成為同心圓狀。
48.根根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀形成為同心圓狀。
49.根根據(jù)權(quán)利要求27所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀形成為同心圓狀。
50.根根據(jù)權(quán)利要求36所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀形成為同心圓狀。
51.根根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀是以所述開口為中心而周期排列的。
52.根根據(jù)權(quán)利要求15所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀是以所述開口為中心而周期排列的。
53.根根據(jù)權(quán)利要求27所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀是以所述開口為中心而周期排列的。
54.根根據(jù)權(quán)利要求36所述的光學(xué)元件，其特征在于，所述周期性表面形狀是以所述開口為中心而周期排列的。
55.一種光學(xué)頭，借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息，其特征在于，具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀具有周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
56.一種光學(xué)頭，借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息，其特征在于，具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口，與所述多個(gè)開口不是周期性的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述多個(gè)開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，把所述周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口設(shè)為第1周期性開口，具備以與所述第1周期性開口的周期長不相同的周期長形成了的由與從所述第1表面向所述第2表面連通的所述多個(gè)開口不相同的另外的多個(gè)開口組成的第2周期性開口或是在所述第1和第2表面中的任意一方表面上形成了的周期性表面形狀，由所述1周期性開口激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
57.一種光學(xué)頭，借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息，其特征在于，具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀設(shè)置在所述第2表面上，該周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
58.一種光學(xué)頭，借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息，其特征在于，具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，作為所述多個(gè)周期性表面形狀，具有在所述第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在所述第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射，所述第3周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該第3周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
59.一種光記錄裝置，具備借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息的光學(xué)頭，其特征在于，所述光學(xué)頭具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀具有周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
60.一種光記錄裝置，具備借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息的光學(xué)頭，其特征在于，所述光學(xué)頭具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口，與所述多個(gè)開口不是周期性的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述多個(gè)開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，把所述周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口設(shè)為第1周期性開口，具備以與所述第1周期性開口的周期長不相同的周期長形成了的由與從所述第1表面向所述第2表面連通的所述多個(gè)開口不相同的另外的多個(gè)開口組成的第2周期性開口或是在所述第1和第2表面中的任意一方表面上形成了的周期性表面形狀，由所述1周期性開口激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
61.一種光記錄裝置，具備借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息的光學(xué)頭，其特征在于，所述光學(xué)頭具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件，具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀設(shè)置在所述第2表面上，該周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
62.一種光記錄裝置，具備借助于來自光源的光而在光記錄介質(zhì)上記錄信息的光學(xué)頭，其特征在于，所述光學(xué)頭具備對(duì)所述光源的輸出光進(jìn)行導(dǎo)波的導(dǎo)波單元；對(duì)由該導(dǎo)波單元進(jìn)行了導(dǎo)波的光進(jìn)行聚光的聚光單元；以及向所述光記錄介質(zhì)照射由該聚光單元進(jìn)行了聚光的光的一部分的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，作為所述多個(gè)周期性表面形狀，具有在所述第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在所述第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射，所述第3周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該第3周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
63.一種聚光裝置，只使來自光源的光的特定的波長的光聚光，其特征在于，具備光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀具有周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
64.一種聚光裝置，只使來自光源的光的特定的波長的光聚光，其特征在于，具備光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口，與所述多個(gè)開口不是周期性的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述多個(gè)開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，把所述周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口設(shè)為第1周期性開口，具備以與所述第1周期性開口的周期長不相同的周期長形成了的由與從所述第1表面向所述第2表面連通的所述多個(gè)開口不相同的另外的多個(gè)開口組成的第2周期性開口或是在所述第1和第2表面中的任意一方表面上形成了的周期性表面形狀，由所述1周期性開口激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
65.一種聚光裝置，只使來自光源的光的特定的波長的光聚光，其特征在于，具備光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀設(shè)置在所述第2表面上，該周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
66.一種聚光裝置，只使來自光源的光的特定的波長的光聚光，其特征在于，具備光學(xué)元件，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，作為所述多個(gè)周期性表面形狀，具有在所述第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在所述第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射，所述第3周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該第3周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
67.一種近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，其特征在于，具備只對(duì)來自光源的光的特定的波長的光進(jìn)行聚光的光學(xué)元件；以及用于接受由所述光學(xué)元件照射了的光的檢測(cè)單元，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀具有周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
68.一種近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，其特征在于，具備只對(duì)來自光源的光的特定的波長的光進(jìn)行聚光的光學(xué)元件；以及用于接受由所述光學(xué)元件照射了的光的檢測(cè)單元，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口，與所述多個(gè)開口不是周期性的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述多個(gè)開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，把所述周期性地設(shè)置了的多個(gè)開口設(shè)為第1周期性開口，具備以與所述第1周期性開口的周期長不相同的周期長形成了的由與從所述第1表面向所述第2表面連通的所述多個(gè)開口不相同的另外的多個(gè)開口組成的第2周期性開口或是在所述第1和第2表面中的任意一方表面上形成了的周期性表面形狀，由所述1周期性開口激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性開口或是所述周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射。
69.一種近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，其特征在于，具備只對(duì)來自光源的光的特定的波長的光進(jìn)行聚光的光學(xué)元件；以及用于接受由所述光學(xué)元件照射了的光的檢測(cè)單元，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面中的至少一個(gè)表面上設(shè)置了的周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，所述周期性表面形狀設(shè)置在所述第2表面上，該周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
70.一種近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，其特征在于，具備只對(duì)來自光源的光的特定的波長的光進(jìn)行聚光的光學(xué)元件；以及用于接受由所述光學(xué)元件照射了的光的檢測(cè)單元，所述光學(xué)元件具備導(dǎo)電性薄膜，該導(dǎo)電性薄膜具有第1和第2表面并且具有從所述第1表面向所述第2表面連通的至少一個(gè)開口和在所述第1和所述第2表面上設(shè)置了的多個(gè)周期性表面形狀，與沒有所述周期性表面形狀的場(chǎng)合相比，增強(qiáng)了向所述第1表面入射，通過所述開口，傳送到所述第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度，作為所述多個(gè)周期性表面形狀，具有在所述第1表面上設(shè)置了的周期長互不相同的第1和第2周期性表面形狀和在所述第2表面上設(shè)置了的第3周期性表面形狀，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元—電磁耦子受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射，所述第3周期性表面形狀處的表面等離激元—電磁耦子在該第3周期性表面形狀中受到奇數(shù)次布拉格反射。
全文摘要
一種光學(xué)元件，在具有第1和第2表面(20a)和(20b)、設(shè)置了從第1表面向第2表面連通的至少一個(gè)開口(30)的導(dǎo)電性薄膜(20)的第1和第2表面的至少一方上形成周期長不相同的第1和第2周期性表面形狀(40a)和(40b)。第2周期性表面形狀的周期長(P2)實(shí)質(zhì)上等于第1周期性表面形狀的周期長(P1)的1/2的奇數(shù)倍。這樣，由所述第1周期性表面形狀激勵(lì)的表面等離激元－電磁耦子就受到所述第2周期性表面形狀的奇數(shù)次布拉格反射，高效率地增強(qiáng)了向第1表面入射，通過開口而被傳送到第2表面?zhèn)鹊墓獾膹?qiáng)度。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1853131SQ200480027039
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月18日
發(fā)明者石原邦彥, 波多腰玄一, 大橋啟之, 市原勝太郎 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社, 株式會(huì)社東芝