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屈折率測定装置及び屈折率測定方法

国内特許コード	P190016333
整理番号	(S2016-0984-N0)
掲載日	2019年8月27日
出願番号	特願2018-537152
出願日	平成29年8月22日(2017.8.22)
国際出願番号	JP2017029871
国際公開番号	WO2018043194
国際出願日	平成29年8月22日(2017.8.22)
国際公開日	平成30年3月8日(2018.3.8)
優先権データ	特願2016-166544 (2016.8.29) JP
発明者	肥後盛秀満塩勝
出願人	国立大学法人鹿児島大学
発明の名称	屈折率測定装置及び屈折率測定方法
発明の概要	ＬＥＤ（３）は偏光方向が異なる複数の直線偏光成分を含む光を出射する。細長柱状の導波路部材（４）はＬＥＤ（３）からの光を一端から入射し、表面プラズモン共鳴現象を発生させる金属薄膜（４Ｂ）が一部に形成された側面（４Ａａ，４Ａｂ）で全反射させた後、他端から出射する。偏光板（６）は導波路部材（４）から出射された光における特定の方向の直線偏光成分を抽出する。選択部（７）は偏光板（６）で抽出される光の直線偏光成分の偏光方向を選択する。受光部（８）は偏光板（６）で抽出された光の直線偏光成分の強度を検出する。測定部（１０）は、受光部（８）で検出された光強度に基づいて、試料（１２）の屈折率を測定する。導波路部材（４）には入射した光に含まれる複数の直線偏光成分のいずれかがＰ偏光となり、Ｐ偏光に対する応答がそれぞれ異なる平面状の複数の側面（４Ａａ，４Ａｂ）が形成されている。
従来技術、競合技術の概要	表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）現象とは、金属表面に存在する自由電子と光が相互作用を起こし、金属と接触している媒体の屈折率に応じて光の一部が吸収される現象である。このＳＰＲ現象を利用して、石英ガラス棒（光ファイバのコア）の側面に数十ｎｍの厚さの金属薄膜を形成し、光ファイバの一端から入射し他端から出射した光の強度を測定することで、金属薄膜と接触している試料の屈折率を測定する（例えば、特許文献１乃至４参照）。特許文献１乃至４に開示された屈折率測定装置によれば、駆動機構を用いて入射角度を変化させて反射強度の変化を観測することなく、光ファイバのコアに入射され出射された光の強度を測定するだけで、試料の屈折率を測定することができる。
産業上の利用分野	本発明は、屈折率測定装置及び屈折率測定方法に関する。
特許請求の範囲	【請求項1】偏光方向が異なる複数の直線偏光成分を含む光を出射する投光部と、前記投光部からの光を一端から入射し、表面プラズモン共鳴現象を発生させる金属薄膜が一部に形成された側面で全反射させた後、他端から出射する細長柱状の導波路部と、前記導波路部から出射された光における特定の方向の直線偏光成分を抽出する偏光フィルタ部と、前記偏光フィルタ部で抽出される光の直線偏光成分の偏光方向を選択する選択部と、前記偏光フィルタ部で抽出された光の直線偏光成分の強度を検出する光強度検出部と、前記光強度検出部で検出された光強度に基づいて、試料の屈折率を測定する測定部と、を備え、前記導波路部には、入射した光に含まれる複数の直線偏光成分のいずれかがＰ偏光となり、Ｐ偏光に対する応答がそれぞれ異なる平面状の複数の側面が形成されている、屈折率測定装置。【請求項2】前記導波路部は、前記複数の側面として、金属薄膜が形成された第１の側面と、金属薄膜が形成されていない第２の側面を有しており、前記測定部は、前記第１の側面に対応するＰ偏光を前記選択部で選択したときに前記光強度検出部で検出された第１の光強度と、前記第２の側面に対応するＰ偏光を前記選択部で選択したときに前記光強度検出部で検出された第２の光強度とに基づいて、試料の屈折率を測定する、請求項１に記載の屈折率測定装置。【請求項3】前記導波路部の前記複数の側面それぞれに形成された金属薄膜は、側面毎に金属の種類又は膜厚が異なり、前記測定部は、複数の側面各々に対応するＰ偏光の光強度の測定結果に基づいて、試料の屈折率を測定する、請求項１に記載の屈折率測定装置。【請求項4】前記導波路部では、前記金属薄膜が形成された長手方向に関する位置が側面毎に異なり、前記測定部は、複数の側面各々に対応するＰ偏光の光強度の測定結果に基づいて、試料の屈折率を測定するとともに、試料の位置情報を検出する、請求項１に記載の屈折率測定装置。【請求項5】前記導波路部では、面積がそれぞれ異なる複数の金属薄膜が、長手方向に沿って形成されており、前記測定部は、複数の側面各々に対応するＰ偏光の光強度の測定結果に基づいて、試料の屈折率を測定するとともに、試料の位置情報を検出する、請求項１に記載の屈折率測定装置。【請求項6】細長柱状で、入射した光に含まれる複数の直線偏光成分のいずれかがＰ偏光となり、Ｐ偏光に対する応答がそれぞれ異なる平面状の複数の側面が設けられている導波路部材の一端から、偏光方向が異なる複数の直線偏光成分を含む投光部からの光を入射して、前記複数の側面で全反射させた後、前記導波路部材の他端から出射し、前記導波路部から出射された光における特定の方向の直線偏光成分を選択的に抽出しつつ、選択的に抽出された光の直線偏光成分の強度を検出し、検出された光強度に基づいて、試料の屈折率を測定する、屈折率測定方法。
国際特許分類(IPC)	G01N 21/41 屈折率；位相に影響を与える性質，例．光路長
Fターム	2G059AA02 材料の光学的特性の測定 2G059BB04 液体，液状流動体 2G059DD12 サンプリング；試料の移送，移動，導入 2G059EE02 光反射，光散乱，回折 2G059EE04 光屈析，光偏向 2G059EE05 偏光特性の利用 2G059GG02 半導体光源（例，ＬＥＤ，ＥＬ） 2G059HH02 可視光 2G059HH06 特定波長値について言及があるもの 2G059JJ17 光ファイバー，導光路，光ロッド 2G059JJ30 その他の特殊な光学要素（Ｆ） 2G059KK01 光電検出器 2G059MM01 演算を行うもの（和，積，微分，対数など） 2G059PP04 表示，記録，記憶
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出願権利状態	公開