[发明专利]电场/磁场传感器及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电场/磁场传感器及它们的制造方法，特别涉及适用于LSI芯片/封装的微细领域的具有高灵敏度、高空间分辨率的电场/磁场传感器及它们的制造方法。

背景技术

专利文献1(日本专利文献特开昭59-166873号公报)和专利文献2(日本专利文献特开平2-28574号公报)公开了用于检测电场或磁场等物理量的传感器及检测系统。

图1是表示利用光技术的现有的高空间分辨率电场传感器的结构的截面图，图2是表示利用了图1中的电场传感器的检测系统的一个例子的图。

参照图1，电场传感器905通过粘接层906粘接在光纤维901的顶端。电场传感器905包括作为电场检测元件的微小的电气光学结晶907以及用于反射施加给电气光学结晶907的底面的光的电介质多层反射层908。

参照图2，检测系统包括连续激光光源900、纤维放大器902、911、偏光控制器903、光循环器904、设置在作为测量对象的电路基板909上方的电场传感器905、检偏振器910、光电检测器912、连接它们之间的光纤维901、以及光谱分析器913。

以下简要说明本检测系统的电场检测原理。从连续激光光源900射出的光通过纤维放大器902放大，由偏光控制器903控制偏光面后，通过光循环器904入射到电场传感器905中。电场传感器905的入射光被施加在电气光学结晶907底面上的电介质多层反射层908反射后，再次返回到光纤维901。由于通过从电路基板909产生的电场而使电气光学结晶907的折射率发生变化，因此在结晶中传播的激光的偏光状态发生变化，并接受与外部电场的强度相应的调制。调制后的光再次通过光循环器904后被检偏振器910转换为强度调制光，由纤维放大器911放大后，由光电检测器912转换为电信号。

电信号被光谱分析器913检测到，此时发生的峰值被当作因外部电场而引起的信号。对于本检测系统的原理，由于信号强度根据外部电场的强度而不同，因此通过改变电路基板909上的电场传感器905的位置可以得到电场分布。

另外，通过将图1中的电气光学结晶907替换为磁性光学结晶，则图2的系统成为具有高空间分辨率的磁场检测系统。对于此时的磁场检测原理，可以通过将上述的电场检测原理的说明中的“电场”替换为“磁场”来进行说明。

如上所述，具有高空间分辨率的现有的电场检测系统或磁场检测系统的特征在于，具有在光纤维901的顶端粘接有被微加工过的电气光学结晶或磁性光学结晶的结构。

电场检测系统或磁场检测系统的适用领域和空间分辨率受到电气光学结晶或磁性光学结晶的尺寸限制，尺寸越小，越能够适用于更微小的领域，空间分辨率也越高。空间分辨率由在结晶内传播的传感器光的体积确定，传感器光的体积越小空间分辨率越高。例如，对于在光纤维的顶端粘接有磁性光学结晶的现有的磁场传感器，使用平面尺寸270μm×270μm、厚度11μm的结晶，可以实现具有10μm级的空间分辨率的磁场传感器。

但是，在这样的结构中，由于结晶的微加工技术的瓶颈，因此实现传感器的进一步小型化、高空间分辨率化则较为困难，无法提供可以适用于LSI芯片、封装的微细领域的传感器。

另外，如上所述，对于现有类型的传感器，由于将结晶粘接在光纤维的顶端，因此在粘接层会产生光的损耗，该损耗将导致传感器的低灵敏度化，从而检测由LSI芯片等发生的微小电场或磁场也变得困难。

发明内容

本发明的目的在于可以实现比现有的电场/磁场传感器小型化且具有高灵敏度、高空间分辨率的传感器，并提供可以适用于LSI芯片、封装的微细领域的传感器。

本发明是基于以下见解而完成的，即：为了实现具有高灵敏度、高分辨率的电场/磁场传感器，将电气光学层或磁性光学层用薄膜直接形成在光纤维的顶端。

本发明的电场传感器的特征在于，电气光学层直接形成在光纤维的顶端。通过成为这样的构成，可以使电气光学层薄膜化，从而能够实现高分辨率。另外，可以利用干涉效果，实现高灵敏度。

本发明的电场传感器的特征还在于，在光纤维的顶端直接形成电气光学层，在电气光学层的表面形成反射层。本发明的电场传感器还通过在光纤维的顶端将电气光学层、下部的反射层和上部的反射层以从上下夹持该电气光学层的方式直接层积在光纤维上构成法布里佩洛共振器，可以实现高灵敏度化。

优选的是，电气光学层的直径d在光纤维的核心的直径dc及金属包层的直径dr之间满足dc≤d≤dr的关系。