JPH01172902A - 回折格子 - Google Patents
回折格子Info
- Publication number
- JPH01172902A JPH01172902A JP62331978A JP33197887A JPH01172902A JP H01172902 A JPH01172902 A JP H01172902A JP 62331978 A JP62331978 A JP 62331978A JP 33197887 A JP33197887 A JP 33197887A JP H01172902 A JPH01172902 A JP H01172902A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- photosensitive layer
- grating
- curve
- diffraction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、分光器、光通信デバイス等に用いる回折格子
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術
近年、回折格子は良好な波長選択性を有し、高分解能な
光部品であるため多くの光デバイスへの利用が試みられ
ている。その中でもホログラフィク露光によって作製す
る回折格子はその製作工程が機械切り格子に比べ簡単で
安価にできるうえに、露光する干渉縞間隔が一定である
ので迷光が少ない点で有利であるが、回折効率は一般に
ホログラフィク露光で作製した回折格子は低く、高効率
化への努力が続けられている。
光部品であるため多くの光デバイスへの利用が試みられ
ている。その中でもホログラフィク露光によって作製す
る回折格子はその製作工程が機械切り格子に比べ簡単で
安価にできるうえに、露光する干渉縞間隔が一定である
ので迷光が少ない点で有利であるが、回折効率は一般に
ホログラフィク露光で作製した回折格子は低く、高効率
化への努力が続けられている。
以下、図面を参照しながら、従来の回折格子の一例につ
いて説明する。
いて説明する。
第４図は従来の回折格子の断面形状を表した図である。
４１は反射膜、４２は感光性材料よりなる感光層、４３
は基板である。
は基板である。
第５図は、第４図は回折格子のうちポジ型の感光性材料
よりなる感光層の感度曲線を表した図である。横軸は露
光量、縦軸は現像後の感光層膜厚の残存膜厚率、５１は
露光干渉縞の強度分布、５２は現像後の格子断面形状、
５３は感度曲線である。
よりなる感光層の感度曲線を表した図である。横軸は露
光量、縦軸は現像後の感光層膜厚の残存膜厚率、５１は
露光干渉縞の強度分布、５２は現像後の格子断面形状、
５３は感度曲線である。
以上のように構成された回折格子についてその動作を説
明する。
明する。
コヒーレント光の三光束干渉によって基板４３上の感光
性樹脂層４２に露光される干渉縞のコントラストは基板
平面上で干渉縞の線方向と垂直な方向をＸとすると、各
々の参照先の平均強度を■、波長をλ、露光角をθとし
て、Ｘ方向のコントラストＣ（ｘ）は Ｃ（ｘ） −
１（１−ｃｏｓ （２πｘ／ｄ）） ＋δ となる。
性樹脂層４２に露光される干渉縞のコントラストは基板
平面上で干渉縞の線方向と垂直な方向をＸとすると、各
々の参照先の平均強度を■、波長をλ、露光角をθとし
て、Ｘ方向のコントラストＣ（ｘ）は Ｃ（ｘ） −
１（１−ｃｏｓ （２πｘ／ｄ）） ＋δ となる。
但し、 ｄ＝λ／ ｓ ｉｎ（θ／２） であり、δ
はバイアス光強度である。従って、強度分布は５１は一
般に三角関数となる。感度曲線５３は右下がりの線形関
数となっているので、強度分布５１の干渉縞で露光する
と格子断面形状５２を有する回折格子となる。これは格
子溝間隔ｄで正弦波溝を有する回折格子であり、反射膜
４１を設けることにより反射型回折格子となる。
はバイアス光強度である。従って、強度分布は５１は一
般に三角関数となる。感度曲線５３は右下がりの線形関
数となっているので、強度分布５１の干渉縞で露光する
と格子断面形状５２を有する回折格子となる。これは格
子溝間隔ｄで正弦波溝を有する回折格子であり、反射膜
４１を設けることにより反射型回折格子となる。
第６図に第４図の正弦波溝形状を有する反射型回折格子
におけるリトロ−配置での回折効率をあられすグラフを
示す。但し、溝深さは格子溝間隔ｄに対して０．３５の
比率であり、格子表面の反射膜は完全導体としている。
におけるリトロ−配置での回折効率をあられすグラフを
示す。但し、溝深さは格子溝間隔ｄに対して０．３５の
比率であり、格子表面の反射膜は完全導体としている。
横軸は格子溝間隔ｄと波長λの比率（以後、λ／４と称
する）である。６１は偏光方向が格子溝方向と平行な成
分（以後、Ｅ波成分と称する）の効率曲線、６２は偏光
方向が格子溝方向に対して垂直な成分（以後、Ｈ波成分
と称する）の効率曲線、６３は無偏光の場合の効率曲線
である。一つの回折格子を考える場合、ｄは一定である
ので横軸は波長と等価と考えてよい。
する）である。６１は偏光方向が格子溝方向と平行な成
分（以後、Ｅ波成分と称する）の効率曲線、６２は偏光
方向が格子溝方向に対して垂直な成分（以後、Ｈ波成分
と称する）の効率曲線、６３は無偏光の場合の効率曲線
である。一つの回折格子を考える場合、ｄは一定である
ので横軸は波長と等価と考えてよい。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、第６図から無偏光
効率曲線６３で高い回折効率が得られる範囲はλ／４が
０，６５から０．８５であり、特にλ／４が０６６５付
近では回折効率が急激に減少している。さらにλ／４が
大きくなると、Ｈ波成分の効率はあまり変化しないのに
対して、Ｅ波成分の効率は減少し、結果的に無偏光の回
折効率が減少する。そしてλ／４が０．９以上の領域で
は各偏光成分による回折効率の差が大きくなって偏光依
存性が著しくなるという問題点を有していた。
効率曲線６３で高い回折効率が得られる範囲はλ／４が
０，６５から０．８５であり、特にλ／４が０６６５付
近では回折効率が急激に減少している。さらにλ／４が
大きくなると、Ｈ波成分の効率はあまり変化しないのに
対して、Ｅ波成分の効率は減少し、結果的に無偏光の回
折効率が減少する。そしてλ／４が０．９以上の領域で
は各偏光成分による回折効率の差が大きくなって偏光依
存性が著しくなるという問題点を有していた。
本発明は上記問題点を鑑み、無偏光での回折効率が高く
なる波長範囲を広げ、−偏光依存性を軽減する回折格子
を提供するものである。
なる波長範囲を広げ、−偏光依存性を軽減する回折格子
を提供するものである。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明の回折格子は基板と
、その上に設ける感光性材料よりなる感光層と、感光層
の上に設ける反射膜から成り、感光層が露光量と現像後
の感光層膜の残存膜厚率を表す曲線の２次微分が正の値
であるような感度特性をもつという構成をとるものであ
る。
、その上に設ける感光性材料よりなる感光層と、感光層
の上に設ける反射膜から成り、感光層が露光量と現像後
の感光層膜の残存膜厚率を表す曲線の２次微分が正の値
であるような感度特性をもつという構成をとるものであ
る。
作用
本発明は上記した構成によって、三角関数の露光干渉縞
のコントラストで露光すると、感光層の感度曲線の非線
形性のために、現像された後の回折格子の断面形状が広
いλ／４の範囲で高い無偏光での回折効率を有し、偏光
依存性を軽減できる回折格子の断面形状となる。
のコントラストで露光すると、感光層の感度曲線の非線
形性のために、現像された後の回折格子の断面形状が広
いλ／４の範囲で高い無偏光での回折効率を有し、偏光
依存性を軽減できる回折格子の断面形状となる。
実施例
以下本発明の一実施例の回折格子について図面を参照し
ながら説明する。
ながら説明する。
第１図は本発明の一実施例における回折格子の断面形状
を示すものである。第゛１図において１）は反射膜、１
２は感光性材料よりなる感光層、１３は基板である。
を示すものである。第゛１図において１）は反射膜、１
２は感光性材料よりなる感光層、１３は基板である。
第２図は、第１図の回折格子のうちポジ型の感光性材料
よりなる感光層の感度曲線を表した図である。横軸は露
光量、縦軸は現像後の感光層膜厚の残存膜厚率、２１は
露光干渉縞の強度分布、２２は現像後の格子断面形状、
２３は感度曲線である。
よりなる感光層の感度曲線を表した図である。横軸は露
光量、縦軸は現像後の感光層膜厚の残存膜厚率、２１は
露光干渉縞の強度分布、２２は現像後の格子断面形状、
２３は感度曲線である。
第３図は、第１図の格子断面形状を有する反射型回折格
子におけるリトロ−配置での回折効率をあられすグラフ
を示す。但し、溝深さは格子溝間隔ｄに対して０．４３
５の比率であり、格子表面の反射膜は完全導体としてい
る。横軸は格子溝間隔ｄと波長λの比率（λ／４）であ
る。３１はＥ波成分の効率曲線、３２はＨ波成分の効率
曲線、３３は無偏光の場合の効率曲線である。一つの回
折格子を考える場合、ｄは一定であるので横軸は波長と
等価と考えてよい。
子におけるリトロ−配置での回折効率をあられすグラフ
を示す。但し、溝深さは格子溝間隔ｄに対して０．４３
５の比率であり、格子表面の反射膜は完全導体としてい
る。横軸は格子溝間隔ｄと波長λの比率（λ／４）であ
る。３１はＥ波成分の効率曲線、３２はＨ波成分の効率
曲線、３３は無偏光の場合の効率曲線である。一つの回
折格子を考える場合、ｄは一定であるので横軸は波長と
等価と考えてよい。
以上のように構成された回折格子について、その動作を
説明する。
説明する。
コヒーレント光の三光束干渉□によって基板１３上の感
光層１２に露光される干渉縞のコントラストは強度分布
２１のように一般に三角関数となる。感度曲線２３は、
その曲線の２次微分が正値であるので露光量が大きくな
るにつれて、それに対する感光層の残存膜厚率の変化は
低くなる。従って、強度分布２１の干渉縞で露光すると
現像後の格子断面形状２２を有する回折格子となり、そ
の上に反射膜１）を設けることにより反射型回折格子と
なる。作成された格子形状は正弦波状の形状に比べ、格
子溝の山の部分が鋭＜、谷の部分が丸くなっている特−
殊な形状となワている。このような形状を有する回折格
子の回折効率は第３図でわかるように無偏光で、λ／４
が０．７から１．１の範囲で高く、偏光依存性もλ／４
が１．１まではあまり顕著に現れない。
光層１２に露光される干渉縞のコントラストは強度分布
２１のように一般に三角関数となる。感度曲線２３は、
その曲線の２次微分が正値であるので露光量が大きくな
るにつれて、それに対する感光層の残存膜厚率の変化は
低くなる。従って、強度分布２１の干渉縞で露光すると
現像後の格子断面形状２２を有する回折格子となり、そ
の上に反射膜１）を設けることにより反射型回折格子と
なる。作成された格子形状は正弦波状の形状に比べ、格
子溝の山の部分が鋭＜、谷の部分が丸くなっている特−
殊な形状となワている。このような形状を有する回折格
子の回折効率は第３図でわかるように無偏光で、λ／４
が０．７から１．１の範囲で高く、偏光依存性もλ／４
が１．１まではあまり顕著に現れない。
以上のように本実施例によれば、基板と感光層と反射膜
の構成をとり、感光層が露光量と現像後の感光層膜の残
存膜厚率を表す曲線の２次微分が正の値であるような感
度特性をもつことにより、無偏光の回折効率が高いλ／
４の範囲を、従来の線形な感度特性をもつ感光層で作製
した正弦波溝格子に比べ、約２倍で実現することができ
、偏光依存性が小さい領域もλ／４の大きい方ヘシフト
することができる。
の構成をとり、感光層が露光量と現像後の感光層膜の残
存膜厚率を表す曲線の２次微分が正の値であるような感
度特性をもつことにより、無偏光の回折効率が高いλ／
４の範囲を、従来の線形な感度特性をもつ感光層で作製
した正弦波溝格子に比べ、約２倍で実現することができ
、偏光依存性が小さい領域もλ／４の大きい方ヘシフト
することができる。
尚、上記実施例では、第３図の感度曲線としてポジ型の
感光性材料について述べたが、ネガの感光性材料でも同
等の効果を得ることができる。
感光性材料について述べたが、ネガの感光性材料でも同
等の効果を得ることができる。
発明の効果
以上のように本発明は、基板と、その上に設ける感光性
材料よりなる感光層と、感光層の上に設ける反射膜から
成り、感光層が露光量と現像後の感光層膜の残存膜厚率
を表す曲線の２次微分が正の値であるような感度特性を
もつ構成にすることにより、従来の線形な感度特性をも
つ感光層で作製した正弦波溝格子に比べ、無偏光で高い
回折効率を広い波長範囲で実現し、しかも各偏光による
回折効率の偏りを少なくさせることができる。
材料よりなる感光層と、感光層の上に設ける反射膜から
成り、感光層が露光量と現像後の感光層膜の残存膜厚率
を表す曲線の２次微分が正の値であるような感度特性を
もつ構成にすることにより、従来の線形な感度特性をも
つ感光層で作製した正弦波溝格子に比べ、無偏光で高い
回折効率を広い波長範囲で実現し、しかも各偏光による
回折効率の偏りを少なくさせることができる。
第１図は本発明の一実施例における回折格子の断面形状
を示す説明図、第２図は第１図のポジ型の感光性材料よ
りなる感光層の感度曲線を表した説明図、第３図は第１
図の格子断面形状を有する反射型回折格子におけるリト
ロ−配置での回折効率を表した説明図、第４図は従来の
回折格子の断面形状を示す説明図、第５図は第４図のポ
ジ型の感光性材料よりなる感光層の感度曲線を表した説
°明図、第６図は第４図の格子断面形状を有する反射型
回折格子におけるリトロ−配置での回折効率を表した説
明図である。 １）・・・・・・反射膜、１２・・・・・・感光層、１
３・・・・・・基板、２１・・・・・・露光干渉縞の強
度分布、２２・・・・・・現像後の格子断面形状、２３
・・・・・・感度曲線、３１・・・・・・Ｅ波成分の効
率曲線、３２・・・・・・Ｈ波成分の効率曲線、３３・
・・・・・無偏光の場合の効率曲線。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ばか１名纂 ３ＦＪ
Ｊ ス／ｄ 憾 綜 蛮捗諮叫笹 第４図 −ぐ 箒５図 第６図 λ／ｄ
を示す説明図、第２図は第１図のポジ型の感光性材料よ
りなる感光層の感度曲線を表した説明図、第３図は第１
図の格子断面形状を有する反射型回折格子におけるリト
ロ−配置での回折効率を表した説明図、第４図は従来の
回折格子の断面形状を示す説明図、第５図は第４図のポ
ジ型の感光性材料よりなる感光層の感度曲線を表した説
°明図、第６図は第４図の格子断面形状を有する反射型
回折格子におけるリトロ−配置での回折効率を表した説
明図である。 １）・・・・・・反射膜、１２・・・・・・感光層、１
３・・・・・・基板、２１・・・・・・露光干渉縞の強
度分布、２２・・・・・・現像後の格子断面形状、２３
・・・・・・感度曲線、３１・・・・・・Ｅ波成分の効
率曲線、３２・・・・・・Ｈ波成分の効率曲線、３３・
・・・・・無偏光の場合の効率曲線。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ばか１名纂 ３ＦＪ
Ｊ ス／ｄ 憾 綜 蛮捗諮叫笹 第４図 −ぐ 箒５図 第６図 λ／ｄ
Claims (3)
- （１）基板と、前記基板上に設ける感光層と、前記感光
層の上に設ける反射膜とを具備し、前記感光層が露光量
と現像後の前記感光層膜の残存膜厚率を表す曲線の２次
微分が正の値であるような感度特性をもつことを特徴と
する回折格子。 - （２）感光層の材料としてポジ型感光材を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の回折格子。 - （３）感光層の材料としてネガ型感光材を用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の回折格子。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62331978A JPH01172902A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 回折格子 |
| US07/290,196 US5007709A (en) | 1987-12-28 | 1988-12-17 | Diffraction grating and manufacturing method thereof |
| EP88312373A EP0323238B1 (en) | 1987-12-28 | 1988-12-28 | Diffraction grating and manufacturing method thereof |
| KR1019880017677A KR920001246B1 (ko) | 1987-12-28 | 1988-12-28 | 회절격자, 그 제조방법 및 그 제조시스템 |
| EP95202075A EP0682272A2 (en) | 1987-12-28 | 1988-12-28 | Diffraction grating manufacturing method and apparatus |
| DE3855042T DE3855042T2 (de) | 1987-12-28 | 1988-12-28 | Beugunsgitter und Methode zu seiner Herstellung |
| CA000587161A CA1321495C (en) | 1987-12-28 | 1988-12-28 | Diffraction grating and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62331978A JPH01172902A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 回折格子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172902A true JPH01172902A (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=18249775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62331978A Pending JPH01172902A (ja) | 1987-12-28 | 1987-12-28 | 回折格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172902A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50114245A (ja) * | 1973-11-13 | 1975-09-08 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62331978A patent/JPH01172902A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50114245A (ja) * | 1973-11-13 | 1975-09-08 |
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