JPH0220802A - 透過型回折格子およびその製造方法 - Google Patents
透過型回折格子およびその製造方法Info
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- JPH0220802A JPH0220802A JP1061955A JP6195589A JPH0220802A JP H0220802 A JPH0220802 A JP H0220802A JP 1061955 A JP1061955 A JP 1061955A JP 6195589 A JP6195589 A JP 6195589A JP H0220802 A JPH0220802 A JP H0220802A
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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
- G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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9静〕
この発明は、回折格子(以下グレーティングという)を
伝達する回折すべき透過光が、グレーティングの動きを
最大にするために摂動しないように問罪される透過形の
グレーティングに関する。
伝達する回折すべき透過光が、グレーティングの動きを
最大にするために摂動しないように問罪される透過形の
グレーティングに関する。
〔従来の技術)
初期の回折@理の研究において、光の波長、スリットの
幅、スリット間の距離およびスリットの数に依存して、
光学マスタの1つまたは複数のスリットによってつくら
れた干渉パターンの研究が中心であった。これらのnn
iパターンに含まれた比較的rIBφな畿何配置を与え
ることによりこのパターンの正確な理解が達成されてい
る。
幅、スリット間の距離およびスリットの数に依存して、
光学マスタの1つまたは複数のスリットによってつくら
れた干渉パターンの研究が中心であった。これらのnn
iパターンに含まれた比較的rIBφな畿何配置を与え
ることによりこのパターンの正確な理解が達成されてい
る。
例えば、スリット幅を一定に保持してスリット間の距離
を変化させると干渉パターンの寸法は変化しても回折パ
ターン包絡線の全体の寸法は保持されることが実験的お
よび数学的に明らかにされる。
を変化させると干渉パターンの寸法は変化しても回折パ
ターン包絡線の全体の寸法は保持されることが実験的お
よび数学的に明らかにされる。
しかしながら、興味深いことは、スリット幅およびスリ
ット間の距離を一定にし、スリットの数を増加させた場
合の結果である。多数のスリットの集合効果の光兄は商
業的に重要な回折装置の使用の基礎を形成する。特に、
スリットの数を2つから増加させると、干渉の極大点が
大幅に狭くなる。加えて、主な極大点の鋭さが増加する
と、主な極大点の間に第2の付加極大点が現われ、その
数はスリットの数によって増加する。20スリツトぐら
いだと、比較的明確に主な極大点と第2極大点が現われ
る。
ット間の距離を一定にし、スリットの数を増加させた場
合の結果である。多数のスリットの集合効果の光兄は商
業的に重要な回折装置の使用の基礎を形成する。特に、
スリットの数を2つから増加させると、干渉の極大点が
大幅に狭くなる。加えて、主な極大点の鋭さが増加する
と、主な極大点の間に第2の付加極大点が現われ、その
数はスリットの数によって増加する。20スリツトぐら
いだと、比較的明確に主な極大点と第2極大点が現われ
る。
多数のスリットを右するグレーティングの主な欠点はグ
レーティングに照射した光の大部分がグレーディングに
よって吸収され、解析できなくなることである。この問
題の主な解決方法は、反射グレーティングを形成するた
めに反q1′aJ質に複数の溝を刻むことである。
レーティングに照射した光の大部分がグレーディングに
よって吸収され、解析できなくなることである。この問
題の主な解決方法は、反射グレーティングを形成するた
めに反q1′aJ質に複数の溝を刻むことである。
溝が形成されたグレーティングの異なる次数の光の相対
的強度は、複数のスリットによって形成されたグレーテ
ィングに関する簡単な幾何学的関係に必ずしも従わず、
全体の寸法は波長よりも大きい。比較的簡単な幾何学的
問題の代わりに、形成される回折パターンを計算するた
めに特定の満の断面に電磁場の理論を適用しなければな
らない。
的強度は、複数のスリットによって形成されたグレーテ
ィングに関する簡単な幾何学的関係に必ずしも従わず、
全体の寸法は波長よりも大きい。比較的簡単な幾何学的
問題の代わりに、形成される回折パターンを計算するた
めに特定の満の断面に電磁場の理論を適用しなければな
らない。
溝の断面を考えなくても溝の間の距・雌がわかるとベク
トルラインの位置は多スリットグレーティングの同じに
なる。グレーティングllJ造の初期において、グレー
ティングの断面はほとんど制御できないものと考えられ
ていた。
トルラインの位置は多スリットグレーティングの同じに
なる。グレーティングllJ造の初期において、グレー
ティングの断面はほとんど制御できないものと考えられ
ていた。
第2の世界大戦まで、グレーティングは、比較的かたい
銅および錫の合金のいわゆる″′窺″金居からなってい
た。この時期において、グレーティングの実際の製造は
1800年初頭に光達した数学理論にもとづいており、
実際の装置の製造は1800年の終りに定螺旋体が発達
した後にグレーティング特性の法則を最初に可能にした
ローランド教授の研究のために限られていた。
銅および錫の合金のいわゆる″′窺″金居からなってい
た。この時期において、グレーティングの実際の製造は
1800年初頭に光達した数学理論にもとづいており、
実際の装置の製造は1800年の終りに定螺旋体が発達
した後にグレーティング特性の法則を最初に可能にした
ローランド教授の研究のために限られていた。
アルミニュームのグレーティングの使用によりグレーテ
ィングの性質に大きな変化が起こった。
ィングの性質に大きな変化が起こった。
特に適当形状および方向のダイヤモンド切削工具により
所望の角度において、いわゆる″゛ブレーズuJ光)”
の光を形成する断面の形を変化させることが可能となっ
た。このようなブレーズグレーティングは重要な機器を
形成した。年月が経て、これらは場の理論の基礎および
/または反復製造および実験的評価を光速させた。透過
グレーティングへの注目はほとんど去ってしまい、透過
グレーティングの効率の欠点のための反射グレーティン
グの改良に集中した。
所望の角度において、いわゆる″゛ブレーズuJ光)”
の光を形成する断面の形を変化させることが可能となっ
た。このようなブレーズグレーティングは重要な機器を
形成した。年月が経て、これらは場の理論の基礎および
/または反復製造および実験的評価を光速させた。透過
グレーティングへの注目はほとんど去ってしまい、透過
グレーティングの効率の欠点のための反射グレーティン
グの改良に集中した。
〔問題魚頭を解決するための手段:作用)この発明はグ
レーティングの改善方法を提供するものである。この弁
明は効果的な透過グレーティングをいかにして提供する
か、という問題を解決する。グレーティングは第1の伝
播光学的特性の第1のn】を有する複数の第1の切子面
←J:って形成された?!2数の溝を有する。全ての而
は第1の方向を向いて配置される。複数の第2の切子面
は第2の伝播光学的特性の第2の紺をイJし、第2力向
を向いて配置される。第1の切子面は入Q(回折光の方
向を向いている。第2の切子面は回折光の摂動を防止す
る透過特性を有して方向付けられる。
レーティングの改善方法を提供するものである。この弁
明は効果的な透過グレーティングをいかにして提供する
か、という問題を解決する。グレーティングは第1の伝
播光学的特性の第1のn】を有する複数の第1の切子面
←J:って形成された?!2数の溝を有する。全ての而
は第1の方向を向いて配置される。複数の第2の切子面
は第2の伝播光学的特性の第2の紺をイJし、第2力向
を向いて配置される。第1の切子面は入Q(回折光の方
向を向いている。第2の切子面は回折光の摂動を防止す
る透過特性を有して方向付けられる。
[実施例]
この発明において、改良されたグレーティング10は第
1図に示すように透明ウェハ基板上に形成される。回折
は透明層16の面に配設された複数のW414によって
行われる。図示の便宜上、透明層16の厚さおよび溝の
大きさはこの種の技術で通常用いられているように誇張
して示されている。
1図に示すように透明ウェハ基板上に形成される。回折
は透明層16の面に配設された複数のW414によって
行われる。図示の便宜上、透明層16の厚さおよび溝の
大きさはこの種の技術で通常用いられているように誇張
して示されている。
上述したように、基板12は透明層16がつくられてい
る物質と同様に透明である。原理的には溝を基板12上
に直接形成することが可能であるが、実際はほとんどの
グレーティングが、例えばアルミニュームのグレーティ
ングを形成するマスタグレーティングを用いた複写処理
によってつくられる。このマスタグレーティングは透明
基板12上に支持された未成形のプラスチック層(透明
層16)に押しつけられ。この動作によりグレーティン
グの溝を成形した後、マスタにより溝の形が保持された
プラスチック層16を右する基板12は例えばオーブン
内に置かれ、ここで例えば、プラスチック層16を形成
するために通常用いられる2つの部分のエボキンは硬化
され、プラスチック層16を固め、これにより外面に永
続する溝を形成する。
る物質と同様に透明である。原理的には溝を基板12上
に直接形成することが可能であるが、実際はほとんどの
グレーティングが、例えばアルミニュームのグレーティ
ングを形成するマスタグレーティングを用いた複写処理
によってつくられる。このマスタグレーティングは透明
基板12上に支持された未成形のプラスチック層(透明
層16)に押しつけられ。この動作によりグレーティン
グの溝を成形した後、マスタにより溝の形が保持された
プラスチック層16を右する基板12は例えばオーブン
内に置かれ、ここで例えば、プラスチック層16を形成
するために通常用いられる2つの部分のエボキンは硬化
され、プラスチック層16を固め、これにより外面に永
続する溝を形成する。
第2図において、′l4WI造の部分拡大断面図が示さ
れている。グレーティングは部分的に平面であり、この
弁明は凹レンズまた凸レンズ動作面を右づる曲折したグ
レーティングのみならず平面グレーティングにも適用で
きることが示されている。
れている。グレーティングは部分的に平面であり、この
弁明は凹レンズまた凸レンズ動作面を右づる曲折したグ
レーティングのみならず平面グレーティングにも適用で
きることが示されている。
例えば、凸レンズ透過面は収束機能を有している。
一般に、M14は長い面(透過面)18および短い面(
反射面)20によって形成される。透過面18と反射面
20との間の角22は、この弁明の好しい実施例に従え
ば直角である。短い面20は透明層16を形成する物質
に付着した反射性物質24の計い層によって形成された
外面を右する。
反射面)20によって形成される。透過面18と反射面
20との間の角22は、この弁明の好しい実施例に従え
ば直角である。短い面20は透明層16を形成する物質
に付着した反射性物質24の計い層によって形成された
外面を右する。
反身・1性vIJ質24は、この弁明のグレーティング
10が動作する範囲を越えた範囲の波長を右する透明層
層16の内部の光に対する高い反射性のために選択され
る。加えて、第2図で想@線で示す反反射性物質26の
層で長い面18をコーティングすることによってグレー
ティングの動作を改良することができる。
10が動作する範囲を越えた範囲の波長を右する透明層
層16の内部の光に対する高い反射性のために選択され
る。加えて、第2図で想@線で示す反反射性物質26の
層で長い面18をコーティングすることによってグレー
ティングの動作を改良することができる。
使用において、分析すべき入射光28は長い而18に直
角な方向から長い面18に入射される。
角な方向から長い面18に入射される。
この配列にしたがって、短い面20には光は照射されず
、長い面18が全ての入射光を受入する。
、長い面18が全ての入射光を受入する。
簡単のために、平面で平行な層16に入る波面を形成し
、透明層16に入る前に従う方向と同じ方向を続ける入
射光28を考える。したがって透明層16内には、その
進行方向が短い而20に平行となる平面波面が存在する
。反射性物質24の配置により、透明層16内を伝播す
る光は透明層16を通って非摂動で進む手段を与える。
、透明層16に入る前に従う方向と同じ方向を続ける入
射光28を考える。したがって透明層16内には、その
進行方向が短い而20に平行となる平面波面が存在する
。反射性物質24の配置により、透明層16内を伝播す
る光は透明層16を通って非摂動で進む手段を与える。
短い面20に垂直の延びる電場によって偏光された入射
光28の場合、伝導性面24内の誘導電流は、電磁界が
自由空間で生じる非摂動伝播に対応するマックスウェル
の式によって要求される条件を満足する。通常の透過グ
レーティングと比較すると第1図および第2図に示した
グレーティングはブレーズ波長において上位の輝きを示
す。
光28の場合、伝導性面24内の誘導電流は、電磁界が
自由空間で生じる非摂動伝播に対応するマックスウェル
の式によって要求される条件を満足する。通常の透過グ
レーティングと比較すると第1図および第2図に示した
グレーティングはブレーズ波長において上位の輝きを示
す。
上述の点から推論すると、この弁明のグレーティングは
入力放射の角の範囲にJ3いて、上述した通常の入力1
射より上位の特性を示す。
入力放射の角の範囲にJ3いて、上述した通常の入力1
射より上位の特性を示す。
スカラー理論に従えば、真空中におけるグレーティング
のブレーズ波長WBは次の関係式から予測できる。
のブレーズ波長WBは次の関係式から予測できる。
We =a (n−1)sin φここでaは溝
の間隔、φはグレーティングの平面に対する長い面の角
、nは物質の屈折率である。
の間隔、φはグレーティングの平面に対する長い面の角
、nは物質の屈折率である。
nlが真空でない周囲の屈折率であり、n2が層16の
屈折率であり、通常の入射角aが非常に小さく、面の間
の角22がほぼ90°であり。史にdが短い面20の長
さとし、(n2−nl)が波長の4JA数倍に等しいと
でる。
屈折率であり、通常の入射角aが非常に小さく、面の間
の角22がほぼ90°であり。史にdが短い面20の長
さとし、(n2−nl)が波長の4JA数倍に等しいと
でる。
(n2−nl)=KW
ここでKは回折像の次数である。
d = a sinφでKW=asinφ(n2−nl
)とすると、ブレーズはN磁場が伝導性面に垂直などき
非常に高い。完全伝導壁に垂直な電場ベクトルによって
特徴づけられる平面波は非摂動伝播する。グレーティン
グの而を通って伝播した後、1から2にπ(ここでに=
1.2.3・・・である)の次の位相シフトを有する散
乱の小さい平面波となる。次数にの回折光は不連続性の
ない伝送平面波となる。
)とすると、ブレーズはN磁場が伝導性面に垂直などき
非常に高い。完全伝導壁に垂直な電場ベクトルによって
特徴づけられる平面波は非摂動伝播する。グレーティン
グの而を通って伝播した後、1から2にπ(ここでに=
1.2.3・・・である)の次の位相シフトを有する散
乱の小さい平面波となる。次数にの回折光は不連続性の
ない伝送平面波となる。
同じ特性を90°から異なる透過面18と反D1面20
の間の角に近+jづけることができ、入力光が伝導面に
ほぼ平行であるとその違いは大きくない。誘電 体面は、rR電体面にaノける数パーセントのフレネル
反射(<nl−n2 >/n1 +n2 )2を排除す
るためにth N体反射flによってコーティングされ
る。n1=1.n2=1.5とするとフレネル反射は4
%に達する。
の間の角に近+jづけることができ、入力光が伝導面に
ほぼ平行であるとその違いは大きくない。誘電 体面は、rR電体面にaノける数パーセントのフレネル
反射(<nl−n2 >/n1 +n2 )2を排除す
るためにth N体反射flによってコーティングされ
る。n1=1.n2=1.5とするとフレネル反射は4
%に達する。
実施例 1
第3図において、同様の部分には前の図よりも100だ
け大きい符号が付され(以下同様にされる)、この発明
に従って構成されるグレーティング110が示される。
け大きい符号が付され(以下同様にされる)、この発明
に従って構成されるグレーティング110が示される。
ここで、グレーティングが空気中に配置され、グレーテ
ィングの平面に関する角φが26.75°であるとする
と。第3図をみると反射面120と透過面118の間の
角122は直角であり、透過面118に入射される光線
128は透過面に直角に入射される。このグレーティン
グは1mm当り420個の密度で溝を有し、第1次のブ
レーズは0.60μmの波長で起り、層116の屈折率
はW=0.6amにおいて1゜5651である。
ィングの平面に関する角φが26.75°であるとする
と。第3図をみると反射面120と透過面118の間の
角122は直角であり、透過面118に入射される光線
128は透過面に直角に入射される。このグレーティン
グは1mm当り420個の密度で溝を有し、第1次のブ
レーズは0.60μmの波長で起り、層116の屈折率
はW=0.6amにおいて1゜5651である。
第3図に示したものと同じ寸法を右する金属化されてい
ない従来のグレーティングの計口された効率が第4図に
示される。特に、反射面120に平行な電場成分をもす
る偏向した光に関し、効率は76.2%のピーク効率を
右する曲1!130に従うことがみいだされる。他方2
反射面120に垂直な[Eの偏光を有する光に関し、効
率は74,2%のピーク効率を有する第4図の曲a13
2に従うことがみいだされる。この従来の効率と比較し
てみるとこの発明の装置は27%改善した点133に対
応する値が示される。
ない従来のグレーティングの計口された効率が第4図に
示される。特に、反射面120に平行な電場成分をもす
る偏向した光に関し、効率は76.2%のピーク効率を
右する曲1!130に従うことがみいだされる。他方2
反射面120に垂直な[Eの偏光を有する光に関し、効
率は74,2%のピーク効率を有する第4図の曲a13
2に従うことがみいだされる。この従来の効率と比較し
てみるとこの発明の装置は27%改善した点133に対
応する値が示される。
実施例 2
グレーティング234に対する透過面218の角が51
°である他のグレーティングが第5図に示される。ここ
で、反射面220はその対応する透過面218に垂直で
あり、例えば、光は透過面218に垂直に入射される。
°である他のグレーティングが第5図に示される。ここ
で、反射面220はその対応する透過面218に垂直で
あり、例えば、光は透過面218に垂直に入射される。
例えば、グレーティングは空気中にあると考えられる。
第5図のグレーティングは1mm当り632密度の満を
右する。
右する。
層216の屈折率はW=0.68μnNc関し1゜55
55である。
55である。
回折の第1次を考えると、第5図のグレーディングと同
じ寸法を有する金属化されていないグレーティングは、
計れにより0.68μmの波長のブレーズを有する第6
図に図示する特性を示すことがみいだされる。特に、反
射面220に平行な電場を向く偏光を有する光に関し、
回折効率は第6図の曲1230に従う。反射面220に
垂直な電場を向く偏光を有する光に関し、効率は63゜
4%のピーク効率を有する曲線232に従う。反射面に
垂直な電場の場合において、65.3%のピーク効率が
達成される。この発明のグレーティングは点233にお
いて39%の改善が示される。
じ寸法を有する金属化されていないグレーティングは、
計れにより0.68μmの波長のブレーズを有する第6
図に図示する特性を示すことがみいだされる。特に、反
射面220に平行な電場を向く偏光を有する光に関し、
回折効率は第6図の曲1230に従う。反射面220に
垂直な電場を向く偏光を有する光に関し、効率は63゜
4%のピーク効率を有する曲線232に従う。反射面に
垂直な電場の場合において、65.3%のピーク効率が
達成される。この発明のグレーティングは点233にお
いて39%の改善が示される。
実施例 3
第7図において、この発明にしたがって構成された他の
グレーティングガ示される。ここで入射光328は透過
面318に垂直に入射する。透過面318は反射面32
0に垂直である。透過面318はグレーティング334
の平面に関して48゜9°角度で位置している。ここで
グレーディングが作られる物質の反射角は1.5537
である。
グレーティングガ示される。ここで入射光328は透過
面318に垂直に入射する。透過面318は反射面32
0に垂直である。透過面318はグレーティング334
の平面に関して48゜9°角度で位置している。ここで
グレーディングが作られる物質の反射角は1.5537
である。
溝の密度はl rTI rTI当り600溝である。
第7図に示したグレーディングと同一の寸法を有する従
来の金属化されていないグレーティングが真空中で用い
られる場合、0.70μmの波長のブレーズを有するこ
とが計0でみいだされる。
来の金属化されていないグレーティングが真空中で用い
られる場合、0.70μmの波長のブレーズを有するこ
とが計0でみいだされる。
第1次の回折は1反射面320に平行な電場を有する偏
向された光(伝達電気TE偏光モードの光)に関し、第
8図で曲I!330で示した効率を示す。
向された光(伝達電気TE偏光モードの光)に関し、第
8図で曲I!330で示した効率を示す。
伝達磁場1M偏光モード(反射面320に平行な磁場)
で偏光された光の場合において、波長の関数の効率は曲
11322で示される特性を有することがみいだされる
。第一1次のTM偏光モードは、曲5336で示される
特性を示し、第一1次においてTMモードで偏光した光
は第8図で曲838で示される特性を有する。曲1!3
32から、伝達磁気TMモードにおいてグレーティング
のピーク効率は64.8%になり、これに比較してTE
モードのピーク効率は67.3%である。この発明のグ
レーティング略よ点333において45%の改善された
効率を示す。
で偏光された光の場合において、波長の関数の効率は曲
11322で示される特性を有することがみいだされる
。第一1次のTM偏光モードは、曲5336で示される
特性を示し、第一1次においてTMモードで偏光した光
は第8図で曲838で示される特性を有する。曲1!3
32から、伝達磁気TMモードにおいてグレーティング
のピーク効率は64.8%になり、これに比較してTE
モードのピーク効率は67.3%である。この発明のグ
レーティング略よ点333において45%の改善された
効率を示す。
第1図から第8図の種々の構成によって示されたものと
多少ことなる形のグレーティングが第9図に示される。
多少ことなる形のグレーティングが第9図に示される。
ここで、透過面418ど反斜面420の角は90°より
小さい。しかしながら入射光428の方向は而420に
ほぼ平行である。特に透過面418に垂直な方向に対す
る入射の角をaとすると、透過面418と反射面420
の間の角は90°−aとなる。
小さい。しかしながら入射光428の方向は而420に
ほぼ平行である。特に透過面418に垂直な方向に対す
る入射の角をaとすると、透過面418と反射面420
の間の角は90°−aとなる。
第10図に示すグレーティングに関し、同じ設定が得ら
れる。ここで反射面520とこれに対応する透過面51
8との間の角は90”より大きく、入射光528は反射
面520に平行な方向から透過面518に入射する。透
過面518とこれに対応する反射面520との間の角が
Uであり、透過面518に垂直な方向に対する入射光5
28の角る。
れる。ここで反射面520とこれに対応する透過面51
8との間の角は90”より大きく、入射光528は反射
面520に平行な方向から透過面518に入射する。透
過面518とこれに対応する反射面520との間の角が
Uであり、透過面518に垂直な方向に対する入射光5
28の角る。
一般に、第9図および第10図に示した@造および配列
は、グレーテイング層416および516を通る光の伝
達を非摂動状態で進めるために入射光の方向を反射面に
平行に保持づる。
は、グレーテイング層416および516を通る光の伝
達を非摂動状態で進めるために入射光の方向を反射面に
平行に保持づる。
しかしながら他の可能性が存在し、第11図に示される
。特に、この実施例において、波面628は垂直に関す
るある角度を持ってグレーティングの透過面618に向
かって進む。波面628は透明層616に入ると、第1
1図で想像線640で示したように透過面618に垂直
な方向に曲る。
。特に、この実施例において、波面628は垂直に関す
るある角度を持ってグレーティングの透過面618に向
かって進む。波面628は透明層616に入ると、第1
1図で想像線640で示したように透過面618に垂直
な方向に曲る。
すなわち、スネルの法則の結果、反射面620に平行で
ない入射光は透明層616に入った光はこの方向に曲げ
られる。このようにして、透明層616を通った波面6
28の非爪肋伝播が保持される。
ない入射光は透明層616に入った光はこの方向に曲げ
られる。このようにして、透明層616を通った波面6
28の非爪肋伝播が保持される。
光学n器における高光入力低分解分光を達成するために
、透過グレーティング構造が提案された。
、透過グレーティング構造が提案された。
カーペンタのプリズムまたは“グラズム”と呼ばれるプ
リズム面の従来の透過プリズムは波長を角度置換しない
手段における分解を供給する。しかしながら小さなプリ
ズム界面を右する従来の古都u的透過グレーティングに
おいて、効率は常に制限されていることが理論的および
経験的に示されている。第12図はこの発明の実施例を
示したもので、この弁明のグレーティングは、その面に
配置された層16′を有し、複数の114’が形成され
たh−ペンタのプリズム10′の形をとる。
リズム面の従来の透過プリズムは波長を角度置換しない
手段における分解を供給する。しかしながら小さなプリ
ズム界面を右する従来の古都u的透過グレーティングに
おいて、効率は常に制限されていることが理論的および
経験的に示されている。第12図はこの発明の実施例を
示したもので、この弁明のグレーティングは、その面に
配置された層16′を有し、複数の114’が形成され
たh−ペンタのプリズム10′の形をとる。
更に他の可能性が第13図に示される。ここでグレーテ
ィング710は反射型で、反射性誘電物質でコーティン
グされた伝導性金属面718を有し、金属コーティング
724によってコーティングされた反射面720に対し
直角に配置される。
ィング710は反射型で、反射性誘電物質でコーティン
グされた伝導性金属面718を有し、金属コーティング
724によってコーティングされた反射面720に対し
直角に配置される。
好ましくは金属面718に直角に入q・1シた平面波面
を有する光は反射層726で反射され、干渉パターンを
形成する。反射層726はSiO+とTlO2の交互層
を含む。反射面720はグレーディングからの非摂動反
射およびTE平面波面の場合における有効な動作を保持
する。
を有する光は反射層726で反射され、干渉パターンを
形成する。反射層726はSiO+とTlO2の交互層
を含む。反射面720はグレーディングからの非摂動反
射およびTE平面波面の場合における有効な動作を保持
する。
この発明は現代の個々の工程に関し適用可能である。特
に、マスタグレーティングおよびそのレプリカを作るた
めに多数の工程の中の1つを用いることができる。干渉
計問罪下においてダイヤモンド工具により切削すること
ができ、ツー91合成によってブレーズの断面をレーザ
で記録し、静止波の縁でレーザ記録し、断面の修正にし
たがった反応性プラズマ、方向性化学エツチングまたは
X線複写によって記録することができる。
に、マスタグレーティングおよびそのレプリカを作るた
めに多数の工程の中の1つを用いることができる。干渉
計問罪下においてダイヤモンド工具により切削すること
ができ、ツー91合成によってブレーズの断面をレーザ
で記録し、静止波の縁でレーザ記録し、断面の修正にし
たがった反応性プラズマ、方向性化学エツチングまたは
X線複写によって記録することができる。
マスタ850が作成されると、非常に高品質のグレーテ
ィングが望まれていても負型的なグレーティングのレプ
リカ(写し)が作られ、マスタは透明物質上に作られ、
レプリカに関し以下に示ずように加工される。
ィングが望まれていても負型的なグレーティングのレプ
リカ(写し)が作られ、マスタは透明物質上に作られ、
レプリカに関し以下に示ずように加工される。
複写において、金属(通常アルミニューム)層852は
真空蒸着器内において、マスタ850の上の置かれる。
真空蒸着器内において、マスタ850の上の置かれる。
この動作tよ不純物トレイスのためアルミニュームがマ
スタに41着しないように低員空中で行われる。
スタに41着しないように低員空中で行われる。
その硬化剤によって十分混合された液体J、ボ4゜シ樹
脂のM854は用意されたマスタの上に置かれ第13図
に示すようにサンドイッチを形成する。
脂のM854は用意されたマスタの上に置かれ第13図
に示すようにサンドイッチを形成する。
これらの要素は例えば40℃のオーブン内に置かれ、適
した温度で、エポキシに用いられる適当な時間で硬化さ
れる。その後ブランクとマスタは分離される。エポキシ
854内のグレーティングのレプリカを有する複写85
8は、鉄工ツヂングによって透明面から選択的に取除か
れた金属FJ852を有している。
した温度で、エポキシに用いられる適当な時間で硬化さ
れる。その後ブランクとマスタは分離される。エポキシ
854内のグレーティングのレプリカを有する複写85
8は、鉄工ツヂングによって透明面から選択的に取除か
れた金属FJ852を有している。
また、全ての金属、化学、位置射性コーティング(もし
望むなら)を取除き、以下に示すような方向性金属被覆
方法を用いてもよい。
望むなら)を取除き、以下に示すような方向性金属被覆
方法を用いてもよい。
位置射コーティングはよく知られている。(例えば[光
製造技術JD、F、ホーン、アダムヒルガー社、ブリス
トルによるページ328−227をみよ。)コーティン
グは例えばThF4またはM Q F 2の単コーティ
ング反反射体からなる。このコーティングはメタリック
コーティングのあとに適用される。
製造技術JD、F、ホーン、アダムヒルガー社、ブリス
トルによるページ328−227をみよ。)コーティン
グは例えばThF4またはM Q F 2の単コーティ
ング反反射体からなる。このコーティングはメタリック
コーティングのあとに適用される。
四分の1波長層内でM Q F 2によりコーティング
すると、グレーティングの屈折率が1.62であれば、
伝達グレーティングの反射性は5.6%から0.64%
に減少する。
すると、グレーティングの屈折率が1.62であれば、
伝達グレーティングの反射性は5.6%から0.64%
に減少する。
単層に関し、ne =no nsのとき最良の結果が得
られることが知られている。ここでneは諺肴したコー
ティングの屈折率、noはグレーティングの周囲の屈折
率、nsはグレーティングプリズム構造の屈折率である
。
られることが知られている。ここでneは諺肴したコー
ティングの屈折率、noはグレーティングの周囲の屈折
率、nsはグレーティングプリズム構造の屈折率である
。
単一またはそれ以上の位置射コーティングの層に関し、
TiO2およびMOF2の交互層、またはM g F
2およびH[02の交互層はThF4およびSiO2の
交互層より少なく用いられる。連続層の光学的厚さは四
分の1波長である。
TiO2およびMOF2の交互層、またはM g F
2およびH[02の交互層はThF4およびSiO2の
交互層より少なく用いられる。連続層の光学的厚さは四
分の1波長である。
二層に関し、n1=n2 (no /ns )のどぎ
最良の結果が得られる。n2は蒸着したコーティングの
高い屈折率、noは回折の外部または周囲の屈折率、n
sはグレーティングプリズム構造の屈折率である。
最良の結果が得られる。n2は蒸着したコーティングの
高い屈折率、noは回折の外部または周囲の屈折率、n
sはグレーティングプリズム構造の屈折率である。
位置射コーティングはグレーティングのプリズム面に適
用され、また透過グレーティングの背面に適用される。
用され、また透過グレーティングの背面に適用される。
グレーティングが位置Q4I8でコーティングされた後
、透過グレーティング970(第15図)は真空蒸着器
内に置かれる。グレーティングはるつぼ972から長い
距離りの位置に配置される。るつぼの中火の点Aからグ
レーティングの中心の点Aまでの間のラインに直角な位
置が金属化される。
、透過グレーティング970(第15図)は真空蒸着器
内に置かれる。グレーティングはるつぼ972から長い
距離りの位置に配置される。るつぼの中火の点Aからグ
レーティングの中心の点Aまでの間のラインに直角な位
置が金属化される。
蒸着は従来のフィラメント蒸着または電子銃蒸着を用い
てマスタ974を通して実行される。
てマスタ974を通して実行される。
この発明によれば反射状蒸着が行われる。この蒸着の前
に基板を加熱し、吸収された不純物を取除くが好ましい
。
に基板を加熱し、吸収された不純物を取除くが好ましい
。
シート状の3KWの放射ヒータが反射器の下のチャンバ
の頂部に取付けられ、基板温度を一定に制御する。また
クォーツハロゲン加熱ユニットが反射器に取付けられ、
支持棒で結ばれた水冷リングが基板ホルダの下に搭載さ
れ、MW流からシールドされる。
の頂部に取付けられ、基板温度を一定に制御する。また
クォーツハロゲン加熱ユニットが反射器に取付けられ、
支持棒で結ばれた水冷リングが基板ホルダの下に搭載さ
れ、MW流からシールドされる。
フィルムとこのフィルムが配置される面どの間の付着を
良好にするために、フィルムを置くまえにガスの分利り
水またはグリースから面を自由にすることが必要である
。これは、真空グーヤンバ内に置く前に、フレオン、ア
ルコールまたはこれに類似する溶媒で成分を洗浄し、真
空にポンプで引いた後、高電圧グロー放電のイオン衝撃
に表面をさらす。
良好にするために、フィルムを置くまえにガスの分利り
水またはグリースから面を自由にすることが必要である
。これは、真空グーヤンバ内に置く前に、フレオン、ア
ルコールまたはこれに類似する溶媒で成分を洗浄し、真
空にポンプで引いた後、高電圧グロー放電のイオン衝撃
に表面をさらす。
物質が蒸発するまでフィラメン!・がf′fi流によっ
て加熱される。抵抗加熱フィラメントは低電圧、高電流
AC減圧変圧器から供給され、要求電流りが高くなると
、変圧器は10ボルトで400アンペアまたは20ボル
トで200アンペアの連続チューティの結果熱0荷を取
るように設計される。
て加熱される。抵抗加熱フィラメントは低電圧、高電流
AC減圧変圧器から供給され、要求電流りが高くなると
、変圧器は10ボルトで400アンペアまたは20ボル
トで200アンペアの連続チューティの結果熱0荷を取
るように設計される。
種々の変圧器が初段の電力変圧器の入力を制御1?する
たに必要である。種々の変圧器および電力変圧器の間の
ライン電流計の検査はオペレータがソースをゆっくり温
め、フィラメントからの溶隔小滴におけるコーテイング
物質の破壊を妨げる。
たに必要である。種々の変圧器および電力変圧器の間の
ライン電流計の検査はオペレータがソースをゆっくり温
め、フィラメントからの溶隔小滴におけるコーテイング
物質の破壊を妨げる。
第15図において、高電圧t11979によって駆動さ
れた電子980は、フィラメント電源981によって駆
動される加熱フィラメント982から故山され、電場で
加速され、磁気偏向手段983によってほぼ2704偏
向され、溶隔した然着物質984上に収束される。加熱
フィラメント982からの比較的小さなωの蒸発物質は
シールド986の使用により配置されるフィルムを汚さ
ない。
れた電子980は、フィラメント電源981によって駆
動される加熱フィラメント982から故山され、電場で
加速され、磁気偏向手段983によってほぼ2704偏
向され、溶隔した然着物質984上に収束される。加熱
フィラメント982からの比較的小さなωの蒸発物質は
シールド986の使用により配置されるフィルムを汚さ
ない。
6−10KVの範囲の高電圧は第14図のるつぼ972
を形成するアノードに向かって電子を加速する。
を形成するアノードに向かって電子を加速する。
焦点の大きさはベーネルトポテンシャルの変化によって
変わり、加えて、商業的可能な装置を可能4Cするff
1lX−Yt査がある。10KWcm−1の電力密度が
金属のために要求される。走査は、グレーティング満に
平行な方向のみ実行される。
変わり、加えて、商業的可能な装置を可能4Cするff
1lX−Yt査がある。10KWcm−1の電力密度が
金属のために要求される。走査は、グレーティング満に
平行な方向のみ実行される。
更に電子銃の利点は、種々の形および大きさのるつぼを
用いることができることにある。黒光した分子はそれら
が衝突するガス分子がこれらの通路に存在しないので、
ソースから全ての方向に直愉的に発散する。黒光した物
質は冷たい面で固まり、フィルムが形成され、このフィ
ルムの厚さは蒸着の期間および速度、ソースの配置、ソ
ースと?!!?N面との間の距離に依存Jる。
用いることができることにある。黒光した分子はそれら
が衝突するガス分子がこれらの通路に存在しないので、
ソースから全ての方向に直愉的に発散する。黒光した物
質は冷たい面で固まり、フィルムが形成され、このフィ
ルムの厚さは蒸着の期間および速度、ソースの配置、ソ
ースと?!!?N面との間の距離に依存Jる。
この弁明の利用は分光測定法、分光螢光測定法、天文学
に広がる。
に広がる。
以上この発明の図示した実施例について述べたが、もち
ろん種々の変形例が通常の当業者であれば考えられるこ
とを理解すべきである。これらの変形例はこの弁明の趣
旨および範囲において特許請求の範囲のみによって限定
され、明らかにされる。
ろん種々の変形例が通常の当業者であれば考えられるこ
とを理解すべきである。これらの変形例はこの弁明の趣
旨および範囲において特許請求の範囲のみによって限定
され、明らかにされる。
第1図はこのJP明にしたがって構成されたグレーティ
ングの部分透視図、第2図は第1図に示したグレーティ
ングの部分拡大図、第3図はこの弁明にしたがって構成
したグレーティングの部分側面図、第4図は第3図のグ
レーティングの実験特性を従来の透過グレーティングの
計nした特性と比較したグラフ、第5図はこの弁明にし
たがって構成したさらに他のグレーティングを示す図、
第6図は第5図のグレーティングの実験特性を従来の透
過グレーティングの計籠した特性と比較したグラフ、第
7図はこの弁明にしたがって構成したさらに他のグレー
ティングを示す図、第8図は第7図のグレーティングの
実験特性を従来の透過グレーティングの計口した特性と
比較したグラフ、第9図は面が形成する角が鋭角である
この発明の他の実施例を示す図、第10図は面が形成す
る角が純角であるこの発明の他の実施例を示す図、第1
1図は動作の特に有利なモードを示す回折関数の略図、
第12図はこの弁明のグレーティングに関係するカーペ
ンタのプリズムの側面図、第13図はこの発明の原理に
関する反射グレーティングの拡大図、第14図はレプリ
カの構成を示す図、第15図はこの発明にしたがったグ
レーティングの真空蒸着を示す図、第16図は第15図
のるつぼを形成する装置を示す図である。 10・・・グレーティング、12・・・U板、14・・
・溝、18・・・透過面、20・・・反射面。 」9土− ユ9L ヱ9L 」五9土− エ9.13
ングの部分透視図、第2図は第1図に示したグレーティ
ングの部分拡大図、第3図はこの弁明にしたがって構成
したグレーティングの部分側面図、第4図は第3図のグ
レーティングの実験特性を従来の透過グレーティングの
計nした特性と比較したグラフ、第5図はこの弁明にし
たがって構成したさらに他のグレーティングを示す図、
第6図は第5図のグレーティングの実験特性を従来の透
過グレーティングの計籠した特性と比較したグラフ、第
7図はこの弁明にしたがって構成したさらに他のグレー
ティングを示す図、第8図は第7図のグレーティングの
実験特性を従来の透過グレーティングの計口した特性と
比較したグラフ、第9図は面が形成する角が鋭角である
この発明の他の実施例を示す図、第10図は面が形成す
る角が純角であるこの発明の他の実施例を示す図、第1
1図は動作の特に有利なモードを示す回折関数の略図、
第12図はこの弁明のグレーティングに関係するカーペ
ンタのプリズムの側面図、第13図はこの発明の原理に
関する反射グレーティングの拡大図、第14図はレプリ
カの構成を示す図、第15図はこの発明にしたがったグ
レーティングの真空蒸着を示す図、第16図は第15図
のるつぼを形成する装置を示す図である。 10・・・グレーティング、12・・・U板、14・・
・溝、18・・・透過面、20・・・反射面。 」9土− ユ9L ヱ9L 」五9土− エ9.13
Claims (20)
- (1)第1の伝播光学的特性の組を有し、全てほぼ第1
の方向を向いて位置する複数の第1の切子面と、 第2の伝播光学的特性の組を有し、全てほぼ第2の方向
を向いて位置する複数の第2の切子面とから形成された
複数の溝を具え、 前記第1の切子面は回折入射光の方向を向き、前記第2
の切子面は前記回折入射光の摂動を妨げる伝播光学的特
性を有するとともにその方向を向く回折格子。 - (2)前記第2の切子面は、前記回折入射光の伝播方向
とほぼ平行の方向を向く請求項(1)記載の回折格子。 - (3)前記溝は透明層内に形成され、 前記第1の組の伝播光学的特性は高透過性を有し、 前記第1の切子面に配置され、前記第1の組の伝播光学
的特性を与える透過性コーティングを更に有し、 前記第2の組の伝播光学的特性は高反射性を有し、 前記第2の切子面に配置され、前記第2の組の伝播光学
的特性を与える伝導性面を有する請求項(1)記載の回
折格子。 - (4)前記透過コーティングは、四分の1波長の厚さの
単一の層を有する請求項(3)記載の回折格子。 - (5)前記透過コーティングは、MgF_2およびF_
4からなる組から選択される請求項(4)記載の回折格
子。 - (6)前記透過コーディングは、四分の1波長の厚さの
多層を有する請求項(4)記載の回折格子。 - (7)前記透過コーディングは、次の組から交互に選択
された物質を有する請求項(6)記載の回折格子。 1)MgF_2およびHfO_2 2)TiO_2およびMgF_2 3)ThF_4およびSiO_2 - (8)前記第1の組の伝播光学的特性は高反射性を有し
、 前記第1の組の伝播光学的特性を与える反射性誘電体コ
ーティングを更に有し、 前記第2の組の光学的伝播特性は高伝導性を有し、 前記第2の切子面に配置され、反射格子を形成する金属
コーティングを更に有する請求項(1)記載の回折格子
。 - (9)前記第1の切子面は前記第2の切子面とほぼ直角
である請求項(3)記載の回折格子。 - (10)前記第1の切子面への入射光が前記第1の切子
面にほぼ直角に入射する角度で前記透明層を支持する手
段を更に具えた請求項(9)記載の回折格子。 - (11)前記第1および第2の切子面は透明層によって
形成されるとともにその上に配置され、前記第2の切子
面が前記第1の切子面への入射光とほぼ平行となる位置
で前記透明層を支持する手段を更に備え、 前記入射光が前記透明層を通つて伝わるように前記第2
の面が前記入射光に平行となる位置で前記入射光が前記
第1の切子面を通って伝達される請求項(3)記載の回
折格子。 - (12)前記第1および第2の切子面は部分的に透明物
質の平面ウェハ材料によつて形成される請求項(3)記
載の回折格子。 - (13)前記透明物質のウェハ材料は曲折している請求
項(12)記載の回折格子。 - (14)前記曲折部は凸レンズであり、これによって前
記第1の切子面を伝達する前記入射光の収束が達成され
る請求項(13)の回折格子。 - (15)前記第1の切子面は、前記第2の切子面に関し
て60゜から120゜の間の角度に形成される請求項(
1)記載の回折格子。 - (16)以下の工程を具えた回折格子の製造方法。 (a)透明物質に複数の第1の切子面を刻み、前記第1
の切子面は第1の方向を向くように刻まれる工程。 (b)前記透明物質に複数の第2の切子面を刻み、前記
第2の切子面は第2の方向を向くように刻まれる工程。 (c)前記第2の切子面の上に反射物質を配置する工程
。 - (17)前記反射物質は前記第1および第2の切子面の
両者の上に配置され、その後第1の切子面から除去され
る請求項(16)記載の方法。 - (18)前記第1の切子面の上に透明コーティングが配
置される請求項(16)記載の方法。 - (19)以下の工程を具えた回折格子の製造方法。 (a)基板に複数の第1の切子面を刻み、前記第1の切
子面は第1の方向を向くように刻まれる工程。 (b)前記基板に複数の第2の切子面を刻み、前記第2
の切子面は第2の方向を向き、マスタ格子を形成するよ
うに刻まれる工程。 (c)前記マスタ格子のレプリカを塑造し、前記第2の
切子面によって塑造された切子面の上に反射物質を配置
する工程。 - (20)以下の工程を具えた回折格子の製造方法。 (a)基板に複数の第1の切子面刻み、前記第1の切子
面は第1の方向を向くように刻まれる工程。 (b)前記基板に複数の第2の切子面を刻み、前記第2
の切子面は第2の方向を向き、マスタ格子を形成するよ
うに刻まれる工程。 (c)前記マスタ格子の上に反射層を配置する工程。 (d)前記マスタグレーティングのレプリカをエポキシ
で塑造し、前記第2の切子面上で塑造された切子面に反
射物質を配置する工程。 (e)前記エポキシが硬くなまで前記エポキシを硬化さ
せる工程。 (f)金属でコーティングされ、それに付着した前記硬
化したエポキシ層を前記マスタから分離する工程。 (g)前記第1の切子面によって塑造された切子面から
前記金属をエッチング除去する工程。
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