JPH031641B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH031641B2 JPH031641B2 JP57209999A JP20999982A JPH031641B2 JP H031641 B2 JPH031641 B2 JP H031641B2 JP 57209999 A JP57209999 A JP 57209999A JP 20999982 A JP20999982 A JP 20999982A JP H031641 B2 JPH031641 B2 JP H031641B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- grating
- diffraction
- angle
- shape
- 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.)
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1809—Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は三角形状の反射型レリーフ回折格子に
関するもので、主な利用分野として、分光器の波
長分散素子、ホロスキヤナーのホログラム媒体、
光集積回路での回折格子、光導波路へのグレーテ
イング・カプラ、光通信での波長分割素子等を挙
げることができる。
関するもので、主な利用分野として、分光器の波
長分散素子、ホロスキヤナーのホログラム媒体、
光集積回路での回折格子、光導波路へのグレーテ
イング・カプラ、光通信での波長分割素子等を挙
げることができる。
（従来技術）
反射型表面レリーフ回折格子では、回折格子形
状がブレーズ条件を満たす場合に高い回折効率が
得られることが知られている。
状がブレーズ条件を満たす場合に高い回折効率が
得られることが知られている。
ここで、ブレーズ条件は、回折格子に入射した
光の回折角を、ブレーズされた表面の、三角形の
斜面での入射角に一致させることで得られる。
光の回折角を、ブレーズされた表面の、三角形の
斜面での入射角に一致させることで得られる。
例えば、第１図において、回折格子間隔をｄと
し、ブレーズ角θの直線格子１に波長λの光を入
射角αで入射させた場合を考えてみる。このと
き、１次回折光の回折角をβとすれば、ブレーズ
面２に対して入射角と回折光が正反射の関係（す
なわちα−θ＝θ−β）にあるとき、ブレーズ条
件を満たすという。
し、ブレーズ角θの直線格子１に波長λの光を入
射角αで入射させた場合を考えてみる。このと
き、１次回折光の回折角をβとすれば、ブレーズ
面２に対して入射角と回折光が正反射の関係（す
なわちα−θ＝θ−β）にあるとき、ブレーズ条
件を満たすという。
例えば光導波路へのグレーテイング・カプラに
用いられる反射型ブレーズ回折格子では、回折格
子間隔ｄを狭くする必要があるが、上記のような
反射型ブレーズ格子では、回折格子間隔ｄが狭く
なるにつれて、入射光Ｌの偏光効果により、回折
光L1の回折効率が必ずしも高くはなくなる。そ
して、この傾向は特に、入射光Ｌの偏光方向が回
折格子溝に平行（第１図の紙面を貫く方向）な直
線偏光の場合に著しい。又、上記ブレーズ条件を
整えることが回折効率を向上する上でどこまで有
効か明らかでない。なお、第１図中、符号L0は
０次光を示す。
用いられる反射型ブレーズ回折格子では、回折格
子間隔ｄを狭くする必要があるが、上記のような
反射型ブレーズ格子では、回折格子間隔ｄが狭く
なるにつれて、入射光Ｌの偏光効果により、回折
光L1の回折効率が必ずしも高くはなくなる。そ
して、この傾向は特に、入射光Ｌの偏光方向が回
折格子溝に平行（第１図の紙面を貫く方向）な直
線偏光の場合に著しい。又、上記ブレーズ条件を
整えることが回折効率を向上する上でどこまで有
効か明らかでない。なお、第１図中、符号L0は
０次光を示す。
（目 的）
この発明の目的は、回折格子溝に対し平行な電
気ベクトルを有する直線偏光が入射する場合に、
回折格子溝が狭くなつても高い回折効率を得るこ
とができるような反射型レリーフ回折格子を提供
することにある。
気ベクトルを有する直線偏光が入射する場合に、
回折格子溝が狭くなつても高い回折効率を得るこ
とができるような反射型レリーフ回折格子を提供
することにある。
本発明は上記の目的を達成させるため、回折格
子間隔がｄの反射型表面レリーフ回折格子におい
て、波長がλがあつて回折格子溝と平行な電気ベ
クトルを有する直線偏光を、入射角α＝sin-1
（λ／2d）の角度で入射させたとき、前記回折格
子間隔ｄと波長λがｄ／λ≦1.25の条件を満たし
かつ、回折格子形状を二等辺三角形で形成した事
を特徴としたものである。
子間隔がｄの反射型表面レリーフ回折格子におい
て、波長がλがあつて回折格子溝と平行な電気ベ
クトルを有する直線偏光を、入射角α＝sin-1
（λ／2d）の角度で入射させたとき、前記回折格
子間隔ｄと波長λがｄ／λ≦1.25の条件を満たし
かつ、回折格子形状を二等辺三角形で形成した事
を特徴としたものである。
以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
（構 成）
第２図は反射型レリーフ回折格子を拡大した状
況を示すが、図中、回折格子間隔ｄ及び回折格子
深さを一定として三角形の斜面（ブレーズ面）の
幅d1を変化させることで回折格子の三角形状が変
化する。例えばd1／ｄ＝０では左の直角三角形、
d1／ｄ＝0.5では二等辺三角形、d1／ｄ＝１では
右の直角三角形の形状となる。上記中、d1／ｄ＝
１のときがブレーズ条件を満たし得る回折格子形
状である。
況を示すが、図中、回折格子間隔ｄ及び回折格子
深さを一定として三角形の斜面（ブレーズ面）の
幅d1を変化させることで回折格子の三角形状が変
化する。例えばd1／ｄ＝０では左の直角三角形、
d1／ｄ＝0.5では二等辺三角形、d1／ｄ＝１では
右の直角三角形の形状となる。上記中、d1／ｄ＝
１のときがブレーズ条件を満たし得る回折格子形
状である。
第３図は反射型レリーフ格子でのブレーズ化の
効果を検討するために行なわれたシミユレーシヨ
ンの結果を示したもので、回折格子の三角形状を
変えたときの回折効率の変化を示している。第３
図に示す結果は、次の条件のもとに得られた。
効果を検討するために行なわれたシミユレーシヨ
ンの結果を示したもので、回折格子の三角形状を
変えたときの回折効率の変化を示している。第３
図に示す結果は、次の条件のもとに得られた。
(1) 入射光は波長λ＝0.6328μmのHe−Neレーザ
光で、回折格子溝に平行な直線偏光を使用す
る。
光で、回折格子溝に平行な直線偏光を使用す
る。
(2) 入射角は入射角と回折角が一致する所謂リト
ロー入射となるよう設定する。リトロー入射条
件は第１図でα＝βの場合でありα＝sin-1
（λ／2d）を満たす。
ロー入射となるよう設定する。リトロー入射条
件は第１図でα＝βの場合でありα＝sin-1
（λ／2d）を満たす。
(3) 回折格子の反射体は銀を蒸着したものを使用
する。
する。
図示の如く、回折格子間隔により回折効率の変
化のしかたが異なつていることがわかる。即ちｄ
＞1.00μmではブレーズ条件（d1／ｄ＝1.0）での
回折効率が最大となつているが、ｄ≦0.80では二
等辺三角形状（d1／ｄ＝0.5）のときに回折効率
が最大となつている。つまり、波長λ＝
0.6328μmの光が入射する場合には、回折格子間
隔が0.80μm以下の格子ではブレーズ条件を満た
し得るd1／ｄ＝1.0での回折効率が最大にならず
ブレーズ化の効果がないといえる。
化のしかたが異なつていることがわかる。即ちｄ
＞1.00μmではブレーズ条件（d1／ｄ＝1.0）での
回折効率が最大となつているが、ｄ≦0.80では二
等辺三角形状（d1／ｄ＝0.5）のときに回折効率
が最大となつている。つまり、波長λ＝
0.6328μmの光が入射する場合には、回折格子間
隔が0.80μm以下の格子ではブレーズ条件を満た
し得るd1／ｄ＝1.0での回折効率が最大にならず
ブレーズ化の効果がないといえる。
一方、第３図を別の角度から見直すと第７図を
得る。即ち、第７図は回折格子間隔ｄを入射光の
波長λ（＝0.6328μm）で規格化し各々のｄ／λで
最大の回折効率が得られるd1／ｄを求めた結果を
示している。この図で、 ｄ／λ≧1.58はブレーズ角となるd1／ｄ＝１
で最大効率となる領域、 1.58＞ｄ／λ＞1.25はブレーズ角形状及び二
等辺三角形以外で最大効率となる領域、 ｄ／λ≦1.5は二等辺三角形状（d1／ｄ＝0.5）
で最大効率となる領域で、このが本発明の領
域に相当する。
得る。即ち、第７図は回折格子間隔ｄを入射光の
波長λ（＝0.6328μm）で規格化し各々のｄ／λで
最大の回折効率が得られるd1／ｄを求めた結果を
示している。この図で、 ｄ／λ≧1.58はブレーズ角となるd1／ｄ＝１
で最大効率となる領域、 1.58＞ｄ／λ＞1.25はブレーズ角形状及び二
等辺三角形以外で最大効率となる領域、 ｄ／λ≦1.5は二等辺三角形状（d1／ｄ＝0.5）
で最大効率となる領域で、このが本発明の領
域に相当する。
以上の検討より、回折格子間隔を入射光の波長
で規格化し、且つ、他のシミユレーシヨンの結果
等を総合して、ｄ／λ≦1.25の場合、反射型レリ
ーフ回折格子では、格子形状を二等辺三角形とし
たときに高い回折効率が得られることになる。
で規格化し、且つ、他のシミユレーシヨンの結果
等を総合して、ｄ／λ≦1.25の場合、反射型レリ
ーフ回折格子では、格子形状を二等辺三角形とし
たときに高い回折効率が得られることになる。
ここで、上記検討結果は、入射角α＝sin-1
（λ／2d）としたものであるが、この入射角が最
適であること、すなわち、最大回折効率が得られ
ることを確認してみる。第４図は、三角形状の反
射型レリーフ回折格子の入射角変化に対する回折
効率変化を示している。図示の結果は、回折格子
間隔ｄ＝0.447μm、回折格子深さｈ＝0.53μmの二
等辺三角形状を有し、回折格子表面には銀が蒸着
されている反射型レリーフ回折格子に、波長λ＝
0.6328μmであつて回折格子溝に平行に直線偏光
するHe−Neレーザ光を入射させて得られた。図
示の如く、入射角α＝45゜で回折効率が最大とな
つていることがわかる。即ち、これは、入射角α
＝sin-1（λ／2d）のとき、回折効率が最大となる
ことを意味している。このようなことから、ｄ／
λ≦1.25なる二等辺三角形状の反射型レリーフ回
折格子では、入射角α＝sin-1（λ／2d）の角度で
光を入射させることにより回折効率が最大になる
ことが確認できた。
（λ／2d）としたものであるが、この入射角が最
適であること、すなわち、最大回折効率が得られ
ることを確認してみる。第４図は、三角形状の反
射型レリーフ回折格子の入射角変化に対する回折
効率変化を示している。図示の結果は、回折格子
間隔ｄ＝0.447μm、回折格子深さｈ＝0.53μmの二
等辺三角形状を有し、回折格子表面には銀が蒸着
されている反射型レリーフ回折格子に、波長λ＝
0.6328μmであつて回折格子溝に平行に直線偏光
するHe−Neレーザ光を入射させて得られた。図
示の如く、入射角α＝45゜で回折効率が最大とな
つていることがわかる。即ち、これは、入射角α
＝sin-1（λ／2d）のとき、回折効率が最大となる
ことを意味している。このようなことから、ｄ／
λ≦1.25なる二等辺三角形状の反射型レリーフ回
折格子では、入射角α＝sin-1（λ／2d）の角度で
光を入射させることにより回折効率が最大になる
ことが確認できた。
本発明に係る三角形状の反射型レリーフ回折格
子は公知のルーリングエンジンによりアルミニユ
ウム基板をけがくことで作製できる。上記けがき
により作製された回折格子形状を第５図に示す。
子は公知のルーリングエンジンによりアルミニユ
ウム基板をけがくことで作製できる。上記けがき
により作製された回折格子形状を第５図に示す。
又、ガラス基板上にホトレジスト等の感光性樹
脂を塗布し、２光束渉光で露光し、現像するホト
リングラフイー技術によつても作製できる。ホト
リングラフイー技術では一般に格子形状は正弦波
状であるが、過現像を行なうことで第６図に示す
如くガラス基板３上の感光性樹脂４を略二等辺三
角形状とすることができ、これに光反射性の金属
層を形成することで二等辺三角形状の反射型レリ
ーフ回折格子を得る。
脂を塗布し、２光束渉光で露光し、現像するホト
リングラフイー技術によつても作製できる。ホト
リングラフイー技術では一般に格子形状は正弦波
状であるが、過現像を行なうことで第６図に示す
如くガラス基板３上の感光性樹脂４を略二等辺三
角形状とすることができ、これに光反射性の金属
層を形成することで二等辺三角形状の反射型レリ
ーフ回折格子を得る。
更に、上記のけがいたアルミニユウム基板や、
ホトリングラフイー技術を施した感光性樹脂層を
マスターとして公知の複製技術を用いてレプリカ
を作製し、その表面に光反射性の金属層を形成し
て三角形状の反射型レリーフ回折格子を作製する
こともできる。
ホトリングラフイー技術を施した感光性樹脂層を
マスターとして公知の複製技術を用いてレプリカ
を作製し、その表面に光反射性の金属層を形成し
て三角形状の反射型レリーフ回折格子を作製する
こともできる。
（効 果）
このように本発明では、ｄ／λ≦1.25の回折格
子間隔をもつ反射型レリーフ回折格子において、
回折格子形状を二等辺三角形とすることで、ブレ
ーズ条件を満たす回折格子よりも高い回折効率を
得ることができる。
子間隔をもつ反射型レリーフ回折格子において、
回折格子形状を二等辺三角形とすることで、ブレ
ーズ条件を満たす回折格子よりも高い回折効率を
得ることができる。
第１図は反射型レリーフ回折格子への入射光、
回折光の関係を説明した回折格子部の拡大断面
図、第２図は回折格子間隔と斜面幅の関係を説明
した反射型レリーフ回折格子部の拡大断面図、第
３図は回折格子間隔及び回折格子の三角形状と回
折効率との関係を説明した図、第４図は本発明に
係る三角形状の反射型レリーフ回折格子における
入射角と回折効率の関係を説明した図、第５図、
第６図は各々本発明に係る三角形状の反射型レリ
ーフ回折格子を製作する過程における回折格子部
の拡大断面図、第７図は各ｄ／λに対する最大回
折効率を得るためのd1／ｄを求めたこれら両者の
関係説明図である。
回折光の関係を説明した回折格子部の拡大断面
図、第２図は回折格子間隔と斜面幅の関係を説明
した反射型レリーフ回折格子部の拡大断面図、第
３図は回折格子間隔及び回折格子の三角形状と回
折効率との関係を説明した図、第４図は本発明に
係る三角形状の反射型レリーフ回折格子における
入射角と回折効率の関係を説明した図、第５図、
第６図は各々本発明に係る三角形状の反射型レリ
ーフ回折格子を製作する過程における回折格子部
の拡大断面図、第７図は各ｄ／λに対する最大回
折効率を得るためのd1／ｄを求めたこれら両者の
関係説明図である。
Claims (1)
- １ 回折格子間隔がｄの反射型表面レリーフ回折
格子において、波長がλであつて回折格子溝と平
行な電気ベクトルを有する直線偏光を、入射角α
＝sin-1（λ／2d）の角度で入射させたとき、前記
回折格子間隔ｄと波長λがｄ／λ≦1.25の条件を
満たしかつ、回折格子形状を二等辺三角形で形成
した事を特徴とする三角形状の反射型レリーフ回
折格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20999982A JPS59100404A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 三角形状の反射型レリ−フ回折格子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20999982A JPS59100404A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 三角形状の反射型レリ−フ回折格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59100404A JPS59100404A (ja) | 1984-06-09 |
| JPH031641B2 true JPH031641B2 (ja) | 1991-01-11 |
Family
ID=16582173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20999982A Granted JPS59100404A (ja) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | 三角形状の反射型レリ−フ回折格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59100404A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2599455B2 (ja) * | 1989-02-20 | 1997-04-09 | 松下電器産業株式会社 | 回析格子およびその製造方法 |
| JPH04316002A (ja) * | 1991-04-16 | 1992-11-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 偏光素子 |
| JPH06194123A (ja) * | 1992-12-24 | 1994-07-15 | Canon Inc | 変位検出装置 |
| JP5245521B2 (ja) * | 2008-04-30 | 2013-07-24 | 凸版印刷株式会社 | 表示体及びこれを用いた情報印刷物 |
| EP2300859B1 (en) * | 2008-05-05 | 2016-01-13 | Nanocomp Oy Ltd. | Light manipulation arrangement |
| CN101770048A (zh) * | 2010-03-11 | 2010-07-07 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 偏振无关高效率石英透射三角光栅 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5515133A (en) * | 1978-07-18 | 1980-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Production of plane diffraction grating |
-
1982
- 1982-11-30 JP JP20999982A patent/JPS59100404A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59100404A (ja) | 1984-06-09 |
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