JPH04330404A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
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- JPH04330404A JPH04330404A JP2214791A JP2214791A JPH04330404A JP H04330404 A JPH04330404 A JP H04330404A JP 2214791 A JP2214791 A JP 2214791A JP 2214791 A JP2214791 A JP 2214791A JP H04330404 A JPH04330404 A JP H04330404A
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- thin film
- laser beam
- film
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- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 19
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Landscapes
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は部屋の効率的な採光に用
いられるホログラムのようなサブミクロンオ−ダの溝を
有する回折格子の製造方法に関する。
いられるホログラムのようなサブミクロンオ−ダの溝を
有する回折格子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、太陽光を室内に導入する際の光学
素子として回折格子（以下グレ−ティングという）を用
いる方法が注目されている。これは図６に示す如く本来
わずかな間接光しか到達しないような領域を、グレ−テ
ィングを用いることにより、太陽光を回折せしめ、より
多くの平行光線を取り入れて、室内を明るくしようとす
るものである。これは直進性をもった光がグレ−ティン
グを通過することによって、直進方向以外に１次、２次
、・・・高次の方向に一定の角度をもって回折するため
であり、設計によって採光性の悪い部屋を改善すること
ができるものである。
素子として回折格子（以下グレ−ティングという）を用
いる方法が注目されている。これは図６に示す如く本来
わずかな間接光しか到達しないような領域を、グレ−テ
ィングを用いることにより、太陽光を回折せしめ、より
多くの平行光線を取り入れて、室内を明るくしようとす
るものである。これは直進性をもった光がグレ−ティン
グを通過することによって、直進方向以外に１次、２次
、・・・高次の方向に一定の角度をもって回折するため
であり、設計によって採光性の悪い部屋を改善すること
ができるものである。
【０００３】一方、このようなグレ−ティングはル−リ
ングエンジン方式やレ−ザホログラフィック干渉方式を
用いて作製されるのが一般的である。しかしながら採光
用グレ−ティングのようにサブミクロンオ−ダの溝を形
成する場合、前者の方法によれば１枚の製作時間が１０
日〜１０数日と大きく掛かり、大面積のグレ−ティング
の量産には向かないという問題点があった。
ングエンジン方式やレ−ザホログラフィック干渉方式を
用いて作製されるのが一般的である。しかしながら採光
用グレ−ティングのようにサブミクロンオ−ダの溝を形
成する場合、前者の方法によれば１枚の製作時間が１０
日〜１０数日と大きく掛かり、大面積のグレ−ティング
の量産には向かないという問題点があった。
【０００４】また後者の方法によれば溝形状が矩形に近
いものに制限され、特定の次数の回折光強度を高めるブ
レ−ズができないという欠点があった。因みに図７（ａ
）〜（ｈ）は種々のグレ−ティングの溝形状と１次光の
回折効率との関係を示すが、（ａ）（ｂ）のシャ−プな
二等辺三角形及び丸みを帯びた二等辺三角形では回折効
率が夫々９９．０％，９５．９％であり、他のものが９
０％未満であるのに比べて極めて高いことが知られてい
る。従ってこのような二等辺三角形状の溝を簡単に短時
間で作ることのできる方法が必要となる。
いものに制限され、特定の次数の回折光強度を高めるブ
レ−ズができないという欠点があった。因みに図７（ａ
）〜（ｈ）は種々のグレ−ティングの溝形状と１次光の
回折効率との関係を示すが、（ａ）（ｂ）のシャ−プな
二等辺三角形及び丸みを帯びた二等辺三角形では回折効
率が夫々９９．０％，９５．９％であり、他のものが９
０％未満であるのに比べて極めて高いことが知られてい
る。従ってこのような二等辺三角形状の溝を簡単に短時
間で作ることのできる方法が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に鑑みて為されたものであり、二等辺三角形状
の溝を有する採光用のグレ−ティングを作製するのに最
適な方法を提供することを目的とするものである。
の問題点に鑑みて為されたものであり、二等辺三角形状
の溝を有する採光用のグレ−ティングを作製するのに最
適な方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板表面にＰ
ＭＭＡ系，ＰＥＴ系，ポリイミド系，ポリカ−ボネ−ト
系，あるいはポリアミド系の有機物の薄膜を形成し、前
記薄膜にその表面に垂直な方向に対して任意の照射角度
でレ−ザビ−ムを照射する第１の工程と、前記薄膜にそ
の表面に垂直な方向に対して前記第１工程のレ−ザビ−
ムと対称な照射角度でレ−ザビ−ムを照射する第２の工
程とを施し、これら第１・第２工程によって前記薄膜表
面にアブレ−ション現象による断面二等辺三角形状の溝
を形成するものである。
ＭＭＡ系，ＰＥＴ系，ポリイミド系，ポリカ−ボネ−ト
系，あるいはポリアミド系の有機物の薄膜を形成し、前
記薄膜にその表面に垂直な方向に対して任意の照射角度
でレ−ザビ−ムを照射する第１の工程と、前記薄膜にそ
の表面に垂直な方向に対して前記第１工程のレ−ザビ−
ムと対称な照射角度でレ−ザビ−ムを照射する第２の工
程とを施し、これら第１・第２工程によって前記薄膜表
面にアブレ−ション現象による断面二等辺三角形状の溝
を形成するものである。
【０００７】
【作用】レ−ザビ−ムによる加工により、短時間で分解
能の高い大面積にわたる溝の形成が可能となり、且つア
ブレ−ション現象を利用することによって被加工物の温
度上昇を抑制しつつ、形の整った溝の形成が行える。
能の高い大面積にわたる溝の形成が可能となり、且つア
ブレ−ション現象を利用することによって被加工物の温
度上昇を抑制しつつ、形の整った溝の形成が行える。
【０００８】
【実施例】以下本発明のグレ−ティングの製造方法につ
いて図面に基づき詳細に説明する。
いて図面に基づき詳細に説明する。
【０００９】図１は加工時の概念図を示し、１はガラス
基板、２は該基板表面に形成された有機材料膜、３は前
記有機材料膜２の上方に位置し後述のレ−ザビ−ムを通
過せしめる等間隔の開口３１〜３３を有するマスク、４
はレ−ザビ−ムによる除去加工部、５，６は垂直方向Ｒ
に対して互いに対称な方向より前記マスク３の開口部に
入射するレ−ザビ−ムである。
基板、２は該基板表面に形成された有機材料膜、３は前
記有機材料膜２の上方に位置し後述のレ−ザビ−ムを通
過せしめる等間隔の開口３１〜３３を有するマスク、４
はレ−ザビ−ムによる除去加工部、５，６は垂直方向Ｒ
に対して互いに対称な方向より前記マスク３の開口部に
入射するレ−ザビ−ムである。
【００１０】前記基板１はガラスの他に金属等でもよく
、前記有機材料膜２としてはＰＭＭＡ系，ＰＥＴ系，ポ
リイミド系，ポリカ−ボネ−ト系，ポリアミド系，ある
いはその他のレ−ザビ−ムの入射によって構成分子がバ
ラバラの状態になる有機材料が用いられる。またレ−ザ
ビ−ム５，６は単一の光源からその照射角度をその都度
変更して照射するものであってもよいし、予め照射角度
を固定された一対の光源から照射されるものであっても
よい。
、前記有機材料膜２としてはＰＭＭＡ系，ＰＥＴ系，ポ
リイミド系，ポリカ−ボネ−ト系，ポリアミド系，ある
いはその他のレ−ザビ−ムの入射によって構成分子がバ
ラバラの状態になる有機材料が用いられる。またレ−ザ
ビ−ム５，６は単一の光源からその照射角度をその都度
変更して照射するものであってもよいし、予め照射角度
を固定された一対の光源から照射されるものであっても
よい。
【００１１】上記の構成において互いに対称な方向から
照射されるレ−ザビ−ム５，６は、前記マスク３の各開
口３１〜３３を通過して前記基板１表面の有機材料膜２
に照射される。このレ−ザビ−ム５，６の照射によって
前記有機材料膜２から除去加工部４が消失し、図２に示
すような二等辺三角形状の溝７１〜７２を有する採光用
のグレ−ティング７が形成される。
照射されるレ−ザビ−ム５，６は、前記マスク３の各開
口３１〜３３を通過して前記基板１表面の有機材料膜２
に照射される。このレ−ザビ−ム５，６の照射によって
前記有機材料膜２から除去加工部４が消失し、図２に示
すような二等辺三角形状の溝７１〜７２を有する採光用
のグレ−ティング７が形成される。
【００１２】ここで前記有機材料膜２から除去加工部４
が除去される現象は従来からよく知られている熱による
溶融現象ではなく、光エネルギによるアブレ−ションと
いう現象を利用したものである。
が除去される現象は従来からよく知られている熱による
溶融現象ではなく、光エネルギによるアブレ−ションと
いう現象を利用したものである。
【００１３】図３（ａ）〜（ｃ）は上述のアブレ−ショ
ン現象のメカニズムを示した図であり、マスク３の開口
３１〜３３を通過したレ−ザビ−ム５，６（具体的には
所定のエネルギ密度を有する波長１９３ｎｍのＡｒＦエ
キシマレ−ザに代表される紫外域あるいは遠紫外域のレ
−ザ光）の照射によって有機材料膜２に光エネルギがそ
の表面から数千Å程度の深さで吸収される（ａ）と、１
９３ｎｍの光エネルギは多くの有機分子の結合を直接解
離させるのに十分なエネルギを持っているため、該有機
材料膜２はこれを構成する長い鎖を有した分子の結合が
切られて光化学的に分解し（ｂ）、さらに余剰のエネル
ギが分解生成物の運動エネルギに変換されるため該分解
生成物は爆発的に飛散して除去加工部４は取り除かれる
（ｃ）。
ン現象のメカニズムを示した図であり、マスク３の開口
３１〜３３を通過したレ−ザビ−ム５，６（具体的には
所定のエネルギ密度を有する波長１９３ｎｍのＡｒＦエ
キシマレ−ザに代表される紫外域あるいは遠紫外域のレ
−ザ光）の照射によって有機材料膜２に光エネルギがそ
の表面から数千Å程度の深さで吸収される（ａ）と、１
９３ｎｍの光エネルギは多くの有機分子の結合を直接解
離させるのに十分なエネルギを持っているため、該有機
材料膜２はこれを構成する長い鎖を有した分子の結合が
切られて光化学的に分解し（ｂ）、さらに余剰のエネル
ギが分解生成物の運動エネルギに変換されるため該分解
生成物は爆発的に飛散して除去加工部４は取り除かれる
（ｃ）。
【００１４】このようにアブレ−ションは非熱的なメカ
ニズムであるため、前記除去加工部４のエッジは一般的
にシャ−プであり、精密さの要求される加工に適してい
る。
ニズムであるため、前記除去加工部４のエッジは一般的
にシャ−プであり、精密さの要求される加工に適してい
る。
【００１５】次に実際の作製例について以下に説明する
。図４はレ−ザ発振器８が１台で、基板１を回転テ−ブ
ル９に載置することによって該基板１のレ−ザ発振器８
に対する角度を調節し、２方向からのレ−ザビ−ム５，
６を照射する方式を示し、図５は２台のレ−ザ発振器１
０，１１を基板１に対して垂直方向に対称な角度に設定
して配置しこれらレ−ザ発振器１０，１１によって２方
向からのレ−ザビ−ム５，６を照射する方法を示す。こ
の時各レ−ザ発振器１０，１１から個々に照射してもよ
いし、あるいは同時に照射してもよい。
。図４はレ−ザ発振器８が１台で、基板１を回転テ−ブ
ル９に載置することによって該基板１のレ−ザ発振器８
に対する角度を調節し、２方向からのレ−ザビ−ム５，
６を照射する方式を示し、図５は２台のレ−ザ発振器１
０，１１を基板１に対して垂直方向に対称な角度に設定
して配置しこれらレ−ザ発振器１０，１１によって２方
向からのレ−ザビ−ム５，６を照射する方法を示す。こ
の時各レ−ザ発振器１０，１１から個々に照射してもよ
いし、あるいは同時に照射してもよい。
【００１６】尚、図４及び図５においてはマスク３及び
基板１表面の有機材料膜２は省略されており、基板材料
及び有機材料膜材料については図１の説明時に述べたも
のを使い、基板１の厚みは０．５〜５．０ｍｍ、有機材
料膜２の厚みは３〜５０μｍ、マスク３の開口３１〜３
３の幅は１〜１０μｍ、該開口３１〜３３の間隔は２〜
２０μｍとした。
基板１表面の有機材料膜２は省略されており、基板材料
及び有機材料膜材料については図１の説明時に述べたも
のを使い、基板１の厚みは０．５〜５．０ｍｍ、有機材
料膜２の厚みは３〜５０μｍ、マスク３の開口３１〜３
３の幅は１〜１０μｍ、該開口３１〜３３の間隔は２〜
２０μｍとした。
【００１７】またレ−ザ発振器８，１０，１１としては
、波長１５０〜３８０ｎｍのエキシマレ−ザ（ＡｒＦ，
ＫｒＦ，ＸｅＣｌあるいはその他の材料からなる）が最
適であるが、短波長，短パルスで且つ必要なエネルギ密
度を有するならば他のレ−ザ発振器でも適用可能である
。そしてこの時のレ−ザエネルギ密度は６０〜２０００
ｍＪ／ｃｍ２、パルスの繰り返し数は１〜４００Ｈｚに
設定した。この条件にて０．０１〜１．００μｍ／パル
スの加工速度が得られる。
、波長１５０〜３８０ｎｍのエキシマレ−ザ（ＡｒＦ，
ＫｒＦ，ＸｅＣｌあるいはその他の材料からなる）が最
適であるが、短波長，短パルスで且つ必要なエネルギ密
度を有するならば他のレ−ザ発振器でも適用可能である
。そしてこの時のレ−ザエネルギ密度は６０〜２０００
ｍＪ／ｃｍ２、パルスの繰り返し数は１〜４００Ｈｚに
設定した。この条件にて０．０１〜１．００μｍ／パル
スの加工速度が得られる。
【００１８】さて１０×１０×０．５ｃｍのガラス基板
１上に膜厚３．４８μｍのＰＭＭＡ膜を積層し、開口幅
１μｍ，開口間隔４μｍのマスクを被せる。基板１表面
への到達エネルギが２００ｍＪ／パルスのＡｒＦエキシ
マレ−ザをエネルギ密度２００ｍＪ／ｃｍ２，パルス繰
り返し周波数２００Ｈｚで基板１に対して垂直方向から
３０°傾けて図４のように２方向から別工程として照射
するとＰＭＭＡの加工が必要な距離は４μｍ×２方向で
あり、加工速度は０．０８μｍ／パルスであるため、一
枚のグレ−テイングの作製時間はわずか５０秒となる。
１上に膜厚３．４８μｍのＰＭＭＡ膜を積層し、開口幅
１μｍ，開口間隔４μｍのマスクを被せる。基板１表面
への到達エネルギが２００ｍＪ／パルスのＡｒＦエキシ
マレ−ザをエネルギ密度２００ｍＪ／ｃｍ２，パルス繰
り返し周波数２００Ｈｚで基板１に対して垂直方向から
３０°傾けて図４のように２方向から別工程として照射
するとＰＭＭＡの加工が必要な距離は４μｍ×２方向で
あり、加工速度は０．０８μｍ／パルスであるため、一
枚のグレ−テイングの作製時間はわずか５０秒となる。
【００１９】このようにして前記図２で示したように基
板１表面の有機材料膜２にシャ−プなエッジを有する二
等辺三角形状の溝を短時間で形成できる。できたグレ−
テイングを原版としてこれのレプリカを取るという方法
を用いればグレ−ティングの量産化も可能である。
板１表面の有機材料膜２にシャ−プなエッジを有する二
等辺三角形状の溝を短時間で形成できる。できたグレ−
テイングを原版としてこれのレプリカを取るという方法
を用いればグレ−ティングの量産化も可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上の説明の如く、基板表面に
ＰＭＭＡ系，ＰＥＴ系，ポリイミド系，ポリカ−ボネ−
ト系，あるいはポリアミド系の有機物の薄膜を形成し、
前記薄膜にその表面に垂直な方向に対して任意の照射角
度でレ−ザビ−ムを照射する第１の工程と、前記薄膜に
その表面に垂直な方向に対して前記第１工程のレ−ザビ
−ムと対称な照射角度でレ−ザビ−ムを照射する第２の
工程とを施し、これら第１・第２工程によって前記薄膜
表面にアブレ−ション現象による断面二等辺三角形状の
溝を形成するものであるから、シャ−プなエッジを有す
る大面積にわたる溝の形成が容易に且つ熱的手段によら
ずに短時間ででき、特に採光用回折格子の量産化に有力
な製造方法となる効果が期待できる。
ＰＭＭＡ系，ＰＥＴ系，ポリイミド系，ポリカ−ボネ−
ト系，あるいはポリアミド系の有機物の薄膜を形成し、
前記薄膜にその表面に垂直な方向に対して任意の照射角
度でレ−ザビ−ムを照射する第１の工程と、前記薄膜に
その表面に垂直な方向に対して前記第１工程のレ−ザビ
−ムと対称な照射角度でレ−ザビ−ムを照射する第２の
工程とを施し、これら第１・第２工程によって前記薄膜
表面にアブレ−ション現象による断面二等辺三角形状の
溝を形成するものであるから、シャ−プなエッジを有す
る大面積にわたる溝の形成が容易に且つ熱的手段によら
ずに短時間ででき、特に採光用回折格子の量産化に有力
な製造方法となる効果が期待できる。
【図１】本発明回折格子の製造方法を示す概念図である
。
。
【図２】作製された回折格子を示す側面図である。
【図３】アブレ−ション現象のメカニズムを示す図であ
り、（ａ）はレ−ザの光エネルギの吸収工程を示す図、
（ｂ）は膜を構成する有機分子の結合を切り該有機分子
を解離する工程を示す図、（ｃ）は解離した有機分子が
爆発的に飛散する状態を示す図である。
り、（ａ）はレ−ザの光エネルギの吸収工程を示す図、
（ｂ）は膜を構成する有機分子の結合を切り該有機分子
を解離する工程を示す図、（ｃ）は解離した有機分子が
爆発的に飛散する状態を示す図である。
【図４】本発明製造法を実施するための装置の一実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図５】図４とは異なった装置の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図６】回折格子による採光の概念図である。
【図７】（ａ）〜（ｆ）は夫々相異なる形状の回折格子
とその回折効率を示す図である。
とその回折効率を示す図である。
１ 基板
２ 有機材料膜
３ マスク
４ 除去加工部
５，６ レ−ザビ−ム
７ 完成した回折格子
８，１０，１１ レ−ザ発振器
Claims (1)
- 【請求項１】 基板表面にＰＭＭＡ系，ＰＥＴ系，ポ
リイミド系，ポリカ−ボネ−ト系，あるいはポリアミド
系の有機物の薄膜を形成し、前記薄膜にその表面に垂直
な方向に対して任意の照射角度でレ−ザビ−ムを照射す
る第１の工程と、前記薄膜にその表面に垂直な方向に対
して前記第１工程のレ−ザビ−ムと対称な照射角度でレ
−ザビ−ムを照射する第２の工程とを施し、これら第１
・第２工程によって前記薄膜表面にアブレ−ション現象
による断面二等辺三角形状の溝を形成する回折格子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214791A JPH04330404A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2214791A JPH04330404A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04330404A true JPH04330404A (ja) | 1992-11-18 |
Family
ID=12074752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2214791A Pending JPH04330404A (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04330404A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292609B1 (en) | 1998-10-20 | 2001-09-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical components including an optical element having a surface that is tapered |
| US6525296B2 (en) | 1998-10-20 | 2003-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of processing and optical components |
| CN101576627A (zh) * | 2009-06-24 | 2009-11-11 | 合肥工业大学 | 基于pet的曲面亚波长光栅的制作方法 |
-
1991
- 1991-02-15 JP JP2214791A patent/JPH04330404A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6292609B1 (en) | 1998-10-20 | 2001-09-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical components including an optical element having a surface that is tapered |
| US6525296B2 (en) | 1998-10-20 | 2003-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of processing and optical components |
| CN101576627A (zh) * | 2009-06-24 | 2009-11-11 | 合肥工业大学 | 基于pet的曲面亚波长光栅的制作方法 |
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