JPH059028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はホログラムおよび位相シフト回折格
子の製造方法に関し、特にDFB（デイストリビユ
ーテツト・フイード・バツク、分布帰還）型半導
体レーザの単一軸モード化に用いられる位相シフ
ト回折格子の製造方法に関するものである。

［従来技術］ 半導体レーザの縦モードを単一化することは、
光フアイバ通信における波長分散による波形歪の
防止、安定な高速変調による超高速伝送、雑音の
低減や光応用計測等において極めて重要な課題で
ある。しかし、フアブリペロ型共振器を有する半
導体レーザでは、縦モード選択性が十分ではない
ので共振器に回折格子を内蔵したDFBレーザが
開発された。全体に一様な構造のDFBレーザで
は２つの縦モードが発振するため、回折格子の中
央付近に1/4波長相当の位相シフトを付加した回
折格子を用いる方法が採られている。

このような位相シフト回折格子の製造方法とし
ては、ポジ、ネガ２種類のレジストを使い分け
て、これらの各領域の位相を反転させることによ
り、1/4波長相当分の位相シフトを生じさせる方
法がある。

また、他の方法として、位相シフトに相当する
段差を有する石英のコンタクトマスクを用いる方
法である。前者についての文献としては、宇高勝
之他著の「電子通信学会技術報告」、OQE85−11
巻、第69〜第76頁に記載の論文「λ／４シフト
InGaAsP／InP DFBレーザ」があり、また後者
についての文献としては、白崎正孝他著の「電子
通信学会技術報告」、OQE85−60巻、第57〜第64
頁に記載の論文「DFBレーザ用1/4波長シフト回
折格子の形成方法の提案−位相マスクの考案とそ
の効果−」がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述の従来技術には、次のような問題点があ
る。第１のポジ、ネガ２種類のレジストを使いわ
ける方法には、レジスト塗布、現像、エツチング
ともに各３回という非常に多数のプロセス工程を
必要とし、その結果歩留りが低いという問題点が
あつた。又、第２のコンタクトマスクを用いる方
法には、コンタクトマスクでの光の回折のために
光の位相が変化し、位相シフト部分に所望の格子
が形成されず、いわゆる遷移領域ができてしまう
という問題点があり、また回折格子の周期毎に異
なるコンタクトマスクを用意しなければならない
という問題点もあつた。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点
を解決し、簡便なプロセス工程で、しかも位相シ
フト部の遷移領域が小さくでき、また回折格子の
周期によらず適用できるホログラムおよび位相シ
フト回折格子の製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 第１の発明のホログラムの製造方法の構成は、
所望の位相シフトを生じさせる位相板を斜入射の
平行光で照射して得られる回折波面と参照光束と
の干渉光を感光体層に照射し、この感光体層上に
前記干渉光による凹凸を形成したことを特徴とす
る。

第２の発明の位相シフト回折格子の製造方法の
構成は、所望の位相シフトを生じさせる位相板を
斜入射の平行光で照射して得られる回折波面を、
参照光束と干渉させてホログラムを製造する第１
の工程と、前記ホログラムを前記参照光と共役な
波面で照射して得られる波面を、前記位相板の配
置されていた面で平行光束と干渉させてウエハー
上に設けた感光体に照射し、この感光体上に位相
シフト回折格子を形成する第２の工程とを含むこ
とを特徴とする。

［作用］ 本発明の作用・原理は次の通りである。

本発明では、回折格子を製作するために２光束
干渉露光法を用い、この２光束のうちの一方の光
束が干渉面で位相シフトした波面になるようなホ
ログラフイの原理を用いて、このような波面を発
生させることを基本原理としている。ホログラム
には波面を凍結し、再生できる特徴がある。

本発明では、まず所望の位相シフトを生じさせ
る位相板を平行光で照射して得られる波面を参照
波面と干渉させてホログラムを形成する。このホ
ログラムは、位相板での回折波面を記録している
ので、ホログラムを製作した時の参照波面と共役
な照明光でホログラムを裏面から照射すると、位
相板からの波面の逆進波面が再生されるので、ホ
ログラム製作時に位相板が置かれていた面上では
位相板透過直後の、すなわち所望の位相シフトし
た波面の逆進波面が得られることになる。そこで
この波面と平行光束とを適当な角度で干渉させれ
ば、位相シフト干渉縞が得られ、この干渉縞を感
光体に記録することにより、位相シフト回折格子
を形成できる。

［実施例］ 以下本発明の実施例について図面を参照して説
明する。なお以下の説明では説明を容易にするた
めに、位相板の段差や回折格子の溝を実際よりも
拡大して模式的に示している。

第１図は、本願の第１の発明のホログラムの製
作光学系の一例を示す断面図である。所望の位相
シフトを与える位相板１を斜入射の平行光２で照
射し、透過波３を可干渉な平行参照光４と干渉さ
せて、基板６上の感光体層５に記録する。

本実施例では、光源として波長325mmのHe−
Cdレーザを用いたため、位相板１は325mmの光を
透過する石英にエツチングにより、形成され、1/
４波長の位相シフト格子を複数同一ウエハー上に
形成するため、位相板１には複数の位相シフト部
を設けている。また、感光体層５には、フオトレ
ジストAZ−1350を用いて、この感光体層５を現
象後そのままホログラムとして用いることもでき
るが、長期にわたつて使用するためには、記録さ
れたフオトレジストパターンをマスクとして、石
英基板６にエツチングで転写しておくことが好ま
しい。フオトレジストのままで用いる場合のフオ
トレジストの溝深さ、及び石英基板６に転写して
用いる場合の溝深さは、両者ともに約0.5μｍ程度
で、約30％の回折効率が得られた。

第２図は本願の第２の発明のホログラムを用い
た位相シフト回折格子の製作光学系の一例を示す
断面図である。この図で石英基板６上にホログラ
ム７が形成されている。このホログラム７を製作
時の波面（第２図の平行光４）と共役な波面８
を、このホログラム７の裏面から照射すると、回
折波９を生じる。この回折波９はホログラム製作
時の位相板透過波面（第２図の波面３）の逆進波
面である。そこでホログラム製作時に位相板１の
あつた位置には、位相板透過直後の、すなわち位
相シフトした波面が出来ている。この位置に感光
体であるフオトレジスト１１を塗布したウエハー
１０を置いて、もう一方の干渉光束１２と干渉さ
せることにより、位相シフト格子を形成できる。

なお、本実施例では、波長1.5μｍの半導体レー
ザ用に0.2μｍ周期の回折格子を形成するために、
ウエハー１０に対する２光束９，１２の入射角は
各々50.7゜とした。また、光束９の入射角は固定
で、光束１２の入射角を変えることで格子周期を
変えることができる。また、本実施例において、
第１図に示したように表面に対して垂直に溝が形
成された位相板１を用いると、段差部分での透過
光の位相シフトが急峻でなくなり、結果的に遷移
領域が拡大してしまう。

第３図は第１の本発明の他の実施例の好ましい
位相板１３を示した側面図である。本実施例は、
図に示すように斜入射の平行光束２に平行な溝の
側面を持つ位相板１３を用いることで遷移領域の
小さい位相シフト格子を形成できる。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によれば、通常
の干渉露光法と同じように簡便な工程で、位相シ
フト部の遷移領域の小さい、任意の周期を有する
位相シフト回折格子が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例を説明する光学
系の断面図、第２図は第２の発明の位相シフト回
折格子の製作時の光学系を示す断面図、第３図は
第１の発明に用いる好ましい位相板を説明するた
めのホログラムの製作光学系の断面図である。 １，１３……位相板、２，４，８，１２……平
行光束、３，９……回折波面、５，１１……感光
体層、６……石英基板、７……ホログラム、１０
……ウエハー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所望の位相シフトを生じさせる位相板を斜入
   射の平行光で照射して得られる回折波面と参照光
   束との干渉光を感光体層に照射し、この感光体層
   上に前記干渉光による凹凸を形成することを特徴
   とするホログラムの製造方法。 ２ 所望の位相シフトを生じさせる位相板を斜入
   射の平行光で照射して得られる回折波面を、参照
   光束と干渉させてホログラムを製作する第１の工
   程と、前記ホログラムを前記参照光と共役な波面
   で照射して得られる波面を、前記位相板の配置さ
   れていた面で平行光束と干渉させてウエハー上に
   設けた感光体に照射し、この感光体に位相シフト
   回折格子を形成する第２の工程とを含むことを特
   徴とする位相シフト回折格子の製造方法。 (3) 位相板が溝の有無によつて位相シフトを生じ
   る位相板からなり、かつ前記溝の側面が斜入射平
   行光の光束とほぼ平行になつていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の位相シフト回折
   格子の製造方法。