JPH11258413A - 光束分割素子 - Google Patents
光束分割素子Info
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- JPH11258413A JPH11258413A JP10063755A JP6375598A JPH11258413A JP H11258413 A JPH11258413 A JP H11258413A JP 10063755 A JP10063755 A JP 10063755A JP 6375598 A JP6375598 A JP 6375598A JP H11258413 A JPH11258413 A JP H11258413A
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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
- G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の光束分割素子は、回折効率がで７０％
〜８５％と低い値に止まっており、入射光の強度を十分
有効に利用することができず、光エネルギーのロスが大
きいという問題がある。 【解決手段】 帯状の基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...
が基板Ｂ上に等ピッチで多数並列して形成される。基板
Ｂは、基準パターンＰも含めて透明な樹脂材料、または
ガラス材料で形成されており、入射光を回折させて複数
の光束に分割する透過型のグレーティング型光束分割素
子である。それぞれの基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...
は、ピッチ内で与える位相差が非線形に変化するよう、
すなわち、二値ではなく多値の値を持つよう形成され、
しかも、隣接する基準位相パターンの間に位相ギャップ
を持たない滑らかな連続形状とされている。
〜８５％と低い値に止まっており、入射光の強度を十分
有効に利用することができず、光エネルギーのロスが大
きいという問題がある。 【解決手段】 帯状の基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...
が基板Ｂ上に等ピッチで多数並列して形成される。基板
Ｂは、基準パターンＰも含めて透明な樹脂材料、または
ガラス材料で形成されており、入射光を回折させて複数
の光束に分割する透過型のグレーティング型光束分割素
子である。それぞれの基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...
は、ピッチ内で与える位相差が非線形に変化するよう、
すなわち、二値ではなく多値の値を持つよう形成され、
しかも、隣接する基準位相パターンの間に位相ギャップ
を持たない滑らかな連続形状とされている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、グレーティング
型の光束分割素子に関する。
型の光束分割素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のグレーティング型の光束分割素子
は、例えば特開平５−３２３１１０号公報、特開平７−
２２５３０５号公報等に開示されている。これらの公報
には、単一の位相高さを持つ不均等幅の矩形パターンを
利用して奇数本、あるいは偶数本の回折光を得る光束分
割素子が開示される。
は、例えば特開平５−３２３１１０号公報、特開平７−
２２５３０５号公報等に開示されている。これらの公報
には、単一の位相高さを持つ不均等幅の矩形パターンを
利用して奇数本、あるいは偶数本の回折光を得る光束分
割素子が開示される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た公報に記載された従来の光束分割素子は、回折効率が
前者の実施例で７０％〜８５％、後者の実施例で８１％
と低い値に止まっており、入射光の強度を十分有効に利
用することができず、光エネルギーのロスが大きいとい
う問題がある。
た公報に記載された従来の光束分割素子は、回折効率が
前者の実施例で７０％〜８５％、後者の実施例で８１％
と低い値に止まっており、入射光の強度を十分有効に利
用することができず、光エネルギーのロスが大きいとい
う問題がある。
【０００４】この発明は、上述した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、回折効率を従来の素子より
も高めることができる光束分割素子を提供することを目
的とする。
鑑みてなされたものであり、回折効率を従来の素子より
も高めることができる光束分割素子を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるグレー
ティング型の光束分割素子は、上記の目的を達成させる
ため、帯状の基準位相パターンを、そのピッチ内で与え
る位相差が非線形に変化するよう形成し、かつ、隣接す
る基準位相パターンの間での位相ギャップを有しない連
続形状としたことを特徴とする。
ティング型の光束分割素子は、上記の目的を達成させる
ため、帯状の基準位相パターンを、そのピッチ内で与え
る位相差が非線形に変化するよう形成し、かつ、隣接す
る基準位相パターンの間での位相ギャップを有しない連
続形状としたことを特徴とする。
【０００６】上記のように非線形な位相差を与えること
により、回折効率を高めることができ、かつ、隣接する
基準位相パターン間に位相ギャップがないため、モール
ド時に金型から素子へパターンを正確に複写できる。ま
た、全体をメニスカスのシリンドリカル形状とすると、
製造工程の負担を軽減することができる。なお、位相ギ
ャップを持たない場合、回折効率を高く保つためには、
回折による光束の分割数を奇数とすることが望ましい。
また、光コンピュータ等への適用を考えた場合には、２
n＋１本、例えば５，９，１７本に分割し、１本をモニ
ター用等に供するのが効果的である。
により、回折効率を高めることができ、かつ、隣接する
基準位相パターン間に位相ギャップがないため、モール
ド時に金型から素子へパターンを正確に複写できる。ま
た、全体をメニスカスのシリンドリカル形状とすると、
製造工程の負担を軽減することができる。なお、位相ギ
ャップを持たない場合、回折効率を高く保つためには、
回折による光束の分割数を奇数とすることが望ましい。
また、光コンピュータ等への適用を考えた場合には、２
n＋１本、例えば５，９，１７本に分割し、１本をモニ
ター用等に供するのが効果的である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる光束分割
素子の実施形態を説明する。図１は実施形態の光束分割
素子の基準位相パターンの形状を示す拡大図、図２は素
子全体を示す斜視図である。
素子の実施形態を説明する。図１は実施形態の光束分割
素子の基準位相パターンの形状を示す拡大図、図２は素
子全体を示す斜視図である。
【０００８】この発明の光束分割素子の回折パターンの
形成された部分は、図１に拡大して示されるように、ｘ
方向に延びる帯状の基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...が
基板Ｂ上に等ピッチでｙ方向に多数並列して形成され
る。基板Ｂは、基準パターンＰも含めて透明な樹脂材
料、またはガラス材料で形成されており、入射光を回折
させて複数の光束に分割する透過型のグレーティング型
光束分割素子である。
形成された部分は、図１に拡大して示されるように、ｘ
方向に延びる帯状の基準位相パターンＰ1，Ｐ2，...が
基板Ｂ上に等ピッチでｙ方向に多数並列して形成され
る。基板Ｂは、基準パターンＰも含めて透明な樹脂材
料、またはガラス材料で形成されており、入射光を回折
させて複数の光束に分割する透過型のグレーティング型
光束分割素子である。
【０００９】それぞれの基準位相パターンＰ1，Ｐ
2，...は、ｙ方向においてそのピッチ内で与える位相差
が非線形に変化するよう、すなわち、二値ではなく多値
の値を持つよう形成され、しかも、隣接する基準位相パ
ターンの間に位相ギャップを持たない滑らかな連続形状
とされている。このような構成によると、複数の回折光
を効率よく発生させることができる。なお、図１に示さ
れる基準位相パターンの形状は、後述する実施例５の基
準位相パターンを利用して形成されている。
2，...は、ｙ方向においてそのピッチ内で与える位相差
が非線形に変化するよう、すなわち、二値ではなく多値
の値を持つよう形成され、しかも、隣接する基準位相パ
ターンの間に位相ギャップを持たない滑らかな連続形状
とされている。このような構成によると、複数の回折光
を効率よく発生させることができる。なお、図１に示さ
れる基準位相パターンの形状は、後述する実施例５の基
準位相パターンを利用して形成されている。
【００１０】実施形態のように位相差が非線形に変化す
るような複雑な位相パターンを持つ回折格子は、干渉法
や、干渉法により得られたパターンをマスクとするエッ
チング法では正確に刻むことができない。そこで、ここ
では、機械刻線法によりマスターとなる金型を作成し、
その刻線されたマスターのパターンを樹脂や光学ガラス
に転写することにより光束分割素子を作成する。
るような複雑な位相パターンを持つ回折格子は、干渉法
や、干渉法により得られたパターンをマスクとするエッ
チング法では正確に刻むことができない。そこで、ここ
では、機械刻線法によりマスターとなる金型を作成し、
その刻線されたマスターのパターンを樹脂や光学ガラス
に転写することにより光束分割素子を作成する。
【００１１】また、機械刻線法によりマスターを形成す
る場合にも、平面上に位相パターンを形成するために
は、この平面に平行な面内の直交２軸方向と、平面に垂
直な高さ方向との全部で３次元の方向に対してバイトと
金型とを相対的に駆動制御しなければならず、加工に時
間がかかる上、３次元の制御で波長オーダーの精密なパ
ターンを刻むためには駆動装置のコストが高くなる。実
施形態では、形成される位相パターンが、その高さがｙ
方向に沿ってのみ変化し、ｘ方向については同一である
ことに着目し、ｘ方向を円周方向とする円柱面上に位相
パターンを形成するよう構成している。
る場合にも、平面上に位相パターンを形成するために
は、この平面に平行な面内の直交２軸方向と、平面に垂
直な高さ方向との全部で３次元の方向に対してバイトと
金型とを相対的に駆動制御しなければならず、加工に時
間がかかる上、３次元の制御で波長オーダーの精密なパ
ターンを刻むためには駆動装置のコストが高くなる。実
施形態では、形成される位相パターンが、その高さがｙ
方向に沿ってのみ変化し、ｘ方向については同一である
ことに着目し、ｘ方向を円周方向とする円柱面上に位相
パターンを形成するよう構成している。
【００１２】この方法によれば、バイトと金型との相対
的な位置を回転軸方向ｙと回転軸に近接、離反するｚ方
向の二次元方向に制御するのみで金型を加工することが
でき、比較的簡単な制御で実施形態のように位相パター
ンが多値、非線形の複雑な位相差を持つグレーティング
パターンのマスターを形成することができる。
的な位置を回転軸方向ｙと回転軸に近接、離反するｚ方
向の二次元方向に制御するのみで金型を加工することが
でき、比較的簡単な制御で実施形態のように位相パター
ンが多値、非線形の複雑な位相差を持つグレーティング
パターンのマスターを形成することができる。
【００１３】したがって、形成される光束分割素子１０
は、全体的に見ると、図２に示されるように、メニスカ
スのシリンダー形状となる。すなわち、破線で示される
円Ｃ1，Ｃ2を断面とする円柱に沿って形成された内側の
凹状の円柱面１１に、周方向に沿って延びる基準位相パ
ターンが母線方向に沿って複数並列して回折パターン部
１２が形成されている。なお、位相パターンは、光の入
射側、射出側のいずれに配置しても回折効果は同一であ
る。また、シリンダーの曲率半径が素子のサイズと比較
して十分に大きい場合には、素子の巨視的な全体形状は
平行平面板とみなすことができる。
は、全体的に見ると、図２に示されるように、メニスカ
スのシリンダー形状となる。すなわち、破線で示される
円Ｃ1，Ｃ2を断面とする円柱に沿って形成された内側の
凹状の円柱面１１に、周方向に沿って延びる基準位相パ
ターンが母線方向に沿って複数並列して回折パターン部
１２が形成されている。なお、位相パターンは、光の入
射側、射出側のいずれに配置しても回折効果は同一であ
る。また、シリンダーの曲率半径が素子のサイズと比較
して十分に大きい場合には、素子の巨視的な全体形状は
平行平面板とみなすことができる。
【００１４】
【実施例】次に、上記の実施形態に基づく具体的な実施
例である光束分割素子の構成例を１８例説明する。実施
例１〜９は入射光束をそれぞれ８光束、３光束、５光
束、７光束、９光束、１１光束、１３光束、１５光束、
１７光束に分割する素子であり、実施例１０〜１８はそ
れぞれ実施例１〜９の位相パターンの凹凸を反転させた
パターンを有する素子で、光束の分割数は反転前の実施
例と同一である。
例である光束分割素子の構成例を１８例説明する。実施
例１〜９は入射光束をそれぞれ８光束、３光束、５光
束、７光束、９光束、１１光束、１３光束、１５光束、
１７光束に分割する素子であり、実施例１０〜１８はそ
れぞれ実施例１〜９の位相パターンの凹凸を反転させた
パターンを有する素子で、光束の分割数は反転前の実施
例と同一である。
【００１５】各実施例の基準位相パターンは、光束を所
望の本数に分割するときに、(1)分割された各光束の強
度が同一になるようにすること、(2)目的とする分割数
以外の位置に余分な光が出ないようにすること、という
２つの条件を満たすよう最適化することにより求められ
た形状である。
望の本数に分割するときに、(1)分割された各光束の強
度が同一になるようにすること、(2)目的とする分割数
以外の位置に余分な光が出ないようにすること、という
２つの条件を満たすよう最適化することにより求められ
た形状である。
【００１６】
【実施例１】表１は、実施例１の８分割型の光束分割素
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示す。こ
の表では、基準位相パターンの１ピッチを図１のｙ方
向、すなわち位相パターンの並列方向に沿って０〜６３
の６４の座標に等分割し、各座標での相対的な形状を光
の位相差(単位：ラジアン)として示している。実形状
は、座標０の点からのｚ方向の距離として表される場
合、空気中での使用を前提とすると、使用波長をλ、素
子の屈折率をｎとして、位相×λ/(２π(ｎ−１))によ
り求められる。図３は、表１に示される実施例１の光束
分割素子の基準位相パターンの形状を示すグラフであ
り、縦軸が位相差、横軸が座標である。
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示す。こ
の表では、基準位相パターンの１ピッチを図１のｙ方
向、すなわち位相パターンの並列方向に沿って０〜６３
の６４の座標に等分割し、各座標での相対的な形状を光
の位相差(単位：ラジアン)として示している。実形状
は、座標０の点からのｚ方向の距離として表される場
合、空気中での使用を前提とすると、使用波長をλ、素
子の屈折率をｎとして、位相×λ/(２π(ｎ−１))によ
り求められる。図３は、表１に示される実施例１の光束
分割素子の基準位相パターンの形状を示すグラフであ
り、縦軸が位相差、横軸が座標である。
【００１７】
【表１】
【００１８】以下の表２は、上述の光束分割素子の光束
分割性能を示す数値であり、入射光の強度を１として、
分割された各光束の光量を±１０次の範囲で次数毎に示
している。回折効率は、目的とする分割数の回折光の強
度和が入射光束の強度に占める割合を示す。なお、表２
に示される回折光の強度分布は、図４のグラフに示され
ている。これらのグラフで、横軸は回折光の次数、縦軸
は入射光の強度を１としたときの各次数の回折光の強度
を示す。
分割性能を示す数値であり、入射光の強度を１として、
分割された各光束の光量を±１０次の範囲で次数毎に示
している。回折効率は、目的とする分割数の回折光の強
度和が入射光束の強度に占める割合を示す。なお、表２
に示される回折光の強度分布は、図４のグラフに示され
ている。これらのグラフで、横軸は回折光の次数、縦軸
は入射光の強度を１としたときの各次数の回折光の強度
を示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【実施例２】表３は、実施例２の３分割型の光束分割素
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図５のグラフに示される。また、この構成によ
る回折光の強度分布は、表４及び図６のグラフに示され
ている。
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図５のグラフに示される。また、この構成によ
る回折光の強度分布は、表４及び図６のグラフに示され
ている。
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【実施例３】表５は、実施例３の５分割型の光束分割素
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図７のグラフに示される。また、この構成によ
る回折光の強度分布は、表６及び図８のグラフに示され
ている。
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図７のグラフに示される。また、この構成によ
る回折光の強度分布は、表６及び図８のグラフに示され
ている。
【００２４】
【表５】
【００２５】
【表６】
【００２６】
【実施例４】表７は、実施例４の７分割型の光束分割素
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図９のグラフに示される。また、この構成によ
る回折光の強度分布は、表８及び図１０のグラフに示さ
れている。
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図９のグラフに示される。また、この構成によ
る回折光の強度分布は、表８及び図１０のグラフに示さ
れている。
【００２７】
【表７】
【００２８】
【表８】
【００２９】
【実施例５】表９は、実施例５の９分割型の光束分割素
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図１１のグラフに示される。また、この構成に
よる回折光の強度分布は、表１０及び図１２のグラフに
示されている。
子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示し、そ
の形状は図１１のグラフに示される。また、この構成に
よる回折光の強度分布は、表１０及び図１２のグラフに
示されている。
【００３０】
【表９】
【００３１】
【表１０】
【００３２】
【実施例６】表１１は、実施例６の１１分割型の光束分
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１３のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１２及び図１４のグ
ラフに示されている。
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１３のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１２及び図１４のグ
ラフに示されている。
【００３３】
【表１１】
【００３４】
【表１２】
【００３５】
【実施例７】表１３は、実施例７の１３分割型の光束分
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１５のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１４及び図１６のグ
ラフに示されている。
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１５のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１４及び図１６のグ
ラフに示されている。
【００３６】
【表１３】
【００３７】
【表１４】
【００３８】
【実施例８】表１５は、実施例８の１５分割型の光束分
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１７のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１６及び図１８のグ
ラフに示されている。
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１７のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１６及び図１８のグ
ラフに示されている。
【００３９】
【表１５】
【００４０】
【表１６】
【００４１】
【実施例９】表１７は、実施例９の１７分割型の光束分
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１９のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１８及び図２０のグ
ラフに示されている。
割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図１９のグラフに示される。また、この
構成による回折光の強度分布は、表１８及び図２０のグ
ラフに示されている。
【００４２】
【表１７】
【００４３】
【表１８】
【００４４】
【実施例１０】表１９は、実施例１０の８分割型の光束
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２１のグラフに示される。この形状
は、実施例１の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例１の数値と一致する。
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２１のグラフに示される。この形状
は、実施例１の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例１の数値と一致する。
【００４５】
【表１９】
【００４６】
【実施例１１】表２０は、実施例１１の３分割型の光束
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２２のグラフに示される。この形状
は、実施例２の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例２の数値と一致する。
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２２のグラフに示される。この形状
は、実施例２の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例２の数値と一致する。
【００４７】
【表２０】
【００４８】
【実施例１２】表２１は、実施例１２の５分割型の光束
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２３のグラフに示される。この形状
は、実施例３の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例３の数値と一致する。
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２３のグラフに示される。この形状
は、実施例３の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例３の数値と一致する。
【００４９】
【表２１】
【００５０】
【実施例１３】表２２は、実施例１３の７分割型の光束
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２４のグラフに示される。この形状
は、実施例４の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例４の数値と一致する。
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２４のグラフに示される。この形状
は、実施例４の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例４の数値と一致する。
【００５１】
【表２２】
【００５２】
【実施例１４】表２３は、実施例１４の９分割型の光束
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２５のグラフに示される。この形状
は、実施例５の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例５の数値と一致する。
分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を示
し、その形状は図２５のグラフに示される。この形状
は、実施例５の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例５の数値と一致する。
【００５３】
【表２３】
【００５４】
【実施例１５】表２４は、実施例１５の１１分割型の光
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２６のグラフに示される。この形状
は、実施例６の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例６の数値と一致する。
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２６のグラフに示される。この形状
は、実施例６の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例６の数値と一致する。
【００５５】
【表２４】
【００５６】
【実施例１６】表２５は、実施例１６の１３分割型の光
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２７のグラフに示される。この形状
は、実施例７の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例７の数値と一致する。
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２７のグラフに示される。この形状
は、実施例７の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例７の数値と一致する。
【００５７】
【表２５】
【００５８】
【実施例１７】表２６は、実施例１７の１５分割型の光
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２８のグラフに示される。この形状
は、実施例８の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例８の数値と一致する。
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２８のグラフに示される。この形状
は、実施例８の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例８の数値と一致する。
【００５９】
【表２６】
【００６０】
【実施例１８】表２７は、実施例１８の１７分割型の光
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２９のグラフに示される。この形状
は、実施例９の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例９の数値と一致する。
束分割素子に用いられる基準位相パターンの数値構成を
示し、その形状は図２９のグラフに示される。この形状
は、実施例９の光束分割素子の位相パターンの凹凸を反
転させた形状であり、各次数毎の回折光の強度、および
回折効率は、実施例９の数値と一致する。
【００６１】
【表２７】
【００６２】上述のように、各実施例の回折効率はいず
れも９２％以上であり、最大では実施例５、１４の構成
により理論上９９％まで高めることができ、入射光量の
有効利用が可能となる。ただし、この性能(回折効率)
は、基準位相パターンが設計値通りに形成された場合の
性能であり、パターンに誤差がある場合には、性能は劣
化する。回折効率のバラツキを約１０％以下に抑えよう
とした場合、許容される位相誤差は２％程度となる。例
えば、段差が１μmの場合には、０．０２μmの精度で基
準位相パターンを形成する必要がある。
れも９２％以上であり、最大では実施例５、１４の構成
により理論上９９％まで高めることができ、入射光量の
有効利用が可能となる。ただし、この性能(回折効率)
は、基準位相パターンが設計値通りに形成された場合の
性能であり、パターンに誤差がある場合には、性能は劣
化する。回折効率のバラツキを約１０％以下に抑えよう
とした場合、許容される位相誤差は２％程度となる。例
えば、段差が１μmの場合には、０．０２μmの精度で基
準位相パターンを形成する必要がある。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基準位相パターンをそのピッチ内で与えられる位相
差が非線形に変化するよう形成したことにより、従来よ
り高い回折効率で入射光を分割することができる。ま
た、隣接する基準位相パターン間に位相ギャップがない
ため、モールド時に金型から素子へパターンを正確に複
写できる。
ば、基準位相パターンをそのピッチ内で与えられる位相
差が非線形に変化するよう形成したことにより、従来よ
り高い回折効率で入射光を分割することができる。ま
た、隣接する基準位相パターン間に位相ギャップがない
ため、モールド時に金型から素子へパターンを正確に複
写できる。
【００６４】さらに、全体をメニスカスのシリンドリカ
ル形状とすると、製造工程の負担を軽減することができ
る。なお、位相ギャップを持たない場合、回折効率を高
く保つためには、回折による光束の分割数を奇数とする
ことが望ましい。また、光コンピュータ等への適用を考
えた場合には、２n＋１本、例えば５，９，１７本に分
割し、１本をモニター用等に供するのが効果的である。
ル形状とすると、製造工程の負担を軽減することができ
る。なお、位相ギャップを持たない場合、回折効率を高
く保つためには、回折による光束の分割数を奇数とする
ことが望ましい。また、光コンピュータ等への適用を考
えた場合には、２n＋１本、例えば５，９，１７本に分
割し、１本をモニター用等に供するのが効果的である。
【図１】 実施形態の光束分割素子の位相パターンを拡
大して示す拡大斜視図。
大して示す拡大斜視図。
【図２】 実施形態の光束分割素子の全体構成を示す斜
視図。
視図。
【図３】 実施例１の８分割型の光束分割素子の基準位
相パターンの構成を示すグラフ。
相パターンの構成を示すグラフ。
【図４】 実施例１の光束分割素子の回折光の強度分布
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図５】 実施例２の３分割型の光束分割素子の基準位
相パターンの構成を示すグラフ。
相パターンの構成を示すグラフ。
【図６】 実施例２の光束分割素子の回折光の強度分布
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図７】 実施例３の５分割型の光束分割素子の基準位
相パターンの構成を示すグラフ。
相パターンの構成を示すグラフ。
【図８】 実施例３の光束分割素子の回折光の強度分布
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図９】 実施例４の７分割型の光束分割素子の基準位
相パターンの構成を示すグラフ。
相パターンの構成を示すグラフ。
【図１０】 実施例４の光束分割素子の回折光の強度分
布を示すグラフ。
布を示すグラフ。
【図１１】 実施例５の９分割型の光束分割素子の基準
位相パターンの構成を示すグラフ。
位相パターンの構成を示すグラフ。
【図１２】 実施例５の光束分割素子の回折光の強度分
布を示すグラフ。
布を示すグラフ。
【図１３】 実施例６の１１分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図１４】 実施例６の光束分割素子の回折光の強度分
布を示すグラフ。
布を示すグラフ。
【図１５】 実施例７の１３分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図１６】 実施例７の光束分割素子の回折光の強度分
布を示すグラフ。
布を示すグラフ。
【図１７】 実施例８の１５分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図１８】 実施例８の光束分割素子の回折光の強度分
布を示すグラフ。
布を示すグラフ。
【図１９】 実施例９の１７分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２０】 実施例９の光束分割素子の回折光の強度分
布を示すグラフ。
布を示すグラフ。
【図２１】 実施例１０の８分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２２】 実施例１１の３分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２３】 実施例１２の５分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２４】 実施例１３の７分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２５】 実施例１４の９分割型の光束分割素子の基
準位相パターンの構成を示すグラフ。
準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２６】 実施例１５の１１分割型の光束分割素子の
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２７】 実施例１６の１３分割型の光束分割素子の
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２８】 実施例１７の１５分割型の光束分割素子の
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
【図２９】 実施例１８の１７分割型の光束分割素子の
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
基準位相パターンの構成を示すグラフ。
Ｐ1，Ｐ2，... 基準位相パターン Ｂ 基板 １０ 光束分割素子 １２ 回折パターン部
Claims (23)
- 【請求項１】 帯状の基準位相パターンが基板上に等ピ
ッチで多数並列して形成され、入射光を回折させて複数
の光束に分割するグレーティング型の光束分割素子にお
いて、 前記基準位相パターンは、前記ピッチ内で与える位相差
が非線形に変化するよう形成され、隣接する前記基準位
相パターンの間での位相ギャップを有しない連続形状で
あることを特徴とする光束分割素子。 - 【請求項２】 メニスカスのシリンドリカル形状を有
し、前記基準位相パターンがシリンドリカル面に周方向
に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記
載の光束分割素子。 - 【請求項３】 前記基準位相パターンは、入射光束を回
折させて奇数本の光束に分割することを特徴とする請求
項１または２のいずれかに記載の光束分割素子。 - 【請求項４】 前記基準位相パターンは、入射光束を回
折させて２n＋１本の光束(ｎは自然数)に分割すること
を特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項５】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ内
を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単位：
ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範囲内
に入るよう形成され、前記入射光を８分割することを特
徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光束分割
素子。 - 【請求項６】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ内
を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単位：
ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範囲内
に入るよう形成され、前記入射光を３分割することを特
徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項７】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ内
を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単位：
ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範囲内
に入るよう形成され、前記入射光を５分割することを特
徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項８】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ内
を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単位：
ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範囲内
に入るよう形成され、前記入射光を７分割することを特
徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項９】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ内
を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単位：
ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範囲内
に入るよう形成され、前記入射光を９分割することを特
徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項１０】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１１分割するこ
とを特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項１１】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１３分割するこ
とを特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項１２】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１５分割するこ
とを特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項１３】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１７分割するこ
とを特徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項１４】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を８分割すること
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の光束
分割素子。 - 【請求項１５】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を３分割すること
を特徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項１６】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を５分割すること
を特徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項１７】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を７分割すること
を特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項１８】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を９分割すること
を特徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項１９】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１１分割するこ
とを特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項２０】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１３分割するこ
とを特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項２１】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１５分割するこ
とを特徴とする請求項３に記載の光束分割素子。 - 【請求項２２】 前記基準位相パターンは、前記ピッチ
内を６４に等分割した場合の各座標位置での位相(単
位：ラジアン)が、以下の値を中心とする所定の誤差範
囲内に入るよう形成され、前記入射光を１７分割するこ
とを特徴とする請求項４に記載の光束分割素子。 - 【請求項２３】 前記所定の誤差範囲は、位相量として
約２パーセントであることを特徴とする請求項５〜２２
の何れかに記載の光束分割素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063755A JPH11258413A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 光束分割素子 |
| US09/265,896 US6130782A (en) | 1998-03-13 | 1999-03-11 | Beam splitting element including a corrugated-surface-diffraction-grading |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063755A JPH11258413A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 光束分割素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11258413A true JPH11258413A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13238539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10063755A Withdrawn JPH11258413A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 光束分割素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6130782A (ja) |
| JP (1) | JPH11258413A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6608721B1 (en) | 2000-06-02 | 2003-08-19 | Essex Corporation | Optical tapped delay line |
| US7720226B2 (en) | 2002-11-19 | 2010-05-18 | Essex Corporation | Private and secure optical communication system using an optical tapped delay line |
| JP2014052655A (ja) * | 2008-05-15 | 2014-03-20 | Northrop Grumman Systems Corp | 回折光学部材 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6021000A (en) | 1996-07-09 | 2000-02-01 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Beam splitting diffractive optical element |
| JP3992890B2 (ja) | 1999-09-16 | 2007-10-17 | ペンタックス株式会社 | マルチビーム光学系 |
| US12298530B2 (en) * | 2018-06-28 | 2025-05-13 | Viavi Solutions Inc. | Diffractive optical device providing structured light |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05323110A (ja) * | 1992-05-22 | 1993-12-07 | Hitachi Koki Co Ltd | 多ビーム発生素子 |
| JPH07225305A (ja) * | 1994-02-10 | 1995-08-22 | Hitachi Koki Co Ltd | 偶数多ビーム発生素子及び光記録装置 |
| JP3283220B2 (ja) * | 1996-07-09 | 2002-05-20 | 旭光学工業株式会社 | 光束分割素子 |
| US6021000A (en) * | 1996-07-09 | 2000-02-01 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Beam splitting diffractive optical element |
| JP3326333B2 (ja) * | 1996-07-09 | 2002-09-24 | 旭光学工業株式会社 | 位相型回折素子およびそのグレーティングパターン製造方法 |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP10063755A patent/JPH11258413A/ja not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-03-11 US US09/265,896 patent/US6130782A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6608721B1 (en) | 2000-06-02 | 2003-08-19 | Essex Corporation | Optical tapped delay line |
| US7720226B2 (en) | 2002-11-19 | 2010-05-18 | Essex Corporation | Private and secure optical communication system using an optical tapped delay line |
| JP2014052655A (ja) * | 2008-05-15 | 2014-03-20 | Northrop Grumman Systems Corp | 回折光学部材 |
| JP2016118805A (ja) * | 2008-05-15 | 2016-06-30 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレイションＮｏｒｔｈｒｏｐ Ｇｒｕｍｍａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 回折光学部材 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6130782A (en) | 2000-10-10 |
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