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光回折格子素子の製造方法

国内特許コード P06P004473
掲載日 2007年1月19日
出願番号 特願2005-163140
公開番号 特開2006-337769
登録番号 特許第4649609号
出願日 平成17年6月2日(2005.6.2)
公開日 平成18年12月14日(2006.12.14)
登録日 平成22年12月24日(2010.12.24)
発明者
  • 小野 浩司
  • 江本 顕雄
  • 川月 喜弘
出願人
  • 学校法人長岡技術科学大学
発明の名称 光回折格子素子の製造方法
発明の概要

【課題】 制御された4分岐以上の多分岐光回折格子素子を提供することである。
【解決手段】 屈折率もしくは表面形状が周期的に変調された回折格子素子であって、複数の周期を持つ格子が多重に形成されているものである。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


光回折格子素子は、光波の分岐、伝播方向の変換、集光分散、などが可能な素子として、光記録、光情報伝送などの光エレクトロニクス分野の受動素子として広範に使用されている。これまで、光回折格子素子の作成には、様々な高分子材料の利用が検討されてきた。代表的な作成方法としては、半導体集積回路などの作成に用いるフォトレジストを用いる方法である。フォトレジストを塗布した基板に、フォトマスクや干渉法によって周期的に強度変調された紫外線によって露光し、表面に凹凸を有する回折格子を形成し、これから金型を作成して複製することができる。また、光反応することによって体積変化や屈折率変化を引き起こすようなフォトポリマーを用いることによって、屈折率及び体積のいずれか、あるいは両方(位相)が変調された光回折格子素子を形成できる。光反応性高分子材料を用いた干渉露光による作成プロセスでは、通常正弦関数に近い位相形状(Δφ)を持った光回折格子素子が形成される。正弦波状回折格子の回折効率は、格子周期が波長に対して大きいか小さいかによって異なる理論が適用されるが、十分大きい領域(Raman-Nath回折領域)では、以下の式(1)によって与えられる。



【数式1】




ここで、mは回折の次数を表している。(1)式は、例えば1次元の回折格子を考えたときに、その位相変調関数は、下式(2)で与えられる。



【数式2】




(2)式を展開し級数表現したものが(1)式に対応している。



ここで、Λは格子の周期を表している。光回折格子素子は、光を分波する機能が利用されるが、例えば、±1次回折光を発生させ、2光波に分ける機能が必要な場合であっても、(1)式に示すように他の高次回折光が発生し、光の利用効率が落ちるなどの問題点があった。また、単純に2光波干渉を使って作成する光回折格子素子では、2つ以上(例えば4光波)に等分割するための多分岐光回折格子素子の作成は困難であった。

産業上の利用分野


本発明は、光の分割機能を有し、伝播方向を制御できる素子に関し、4分割以上の多分割を可能にする光回折型の回折格子素子の製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
屈折率もしくは表面形状が周期的に変調され、複数の周期を持つ格子が多重に形成されている光回折格子素子を干渉露光法により製造する方法であって、回折格子を形成する3つの光波の偏光状態が楕円もしくは直線偏光で、楕円偏光の長軸と短軸の比が2以上であり、3光波のうち2光波の偏光の長軸のなす角が70度~110度、残る1光波の偏光の長軸のなす角が他の2光波と35度~55度、となっていることを特徴とする光回折格子素子の製造方法。

【請求項2】
前記光回折格子素子に含まれる周期構造として、基本波周期成分及びその高調波周期成分が同一素子内に含まれていることを特徴する請求項1記載の光回折格子素子の製造方法。
産業区分
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005163140thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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