CN118020002A - 光运算装置以及制造方法 - Google Patents

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Abstract

在将设置为矩阵状的多个微单元重叠而配置的光运算装置中，抑制因脱水收缩而产生的单元尺寸及位置的偏差。光运算装置(10)具备相互重叠的多层的光衍射层(L1、L2、L3)。在光运算装置(10)中，各光衍射层(L1、L2、L3)包括多个微单元(Cijk)，该多个微单元(Cijk)被单独地设定折射率，且被设置为矩阵状。多层的光衍射层(L1、L2、L3)包含在干燥凝胶(11)中。

Description

光运算装置以及制造方法
技术领域
本发明涉及包括多个光衍射层的光运算装置以及这种光运算装置的制造方法。
背景技术
公知一种光衍射层，其使用了多个微单元，该多个微单元被单独地设定折射率，且被设置成矩阵状。公知一种光衍射层，其设计为在信号光的光路上重叠配置这种光衍射层，使透过了各光衍射层的信号光相互干涉，由此光学地执行预先确定的运算。使用了光衍射层的光学运算(即光运算)与使用了处理器的电运算相比，是高速且低消耗电力。专利文献1中公开了具有输入层、中间层及输出层的光神经网络。上述的光衍射层例如能够利用为这种光神经网络的中间层。
在将这种技术应用于运算处理、成像处理等的情况下，优选以微单元的单元尺寸成为信号光的波长λs的一半到2倍左右的方式构成光衍射层。通过单元尺寸为波长λs的一半到2倍左右，能够提高信号光的控制性。例如，在作为信号光使用λs＝400nm的可见光的情况下，认为优选的单元尺寸是200nm以上800nm以下。因此，在制造包括这样的光衍射层的光运算装置时，优选采用能够实现纳米级(亚微米)尺寸的分辨率的造型方法。
近年来，3D打印所代表的被称为“增材加工(Additive manufacturing)”的造型方法备受关注。其中，能够三维自由加工作为光造型的一个方式的微型构造的双光子3D打印的造型方法备受瞩目。然而，在使用了双光子3D打印的造型方法的情况下，难以实现低于100nm的分辨率。
作为用于提高使用增材加工而被造型出的造型物的分辨率的方法，提出了Implosion Fabrication(内爆制造)法这样的造型方法(非专利文献1及专利文献2)。在该造型方法中，在含有大量作为溶剂的一个例子的水且已溶胀的状态的凝胶(在该情况下为水凝胶)的状态下进行光造型，在光造型后进行脱水收缩。通过进行该脱水收缩，被实施了光造型的凝胶在保持大致相似形的状态下沿着一轴的尺寸收缩到大致1/10，由此成为干燥凝胶。像这样，在Implosion Fabrication法中，通过实施脱水收缩，能够将最终的分辨率提高到光造型时的分辨率的10倍左右。因此，Implosion Fabrication法在自由度高的三维构造中，能够实现低于100nm的分辨率。
专利文献1：美国专利第7847225号说明书
专利文献2：美国专利申请公开第2017/0081489号说明书
非专利文献1：Daniel Oran et.al.，Science 362,1281-1285(2018)14December2018
本发明的发明人们认为：作为光运算装置所含的多个光衍射层的每一个而使用利用Implosion Fabrication法被制造出的干燥凝胶，将分别由干燥凝胶构成的各光衍射层重叠，由此能够实现具有低于100nm的分辨率的光运算装置。如上述那样，原因在于，在Implosion Fabrication法中所使用的凝胶通过进行脱水收缩，而在保持大致相似形的状态下进行收缩。然而，知晓了在使多个凝胶进行了脱水收缩的情况下，各凝胶的收缩率以及收缩的均匀性不同。
这意味着在作为光运算装置所含的多个光衍射层的每一个而使用利用ImplosionFabrication法被制造出的干燥凝胶，且将各光衍射层重叠了的情况下，各光衍射层中的微单元的单元尺寸及位置容易产生偏差。在单元尺寸、位置产生了偏差的情况下，存在光运算装置的计算误差变大，难以进行精度高的计算的情况。
发明内容
本发明的一个方式是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于，在将设置为矩阵状的多个微单元重叠而配置的光运算装置中，通过抑制因脱水收缩而产生的单元尺寸及位置的偏差，而提供误差小且计算精度高的光运算装置。
为了解决上述的课题，本发明的一个方式的光运算装置具备相互重叠的多层的光衍射层，该光运算装置的特征在于，各光衍射层包括多个微单元，上述多个微单元被单独地设定折射率，且被设置成矩阵状，多层的光衍射层包含在干燥凝胶中。
另外，为了解决上述的课题，本发明的一个方式的制造方法是具备相互重叠的多层的光衍射层的光运算装置的制造方法。该制造方法包括：第一工序，使色素分散在含有溶剂的凝胶中；第二工序，利用双光子吸收法，对分散有色素的凝胶进行曝光，由此将与上述多层的光衍射层对应的图案图案化；第三工序，将色素从图案化后的凝胶中去除；以及第四工序，将上述溶剂从被去除了色素的凝胶中去除，由此得到收缩了的干燥凝胶，其中该干燥凝胶中包含了多层的光衍射层。
根据本发明的一个方式，在将设置为矩阵状的多个微单元重叠而配置的光运算装置中，能够抑制因脱水收缩而产生的单元尺寸及位置的偏差。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的光运算装置的三视图。
图2是图1所示的光运算装置的第一变形例的剖视图。
图3是图1所示的光运算装置的第二变形例的剖视图。
图4是图1所示的光运算装置的第三变形例的剖视图。
图5是本发明的第二实施方式的制造方法的流程图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
参照图1对本发明的第一实施方式的光运算装置10进行说明。图1是光运算装置10的三视图。图1的主视图是俯视观察光运算装置10的一对主面亦即上表面及下表面中的上表面的图。图1的前视图及左视图各自分别是俯视观察光运算装置10的前表面及左侧面的图。
＜光运算装置的结构＞
如图1所示，光运算装置10具备干燥凝胶11。干燥凝胶11包覆相互重叠的n层(n是2以上的整数，在本实施方式中为n＝3)的光衍射层Li(i是1≤i≤n的整数)。在本实施方式中，以接近干燥凝胶11的下表面的方式设置光衍射层L1，在光衍射层L1上依次层叠光衍射层L2及光衍射层L3。
各光衍射层Li包括设置为m行l列的矩阵状的多个微单元Cijk。这里，m及l分别是2以上的整数，在本实施方式中，设为m＝4、l＝4。另外，j是1≤j≤m的整数，k是1≤k≤l的整数。像这样，光衍射层Li所含的各微单元Cijk被设置为正方矩阵状。各微单元Cijk至少被单独且相互独立地设定折射率。另外，各微单元Cijk除了折射率以外，也可以被单独且相互独立地设定厚度Tc。当在均匀的厚度的范围内无法实现而越想将各微单元Cijk的折射率的分布形成宽域的情况下，只要使微单元Cijk的厚度更厚即可。根据该结构，能够使在信号光透过的情况下变化的相位变化量比厚度Tc薄的微单元Cijk大。在本实施方式中，各微单元Cijk仅折射率被单独且相互独立地设定，厚度Tc是均匀的。厚度Tc能够适当地确定，但典型地是信号光的波长λs左右。
这里，微单元例如是指单元尺寸不足10μm的单元。另外，单元尺寸是指单元的面积的平方根。例如，在微单元的俯视形状如微单元Cijk那样为正方形的情况下，单元尺寸是单元的一边的长度Lc。单元尺寸的下限没有特别地限定，例如是1nm。
在光运算装置10中，光衍射层Li的层数n、和多个微单元Cijk的行数m及列数l并不限定于上述的例子，能够适当地决定。层数n例如可以是2，也可以是10。另外，行数m及列数l例如可以是200，也可以是4000。层数n、行数m及列数l能够根据想使用光运算装置10来执行的光运算的内容适当地确定。
在光运算装置10中，信号光射入干燥凝胶11的一个主面(例如下表面)，并从干燥凝胶11的另一个主面(例如上表面)射出。在图1的主视图中，将形成有微单元Cijk的区域称为光运算装置10中的有效区域。
层间间距PL以及微单元Cijk的单元尺寸亦即长度Lc与信号光的波长λs关联地被确定。
层间间距PL优选是信号光的波长λs的整数倍。在本实施方式中，作为层间间距PL采用了40λs。例如，在使用λs＝400nm的信号光的情况下，PL＝16μm。层间间距PL是相互邻接的光衍射层Li与光衍射层Li+1的间距。
微单元的单元尺寸优选被确定在λs/2以上2λs以下的范围内。即，在微单元Cijk中，长度Lc优选被确定在λs/2以上2λs以下的范围内。例如，在使用λs＝400nm的信号光的情况下，长度Lc优选被确定在200nm以上800nm以下的范围内。由此，能够提高信号光的控制性。
另外，在单一的光衍射层Li内相互邻接的微单元彼此(例如微单元Cijk与微单元Cijk+1)的间距亦即单元间间距Pc能够在超过长度Lc的范围内适当地确定。
(干燥凝胶)
干燥凝胶11由相对于信号光具有透光性的材料构成。构成干燥凝胶11的凝胶能够从在Implosion Fabrication法中使用的凝胶中适当地选择(例如，参照非专利文献1、专利文献2以及日本特愿2021-025680号的说明书)。
干燥凝胶11通过使凝胶干燥而得到。凝胶是通过分散质相连而形成了网络的固体状的物质的统称。分散质彼此相连的点被称为交联点。凝胶能够在网络中吸收溶剂，能够成为溶胀了的凝胶。另外，凝胶通过使含有的溶剂干燥，而一边释放溶剂一边收缩，成为干燥凝胶。另外，在成为干燥凝胶时，为了使干燥凝胶的尺寸稳定化，也能够进一步实施交联等处理而将构造在一定程度固定化。比较了凝胶与干燥凝胶的情况下的收缩率因分散质的组成等而不同，但当是在后述的Implosion Fabrication法中使用的凝胶的情况下，典型的收缩率为1/10～1/100左右。在光运算装置10中，在单一的干燥凝胶11中设置有多个光衍射层Li，该多个光衍射层Li分别包括多个微单元Cijk。当在单一的干燥凝胶11的内部形成多个光衍射层Li的情况下，能够抑制在各光衍射层Li之间可能产生的收缩率的偏差。因此，能够抑制在使用多个干燥凝胶来构成多层的光衍射层的情况下可能产生的单元尺寸及位置的偏差。另外，不需要将独立设置的多个光衍射层重叠，因此能够省略多个光衍射层的对准调整。
另外，在要求从凝胶收缩成干燥凝胶时的精度的情况下，优选以将上述收缩率抑制成1/10左右的方式构成凝胶。即，干燥凝胶的体积优选凝胶的体积的1/1000左右。收缩的精度也可以说是凝胶的收缩的均匀性。通过提高凝胶的收缩的均匀性，能够进一步抑制在各光衍射层Li可能产生的单元尺寸及位置的偏差。
凝胶能够分类为化学凝胶和物理凝胶。化学凝胶的分散质彼此的键由共价键构成。另一方面，物理凝胶的分散质彼此由共价键以外的键(例如分子间力等)构成。另外，将化学凝胶中的分散质是高分子化合物的凝胶称为高分子凝胶。在本实施方式中，作为通过使溶剂干燥而成为干燥凝胶11的凝胶使用高分子凝胶。
另外，根据能够吸收的溶剂的极性，凝胶能够分类为亲水性凝胶、疏水性凝胶及中间凝胶。亲水性凝胶吸收极性高的溶剂(例如水、低级醇类等)。疏水性凝胶吸收极性低的溶剂(例如环己烷、正己烷等)。中间凝胶吸收极性中间的溶剂(例如乙醚、乙酸乙酯等)。在本实施方式中，作为通过使溶剂干燥而成为干燥凝胶11的凝胶使用亲水性凝胶。亲水性凝胶也被称为水凝胶。
干燥凝胶11中的溶剂的含有率(在水凝胶中为含水率)能够适当地确定在30％以下的范围内。此外，干燥凝胶11中的溶剂的含有率能够以含有的溶剂的质量相对于干燥凝胶11的总质量之比进行定义。含有率越低，干燥凝胶11的尺寸越小，因此能够减小各光衍射层Li中的单元尺寸。
＜第一变形例＞
参照图2对作为光运算装置10的第一变形例的光运算装置10A进行说明。图2是光运算装置10A的剖视图。此外，在图2中，省略了包含在干燥凝胶11中的各光衍射层Li的图示。
如图2所示，光运算装置10A具备干燥凝胶11、透明基板12A及树脂层13A。光运算装置10A的干燥凝胶11与光运算装置10的干燥凝胶11相同。因此，在本变形例中，省略干燥凝胶11的说明。
透明基板12A是相对于信号光具有透光性的基板。在本实施方式中，将石英玻璃制的玻璃基板用作透明基板12A。不过，构成透明基板12A的材料并不限定于石英玻璃，能够适当地确定。例如，作为构成透明基板12A的材料，也能够使用相对于信号光具有透光性的树脂。另外，透明基板12A可以是刚性的基板，也可以是柔软的基板。此外，在透明基板12A为柔软的基板的情况下，优选以包围干燥凝胶11的方式将框体安装于透明基板12A。由此，透明基板12A能够不变形而保持平面性。
在透明基板12A的一个主面(在图2中为上侧的主面)载置有干燥凝胶11。
透明基板12A为了支承干燥凝胶11并且防止干燥凝胶11与空气的接触而设置。透明基板12A覆盖干燥凝胶11的下侧的主面。
树脂层13A由相对于信号光具有透光性的树脂构成。树脂层13A为了防止干燥凝胶11与空气的接触而设置。树脂层13A是防湿层的一个例子。树脂层13A优选构成为透湿度为150g/m2/24hr以下，更优选为50g/m2/24hr以下，最优选为10g/m2/24hr以下。为了规定透湿度，能够使用由JIS Z 0208规定的杯法试验中的试验条件40℃·90％RH下的评价指数。根据该结构，树脂层13A能够抑制干燥凝胶11吸收空气中的水分，因此能够将干燥凝胶11的尺寸保持为恒定。树脂层13A覆盖透明基板12A的一个主面、干燥凝胶11的上侧的主面及侧面。
作为树脂层13A，能够适当使用为了在显示面板中保护面板表面而使用的硬涂层。即，作为构成树脂层13A的树脂的优选例子，可举出光固化性的甲基丙烯酸系树脂。硬涂层构成为超过特定的硬度，具有耐擦伤性。特定的硬度能够适当地确定。为了对特定的硬度进行规定，可以使用JIS K5600等中规定的铅笔硬度试验中的评价指数，也可以使用在表面硬度磨损试验机等中利用施加了适当的载荷的钢丝棉等而测定出的耐擦伤性的评价指数。通过作为树脂层13A使用硬涂层，除了将干燥凝胶11的尺寸保持为恒定以外，也能够防止干燥凝胶11因外力而变形或者破损。
像这样，透明基板12A及树脂层13A构成为包覆干燥凝胶11。透明基板12A及树脂层13A作为防湿层发挥功能。在本实施方式中，透明基板12A及树脂层13A分别构成为各自的折射率比干燥凝胶11的折射率低，且比空气的折射率高。
＜第二变形例＞
参照图3对光运算装置10的第二变形例、且也是光运算装置10A的变形例的光运算装置10B进行说明。图3是光运算装置10B的剖视图。
光运算装置10B具备干燥凝胶11、透明基板12A(图3中未图示)、树脂层13A及树脂层14B。光运算装置10B通过对光运算装置10A追加树脂层14B而得到。因此，在本变形例中，对树脂层14B进行说明，省略干燥凝胶11、透明基板12A及树脂层13A的说明。
树脂层14B覆盖作为一方的防湿层的树脂层13A的有效区域(即，覆盖干燥凝胶11的上表面的区域)。树脂层14B是相对于信号光具有透光性的树脂，构成为折射率比树脂层13A的折射率低，且比空气的折射率高。树脂层14B作为低折射率层发挥功能。
构成树脂层14B的材料没有特别地限定，能够根据折射率从现有的材料中适当地选择。树脂层14B可以由添加了氟的丙烯酸酯树脂构成，也可以由在内部分散有微小的空气泡的树脂构成。在使空气泡分散在树脂的内部的情况下，空气泡的尺寸优选不足信号光的波长λs。
此外，光运算装置10B的一个方式也可以进一步具备覆盖作为另一方的防湿层的透明基板12A的有效区域(即，覆盖干燥凝胶11的下表面的区域)的树脂层。该树脂层只要构成为与树脂层14B相同即可。
＜第三变形例＞
参照图4对作为光运算装置10的第三变形例的光运算装置10C进行说明。图4是光运算装置10C的剖视图。
光运算装置10C具备干燥凝胶11、一对透明基板12C1、12C2及树脂层13C。
透明基板12C1构成为与光运算装置10A的透明基板12A相同。即，透明基板12C1覆盖干燥凝胶11的下表面。
透明基板12C2是构成为与透明基板12C1相同的玻璃基板。透明基板12C2以与透明基板12C1一起夹住干燥凝胶11的方式载置于干燥凝胶11的上表面。因此，透明基板12C2覆盖干燥凝胶11的上表面。
树脂层13C由与构成光运算装置10A的树脂层13A的树脂相同的树脂构成。不过，树脂层13C被填充在透明基板12C1与透明基板12C2之间，覆盖干燥凝胶11的侧面。
透明基板12C1、透明基板12C2及树脂层13C作为防湿层发挥功能。
透明基板12C1及透明基板12C2与透明基板12A同样地，可以是刚性的基板，也可以是柔软的基板。
在本实施方式中，透明基板12C1、透明基板12C2及树脂层13C分别构成为各自的折射率比干燥凝胶11的折射率低，且比空气的折射率高。
〔第二实施方式〕
参照图5对本发明的第二实施方式的制造方法M1进行说明。图5是制造方法M1的流程图。在本实施方式中，以制造光运算装置10A的情况为例，对制造方法M1进行说明。不过，制造方法M1所含的第一工序S11～第四工序S14也能够适用于制造光运算装置10、光运算装置10B及光运算装置10C的任一个的情况。
＜凝胶＞
在本实施方式中，将含有溶剂的凝胶被载置于透明基板12A的上表面的状态作为初始状态来对制造方法M1进行说明。
作为在该初始状态下使用的凝胶，能够从在Implosion Fabrication法中能够利用的凝胶中适当地选择。
关于在初始状态下使用的凝胶，例如记载在非专利文献1及专利文献2中。另外，也可以采用日本特愿2021-025680号的说明书中记载的多元嵌段共聚物作为在初始状态下使用的凝胶。在该多元嵌段共聚物中，分别由1个或多个嵌段共聚物构成的第一链段及第二链段交替地键合。这里，第一链段具有疏水性，第二链段具有亲水性。在此基础上，该多元嵌段共聚物构成为总链段数为3个以上。
＜制造方法的构成＞
如图5所示，制造方法M1包括：第一工序S11、第二工序S12、第三工序S13、第四工序S1及第五工序S15。
第一工序S11是使色素分散在含有溶剂的凝胶中的工序。该色素能够配合在初始状态下使用的凝胶的组成来适当地选择(例如参照非专利文献1、专利文献2及日本特愿2021-025680号的说明书)。
第二工序S12是利用双光子吸收法，对分散有色素的凝胶进行曝光，由此将与多层的各光衍射层Li对应的图案图案化的工序。即，在第二工序S12中，相对于与各微单元Cijk对应的区域照射单独且相互独立地被设定的强度的激光。分散质通过吸收激光的双光子而与色素结合。因此，在各微单元Cijk结合与激光的强度对应的量的色素。在根据该激光的强度而被导入的色素中，能够进一步根据色素的量而结合折射率与干燥凝胶不同的微粒，由此，能够单独且相互独立地设定各微单元Cijk中的折射率。作为折射率比干燥凝胶高的微粒，可举出氧化钛的纳米粒子、纳米金刚石等。作为折射率比干燥凝胶低的微粒，可举出氟化物纳米粒子等。
利用了双光子吸收法的图案化是光造型的一个方式，以下也称为双光子3D打印。在双光子吸收法中，不仅能够使照射的激光(激发光)的焦点的位置在干燥凝胶11中的主面的面内方向移动，还能够使其在该主面的法线方向移动。因此，在双光子3D打印中，能够三维自由地加工微型构造。
第三工序S13是通过清洗在第二工序S12中被图案化后的凝胶，而将色素从凝胶中去除的工序。通过实施第三工序S13，与分散质结合的色素残留于凝胶中的与各微单元Cijk对应的区域，没有与分散质结合的色素从凝胶中被去除。
第四工序S14是将溶剂从在第三工序S13中被去除了色素的凝胶中去除的工序。通过实施第四工序S14，凝胶收缩，成为干燥凝胶。干燥凝胶11中的溶剂的含有率能够适当地确定在30％以下的范围内。含有率越低，干燥凝胶11的尺寸越小，因此能够减小各光衍射层Li中的单元尺寸。
第五工序S15是在透明基板12A的上表面及干燥凝胶11的表面涂布作为树脂层13A的基础的液体树脂，并使该液体树脂固化的工序。通过液体树脂固化，从而在透明基板12A的上表面及干燥凝胶11的表面形成树脂层13A，干燥凝胶11被透明基板12A和树脂层13A包覆。透明基板12A及树脂层13A是防湿层的一个例子。
此外，在制造光运算装置10B的情况下，只要在第五工序S15之后，追加在树脂层13A的至少覆盖干燥凝胶11的区域形成作为低折射率层的一个例子的树脂层14B的工序即可。
〔附记事项〕
本发明并不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更，关于适当组合在不同的实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
〔总结〕
本发明的第一方式的光运算装置是具备相互重叠的多层的光衍射层的光运算装置，其中，各光衍射层包括多个微单元，上述多个微单元被单独地设定折射率，且被设置为矩阵状，上述多层的光衍射层包含在干燥凝胶中。
根据上述的结构，由于多层的光衍射层包含在一个干燥凝胶中，因此能够不使用多个干燥凝胶而制造光运算装置。因此，能够抑制在使用多个干燥凝胶而构成多层的光衍射层的情况下可能产生的单元尺寸及位置的偏差。在应用其而制作出的被抑制了单元尺寸及位置的偏差的光运算装置中，能够进行误差小且精度更高的运算。
另外，在使多个光衍射层依次对信号光发挥作用、且各光衍射层设置于独立的干燥凝胶中的光运算装置中，将各光衍射层相对于信号光的位置及方向调整为预先确定的位置及方向是重要的。这是因为，若光衍射层相对于信号光的位置及方向偏离预先确定的位置及方向，则很难对信号光产生所期望的作用。以下，将该调整称为对准调整。根据上述的结构，在单一的干燥凝胶中设置有多个光衍射层，因此能够在制造时省略对准调整。此外，通过该对准调整能够调整的仅是各光衍射层之间的位置偏移、即因面内的水平移动而产生的误差。在对准调整中，例如无法完全调整因各光衍射层的收缩率不同而引起的各光衍射层的单元尺寸的偏差，但根据在单一的干燥凝胶中设置有多个光衍射层的上述的结构，能够抑制上述的单元尺寸的偏差。
另外，在本发明的第二方式的光运算装置中，除了上述的第一方式的光运算装置的结构以外，还采用了如下结构，即：进一步具备防湿层，上述防湿层相对于信号光具有透光性，且包覆上述干燥凝胶。
根据上述的结构，能够阻断干燥凝胶与空气的接触，因此能够抑制干燥凝胶吸收空气中所含的水分。因此，能够与外部环境无关地将干燥凝胶的尺寸保持为恒定。
另外，在本发明的第三方式的光运算装置中，除了上述的第二方式的光运算装置以外，还采用了如下结构，即：上述防湿层的折射率比干燥凝胶的折射率低，且比空气的折射率高。
根据上述的结构，能够抑制在不具备防湿层的情况下可能产生的、干燥凝胶与空气的界面处的反射。
另外，在本发明的第四方式的光运算装置中，除了上述的第三方式的光运算装置的结构以外，还采用了如下结构，即：进一步具备低折射率层，上述低折射率层覆盖上述防湿层的有效区域，上述低折射率层的折射率比上述防湿层的折射率低，且比空气的折射率高。
根据上述的结构，能够抑制在不具备低折射率层的情况下可能产生的、防湿层与空气的界面处的反射。
本发明的第五方式的制造方法是具备相互重叠的多层的光衍射层的光运算装置的制造方法。该制造方法包括：第一工序，使色素分散在含有溶剂的凝胶中；第二工序，利用双光子吸收法，对分散有色素的凝胶进行曝光，由此将与上述多层的光衍射层对应的图案图案化；第三工序，将色素从图案化后的凝胶中去除；以及第四工序，将上述溶剂从被去除了色素的凝胶中去除，由此得到收缩了的干燥凝胶，其中该干燥凝胶中包含了多层的光衍射层。
根据上述的结构，起到与第一方式的光运算装置相同的效果。
另外，在本发明的第六方式的制造方法中，除了上述的第五方式的制造方法的结构以外，还采用了如下结构，即：进一步包括第五工序，使用相对于信号光具有透光性的防湿层来包覆上述干燥凝胶。
根据上述的结构，起到与第二方式的光运算装置相同的效果。
附图标记说明
10、10A、10B、10C…光运算装置；11…干燥凝胶；Li…光衍射层；Cijk…微单元；12A、12C1、12C2…透明基板；13A、14B、13C…树脂层。

Claims (6)

1.一种光运算装置，其具备相互重叠的多层的光衍射层，所述光运算装置的特征在于，
各光衍射层包括多个微单元，所述多个微单元被单独地设定折射率，且被设置为矩阵状，
所述多层的光衍射层包含在干燥凝胶中。
2.根据权利要求1所述的光运算装置，其特征在于，
进一步具备防湿层，所述防湿层相对于信号光具有透光性，且包覆所述干燥凝胶。
3.根据权利要求2所述的光运算装置，其特征在于，
所述防湿层的折射率比干燥凝胶的折射率低，且比空气的折射率高。
4.根据权利要求3所述的光运算装置，其特征在于，
进一步具备低折射率层，所述低折射率层覆盖所述防湿层的有效区域，所述低折射率层的折射率比所述防湿层的折射率低，且比空气的折射率高。
5.一种制造方法，其是具备相互重叠的多层的光衍射层的光运算装置的制造方法，所述制造方法的特征在于，包括：
第一工序，使色素分散在含有溶剂的凝胶中；
第二工序，利用双光子吸收法，对分散有色素的凝胶进行曝光，由此将与所述多层的光衍射层对应的图案图案化；
第三工序，将色素从图案化后的凝胶中去除；以及
第四工序，将所述溶剂从被去除了色素的凝胶中去除，由此得到收缩了的干燥凝胶，其中所述干燥凝胶中包含了多层的光衍射层。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，
进一步包括第五工序，使用相对于信号光具有透光性的防湿层来包覆所述干燥凝胶。
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