JP2001051123A - ホログラフィックノッチフィルタ製造方法 - Google Patents
ホログラフィックノッチフィルタ製造方法Info
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- JP2001051123A JP2001051123A JP11226544A JP22654499A JP2001051123A JP 2001051123 A JP2001051123 A JP 2001051123A JP 11226544 A JP11226544 A JP 11226544A JP 22654499 A JP22654499 A JP 22654499A JP 2001051123 A JP2001051123 A JP 2001051123A
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Abstract
く、バンド幅のより狭い特定の光を良好に除去すること
のできるホログラフィックノッチフィルタを製造するこ
とにある。 【解決手段】 乾板に二光束干渉による干渉縞を露光す
ることにより周期的な屈折率変調を記録し、これを現像
定着するホログラフィックノッチフィルタ製造方法にお
いて、該フィルタ製作後、該フィルタに光を入射する
と、除去する光の波長と同じ波長の所望の高次光が反射
されるように、該フィルタ製作中、該乾板に記録する周
期的な屈折率変調を制御することを特徴とするホログラ
フィックノッチフィルタ製造方法。
Description
ッチフィルタ製造方法、特にその露光処理の改良に関す
るものである。
射し、散乱光をレンズで集光し回折格子で分光すると、
該散乱光には入射光と同じ波長の光成分の他に、波長の
異なった光成分も含まれている。入射光と同じ波長をも
つ散乱光をレーリ散乱光といい、波長の異なる散乱光を
ラマン散乱光という。ラマン散乱光は入射光の振動数に
対し、試料固有の振動数が結合したものである。またラ
マン散乱光の強度は、入射光の強度と試料濃度(振動
数)に比例する。したがって、ラマン散乱光を分光分析
することにより、試料中の成分の同定と定量が可能とな
る。
乱光の10−6〜10−12倍と極めて微弱な光である
ため、ラマン散乱光を高精度で測定するためには、レー
リ散乱光を除去しラマン散乱光のみを取り出さなければ
ならない。すなわち、ラマン散乱光のラマンシフトが微
少である場合、該ラマン散乱光とレーリ散乱光との波長
のずれも当然微少となるため、レーリ散乱光に混ざった
微弱なラマン散乱光を検出するのが非常に困難である。
このため、前記レーリ散乱光を除去するために各種フィ
ルタが用いられており、一般的なフィルタとしてホログ
ラフィックノッチフィルタが汎用される。
例えば図1に示すようにレーザ光の物体光波面L1と参
照光波面L2を乾板10を挟んで反対方向より入射させ
ることにより作成される。この場合には、図2に示すよ
うに、前記ホログラム作成用の2光束L1,L2の干渉
による干渉縞12は、支持体14に支持された感光層1
6面とほぼ平行に生じ、干渉縞間隔は、感光層の屈折率
をnとすると、使用するレーザの波長の1/2nとな
る。
に示すような数十層以上の周期的な屈折率変調をもたせ
ることができる。この感光層16中の位置xにおける屈
折率の大きさn(x)は、次式(1)で表される。 n(x)=nA+(1/2)nPsin(2πx/P)…………………(1) ここで、nAは平均屈折率(=(nH+nL)/2)、
nPは屈折率の変調幅(=(nH−nL))、Pは周
期、nHは最大屈折率、nLは最小屈折率である。
λの光を除去するため、フィルタ製作後、該フィルタに
光を入射させると、除去する特定の光の波長と同じ波長
λの1次光が反射されるように、フィルタ製作中、図4
に示すような正弦波的な屈折率変調(例えば最大屈折率
nH:最小屈折率nLが1:1等)を乾板に記録してい
た。この周期的な屈折率変調は、図5に示すように、あ
る特定波長λのみに対して大きい反射率をもつ一種の多
層膜干渉フィルタとして働く。
光を除去するためには、該レーリ散乱光の波長光のみを
除去するフィルタであることが望ましい。すなわち、フ
ィルタにより除去される光の波長のバンド幅が広いと、
レーリ散乱光の波長に近い波長のラマンシフトのラマン
散乱光をも除去してしまうからである。したがって、こ
のようなレーリ散乱光を除去する際に用いられるノッチ
フィルタでは、図6に示すような除去する光の波長λの
バンド幅BWを、いかに狭いものにすることができるか
が重要な課題になってくる。しかも、その波長λにおい
て高い吸光度を示すものでなければならない。
の吸光度は、次式(2)で表される。 吸光度(O.D.)=log(100/T)=(1.36×BW×N)−log (4/nS)……………………………………………………………………(2) ここで、Tは最小透過率、Nは周期の全層、nSは基板
の屈折率である。また、バンド幅BWは、次式(3)で
表される。 バンド幅(BW)=(nP)/(2nA)…………………………………(3) 前記式(2)より明らかなように、吸光度は、乾板に記
録した屈折率変調幅、層数に比例する。また、前記式
(3)より明らかなように、バンド幅も、屈折率変調幅
に比例する。
するためには、変調幅を大きくしなければならない。し
かし、この変調幅を大きくすると、バンド幅も同時に大
きくなってしまう。したがって、バンド幅がさらに狭
く、しかも吸光度の高いフィルタを作成するためには、
変調幅を小さくして、その分、層数を増加させる必要が
ある。つまり、厚い乾板になってしまう。
を再現性良く制御するのは技術的に非常に困難であり、
バンド幅のより狭い特定の光を良好に除去することので
きるホログラフィックノッチフィルタの作成に、技術的
な限界を生じていた。このように、ホログラフィックノ
ッチフィルタには、バンド幅のより狭い特定の光を良好
に除去することが要求されるが、前記乾板を厚くするこ
とによりバンド幅の狭いフィルタを製作する従来の方法
を用いていたのでは、技術的な限界を生じるため、その
代替法の開発が強く望まれていたものの、いまだこれを
解決するための適切な技術が存在しなかった。
たものであり、その目的は乾板を厚くすることなく、バ
ンド幅のより狭い特定の光を良好に除去することのでき
るホログラフィックノッチフィルタを製造することにあ
る。
に、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、まず、フィル
タ製作中、乾板に記録する周期的な屈折率変調を、例え
ば図7に示すような非正弦的(例えば最大屈折率nH:
最小屈折率nLが3:1等)に制御することにより、ノ
ッチフィルタ製作後、該ノッチフィルタに光を入射させ
ると、充分に狭いバンド幅と強い反射光強度をもつ高次
の干渉が発生することを見出した。
を記録したホログラフィックノッチフィルタの周波数応
答曲線を示す図8において、前記波長λにおけるピーク
P1に加えて、波長域λ2に高い吸光度を示す、該ピー
クP1に比較し充分に幅の狭いピークP2が生じている
ことからも確認することができる。そして、本発明者ら
は、ノッチフィルタにより特定波長の光を除去するの
に、従来の1次干渉に代えて、バンド幅のより狭い2次
干渉等の高次干渉を利用することとした。
渉による吸光度のピークP2を、除去する特定の光の波
長と同じ波長λに位置させることにより、乾板を厚くす
ることなく、従来に比較しバンド幅のより狭い特定の光
を良好に除去することのできるホログラフィックノッチ
フィルタを得ることができることを見出し、本発明を完
成するに至った。
クノッチフィルタ製造方法は、乾板に二光束干渉による
干渉縞を露光することにより周期的な屈折率変調を記録
し、これを現像定着するホログラフィックノッチフィル
タ製造方法において、前記フィルタ製作後、該フィルタ
に光を入射すると、除去する光の波長と同じ波長をも
つ、所望の高次光が反射されるように、該フィルタ製作
中、該乾板に記録する周期的な屈折率変調を制御するこ
とを特徴とする。ここにいう高次光とは、次数が2次以
上のものをいうが、その次数は高い程、バンド幅のより
狭い特徴波長の光が除去可能となる。
ついて説明する。まず、露光処理する。ここで、露光処
理において、ノッチフィルタ製作後、該フィルタに光を
入射させると、該フィルタにより除去する光の波長と同
じ波長λの1次光が反射回折されるように、乾板に正弦
波的な屈折率変調(例えば最大屈折率nH:最小屈折率
n Lが1:1等)を記録する方法を採用するのが一般的
である。
ド幅がより狭い光を良好に除去することのできるフィル
タを作成するためには、乾板をより厚くする必要がある
が、この乾板を厚くするのは技術的に非常に困難である
ため、バンド幅のより狭いフィルタを作成するのは事実
上不可能であった。そこで、本発明においては、前述の
ような方法の代替法として、まず、1次光に比較し充分
に狭いバンド幅と極めて強い光強度の高次干渉が発生す
るように、フィルタ製作中、乾板に記録する屈折率変調
を制御することとした。
後、該フィルタに光を入射させると、1次の反射に比較
し充分に狭いバンド幅と極めて強い光強度の高次の反射
が発生するように、例えば2次の反射が強められるよう
に、乾板に記録する周期的な屈折率変調を、例えば前記
図7に示すような非正弦波的(例えば最大屈折率nH:
最小屈折率nLが3:1等)に制御しているのである。
れても、この段階では、例えば前記図8に示すように、
除去する光の波長λとは異なる波長λ2に位置する場合
があるので、つぎに、この高次の反射を、ノッチフィル
タにより除去する光の波長λの位置に生じるように制御
する。例えば、乾板に記録する1次干渉を長波長側へず
らすことにより、前記2次干渉等の高次干渉も、フィル
タにより除去する光の波長と同じ波長位置に位置させ、
これにより、該2次干渉によるバンド幅が非常に狭く、
しかも強い吸光度を示すピークP2を、除去する特定の
光の波長と同じ波長λに位置させることができる。
波長側へずらす方法としては、例えば図9に示すよう
に、乾板10を傾けてホログラム作成用の2光束L1,
L2を露光することにより、該記録波長より長波長の情
報を記録することができる。このようにして2次干渉等
の所望の高次干渉が、フィルタにより除去する光の波長
位置に生じるように露光を制御し、これを現像定着する
と、本実施形態にかかるホログラフィックノッチフィル
タを完成する。
較し充分にバンド幅が狭く、しかも強い反射光強度をも
つ2次干渉等の高い次数の反射を得ることができるの
で、ノッチフィルタにより特定波長の光を除去するの
に、このような高次の反射を利用することが可能とな
る。したがって、フィルタ作成後、このフィルタに光を
入射させると、前記2次干渉によって幅の非常に狭い特
定波長λの光が強く反射回折され、それ以外の光を透過
させることができる。
板を厚くすることなく、バンド幅のより狭い特定の光を
良好に除去することのできるホログラフィックノッチフ
ィルタを得ることが可能となる。なお、前記高次干渉の
次数としては、前記2次に限定されるものでなく、例え
ば3次以上を用いることも可能である。以下に、2次と
3次の場合を例に説明する。
各次数を、同じ膜厚で比較すると、その層数は2次の場
合が1次の1/2(1層当りの厚さが2倍)となる。3
次の場合は1次の1/3(1層当りの厚さが3倍)とな
る。また、屈折率変調Δnが各次数について同じ場合、
フィルタの吸光度(O.D.)は2次の場合が1次の1
/2となる。3次の場合は1次の1/3となる。
ば、2次の場合、O.D.が1次と同じ値となる。この
屈折率変調Δnを3倍にすれば、3次の場合、O.D.
が1次と同じ値となる。その一例を、下記表1と図10
に示す。なお、フィルタの吸光度(O.D.)は各次数
で同一の値とした。
各次数のバンド幅の関係は、1次のバンド幅(W1)=
4・2次のバンド幅(W2)=9・2次のバンド幅(W
3)となることから、本実施形態にかかる製造方法で製
造されるノッチフィルタの次数は、高い程、除去可能な
バンド幅をより狭くできることに関して非常に有利であ
ることが理解される。
くし、なおかつ、これを全膜厚内で均一につくるのは非
常に困難である。また、層数が増加すると、膜厚の許容
範囲が小さくなる。つまり、屈折率変調Δnが膜厚内で
多少変わっただけで、性能が大きく劣化してしまうにも
かかわらず、厚い膜では均一に処理するのが非常に困難
であった。
を用いることにより、屈折率変調Δnの巾を大きくとれ
る、層数が少なくても、バンド幅のより狭い特定の光を
除去できるノッチフィルタが得られるという利点を有す
る。
ログラフィックノッチフィルタの製造方法によれば、該
フィルタ製作後、該フィルタに光を入射すると、除去す
る光の波長と同じ波長の、所望の高次の干渉による波数
の光が反射されるように、該フィルタ製作中、乾板に記
録する周期的な屈折率変調を制御することとしたので、
1次干渉に比較し充分に狭いバンド幅と高い光強度をも
つ高次干渉の反射を、ノッチフィルタによる特定波長の
光の除去に利用することが可能となる。したがって、従
来極めて困難であった、乾板を厚くすることなく、バン
ド幅のより狭い特定の光を良好に除去することのできる
ホログラフィックノッチフィルタを得ることが可能とな
る。
(周期的な屈折率変調)が記録された乾板の拡大図であ
る。
図である。
屈折率変調の説明図である。
ルタの周波数応答曲線の一例である。
板に記録する周期的な屈折率変調の説明図である。
ルタの周波数応答曲線の一例である。
の一例である。
製造されるノッチフィルタで用いられる次数の説明図で
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 乾板に二光束干渉による干渉縞を露光す
ることにより周期的な屈折率変調を記録し、これを現像
定着するホログラフィックノッチフィルタ製造方法にお
いて、 前記フィルタ製作後、該フィルタに光を入射すると、除
去する光の波長と同じ波長をもつ、所望の高次光が反射
されるように、該フィルタ製作中、前記乾板に記録する
周期的な屈折率変調を制御することを特徴とするホログ
ラフィックノッチフィルタ製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22654499A JP4242974B2 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | ホログラフィックノッチフィルタ製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22654499A JP4242974B2 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | ホログラフィックノッチフィルタ製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001051123A true JP2001051123A (ja) | 2001-02-23 |
JP4242974B2 JP4242974B2 (ja) | 2009-03-25 |
Family
ID=16846823
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22654499A Expired - Fee Related JP4242974B2 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | ホログラフィックノッチフィルタ製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4242974B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010521699A (ja) * | 2007-03-08 | 2010-06-24 | フォトン イーティーシー.インコーポレイテッド | ノッチフィルタシステム |
JP2011022294A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Jasco Corp | ホログラフィック・ノッチフィルターの製造方法、及びその方法によって製造されたホログラフィック・ノッチフィルター |
WO2022065185A1 (ja) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | Ar用光学素子及びその製造方法、並びに、ar表示装置 |
-
1999
- 1999-08-10 JP JP22654499A patent/JP4242974B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2011022294A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Jasco Corp | ホログラフィック・ノッチフィルターの製造方法、及びその方法によって製造されたホログラフィック・ノッチフィルター |
WO2022065185A1 (ja) * | 2020-09-23 | 2022-03-31 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | Ar用光学素子及びその製造方法、並びに、ar表示装置 |
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---|---|
JP4242974B2 (ja) | 2009-03-25 |
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