JP2001242314A - 光学反射格子、その反射格子を用いた分光計、及び高い回折効率を有する光学反射格子を見出す方法 - Google Patents
光学反射格子、その反射格子を用いた分光計、及び高い回折効率を有する光学反射格子を見出す方法Info
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- G02—OPTICS
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- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＴＥ波とＴＭ波でできるだけ等しい回折効率
を達成し、同時に、できるだけ高い回折効率を達成する
ことができる光学反射格子、その反射格子を用いた分光
計、及びそのような光学反射格子を見出す方法を提供す
る。 【解決手段】 多数の平行な溝（５）を有する光学反射
格子において、波長（λ）に対する格子周期（ｇ）の比
が0.9 、好ましくは0.7 より小さい場合、ある一定波長
（λ）のＴＥ及びＴＭ波の回折効率（ＤＥ）が10 ％未
満、好ましくは5 ％未満しか異ならず、それぞれ少なく
とも60 ％であるような深さに溝深さが設定される。こ
れにより、回折効率（ＤＥ）が入射光の偏光方向に実際
上無関係となり、かつ非常に高くなる。
を達成し、同時に、できるだけ高い回折効率を達成する
ことができる光学反射格子、その反射格子を用いた分光
計、及びそのような光学反射格子を見出す方法を提供す
る。 【解決手段】 多数の平行な溝（５）を有する光学反射
格子において、波長（λ）に対する格子周期（ｇ）の比
が0.9 、好ましくは0.7 より小さい場合、ある一定波長
（λ）のＴＥ及びＴＭ波の回折効率（ＤＥ）が10 ％未
満、好ましくは5 ％未満しか異ならず、それぞれ少なく
とも60 ％であるような深さに溝深さが設定される。こ
れにより、回折効率（ＤＥ）が入射光の偏光方向に実際
上無関係となり、かつ非常に高くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多数の平行溝を有
する光学反射格子、そのような反射格子を用いた分光
計、及び一定の波長のＴＥ波及びＴＭ波に対して最適の
高い回折効率を有する光学反射格子を見出す方法に関す
る。
する光学反射格子、そのような反射格子を用いた分光
計、及び一定の波長のＴＥ波及びＴＭ波に対して最適の
高い回折効率を有する光学反射格子を見出す方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、光学反射格子は、平面又
は曲面のキヤリア・プレートに多数の平行な格子状の溝
又は線の形で周期的な区分が設けられたものである。反
射格子の表面は高い反射能を有する。反射格子は、格子
状の溝の形により、正弦波格子、矩形波格子、鋸歯状波
格子又は三角波格子と呼称される。格子の周期的構造は
入射光の波長と同程度のサイズであり、反射光の振幅又
は位相がその周期で変化して光の回折をもたらす。
は曲面のキヤリア・プレートに多数の平行な格子状の溝
又は線の形で周期的な区分が設けられたものである。反
射格子の表面は高い反射能を有する。反射格子は、格子
状の溝の形により、正弦波格子、矩形波格子、鋸歯状波
格子又は三角波格子と呼称される。格子の周期的構造は
入射光の波長と同程度のサイズであり、反射光の振幅又
は位相がその周期で変化して光の回折をもたらす。
【０００３】光学反射格子に入射する無偏光光は、互い
に直交する二つの偏光部分に分けることができ、それら
のＥ−ベクトルは、入射方向と法線方向によって定めら
れる入射面に対し、それぞれ、直交及び平行である。そ
れらは、直交及び平行偏光、又はＴＥ（transverse ele
ctric）波及びＴＭ（transverse magnetic）波と呼ばれ
る。回折効率は波長に依存し、ＴＥ波とＴＭ波では非常
に異なり、その強度は互いに異なっている。適当な測定
法、例えば構造的光学測定法による光学スペクトル分析
の結果を評価する際にはこのことを考慮に入れなければ
ならない。
に直交する二つの偏光部分に分けることができ、それら
のＥ−ベクトルは、入射方向と法線方向によって定めら
れる入射面に対し、それぞれ、直交及び平行である。そ
れらは、直交及び平行偏光、又はＴＥ（transverse ele
ctric）波及びＴＭ（transverse magnetic）波と呼ばれ
る。回折効率は波長に依存し、ＴＥ波とＴＭ波では非常
に異なり、その強度は互いに異なっている。適当な測定
法、例えば構造的光学測定法による光学スペクトル分析
の結果を評価する際にはこのことを考慮に入れなければ
ならない。
【０００４】実際に、ある一定の波長範囲でどちらの偏
光方向も高い回折効率を示す光学反射格子が存在する。
これらの反射格子は波長に対して小さな線密度しか有し
ていない（1550 ｎｍという波長に対して約600 本／ｍ
ｍ、すなわち、格子周期（ｇ）／波長（λ）比が約1.1
である）。
光方向も高い回折効率を示す光学反射格子が存在する。
これらの反射格子は波長に対して小さな線密度しか有し
ていない（1550 ｎｍという波長に対して約600 本／ｍ
ｍ、すなわち、格子周期（ｇ）／波長（λ）比が約1.1
である）。
【０００５】公知のこれらの反射格子は、入射波長範囲
を非常に小さな角度範囲にしか分割せず、したがって、
スペクトル分解能及び精度の点で不利になるという欠点
がある。もっと高いスペクトル分解能及び精度は、格子
周期（ｇ）／波長（λ）比が0.7 の場合に得られる。
を非常に小さな角度範囲にしか分割せず、したがって、
スペクトル分解能及び精度の点で不利になるという欠点
がある。もっと高いスペクトル分解能及び精度は、格子
周期（ｇ）／波長（λ）比が0.7 の場合に得られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
のタイプの光学格子を改良して、ＴＥ波とＴＭ波ででき
るだけ等しい回折効率を達成し、同時に、できるだけ高
い回折効率を達成することができる光学反射格子、その
反射格子を用いた分光計、及びそのような光学反射格子
を見出す方法を提供することにある。
のタイプの光学格子を改良して、ＴＥ波とＴＭ波ででき
るだけ等しい回折効率を達成し、同時に、できるだけ高
い回折効率を達成することができる光学反射格子、その
反射格子を用いた分光計、及びそのような光学反射格子
を見出す方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光学反
射格子に関するこの目的は、0.9より小さい、好ましく
は0.7より小さい、波長に対する格子周期の比に対し、
溝の深さが、ある一定波長のＴＥ波及びＴＭ波に対する
回折効率が互いに10 ％未満、好ましくは5 ％未満しか
異ならず、それぞれ少なくとも60 ％となるような深さ
に設定されていることにより達成される。
射格子に関するこの目的は、0.9より小さい、好ましく
は0.7より小さい、波長に対する格子周期の比に対し、
溝の深さが、ある一定波長のＴＥ波及びＴＭ波に対する
回折効率が互いに10 ％未満、好ましくは5 ％未満しか
異ならず、それぞれ少なくとも60 ％となるような深さ
に設定されていることにより達成される。
【０００８】本発明のこのような光学反射格子で、ＴＥ
波及びＴＭ波に対する回折効率は60％にほぼ等しくそれ
を超えることが見出された。これにより、回折効率が実
際上入射光の偏光方向に無関係となり、非常に高くな
る。
波及びＴＭ波に対する回折効率は60％にほぼ等しくそれ
を超えることが見出された。これにより、回折効率が実
際上入射光の偏光方向に無関係となり、非常に高くな
る。
【０００９】好ましくは、格子周期に対する溝深さの比
は0.7 より大きく、特に好ましくは約0.8 乃至2.0 であ
る。
は0.7 より大きく、特に好ましくは約0.8 乃至2.0 であ
る。
【００１０】光学反射格子は、特に正弦波格子、矩形波
格子、鋸歯状波格子又は三角波格子、であるが、他の全
ての形の格子も可能である。
格子、鋸歯状波格子又は三角波格子、であるが、他の全
ての形の格子も可能である。
【００１１】正弦波格子の場合、格子周期に対する溝深
さの比は約0.9, 1.25, 1.9, 又は、好ましくは約1.8 で
最適になる。鋸歯状波格子の場合、格子周期に対する溝
深さの比は約1.25 又は1.7 で最適になるが、三角波格
子の場合、格子周期に対する溝深さの比は約1.0, 1.25,
又は1.85で最適である。
さの比は約0.9, 1.25, 1.9, 又は、好ましくは約1.8 で
最適になる。鋸歯状波格子の場合、格子周期に対する溝
深さの比は約1.25 又は1.7 で最適になるが、三角波格
子の場合、格子周期に対する溝深さの比は約1.0, 1.25,
又は1.85で最適である。
【００１２】矩形波格子の場合は、格子周期に対する溝
深さの最適比は、格子周期に対する隆起幅の比としての
マーク−スペース比に強く依存し、0.35 より小さいマ
ーク−スペース比でのみ有用な反射格子が可能であると
いうことが見出された。
深さの最適比は、格子周期に対する隆起幅の比としての
マーク−スペース比に強く依存し、0.35 より小さいマ
ーク−スペース比でのみ有用な反射格子が可能であると
いうことが見出された。
【００１３】本発明の好ましい実施形態では、溝深さ
は、入射光の波長の約0.6 乃至1.4 倍であり、溝深さ
は、好ましくは入射光波長の0.65倍、0.9倍、1.35倍、
又は、特に好ましくは1.25倍である。
は、入射光の波長の約0.6 乃至1.4 倍であり、溝深さ
は、好ましくは入射光波長の0.65倍、0.9倍、1.35倍、
又は、特に好ましくは1.25倍である。
【００１４】用途に応じて、所望の波長に同調された光
学反射格子を用いなければならない。光通信で使用する
場合、光学反射格子は、好ましくは、約1500乃至1600
ｎｍ、特に好ましくは、約1550ｎｍの波長の光の回折に
合わせて設計される。
学反射格子を用いなければならない。光通信で使用する
場合、光学反射格子は、好ましくは、約1500乃至1600
ｎｍ、特に好ましくは、約1550ｎｍの波長の光の回折に
合わせて設計される。
【００１５】光学反射格子の表面は、平面でも曲面でも
良く、特に凹面でも良い。
良く、特に凹面でも良い。
【００１６】本発明は、また、特に上述のような光学反
射格子を用いた光学スペクトル分析器を含む分光計に関
する。このような分光計の利点は、入射光の特定の偏光
方向とは無関係にほぼ等しい高い回折効率が得られると
いうことである。
射格子を用いた光学スペクトル分析器を含む分光計に関
する。このような分光計の利点は、入射光の特定の偏光
方向とは無関係にほぼ等しい高い回折効率が得られると
いうことである。
【００１７】最後に、本発明は、また、与えられた格子
周期及び与えられた格子溝の形で、ある一定の波長のＴ
Ｅ波とＴＭ波に対してほぼ等しい高い回折効率を有する
光学反射格子を見出す方法に関する。本発明によれば、
溝深さを増大して、ＴＥ波とＴＭ波に対する回折効率が
互いに10 ％未満しか異ならず、かつそれぞれが少なく
とも60 ％であるようにする。
周期及び与えられた格子溝の形で、ある一定の波長のＴ
Ｅ波とＴＭ波に対してほぼ等しい高い回折効率を有する
光学反射格子を見出す方法に関する。本発明によれば、
溝深さを増大して、ＴＥ波とＴＭ波に対する回折効率が
互いに10 ％未満しか異ならず、かつそれぞれが少なく
とも60 ％であるようにする。
【００１８】一般に、前述の溝深さに関しては、＋／−
10 ％の許容誤差を常に適用しなければならない。
10 ％の許容誤差を常に適用しなければならない。
【００１９】本発明のその他の利点は以下の記述及び図
面から明らかになる。また、前述の特徴及び以下に述べ
る特徴は、本発明にしたがって、個々にも、又は任意の
組み合わせによっても用いることができる。図示され記
述される実施形態は、完全な列挙ではなく本発明を説明
するための例示的性格のものであると考えるべきであ
る。
面から明らかになる。また、前述の特徴及び以下に述べ
る特徴は、本発明にしたがって、個々にも、又は任意の
組み合わせによっても用いることができる。図示され記
述される実施形態は、完全な列挙ではなく本発明を説明
するための例示的性格のものであると考えるべきであ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】図５は、いろいろな光学反射格子
の基本的な形を概略図で示している。図５（ａ）には正
弦波格子１が示され、図５（ｂ）には矩形波格子２が示
され、図５（ｃ）には鋸歯状波格子３が示され、図５
（ｄ）には三角波格子４が示されている。図５（ａ）か
ら図５（ｄ）までの全てにおいて、格子の溝は５で表さ
れ、格子の周期はｇで、溝深さはＴで表されている。矩
形波格子２では、さらに隆起部がＳで表されている。個
々の反射格子の表面は、ハッチングで示されているよう
に、反射層、例えばアルミニウム又は金でコーティング
されている。
の基本的な形を概略図で示している。図５（ａ）には正
弦波格子１が示され、図５（ｂ）には矩形波格子２が示
され、図５（ｃ）には鋸歯状波格子３が示され、図５
（ｄ）には三角波格子４が示されている。図５（ａ）か
ら図５（ｄ）までの全てにおいて、格子の溝は５で表さ
れ、格子の周期はｇで、溝深さはＴで表されている。矩
形波格子２では、さらに隆起部がＳで表されている。個
々の反射格子の表面は、ハッチングで示されているよう
に、反射層、例えばアルミニウム又は金でコーティング
されている。
【００２１】このような光学反射格子は、従来の方法
で、小さな熱膨張のガラス基板又はガラス上のアルミニ
ウム又は金の膜にダイアモンドで溝を刻むことによって
製造される。このオリジナルに、まず、後にオリジナル
からはがされることになる非付着材料層を被覆し、この
ステップに続いてアルミニウム蒸着を行い、さらに、こ
の組み合わせ層の上にラッカー層を続いて形成し、まだ
硬化しない状態で、ラッカー層にコピーとなるべきもの
を載せ、人工樹脂ラッカー層が硬化したらコピーをオリ
ジナルからはがす。もちろん、光学反射格子は、他の公
知の方法によっても、特にホログラフィック製造法によ
って生産できる。
で、小さな熱膨張のガラス基板又はガラス上のアルミニ
ウム又は金の膜にダイアモンドで溝を刻むことによって
製造される。このオリジナルに、まず、後にオリジナル
からはがされることになる非付着材料層を被覆し、この
ステップに続いてアルミニウム蒸着を行い、さらに、こ
の組み合わせ層の上にラッカー層を続いて形成し、まだ
硬化しない状態で、ラッカー層にコピーとなるべきもの
を載せ、人工樹脂ラッカー層が硬化したらコピーをオリ
ジナルからはがす。もちろん、光学反射格子は、他の公
知の方法によっても、特にホログラフィック製造法によ
って生産できる。
【００２２】光学反射格子に入射する無偏光光は、互い
に直交する二つの偏光部分に分けることができ、それら
のＥ−ベクトルは、入射方向と法線方向によって定めら
れる入射面に対し、それぞれ、直交及び平行である。そ
れらは、直交及び平行偏光、又はＴＥ（transverse ele
ctric）波及びＴＭ（transverse magnetic）波と呼ばれ
る。
に直交する二つの偏光部分に分けることができ、それら
のＥ−ベクトルは、入射方向と法線方向によって定めら
れる入射面に対し、それぞれ、直交及び平行である。そ
れらは、直交及び平行偏光、又はＴＥ（transverse ele
ctric）波及びＴＭ（transverse magnetic）波と呼ばれ
る。
【００２３】ある一定の波長範囲でどちらの偏光方向も
高い回折効率を示す光学反射格子が存在する。しかし、
これらの反射格子は波長に対して小さな線密度しか有し
ていない（1550 ｎｍという波長に対して約600 本／ｍ
ｍ、すなわち、格子周期（ｇ）／波長（λ）比が約1.1
である）。公知のこれらの反射格子は、入射波長範囲を
非常に小さな角度範囲にしか分割せず、したがって、ス
ペクトル分解能及び精度の点で不利になるという欠点が
ある。高いスペクトル分解能及び精度は、格子周期
（ｇ）／波長（λ）比が0.7 の場合に得られる。この値
は多くのパラメータの間の妥協であると見なされ、ここ
でも用いられる。
高い回折効率を示す光学反射格子が存在する。しかし、
これらの反射格子は波長に対して小さな線密度しか有し
ていない（1550 ｎｍという波長に対して約600 本／ｍ
ｍ、すなわち、格子周期（ｇ）／波長（λ）比が約1.1
である）。公知のこれらの反射格子は、入射波長範囲を
非常に小さな角度範囲にしか分割せず、したがって、ス
ペクトル分解能及び精度の点で不利になるという欠点が
ある。高いスペクトル分解能及び精度は、格子周期
（ｇ）／波長（λ）比が0.7 の場合に得られる。この値
は多くのパラメータの間の妥協であると見なされ、ここ
でも用いられる。
【００２４】以下に記述する光学反射格子は、図５に示
されている格子であり、格子周期が１ｍｍ当たり900 本
で格子周期1.11 μｍに対応するものである。光の入射
角は55 °且つ反射角は35 °、すなわち、角度差が20
°であった。この角度差は機械的な理由によって選ばれ
ている。一般に、この角度差を少し変えても、反射効率
又は最適深さは余り変化しない。以下で用いられる反射
格子は波長に比べて比較的密であり、入射光線と反射光
線の角度差が減少すると、反射効率は、一般に、特にＴ
Ｅ波に関しては増加する（疑似リトロー（quasi Littro
w））。対応する最適溝深さの変化は比較的小さくな
る。
されている格子であり、格子周期が１ｍｍ当たり900 本
で格子周期1.11 μｍに対応するものである。光の入射
角は55 °且つ反射角は35 °、すなわち、角度差が20
°であった。この角度差は機械的な理由によって選ばれ
ている。一般に、この角度差を少し変えても、反射効率
又は最適深さは余り変化しない。以下で用いられる反射
格子は波長に比べて比較的密であり、入射光線と反射光
線の角度差が減少すると、反射効率は、一般に、特にＴ
Ｅ波に関しては増加する（疑似リトロー（quasi Littro
w））。対応する最適溝深さの変化は比較的小さくな
る。
【００２５】図１に、正弦波格子１の回折効率ＤＥ（単
位：パーセント）が、入射光（波長λ＝1550 ｎｍ）の
ＴＥ波及びＴＭ波について、溝深さＴ（単位：μｍ）の
関数として示されている。ＴＥ波に対する回折効率ＤＥ
は溝深さＴが増すと共に連続的に上昇して、溝深さが2.
80 μｍで約88 ％に達するが、他方ＴＭ波に対する回折
効率ＤＥは、溝深さＴが増すと、2 ％と96 ％の間で周
期的に変化する。二つのＴＥ及びＴＭ波曲線の交点Ａ，
Ｂ，Ｃ，及びＤにおいて、すなわち、溝深さＴが約1.95
μｍ、約1.0 μｍ、約1.4 μｍ、及び約2.1 μｍで、
両方の波に対する回折効率が等しくなる。一般に、これ
は溝深さ（Ｔ）／波長（λ）比で1.26,0.65, 0.9, 及び
1.35 に対応し、これらの値のうちでも1.26 という比が
最適値である。交点ＡからＤまででは、ＴＥ波及びＴＭ
波に対する回折効率ＤＥが等しい高さになる、すなわ
ち、入射光の偏光方向に無関係になる。特に、交点Ａに
おいては、回折効率ＤＥは85 ％を超える。
位：パーセント）が、入射光（波長λ＝1550 ｎｍ）の
ＴＥ波及びＴＭ波について、溝深さＴ（単位：μｍ）の
関数として示されている。ＴＥ波に対する回折効率ＤＥ
は溝深さＴが増すと共に連続的に上昇して、溝深さが2.
80 μｍで約88 ％に達するが、他方ＴＭ波に対する回折
効率ＤＥは、溝深さＴが増すと、2 ％と96 ％の間で周
期的に変化する。二つのＴＥ及びＴＭ波曲線の交点Ａ，
Ｂ，Ｃ，及びＤにおいて、すなわち、溝深さＴが約1.95
μｍ、約1.0 μｍ、約1.4 μｍ、及び約2.1 μｍで、
両方の波に対する回折効率が等しくなる。一般に、これ
は溝深さ（Ｔ）／波長（λ）比で1.26,0.65, 0.9, 及び
1.35 に対応し、これらの値のうちでも1.26 という比が
最適値である。交点ＡからＤまででは、ＴＥ波及びＴＭ
波に対する回折効率ＤＥが等しい高さになる、すなわ
ち、入射光の偏光方向に無関係になる。特に、交点Ａに
おいては、回折効率ＤＥは85 ％を超える。
【００２６】図２には、溝深さが1.95 μｍの正弦波格
子１の回折効率ＤＥが入射光のＴＥ波及びＴＭ波に対し
て波長λの関数としてプロットされている。約1420 ｎ
ｍから約1570 ｎｍまでの大きな波長範囲では回折効率
ＤＥは両方の波に対してほぼ同じであり、ほぼ90 ％で
あるということが見出された。この波長範囲では、回折
効率は入射光の偏光方向とほとんど無関係である。
子１の回折効率ＤＥが入射光のＴＥ波及びＴＭ波に対し
て波長λの関数としてプロットされている。約1420 ｎ
ｍから約1570 ｎｍまでの大きな波長範囲では回折効率
ＤＥは両方の波に対してほぼ同じであり、ほぼ90 ％で
あるということが見出された。この波長範囲では、回折
効率は入射光の偏光方向とほとんど無関係である。
【００２７】いろいろな波長λでいろいろな溝深さＴに
対して、ＴＥ波及びＴＭ波について、計算された回折効
率ＤＥの値を表１に示す。
対して、ＴＥ波及びＴＭ波について、計算された回折効
率ＤＥの値を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１から、溝深さＴが1.95 μｍから2.1
μｍまでの正弦波格子では両方の波で非常に高い回折効
率が見出され、偏光への依存性は極めて小さいことが明
らかである。表１では、この最適範囲が太字の数字で目
立つように示されている。
μｍまでの正弦波格子では両方の波で非常に高い回折効
率が見出され、偏光への依存性は極めて小さいことが明
らかである。表１では、この最適範囲が太字の数字で目
立つように示されている。
【００３０】図３には、溝深さＴが1.05 μｍでマーク
−スペース比が0.25 の本発明の矩形波格子２の回折効
率が、入射光のＴＥ波及びＴＭ波についてプロットされ
ている（格子周期：1.11μｍ、入射角：55 °、反射
角：35 °）。約1530ｎｍから約1620 ｎｍまでの大きな
波長範囲で回折効率ＤＥは両方の波に対してほとんど同
じであり、85 ％を超えているということが見出され
た。この波長範囲で、本発明の矩形波格子２の回折効率
は入射光の偏光方向とほぼ無関係である。
−スペース比が0.25 の本発明の矩形波格子２の回折効
率が、入射光のＴＥ波及びＴＭ波についてプロットされ
ている（格子周期：1.11μｍ、入射角：55 °、反射
角：35 °）。約1530ｎｍから約1620 ｎｍまでの大きな
波長範囲で回折効率ＤＥは両方の波に対してほとんど同
じであり、85 ％を超えているということが見出され
た。この波長範囲で、本発明の矩形波格子２の回折効率
は入射光の偏光方向とほぼ無関係である。
【００３１】矩形波格子２について、格子周期ｇに対す
る溝深さＴの最適比は格子周期ｇに対する隆起幅Ｓの比
としてのマーク−スペース比に強く依存し、有用な回折
格子は0.35 より小さいマーク−スペース比でのみ可能
であるということが見出された。表２に、いろいろなマ
ーク−スペース比の矩形波格子について、格子周期ｇに
対する溝深さＴの最適比を示す。
る溝深さＴの最適比は格子周期ｇに対する隆起幅Ｓの比
としてのマーク−スペース比に強く依存し、有用な回折
格子は0.35 より小さいマーク−スペース比でのみ可能
であるということが見出された。表２に、いろいろなマ
ーク−スペース比の矩形波格子について、格子周期ｇに
対する溝深さＴの最適比を示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】図４では、溝深さＴが2.05 μｍの本発明
の三角波格子４の回折効率を、入射光のＴＥ波及びＴＭ
波についてプロットしている（格子周期：1.11μｍ、入
射角：55 °、反射角：35 °）。約1550ｎｍから約1610
ｎｍまでの大きな波長範囲で回折効率ＤＥは両方の波
に対してほとんど同じであり、85 ％を超えているとい
うことが見出された。この波長範囲で、本発明の三角波
格子４の回折効率は入射光の偏光方向とほぼ無関係であ
る。
の三角波格子４の回折効率を、入射光のＴＥ波及びＴＭ
波についてプロットしている（格子周期：1.11μｍ、入
射角：55 °、反射角：35 °）。約1550ｎｍから約1610
ｎｍまでの大きな波長範囲で回折効率ＤＥは両方の波
に対してほとんど同じであり、85 ％を超えているとい
うことが見出された。この波長範囲で、本発明の三角波
格子４の回折効率は入射光の偏光方向とほぼ無関係であ
る。
【００３４】一定の波長範囲で偏光と無関係なこれらの
反射格子は、分光計、例えばスペクトル分析器に優先的
に応用される。そのようなスペクトル分析器１０の典型
的な構造を図６に示す。入射スリット１１を通って入っ
た光は、レンズ１２によって光学反射格子１３に集光さ
れ、そこで光に含まれる波長がいろいろな程度に回折さ
れる。射出スリット１６を通過した光が検出器１４（例
えば、フォトダイオード）に当たり、ある波長の光強度
が測定される。測定される波長は、反射格子１３を双方
向矢印１５の方向に回すことによって変えることができ
る。
反射格子は、分光計、例えばスペクトル分析器に優先的
に応用される。そのようなスペクトル分析器１０の典型
的な構造を図６に示す。入射スリット１１を通って入っ
た光は、レンズ１２によって光学反射格子１３に集光さ
れ、そこで光に含まれる波長がいろいろな程度に回折さ
れる。射出スリット１６を通過した光が検出器１４（例
えば、フォトダイオード）に当たり、ある波長の光強度
が測定される。測定される波長は、反射格子１３を双方
向矢印１５の方向に回すことによって変えることができ
る。
【００３５】
【発明の効果】本発明の光学反射格子、その反射格子を
用いた分光計、及び高い回折効率を有する光学反射格子
を見出す方法によれば、入射光に対しその偏光方向と無
関係にほとんど等しい高い回折効率を得えることができ
る。
用いた分光計、及び高い回折効率を有する光学反射格子
を見出す方法によれば、入射光に対しその偏光方向と無
関係にほとんど等しい高い回折効率を得えることができ
る。
【図１】本発明の正弦波格子の回折効率を入射光のＴＥ
波及びＴＭ波について溝深さの関数として示す図であ
る。
波及びＴＭ波について溝深さの関数として示す図であ
る。
【図２】溝深さが1.95 μｍの本発明の正弦波格子の回
折効率を入射光のＴＥ波及びＴＭ波について波長の関数
として示す図である。
折効率を入射光のＴＥ波及びＴＭ波について波長の関数
として示す図である。
【図３】溝深さが1.05 μｍでマーク−スペース比が0.2
5の本発明の矩形波格子の回折効率を入射光のＴＥ波及
びＴＭ波について波長の関数として示す図である。
5の本発明の矩形波格子の回折効率を入射光のＴＥ波及
びＴＭ波について波長の関数として示す図である。
【図４】溝深さが2.05 μｍの本発明の三角波格子の回
折効率を入射光のＴＥ波及びＴＭ波について波長の関数
として示す図である。
折効率を入射光のＴＥ波及びＴＭ波について波長の関数
として示す図である。
【図５】いろいろな種類の光学反射格子を示す図であ
り、（ａ）は正弦波格子の場合、（ｂ）は矩形波格子の
場合、（ｃ）は鋸歯状波格子の場合、（ｄ）は三角波格
子の場合を示す。
り、（ａ）は正弦波格子の場合、（ｂ）は矩形波格子の
場合、（ｃ）は鋸歯状波格子の場合、（ｄ）は三角波格
子の場合を示す。
【図６】光学反射格子を用いる光学スペクトル分析器の
典型的な構造を示す図である。
典型的な構造を示す図である。
１ 正弦波格子 ２ 矩形波格子 ３ 鋸歯状波格子 ４ 三角波格子 ５ 溝 １０ 光学スペクトル分析器 １１ 入射スリット １２ レンズ １３ 光学反射格子 １４ 検出器 １６ 射出スリット
Claims (15)
- 【請求項１】 多数の平行な溝（５）を有する光学反射
格子であって、0.9、好ましくは0.7 よりも小さい、波
長（λ）に対する格子周期（ｇ）の比に対して、溝深さ
（Ｔ）が、ある一定の波長（λ）のＴＥ波及びＴＭ波に
対する回折効率（ＤＥ）が互いに10 ％未満、好ましく
は5 ％未満しか異ならず、それぞれ少なくとも60 ％に
なるような深さに設定されていることを特徴とする光学
反射格子。 - 【請求項２】 格子周期（ｇ）に対する溝深さ（Ｔ）の
比が0.7 より大きいことを特徴とする請求項１記載の光
学反射格子。 - 【請求項３】 前記格子周期（ｇ）に対する溝深さ
（Ｔ）の比が約0.8 乃至2.0 であることを特徴とする請
求項２記載の光学反射格子。 - 【請求項４】 該光学反射格子は、正弦波格子（１）、
矩形波格子（２）、鋸歯状波格子（３）、又は三角波格
子（４）であることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか１項に５記載の光学反射格子。 - 【請求項５】 正弦波格子（１）の場合、前記格子周期
（ｇ）に対する溝深さ（Ｔ）の比が約0.9, 1.25, 1.9,
又は、好ましくは約1.8 であることを特徴とするに請求
項４記載の光学反射格子。 - 【請求項６】 矩形波格子（２）の場合、格子周期
（ｇ）に対する隆起幅（Ｓ）の比としてのマーク−スペ
ース比が約0.35 より小さいことを特徴とする請求項４
記載の光学反射格子。 - 【請求項７】 鋸歯状波格子（３）の場合、前記格子周
期（ｇ）に対する溝深さ（Ｔ）の比が約1.25 又は1.7
であることを特徴とする請求項４記載の光学反射格子。 - 【請求項８】 三角波格子（４）の場合、前記格子周期
（ｇ）に対する溝深さ（Ｔ）の比が約1.0, 1.25, 又は
1.85 であることを特徴とする請求項４記載の光学反射
格子。 - 【請求項９】 該溝深さ（Ｔ）が入射光の波長（λ）の
約0.6 乃至1.4 倍であることを特徴とする請求項１乃至
８のいずれか１項に記載の光学反射格子。 - 【請求項１０】 該溝深さ（Ｔ）が入射光の波長（λ）
の約0.65 倍、0.9倍、1.35 倍、又は、好ましくは1.25
倍であることを特徴とする請求項９記載の光学反射格
子。 - 【請求項１１】 該光学反射格子が約1500 乃至1600 ｎ
ｍ、好ましくは約1550 ｎｍの波長の光の回折に合わせ
て設計されていることを特徴とする請求項１乃至１０の
いずれか１項に記載の光学反射格子。 - 【請求項１２】 該光学反射格子の表面が平坦であるこ
とを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載
の光学反射格子。 - 【請求項１３】 該光学反射格子の表面が曲面であるこ
とを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載
の光学反射格子。 - 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいずれか１項に記
載の光学反射格子を有する、特に光学スペクトル分析器
（１０）から成る分光計。 - 【請求項１５】 与えられた格子周期（ｇ）及び与えら
れた形の格子溝（５）で、ある一定波長（λ）のＴＥ波
及びＴＭ波に対しほとんど等しく高い回折効率（ＤＥ）
を有する光学反射格子を見出す方法であって、ＴＥ波及
びＴＭ波に対する回折効率（ＤＥ）が互いに10 ％未
満、好ましくは5 ％未満しか異ならず、それぞれ少なく
とも60 ％になるまで溝深さ（Ｔ）を増加させることを
特徴とする高い回折効率を有する光学反射格子を見出す
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP20000100864 EP1130422B1 (de) | 2000-01-18 | 2000-01-18 | Optisches Reflexionsgitter und Verfahren zu seiner Optimierung sowie optisches Spektrometer |
| EP00100864.8 | 2000-01-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001242314A true JP2001242314A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=8167644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001010314A Pending JP2001242314A (ja) | 2000-01-18 | 2001-01-18 | 光学反射格子、その反射格子を用いた分光計、及び高い回折効率を有する光学反射格子を見出す方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1130422B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001242314A (ja) |
| CA (1) | CA2331240A1 (ja) |
| DE (1) | DE50000086D1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6900939B2 (en) | 2002-02-28 | 2005-05-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarization insensitive beam splitting grating and apparatus using it |
| JP2008233528A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Asahi Glass Co Ltd | 反射型回折格子および分光装置 |
| JP2011128133A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-30 | Seiko Epson Corp | センサーチップ、センサーカートリッジ及び分析装置 |
| US9151666B2 (en) | 2009-11-19 | 2015-10-06 | Seiko Epson Corporation | Sensor chip, sensor cartridge, and analysis apparatus |
| JP2016021057A (ja) * | 2014-06-19 | 2016-02-04 | キヤノン株式会社 | 複数の光学機能面を有する光学素子、分光装置およびその製造方法 |
| JP6423056B1 (ja) * | 2017-08-11 | 2018-11-14 | 冨士ダイス株式会社 | インプリントモールド及びインプリントモールドの製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6859317B1 (en) * | 2000-06-02 | 2005-02-22 | Confluent Photonics Corporation | Diffraction grating for wavelength division multiplexing/demultiplexing devices |
| US7499182B2 (en) | 2006-01-10 | 2009-03-03 | Sunrise Telecom Incorporated | Optical signal measurement system |
| CN101571608B (zh) * | 2009-06-09 | 2010-06-02 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 用于1310纳米波段的石英透射双通道偏振无关分束光栅 |
| CN102998730B (zh) * | 2012-12-24 | 2014-10-22 | 四川省宜宾普什集团3D有限公司 | 一种立体光栅 |
| WO2017051557A1 (ja) | 2015-09-25 | 2017-03-30 | オリンパス株式会社 | 画像較正用検具および内視鏡システム |
| CN108680979A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-10-19 | 中国人民解放军63908部队 | 二维正弦光栅抗偏振敏感sers基底及其加工方法 |
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|---|---|---|---|---|
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-
2000
- 2000-01-18 EP EP20000100864 patent/EP1130422B1/de not_active Revoked
- 2000-01-18 DE DE50000086T patent/DE50000086D1/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-01-17 CA CA 2331240 patent/CA2331240A1/en not_active Abandoned
- 2001-01-18 JP JP2001010314A patent/JP2001242314A/ja active Pending
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| JP2017207775A (ja) * | 2014-06-19 | 2017-11-24 | キヤノン株式会社 | 複数の光学機能面を有する光学素子、分光装置およびその製造方法 |
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| JP6423056B1 (ja) * | 2017-08-11 | 2018-11-14 | 冨士ダイス株式会社 | インプリントモールド及びインプリントモールドの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE50000086D1 (de) | 2002-02-21 |
| CA2331240A1 (en) | 2001-07-18 |
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| EP1130422B1 (de) | 2001-11-21 |
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