JP2003014915A - Ｄａｍｍａｎｎ型グレーティングをつけた光学素子 - Google Patents
Ｄａｍｍａｎｎ型グレーティングをつけた光学素子Info
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- JP2003014915A JP2003014915A JP2001202300A JP2001202300A JP2003014915A JP 2003014915 A JP2003014915 A JP 2003014915A JP 2001202300 A JP2001202300 A JP 2001202300A JP 2001202300 A JP2001202300 A JP 2001202300A JP 2003014915 A JP2003014915 A JP 2003014915A
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- refractive index
- laser light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部にDammann型グレーティングが直接書き
込まれた光学素子を提供する。 【構成】 この光学素子は、複数の細線状屈折率変化領
域を所定ピッチで形成した格子がガラス内部に所定パタ
ーンで書き込まれており、細線状屈折率変化領域は集光
点をガラス内部に設定したパルスレーザ光の集光照射に
よって形成される。一つの格子を書き込む際、１回のス
キャンで得られる屈折率変化領域の幅に等しいピッチで
ガラス基板を相対的にシフトさせるとき、複数の細線状
屈折率変化領域が平行配置された格子が所定パターンで
ガラス内部に形成される。
込まれた光学素子を提供する。 【構成】 この光学素子は、複数の細線状屈折率変化領
域を所定ピッチで形成した格子がガラス内部に所定パタ
ーンで書き込まれており、細線状屈折率変化領域は集光
点をガラス内部に設定したパルスレーザ光の集光照射に
よって形成される。一つの格子を書き込む際、１回のス
キャンで得られる屈折率変化領域の幅に等しいピッチで
ガラス基板を相対的にシフトさせるとき、複数の細線状
屈折率変化領域が平行配置された格子が所定パターンで
ガラス内部に形成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、所定の格子パターンで
屈折率変化領域がガラス内部に書き込まれたDammann型
グレーティングをつけた光学素子に関する。
屈折率変化領域がガラス内部に書き込まれたDammann型
グレーティングをつけた光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】Dammann型グレーティングは、非常に複
雑な二値位相の周期構造をもつ点で通常の等間隔周期の
グレーティングと異なる。複雑な周期構造（位相変調位
置）を精密に制御することにより、入射レーザビームを
空間的にある分布をもつ等強度の複数ビームに分岐で
き、光通信や光コンピュータ分野におけるファンアウト
での素子としての展開が期待されている。
雑な二値位相の周期構造をもつ点で通常の等間隔周期の
グレーティングと異なる。複雑な周期構造（位相変調位
置）を精密に制御することにより、入射レーザビームを
空間的にある分布をもつ等強度の複数ビームに分岐で
き、光通信や光コンピュータ分野におけるファンアウト
での素子としての展開が期待されている。
【０００３】従来の方法では、石英等のガラス表面をイ
オンエッチングすることにより、Dammann型グレーティ
ングを書き込んでいる。たとえば、図１に示すようにフ
ォトレジスト膜２を設けた石英ガラス１を用意し、フォ
トレジスト膜２にフォトマスク３を重ね合わせ、紫外光
源４から紫外光を照射する（ａ）。ポジ型レジストでは
紫外光照射部分が溶け、ネガ型レジストでは未照射部が
可溶性になるため、紫外光照射後のフォトレジスト膜２
を薬剤で処理すると、フォトレジスト膜２が所定形状に
パターニングされる（ｂ）。次いで、石英ガラス１をイ
オンエッチングすると、フォトレジスト膜２のない部分
が溝部となり、Dammann型グレーティングが書き込まれ
る。
オンエッチングすることにより、Dammann型グレーティ
ングを書き込んでいる。たとえば、図１に示すようにフ
ォトレジスト膜２を設けた石英ガラス１を用意し、フォ
トレジスト膜２にフォトマスク３を重ね合わせ、紫外光
源４から紫外光を照射する（ａ）。ポジ型レジストでは
紫外光照射部分が溶け、ネガ型レジストでは未照射部が
可溶性になるため、紫外光照射後のフォトレジスト膜２
を薬剤で処理すると、フォトレジスト膜２が所定形状に
パターニングされる（ｂ）。次いで、石英ガラス１をイ
オンエッチングすると、フォトレジスト膜２のない部分
が溝部となり、Dammann型グレーティングが書き込まれ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フォトレジス
ト膜２の成膜，露光，現像等、多数の工程を経ることが
難点であり、Dammann型グレーティングの作製にも多数
の材料を必要とする。しかも、作製されるDammann型グ
レーティングは石英ガラス１の表面に限られ、機能素子
としては単一機能を実現できるだけである。たとえば、
他の素子と複合化しようとすると、一般には手作業によ
る素子同士の精密なアライメント作業が必要になる。そ
の結果、熟練した技術を要し、生産性の低い手作業によ
ることから光関連部品のコストを上昇させる原因とな
る。
ト膜２の成膜，露光，現像等、多数の工程を経ることが
難点であり、Dammann型グレーティングの作製にも多数
の材料を必要とする。しかも、作製されるDammann型グ
レーティングは石英ガラス１の表面に限られ、機能素子
としては単一機能を実現できるだけである。たとえば、
他の素子と複合化しようとすると、一般には手作業によ
る素子同士の精密なアライメント作業が必要になる。そ
の結果、熟練した技術を要し、生産性の低い手作業によ
ることから光関連部品のコストを上昇させる原因とな
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、ガラス内部をパ
ルスレーザ光で集光照射するとき、集光照射部分の屈折
率が変化することを利用し、複雑な工程を経ることな
く、必要パターンのDammann型グレーティングがガラス
内部に直接書き込まれた光学素子を提供することを目的
とする。
題を解消すべく案出されたものであり、ガラス内部をパ
ルスレーザ光で集光照射するとき、集光照射部分の屈折
率が変化することを利用し、複雑な工程を経ることな
く、必要パターンのDammann型グレーティングがガラス
内部に直接書き込まれた光学素子を提供することを目的
とする。
【０００６】本発明の光学素子は、その目的を達成する
ため、複数の細線状屈折率変化領域を所定ピッチで形成
した格子がガラス内部に所定パターンで書き込まれてお
り、前記細線状屈折率変化領域は集光点をガラス内部に
設定したパルスレーザ光の集光照射によって形成された
ものであることを特徴とする。
ため、複数の細線状屈折率変化領域を所定ピッチで形成
した格子がガラス内部に所定パターンで書き込まれてお
り、前記細線状屈折率変化領域は集光点をガラス内部に
設定したパルスレーザ光の集光照射によって形成された
ものであることを特徴とする。
【０００７】一つの格子を書き込む際、１回のスキャン
で得られる屈折率変化領域の幅に等しいピッチでガラス
基板を相対的にシフトさせると、複数の細線状屈折率変
化領域が互いに隣り合って平行配置された格子が所定パ
ターンでガラス内部に形成される。スキャンピッチを屈
折率変化領域の幅以下に設定することもでき、スキャニ
ングが重なり合った個所では屈折率変化の増大が予想さ
れる。また、パルスレーザ光の集光点をガラスの厚み方
向に変更できるため、三次元格子も形成できる。石英系
のガラス内部に書き込む際、約１０15Ｗ／ｃｍ2までの
値にパルスレーザ光のピークパワー密度を設定すること
が好ましい。
で得られる屈折率変化領域の幅に等しいピッチでガラス
基板を相対的にシフトさせると、複数の細線状屈折率変
化領域が互いに隣り合って平行配置された格子が所定パ
ターンでガラス内部に形成される。スキャンピッチを屈
折率変化領域の幅以下に設定することもでき、スキャニ
ングが重なり合った個所では屈折率変化の増大が予想さ
れる。また、パルスレーザ光の集光点をガラスの厚み方
向に変更できるため、三次元格子も形成できる。石英系
のガラス内部に書き込む際、約１０15Ｗ／ｃｍ2までの
値にパルスレーザ光のピークパワー密度を設定すること
が好ましい。
【０００８】
【作用】集光レンズ等により焦点をガラス内部に調節し
たパルスレーザ光でガラスを集光照射するとき、集光照
射部でガラス構造、ひいては屈折率が変化する。本発明
者等は、パルスレーザ光の集光照射による屈折率変化を
利用してガラス内部にグレーティングを付けた光導波路
を特開２０００−２４９８５９号公報で紹介したが、本
発明では同様なパルスレーザ光の集光照射による屈折率
変化をDammann型グレーティングの書込みに応用したも
のである。
たパルスレーザ光でガラスを集光照射するとき、集光照
射部でガラス構造、ひいては屈折率が変化する。本発明
者等は、パルスレーザ光の集光照射による屈折率変化を
利用してガラス内部にグレーティングを付けた光導波路
を特開２０００−２４９８５９号公報で紹介したが、本
発明では同様なパルスレーザ光の集光照射による屈折率
変化をDammann型グレーティングの書込みに応用したも
のである。
【０００９】Dammann型グレーティングは回折現象を利
用することによりレーザビーム分岐機能を呈するもので
あり、回折効率及び分岐機能の均一性によってグレーテ
ィングが性能評価される。Dammann型グレーティングの
回折効率は、入射レーザが屈折率変化領域を通過するこ
とによって波面の位相がπ（波長にして半波長）だけず
れると最大になる。すなわち、屈折率変化量をΔｎ，屈
折率変化部の入射レーザ方向の長さをＬ，入射レーザの
波長をλとすると、ΔｎＬ＝λ／２が成立するときであ
る。したがって、レーザ照射条件の調整によって適正な
屈折率変化を生起させる必要がある。ビーム均一性は、
周期構造書込みの正確さに直接影響される。Dammann型
グレーティングの周期構造パターンは一次元又は二次元
の複雑なパターンであり、パターンの大きさも〜５００
μｍと大きなものである。
用することによりレーザビーム分岐機能を呈するもので
あり、回折効率及び分岐機能の均一性によってグレーテ
ィングが性能評価される。Dammann型グレーティングの
回折効率は、入射レーザが屈折率変化領域を通過するこ
とによって波面の位相がπ（波長にして半波長）だけず
れると最大になる。すなわち、屈折率変化量をΔｎ，屈
折率変化部の入射レーザ方向の長さをＬ，入射レーザの
波長をλとすると、ΔｎＬ＝λ／２が成立するときであ
る。したがって、レーザ照射条件の調整によって適正な
屈折率変化を生起させる必要がある。ビーム均一性は、
周期構造書込みの正確さに直接影響される。Dammann型
グレーティングの周期構造パターンは一次元又は二次元
の複雑なパターンであり、パターンの大きさも〜５００
μｍと大きなものである。
【００１０】このような複雑で比較的大きな面積の屈折
率変化領域の形成にはガラス表面にグレーティングをつ
ける従来法では極めて困難な作業を要するが、パルスレ
ーザ光の集光照射によるとき比較的簡単に且つ高精度で
屈折率変化領域を形成できる。比較的大きな面積の屈折
率変化領域は、予めコンピュータでプログラムされた正
確な位置制御の下でガラスに対してパルスレーザ光の集
光点を相対的にシフトさせることによって形成される。
この方法によるとき、ガラス内部に一括して複数の素子
を形成できるため、面倒なアライメント作業も回避でき
る。また、集光点をガラス厚み方向に変えられるので、
屈折率変化領域を三次元的に形成することにより三次元
光回路も形成できる。
率変化領域の形成にはガラス表面にグレーティングをつ
ける従来法では極めて困難な作業を要するが、パルスレ
ーザ光の集光照射によるとき比較的簡単に且つ高精度で
屈折率変化領域を形成できる。比較的大きな面積の屈折
率変化領域は、予めコンピュータでプログラムされた正
確な位置制御の下でガラスに対してパルスレーザ光の集
光点を相対的にシフトさせることによって形成される。
この方法によるとき、ガラス内部に一括して複数の素子
を形成できるため、面倒なアライメント作業も回避でき
る。また、集光点をガラス厚み方向に変えられるので、
屈折率変化領域を三次元的に形成することにより三次元
光回路も形成できる。
【００１１】パルスレーザ光を集光照射すると、集光照
射部の屈折率が局部的に増加する。そこで、パルスレー
ザ光の焦点をガラス内部に調節すると、ガラス表面を傷
付けることなく、ガラス内部に屈折率変化領域を形成で
きる。具体的には、図２に示すように、ステージ１０に
ガラス基板１１を載置し、集光レンズ１２を透過したパ
ルスレーザ光Ｌでガラス基板１１を照射する。パルスレ
ーザ光Ｌは、集光点Ｆがガラス基板１１の内部に位置す
るように集光レンズ１２で集光される。パルスレーザ光
Ｌで集光照射されたガラス基板１１は、集光点Ｆ及びそ
の近傍で屈折率が局部的に増加し、残りの部分は当初の
屈折率に維持される。そこで、シャッター１３を開閉し
てパルスレーザ光Ｌを適宜遮断しながら、ステージ１０
をＸ方向に移動させると、集光点Ｆがガラス基板１１の
内部を移動し、集光点Ｆの移動軌跡に対応する屈折率変
化領域がガラス基板１１の内部に形成される。
射部の屈折率が局部的に増加する。そこで、パルスレー
ザ光の焦点をガラス内部に調節すると、ガラス表面を傷
付けることなく、ガラス内部に屈折率変化領域を形成で
きる。具体的には、図２に示すように、ステージ１０に
ガラス基板１１を載置し、集光レンズ１２を透過したパ
ルスレーザ光Ｌでガラス基板１１を照射する。パルスレ
ーザ光Ｌは、集光点Ｆがガラス基板１１の内部に位置す
るように集光レンズ１２で集光される。パルスレーザ光
Ｌで集光照射されたガラス基板１１は、集光点Ｆ及びそ
の近傍で屈折率が局部的に増加し、残りの部分は当初の
屈折率に維持される。そこで、シャッター１３を開閉し
てパルスレーザ光Ｌを適宜遮断しながら、ステージ１０
をＸ方向に移動させると、集光点Ｆがガラス基板１１の
内部を移動し、集光点Ｆの移動軌跡に対応する屈折率変
化領域がガラス基板１１の内部に形成される。
【００１２】ステージ１０の移動及びシャッター１３の
開閉は、コンピュータ１４からの制御信号で制御され
る。図２では、ガラス基板１１を移動させる方式を図示
しているが、ガラス基板１１の移動に代えて光学系を移
動させること、或いはガラス基板１１及び光学系の双方
を移動させることも可能である。更に、ガラス基板１１
及び／又は光学系を図２で上下方向に移動させるとき、
集光点Ｆがガラス基板１１の厚み方向にも移動し、三次
元的な屈折率変化領域も形成される。Dammann型グレー
ティングの書込みに際しては、格子幅の正確な制御が重
要である。所定ピッチでスキャンを繰り返すことにより
一つの格子が形成されるが、格子内における屈折率変化
量の均一性を確保する上で１回のスキャンで得られる幅
をピッチ間隔に等しくすることが望ましい。他方、格子
内における屈折率変化量が不均一になると、Dammann型
グレーティングに入射したレーザビームが分岐された
際、分岐ビームの均一性が低下する。
開閉は、コンピュータ１４からの制御信号で制御され
る。図２では、ガラス基板１１を移動させる方式を図示
しているが、ガラス基板１１の移動に代えて光学系を移
動させること、或いはガラス基板１１及び光学系の双方
を移動させることも可能である。更に、ガラス基板１１
及び／又は光学系を図２で上下方向に移動させるとき、
集光点Ｆがガラス基板１１の厚み方向にも移動し、三次
元的な屈折率変化領域も形成される。Dammann型グレー
ティングの書込みに際しては、格子幅の正確な制御が重
要である。所定ピッチでスキャンを繰り返すことにより
一つの格子が形成されるが、格子内における屈折率変化
量の均一性を確保する上で１回のスキャンで得られる幅
をピッチ間隔に等しくすることが望ましい。他方、格子
内における屈折率変化量が不均一になると、Dammann型
グレーティングに入射したレーザビームが分岐された
際、分岐ビームの均一性が低下する。
【００１３】格子幅を正確に制御する上では、レーザの
ピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ2）を適切な値に設定する
ことが有効である。ピークパワー密度は、１パルス当り
の出力エネルギー（Ｊ）をパルス幅（秒）で割ったピー
クパワーの単位面積当りの値であり、ガラス基板１１の
材質に応じて変化する。石英系のガラスでは、約１０ 15
Ｗ／ｃｍ2までの値にピークパワー密度を設定すると
き、集光点Ｆ及びその近傍の屈折率を局部的に変化させ
ることができる。他方、ピークパワー密度が過度に高い
パルスレーザ光では、他の部分における屈折率変化も生
じ、ガラス自体にダメージを与える虞がある。
ピークパワー密度（Ｗ／ｃｍ2）を適切な値に設定する
ことが有効である。ピークパワー密度は、１パルス当り
の出力エネルギー（Ｊ）をパルス幅（秒）で割ったピー
クパワーの単位面積当りの値であり、ガラス基板１１の
材質に応じて変化する。石英系のガラスでは、約１０ 15
Ｗ／ｃｍ2までの値にピークパワー密度を設定すると
き、集光点Ｆ及びその近傍の屈折率を局部的に変化させ
ることができる。他方、ピークパワー密度が過度に高い
パルスレーザ光では、他の部分における屈折率変化も生
じ、ガラス自体にダメージを与える虞がある。
【００１４】
【実施例１】両面研磨された合成石英ガラスをガラス基
板１１として使用し、ステージ１０に載置した。ガラス
基板１１の表面から０．７ｍｍの深さ位置に集光点Ｆを
調節し、波長８００ｎｍ，パルス幅１．３×１０
-13秒，繰返し周期１ｋＨｚのパルスレーザ光Ｌでガラ
ス基板１１を速度５０μｍ／秒でＸ方向にスキャンしな
がらラインを書き込んだ。Ｘ方向のスキャン距離は１ｍ
ｍに設定した。集光点Ｆにおけるパルスレーザ光Ｌのピ
ークパワー密度は、５．９×１０14Ｗ／ｃｍ2であっ
た。なお、Ｘ方向のライン書込み時にはコンピュータ１
４からの指令でシャッター１３を開き、ビームスポット
を初期位置に移動させる逆方向の非書込み時にはシャッ
ター１３を閉じてパルスレーザ光Ｌを遮断した。１回ス
キャンＳ1した後、ガラス基板１１をスキャンステップ
０．７μｍだけＹ方向に移動させ、再度スキャンＳ2し
た（図３）。以後、必要スキャン幅となるまで同様な操
作を繰り返し、最後のスキャンに際しては必要スキャン
幅が得られるようにガラス基板１１を０．４〜１．０μ
ｍ移動させた。スキャンの繰返しによって、一つの格子
Ｇを形成した。
板１１として使用し、ステージ１０に載置した。ガラス
基板１１の表面から０．７ｍｍの深さ位置に集光点Ｆを
調節し、波長８００ｎｍ，パルス幅１．３×１０
-13秒，繰返し周期１ｋＨｚのパルスレーザ光Ｌでガラ
ス基板１１を速度５０μｍ／秒でＸ方向にスキャンしな
がらラインを書き込んだ。Ｘ方向のスキャン距離は１ｍ
ｍに設定した。集光点Ｆにおけるパルスレーザ光Ｌのピ
ークパワー密度は、５．９×１０14Ｗ／ｃｍ2であっ
た。なお、Ｘ方向のライン書込み時にはコンピュータ１
４からの指令でシャッター１３を開き、ビームスポット
を初期位置に移動させる逆方向の非書込み時にはシャッ
ター１３を閉じてパルスレーザ光Ｌを遮断した。１回ス
キャンＳ1した後、ガラス基板１１をスキャンステップ
０．７μｍだけＹ方向に移動させ、再度スキャンＳ2し
た（図３）。以後、必要スキャン幅となるまで同様な操
作を繰り返し、最後のスキャンに際しては必要スキャン
幅が得られるようにガラス基板１１を０．４〜１．０μ
ｍ移動させた。スキャンの繰返しによって、一つの格子
Ｇを形成した。
【００１５】次いで、ガラス基板１１を移動し、同様な
手順で次の格子Ｇを形成する作業を繰り返し、出射像と
して１×６列のアレーが実現される寸法のDammann型グ
レーティングを作製した。１周期を幅５０μｍとし、１
周期中に３つの屈折率変化領域及び３つの屈折率が変化
していない領域を設けることにより、ビーム分岐数６に
対応する個数の領域を形成した。全体として２０周期分
の大きさ１ｍｍ角のDammann型グレーティングを書き込
んだ（図４）。作製したDammann型グレーティングに波
長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを照射すると、設計通
りに等間隔でほぼ等しい強度をもつ分岐ビームの回折像
（図５）が得られた。
手順で次の格子Ｇを形成する作業を繰り返し、出射像と
して１×６列のアレーが実現される寸法のDammann型グ
レーティングを作製した。１周期を幅５０μｍとし、１
周期中に３つの屈折率変化領域及び３つの屈折率が変化
していない領域を設けることにより、ビーム分岐数６に
対応する個数の領域を形成した。全体として２０周期分
の大きさ１ｍｍ角のDammann型グレーティングを書き込
んだ（図４）。作製したDammann型グレーティングに波
長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを照射すると、設計通
りに等間隔でほぼ等しい強度をもつ分岐ビームの回折像
（図５）が得られた。
【００１６】
【実施例２】実施例１と同じ条件下で、二次元アレーと
して１×６列の寸法を用いて市松模様の格子（図６）を
書き込み、６×６列のアレーを実現するDammann型グレ
ーティングを作製した。１周期分を５０μｍとし、全体
として５×５＝２５周期分書き込んだ。作製したDamman
n型グレーティングに波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレー
ザを照射すると、設計通りに６行６列の分岐ビームを示
す回折像（図７）が得られた。
して１×６列の寸法を用いて市松模様の格子（図６）を
書き込み、６×６列のアレーを実現するDammann型グレ
ーティングを作製した。１周期分を５０μｍとし、全体
として５×５＝２５周期分書き込んだ。作製したDamman
n型グレーティングに波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレー
ザを照射すると、設計通りに６行６列の分岐ビームを示
す回折像（図７）が得られた。
【００１７】
【実施例３】合成石英ガラスを両面研磨してガラス基板
１１を用意した。ガラス基板１１の表面から０．７ｍｍ
の深さに集光点Ｆを調節し、波長８００ｎｍ，パルス幅
１．２×１０-13秒，繰返し周期２００ｋＨｚのパルス
レーザ光Ｌを用いて速度５００μｍ／秒，２５０μｍ／
秒，６０μｍ／秒でガラス基板１１をスキャンしながら
ラインを書き込んだ。集光点Ｆにおけるパルスレーザ光
Ｌのピークパワー密度は、７．２×１０14Ｗ／ｃｍ2で
あった。スキャンステップを５μｍ，１周期を５００μ
ｍとし、全体として１０周期分で、出射像として１×６
列のアレーを実現する寸法をもつ１×５ｍｍ角のDamman
n型グレーティングを書き込んだ。作製したDammann型グ
レーティングに波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを照
射すると、図８の回折像が得られた。３つの全ての条件
において６分岐のビームが得られたが、スキャン速度に
応じてビーム強度が異なり、レーザ照射条件に対応した
回折効率の変化が検出された。
１１を用意した。ガラス基板１１の表面から０．７ｍｍ
の深さに集光点Ｆを調節し、波長８００ｎｍ，パルス幅
１．２×１０-13秒，繰返し周期２００ｋＨｚのパルス
レーザ光Ｌを用いて速度５００μｍ／秒，２５０μｍ／
秒，６０μｍ／秒でガラス基板１１をスキャンしながら
ラインを書き込んだ。集光点Ｆにおけるパルスレーザ光
Ｌのピークパワー密度は、７．２×１０14Ｗ／ｃｍ2で
あった。スキャンステップを５μｍ，１周期を５００μ
ｍとし、全体として１０周期分で、出射像として１×６
列のアレーを実現する寸法をもつ１×５ｍｍ角のDamman
n型グレーティングを書き込んだ。作製したDammann型グ
レーティングに波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザを照
射すると、図８の回折像が得られた。３つの全ての条件
において６分岐のビームが得られたが、スキャン速度に
応じてビーム強度が異なり、レーザ照射条件に対応した
回折効率の変化が検出された。
【００１８】
【実施例４】スキャン速度を６０μｍ／秒とする以外は
実施例３と同じ条件下で、１周期を２５０μｍとし、全
体で４×４＝１６周期分の格子Ｇを書き込み、６×６列
のアレーを実現するDammann型グレーティングを作製し
た。作製したDammann型グレーティングに波長６３３ｎ
ｍのＨｅ−Ｎｅレーザを照射すると、設計通りに６行６
列の分岐ビームを示す回折像（図９）が得られた。この
場合のビーム強度は実施例２に比較すると強くなってお
り、高い回折効率を実現するグレーティングが付けられ
たことが判る。
実施例３と同じ条件下で、１周期を２５０μｍとし、全
体で４×４＝１６周期分の格子Ｇを書き込み、６×６列
のアレーを実現するDammann型グレーティングを作製し
た。作製したDammann型グレーティングに波長６３３ｎ
ｍのＨｅ−Ｎｅレーザを照射すると、設計通りに６行６
列の分岐ビームを示す回折像（図９）が得られた。この
場合のビーム強度は実施例２に比較すると強くなってお
り、高い回折効率を実現するグレーティングが付けられ
たことが判る。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光学素
子は、パルスレーザ光でガラス内部を集光照射して集光
点近傍の屈折率を変化させることによってDammann型グ
レーティングがガラス内部に直接書き込まれている。パ
ルスレーザ光のスキャニング条件に応じて格子（屈折率
変化領域）がパターニングされることから、マスクパタ
ーンを用いた従来のフォトエッチング型に比較して工数
及び材料が大幅に少なくなり、目標パターンのDammann
型グレーティングが容易に書き込まれる。しかも、ガラ
ス内部にDammann型グレーティングが形成されているた
め、同じガラス内部に書き込んだ他の光素子と組み合わ
せると複雑な光回路をもった機能素子が得られ、三次元
光回路としての展開も期待される。
子は、パルスレーザ光でガラス内部を集光照射して集光
点近傍の屈折率を変化させることによってDammann型グ
レーティングがガラス内部に直接書き込まれている。パ
ルスレーザ光のスキャニング条件に応じて格子（屈折率
変化領域）がパターニングされることから、マスクパタ
ーンを用いた従来のフォトエッチング型に比較して工数
及び材料が大幅に少なくなり、目標パターンのDammann
型グレーティングが容易に書き込まれる。しかも、ガラ
ス内部にDammann型グレーティングが形成されているた
め、同じガラス内部に書き込んだ他の光素子と組み合わ
せると複雑な光回路をもった機能素子が得られ、三次元
光回路としての展開も期待される。
【図１】 従来のフォトエッチング法によるDammann型
グレーティングの作製過程を示すフロー
グレーティングの作製過程を示すフロー
【図２】 本発明に従ってパルスレーザ光Ｌの集光照射
でガラス基板１１の内部にDammann型グレーティングを
書き込む方法の説明図
でガラス基板１１の内部にDammann型グレーティングを
書き込む方法の説明図
【図３】 パルスレーザ光によるスキャンを繰り返しな
がら格子Ｇを書き込む説明図
がら格子Ｇを書き込む説明図
【図４】 実施例１で形成したDammann型グレーティン
グのパターンを示す図
グのパターンを示す図
【図５】 実施例１のDammann型グレーティングにＨｅ
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
【図６】 実施例２で形成したDammann型グレーティン
グのパターンを示す図
グのパターンを示す図
【図７】 実施例２のDammann型グレーティングにＨｅ
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
【図８】 実施例３のDammann型グレーティングにＨｅ
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
【図９】 実施例４のDammann型グレーティングにＨｅ
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
−Ｎｅレーザを照射することによって得られた回折像
１１：ガラス基板 １２：集光レンズ １３：シャ
ッター Ｌ：パルスレーザ光 Ｆ：集光点 Ｇ：Dammann型
グレーティングの格子
ッター Ｌ：パルスレーザ光 Ｆ：集光点 Ｇ：Dammann型
グレーティングの格子
フロントページの続き
(72)発明者 邱 建栄
奈良県奈良市左京３−８−５
Ｆターム(参考） 2H047 LA02 PA22 PA30 QA04 RA08
TA05
2H049 AA12 AA33 AA45 AA55 AA59
AA62 AA65 AA66
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の細線状屈折率変化領域を所定ピッ
チで形成した格子がガラス内部に所定パターンで書き込
まれており、前記細線状屈折率変化領域は集光点をガラ
ス内部に設定したパルスレーザ光の集光照射によって形
成されたものであることを特徴とするDammann型グレー
ティングをつけた光学素子。 - 【請求項２】 隣り合う細線状屈折率変化領域のピッチ
間隔がパルスレーザ光による１回のスキャンで得られる
屈折率変化領域の幅に等しく又は屈折率変化領域の幅以
下に設定されている請求項１記載の光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202300A JP2003014915A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | Ｄａｍｍａｎｎ型グレーティングをつけた光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001202300A JP2003014915A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | Ｄａｍｍａｎｎ型グレーティングをつけた光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003014915A true JP2003014915A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=19039130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001202300A Pending JP2003014915A (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | Ｄａｍｍａｎｎ型グレーティングをつけた光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003014915A (ja) |
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