JP2006079096A - 改善されたダイナミックレンジを有するアポダイズされた回折格子 - Google Patents
改善されたダイナミックレンジを有するアポダイズされた回折格子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006079096A JP2006079096A JP2005260801A JP2005260801A JP2006079096A JP 2006079096 A JP2006079096 A JP 2006079096A JP 2005260801 A JP2005260801 A JP 2005260801A JP 2005260801 A JP2005260801 A JP 2005260801A JP 2006079096 A JP2006079096 A JP 2006079096A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction
- grating
- groove
- light beam
- reference position
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1809—Diffraction gratings with pitch less than or comparable to the wavelength
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1847—Manufacturing methods
- G02B5/1857—Manufacturing methods using exposure or etching means, e.g. holography, photolithography, exposure to electron or ion beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
【課題】光学装置のダイナミックレンジを改善する。
【解決手段】
光学回折格子(200)は、基板(222)と、例えば回折溝(210)を有する回折面(225)とを備える。回折格子は、入射光ビーム(201)が格子で受け取られる基準位置(220)からの距離の関数として増減する、空間的に変化する回折効率を有する。格子の空間的に変化する回折効率は、該格子上の所定位置における回折溝の形状、サイズ、深さ、断面形状、ピットおよび光学特性を選択的に変更ないし修正することにより、達成されることができる。
【選択図】図2A
【解決手段】
光学回折格子(200)は、基板(222)と、例えば回折溝(210)を有する回折面(225)とを備える。回折格子は、入射光ビーム(201)が格子で受け取られる基準位置(220)からの距離の関数として増減する、空間的に変化する回折効率を有する。格子の空間的に変化する回折効率は、該格子上の所定位置における回折溝の形状、サイズ、深さ、断面形状、ピットおよび光学特性を選択的に変更ないし修正することにより、達成されることができる。
【選択図】図2A
Description
本発明は、改善されたダイナミックレンジを有するアポダイズされた(apodized)回折格子の技術に関する。
最新の研究および技術は、多くの人々の生活を大きく変化させてきた。その顕著な例は、光ファイバ通信である。過去20年間にわたって、光ファイバ線が優勢になり、長距離電話業界を変貌させてきた。また、光ファイバは、インターネットを世界中で使用可能にする際の主要な役割を果たしている。長距離通話およびインターネットトラフィックに関して光ファイバが銅線に置き換わると、コストが大幅に下がり、情報を伝えることができる速度が早くなる。
帯域幅すなわち情報を伝送できる速度を最大にするには、一般に、複数の情報ストリームを、複数の光信号を使って同じ光ファイバで伝えることが好ましい。各光信号は、光ファイバを共用する光信号間で固有の波長を有する光ビームである。光通信システムは、単一の光信号を含む単波長光ビームと複数の光信号を含む多波長光ビームとで動作する光学装置に依存している。そのような光学装置は、例えば回折格子を含む。
回折格子は、典型的には、多数の回折ライン(線)を含む。そのような回折格子に入射した多波長光ビームは回折され、それにより、該多波長光ビームの単波長成分が、各成分の波長に従って異なる角度で、該格子から出る。回折格子の1つの用途は、多波長光ビームから単波長光ビーム成分を分離することである。
回折格子が、わずかな波長差しかない光ビーム成分を分離することが望ましい。例えば、従来のすなわち「C」光通信帯域が、増分約200ギガヘルツ(GHz)で波長が分離された最大約40の独立した光信号しかサポートできないので、光ビーム成分の波長差は小さいことが望ましい。しかしながら、光通信システムが、わずか約25GHzしか異ならない波長をサポートすることができれば、「C」帯域は、150を超える独立した信号をサポートすることができるようになる。
小さい波長増分で分離された光ビーム成分を、密に束ねられた多波長光ビームに結合することができる。光通信システムは、そのような光ビームを使用することによって、単一光ファイバで大量の情報を伝えることができる。しかしながら、そのような密な収束は、光ビームの厳密な組み合わせ、分離、および他の操作を必要とする。
図1Aは、例示的なスペクトルフィルタの透過スペクトル上に重ねた多波長光ビームを示すグラフである。透過スペクトル110は、光の波長に対する、回折格子により透過される光の強度の対数としてグラフ化されている。
図1Aに示した多波長光ビームは、2つの光ビーム成分120と130を有する。各光ビーム成分120と130は、単一波長を有し、各成分は、該成分の特定の波長における該成分の強度の対数としてグラフ化されている。明らかに、成分120の強度は、実質的に、成分130より低い。
透過スペクトル110は、1つの主ピーク112といくつかのサイドローブ114を含む。主ピーク112の中心が、回折格子に対応する波長である。光ビーム成分120の波長は、回折格子の波長と一致する。主ピーク112は、回折格子の波長の光ビームが、強度の実質的な低下なしに、回折格子を通過することを可能にする。
光の波長が変化したときに周期的パターンで生じる透過スペクトル110内のサイドローブ114が示されている。サイドローブ114は、或る特定のサイドローブと主ピーク112の間の波長差が大きくなるにつれ、強度が低下する。強い方のサイドローブのうちの1つと一致する成分130の波長が示されている。
サイドローブ114は、望ましくない波長の光が回折格子およびその関連するスリット(slit)を通過することを可能にするので、システム性能に影響を及ぼすことがある。例えば、図1Aに示した透過スペクトルを有する回折格子に送られる成分120と130で示される、図1Aに示す多波長光ビームのシナリオを検討してみる。回折格子を使用している光学システムからの望ましい出力は、光ビーム成分120のすべてであり、光ビーム成分130のすべてが阻止されることである。しかしながら、図1Bに示したように、これは必ずしも起こるとは限らない。
図1Bは、図1Aに示した透過スペクトルを有する回折格子を透過した光の強度を示すグラフである。光ビーム成分121と131の強度は、回折格子によって提供される出力を表す。
回折格子の波長は、特定の波長のすべての入力光を実質的に透過するので、出力成分121は、典型的には、入力成分120とほぼ同じ強度を有する。しかしながら、出力成分131は、入力成分130よりもかなり低い強度を有する。これは、回折格子が、出力成分131の波長の光を実質的に減衰させるからである。入力成分130が入力成分120よりも実質的に高い強度を有するので、出力成分131は、出力成分121よりもある程度高い強度を有する。一般に、成分131による妨害のために、入力成分121の検出が困難または不可能となるので、図1Aに示した回折格子は、多波長入力光ビームで容易に使用されることができない。さらに、多くの従来のスペクトルフィルタは、最新の光通信システムの要件を満たさない、限られた透過幅および阻止形状(rejection shape)を有する。
光回折格子は、基板と、例えば回折溝を有する回折面とを備える。回折格子は、格子に入射光ビームを受ける基準位置からの距離の関数として増減する、空間的に変化する回折効率を有する。格子の回折効率を空間的に変化させることは、格子の所定の位置における回折溝の形状、サイズ、深さ、断面形状、ピッチ、および光学特性のような、1つまたは複数の格子設計パラメータを選択的に変更または修正することにより達成されることができる。
本発明の上記および他の態様、特徴および利点は、図面と関連して行われる好ましい実施形態の以下の説明を検討することにより明らかになるであろう。
以下の詳細な説明では、説明の一部を構成しまた本発明の例示的な特定の実施形態として示す図面を参照する。他の実施形態を利用することができ、本発明の範囲を逸脱することなく構造的変更、電気的変更および手順変更を行うことができる。
図2を参照すると、回折格子200は、広義には、格子の回折効率(すなわち、所与の次数で回折される光の量)が、格子上の基準位置からの変位の関数として変化するように、空間的に変化する回折効率を有する、と説明されることができる。本発明の回折格子の空間的に変化する回折効率は、格子面全体にわたって実質的に同じままである回折効率を有する従来の格子と、対照的である。
一般に、格子の回折効率は、該格子を形成するのに使用される多数の設計パラメータに依存する。したがって、本発明によれば、空間的に変化する回折効率を有する回折格子は、該格子上の異なる位置で、そのような設計パラメータのうちの1つまたは複数を選択的に変化させることによって、得られることができる。変化させることができる回折格子の設計パラメータには、例えば、回折溝の形状、サイズ、深さ、断面形状(profile)、ピッチ、および光学特性が含まれ、さらに、回折溝または格子基板上に形成される材料の光学特性が含まれる。
図2A〜図2Cは、回折溝の深さを変化させることにより空間的に変化する回折効率を達成する回折格子の一例を示す。これらの図において、等間隔でかつ実質的に平行な個々の回折溝210を有する回折格子200が示されている。図2Bおよび図2Cによって示したように、各回折溝210は、交差する2つの平面によって画定される。格子の中心のような、基準位置220または基準位置220の近くに、最大の回折効率について最適な深さを有する回折溝が配置され示されている。基準位置220から半径方向に外側に向かうほど、これらの溝の深さが次第に浅くなり、よって溝の入射光の回折効率が次第に低くなることに注目されたい。
1つの例において、基準位置220は、光ビームの中心が回折格子200に入射する場所に置かれる。基準位置220は、回折格子200の回折溝が最適な深さの領域にあるので、光ビームのこの部分の回折が最も大きくなる。光ビームの残りの部分は、基準位置220から離れた距離にある次第に浅くなった回折溝に入射する。この回折溝は浅いので、光ビームの残りの部分は、低い効率で回折される。したがって、回折格子200の様々な深さの回折溝は、格子に入射した光ビームを回折させるときの回折効率を変化させることができる。この回折効率の変化によって、光ビームの空間的アポダイゼーション(spatial apodization)が生じる。
図2Bおよび図2Cは、基板222と回折溝210を備える回折格子200を示す。基板は、該基板の上または中に適切な溝を形成することができる、任意の適切な剛性材料から形成されることができる。適切な材料には、アルミニウム、シリコン、シリカ、ガラス、プラスチックなどが含まれる。基板222に使用することができるガラス製品の特定の例は、ニューヨーク州コーニングのCorning, Inc.,製の極低膨脹(ULE(ultra low expansion))ガラスである。
図2A〜図2Cは、基準位置220から遠くなるほど回折溝の深さを小さくすることによって、回折格子200の回折効率を空間的に変化させた実施形態を示すことに注意されたい。代替形態は、回折効率を必要なだけ減らすために、回折溝の深さを大きくすることである。このような実施形態はやはり、格子の中心などの基準位置またはその基準位置近くに最適な深さの回折溝が配置された回折格子200を含む。しかしながら、この実施形態では、回折溝の深さは、基準位置220からの半径方向の距離が大きくなるほど、小さくならずに大きくなる。
図2A〜図2Cは、実質的に平面の回折面を有する回折格子を示すが、他の構成も可能である。例えば、回折格子を、入射光ビームに対して凹状または凸状の回折面を有するよう形成することができる。このようなタイプの平面でない回折格子の特定の例については、後の図と関連して詳細に説明される。
図3は、回折格子200の回折面225の拡大部分断面図である。回折面の基本的形状は実質的に平面であり、一連の回折溝210によって画定される。
図示したように、各回折溝210は、一般に、合わさって対称的な「V」形状を形成する、実質的に等しいサイズのほぼ平面の2つの面によって規定される断面を有するくぼみを画定する。溝の深さ228は、溝の底と、溝の隣り合った頂上によって画定される平面との間の距離である。溝ピッチ230は、隣り合った溝の底の間の距離、すなわち等価的には隣り合った頂上の間の距離である。溝ピッチは、典型的には、回折格子全体にわたって均一であるが、これは必要条件ではなく、異なるピッチの溝を有し、その結果回折効率が変化する回折格子も使用することができる。例えば、回折溝のピッチを大きくすると回折効率が下がる。したがって、回折溝が置かれる格子上の基準点からの距離の関数として、回折溝のピッチを大きくすることによって、変化する回折効率を達成することができる。
図2A〜図2Cおよび図3に、V字形の溝断面を有する回折格子の特定の例を示したが、他の多くの溝断面形状も可能である。例えば、図4Aは、回折面355が正弦波形の回折溝350を有する、回折格子の部分断面図を示す。図4Bにおいて、回折面365は、矩形の回折溝360を有し、それぞれの溝は、急に上昇する面、それに続く頂上面、それに続く急に下降する面、それに続く底面、を有する。図4Cは、回折面の平面に対して鋭角に上昇する面、それに続く頂上面、それに続く回折面の平面に対して鋭角に下降する面、それに続く底面、によってそれぞれが画定された回折溝370を有する回折面375を示す。図4Dは、頂上を切り詰めた正弦波形の回折溝380を有する回折面385を示す。
他の可能な断面形状には、正弦波型の格子面の断面を傾けるもの、溝の面に沿った角度を変化させるもの、溝の面のサイズを変化させるもの、溝の曲率パラメータを変化させるもの、単一格子内に異なるタイプの溝形状を実現するもの、が含まれる。
それぞれの回折溝の断面は、特定の回折効率を示す。したがって、回折効率を空間的に変化させるための他の技術は、溝が置かれる格子の所定のポイントからの距離の関数として、溝断面形状を変化させることである。
回折面の溝は、任意の適切な技術を使用して形成されることができる。例えば、角度のついた溝は、回折格子の表面にわたって、先端がダイヤモンドのスクライブ(scribe)を通過させるか、または従来のイオンビームのミリング(milling)技術を使用することによって、形成されることができる。回折格子の溝を形成するのに使用することのできる他の周知の技術は、フォトリソグラフィである。
回折効率を空間的に変化させる他の技術は、格子の反射率を変化させることである。これを達成する1つの方法は、例えば、回折溝上に形成される反射金属層の厚さを変化させることである。この実施形態において、入射光を完全に反射させるため、金属層は、十分な表皮効果(skin effect)に対応するよう、基準位置220で十分厚くされる。金属層の厚さは、基準位置からの半径方向の距離に基づいて小さくされる。したがって、光学格子のいくつかの位置において、入射光の一部が金属層を通過し、低い効率で反射される。こうして、格子の基準位置からの半径方向の距離の関数として、回折溝の反射率を小さくすることにより、回折効率を変化させることができる。
もう1つの選択肢は、格子の様々な場所で回折溝の表面の品質を空間的に変化させることである。例えば、回折効率を高める必要がある領域では、光学的に滑らかな面を有する回折溝を使用することができる。回折効率を低くするためには、引っ掻き傷、掘削穴、起伏、他の散乱部分などの表面欠陥を有する回折溝を実現することができる。
基板の表面の上または中に物理的溝のような回折溝を実現することは一般に使用される技術であるが、他の方法を使用することもできる。代替として、例えば、回折溝を、特定の屈折率の差(コントラスト)を有する、溝ではない回折領域として形成することができる。回折領域の屈折率の差は、格子の回折効率を空間的に変化させるよう、本発明に従って基板全体にわたって変化する。例えば、或る回折領域の屈折率を隣りの回折領域の屈折率に対して大きくすることによって、回折効率を高めることができる。これと反対に、或る回折領域の屈折率を隣りの回折領域の屈折率に対して小さくすると、回折効率が下がる。
回折溝の回折効率は、波長に依存する。すなわち、例えば特定の深さを有する回折溝は、ある波長で最大回折効率を提供するが、その溝は、他の波長ではそれよりも低い回折効率を示す。
多くの場合、格子の回折溝の深さを変化させることにより、回折効率の所望の増減が提供される。しかしながら、広い範囲の波長を有する光の場合は、波長範囲全体にわたって回折効率の所望の低下(または上昇)を達成することができないことがある。これは、回折溝の深さに対する様々な波長の回折効率の違いのためである。したがって、広帯域の光において回折効率の所望の変化を実現するには、波長範囲全体にわたって所望の回折効率の変化を達成するために、溝の形状、ピッチ、反射率などの他の格子設計パラメータについても変化させることが有益な場合がある。
図5は、図1Aの透過スペクトルを、回折格子200の例示的な実施形態の透過スペクトルと比較したグラフである。それぞれの透過スペクトルは、入力光ビームの波長に対する、格子の透過の相対強度の対数としてグラフ化されている。
図1Aを参照して前述したように、例示的な従来技術の回折格子の透過スペクトル110は、1つの主ピーク112といくつかのサイドローブ114とを含む。従来技術の回折格子は、主ピーク112と、最も強いサイドローブ114との間の透過強度の差である強度差320を有する。同様に、回折格子200の透過スペクトル310は、1つの主ピーク312といくつかのサイドローブ314を含む。回折格子200は、主ピーク312と、最も強いサイドローブ314との間の透過強度の差である強度差330を有する。強度差320および330は、対応する回折格子の最大ダイナミックレンジを示す。
2つの透過スペクトルを比較すると、回折格子200の最も強いサイドローブ314は、従来技術の格子の最も強いサイドローブ114よりも透過強度がかなり低い。回折格子200の強度差330は、図1Aに透過スペクトルが示された従来技術の回折格子の強度差320よりも実質的に大きい。このように、回折格子200の最大ダイナミックレンジは、図1Aの従来技術の回折格子よりも実質的に大きい。
さらに、回折格子200のそれぞれのサイドローブ314は、従来技術の格子の対応するサイドローブ114よりも、かなり狭い波長範囲とかなり小さい最大透過強度を有する。透過スペクトル110と比べて、透過スペクトル310は、回折格子の出力において、望ましくない波長の入力光ビーム成分が無視できない強度を有する可能性を小さくする。
さらに、主ピーク312は、主ピーク112よりも波長範囲がかなり広い。これにより、回折格子によって、多少広い範囲の所望の波長を選択することができる。波長範囲が広いと、光通信システムにおいて多波長光ビームの成分として使用される波長の許容範囲を広くすることができる。
図6Aは、回折格子200を使用して得ることができる、変化する回折効率の一例を示す。図示したように、回折格子は、該格子の中心近くにおける最大回折効率と該格子の縁における最小回折効率との間で回折効率が変化する一連の個別の領域を有する。
最大回折効率領域340は、一般に入力光ビームの軸を中心とする(しかし、必ずしもそうでなくてもよい)円領域として示されている。領域340に入射した入力光ビームの部分は、格子200によって完全に回折される。第1の中間回折効率領域342は、領域340で内側が規定され、第2の中間回折効率領域344で外側が規定された環状領域である。領域344は、第3の回折効率領域346によって規定されている。領域346は、最小回折効率領域である最後の回折効率領域347によって規定されるよう示されている。該領域347に入射した光のすべてまたは実質的にすべてが、回折されない。
図6Bは、図6Aの回折格子の回折効率関数のグラフである。この図において、回折効率関数348は、格子の基準位置からの半径方向の距離に対する、該格子の回折効率として、グラフ化されている。回折効率関数348は、基準位置220またはその基準位置220近くに入射する光の最大回折効率から対称的に変化し、該基準位置からの半径方向の距離が大きくなるほど、回折効率が低くなる。
回折効率関数348は、回折効率領域の数およびそれらの領域の回折効率に依存する。図6Aに示した格子は、回折効率が徐々に低くなる一連の環状回折効率領域を有し、それにより、実質的に対称的な回折効率関数348が提供される。図6Aに示した回折効率関数は、本明細書に示したような格子設計パラメータのいずれかを変化させることによって実現されることができる。一般に、回折溝または領域のそれぞれの回折効率は、基準位置からの距離が大きくなるほど、小さくなる。
図6Bは、段階的な回折効率関数348を示す。該効率関数の各段階は、図6Aの格子の特定の回折効率領域と関連付けられている。効率関数の各段階間の差は、格子200の隣り合った回折効率領域間の回折効率の差に依存する。隣り合った回折効率領域間の回折効率の差を大きくすると、効率関数の各段階の高さが大きくなる。これと反対に、隣り合った回折効率領域間の回折効率の差を小さくすると、効率関数の各段階の高さが小さくなる。
回折格子200は、それぞれが異なる回折効率を有する5つの回折効率領域を含む。しかしながら、特定の数の領域および特定の回折効率は、必要ではなく、また望ましくもない。回折効率領域の数を増やすと、回折効率関数は滑らかになる。1つの例は、それぞれの領域の回折効率が1パーセントだけ異なる100個の回折効率領域を有する回折格子である。そのような格子は、図6Bの段階的効率関数と対照的に、比較的滑らかな回折効率関数を有する。
さらに、隣り合った回折効率領域の回折効率の差は、回折格子全体にわたって同じでなくてもよい。例えば、基準位置220に最も近い隣り合った回折効率領域は、0.5〜1パーセント異なる回折効率を有することができる。基準位置からの半径方向の距離が大きくなるほど、隣り合った回折効率領域間の回折効率の差も大きくなり、その結果、外側の隣り合った回折効率領域には、例えば20〜35パーセント異なる回折効率があってもよい。したがって、基準位置220からの半径方向の距離に基づいて回折効率の差を変化させると、回折効率関数は、ガウス関数(Gaussian function)または高次のガウス関数と似たものになる。
回折格子は、典型的には、回折すべき光ビームのサイズおよび幾何学形状に基づいて選択される。例えば、円形光ビームを回折させるためには、典型的には、図6Aに示した格子のような異なる回折効率の一連の環状領域を有する格子が実現される。同様に、長方形または楕円の光ビームを回折させるためには、それぞれ、例えば異なる回折効率の一連の長方形または楕円形領域を有する格子を利用することができる。
回折格子200はまた、非対称光ビームに対応するために、変化する幾何学形状の異なる回折効率領域を有することができる。例えば、入力光ビームは、完全な球状の波面および円形光ビームを有しないという点で、非対称であってもよい。
図5を再び参照すると、主ピーク312の両側に2つのサイドローブ314を有する回折格子200の透過スペクトル310が示されている。この図に示した透過スペクトルは、対称的な光ビームについてのものなので、スペクトル310の右側と左側のサイドローブ314も対称的である。一方、非対称光ビームは、サイドローブ314において対応する非対称を有する。具体的には、非対称光ビームの場合、主ピーク312の一方の側にあるサイドローブは、主ピーク312の反対の側にある対応するサイドローブと、異なる透過強度を有する。所望の強度差を提供しつつ、非対称光ビームに対処するため、回折格子は、入力光ビームの非対称性に対応する非対称回折効率領域を有することができる。
図7Aは、回折格子製作システム400を示すブロック図である。該システムは、一般に、レーザ410、ビーム拡大器(beam expander)420、空間フィルタ430、およびビームスプリッタ440を含む。ミラー450および452は、それぞれ、結像要素460および462に関連付けられている。このシステムについて、例えば回折格子200の形成に関連して説明する。
動作中、レーザ410は、ビーム拡大器によって拡大され、空間フィルタ430によって空間的にフィルタリングされた、露光ビーム(exposure beam)を生成する。露光ビームは、ビームスプリッタ440に入り、そこで、該ビームは、2つの露光ビーム470および472に分かれる。露光ビーム470および472は、それぞれ、ミラー450および452によって反射される。結像要素460は、露光ビーム470をアポダイゼーションフィルタ(apodization filter)480上に導き、結像要素462は、露光ビーム472をアポダイゼーションフィルタ482上に導く。アポダイゼーションフィルタ480および482は、個々に、それぞれの露光ビームの強度を、空間的に依存したやり方で変化させる。露光ビーム470および472は、それぞれのアポダイゼーションフィルタ480および482を通過した後、基板222の表面225に導かれる。この光学的構成により、光波干渉およびホログラフィ(holography)の周知の原理に従って、露光ビーム470および472は、互いに重なりあって、干渉する。
表面225は、適切なポジまたはネガのフォトレジストで被覆される。フォトレジストは、露光ビーム470および472によって生成された干渉縞にさらされたときに、該干渉縞を記録する。例えば、適切なネガフォトレジストの現像プロセスによって、干渉縞にさらされていないフォトレジストの部分が除去され、干渉縞にさらされたフォトレジストの部分が残る。該表面は、さらにエッチングによって処理され、例えば図2Aに示したような一連の回折溝を形成することができる。残りのフォトレジストは、使用の前に除去されてもよいが、これは必要条件ではない。反射型回折格子を形成するためには、例えば、既知の堆積技術を使用して、パターン形成面上に反射金属層を形成する。
露光ビーム470および472によって形成される干渉縞は、格子の設計パターンを決定する。干渉縞を修正することによって変更することのできる格子設計パラメータには、回折溝の形状、サイズ、深さ、断面形状、およびピッチがある。後で説明するような、空間的に変化する深さを有する回折溝を作成するのに使用される様々な技術のいずれかを使用して、他の格子設計パラメータを変更してもよい。
第1の例として、基板222に形成される回折溝の深さは、露光ビーム470および472の強度を変化させることによって、変更させることができる。したがって、空間に依存した(spatially dependent)強度プロファイルを示す露光ビーム470および472をそれぞれ使用して、溝の深さの、空間に依存した変化を実現することができる。空間に依存した強度プロファイルは、例えばアポダイゼーションフィルタ480および482を使用して実現されることができる。
代替の実施形態によれば、空間に依存した強度プロファイルは、単一のアポダイゼーションフィルタを使用して実現されることができる。例えば、図7Bは、基板222と結像要素460および462との間にアポダイゼーションフィルタ491が配置された回折格子製作システム490を示す。この実施形態において、アポダイゼーションフィルタ491は、露光ビーム470および472の両方をフィルタリングする。図7Cは、回折格子製作システム492が、レーザ410およびビーム拡大器420の間に配置された単一のアポダイゼーションフィルタ493を含む、さらにもう1つの実施形態を示す。代替として、必要に応じて、アポダイゼーションフィルタ493は、ビーム拡大器420および空間フィルタ430の間に配置されてもよく、または、空間フィルタ430およびビームスプリッタ440の間に配置されてもよい。
図7Aに戻ると、もう1つの代替は、アポダイゼーションフィルタ480および482を除去することである。そのような実施形態では、基板222の法線に対する露光ビーム470および472の入射角を変化させることによって、露光ビーム470および472によって形成される干渉縞を変更することができる。この入射角の変更によって、基板222から形成される回折格子の溝の深さが変化する。
アポダイゼーションフィルタを有しない実施形態のもう1つの例は、レーザ410によって生成される露光ビームに固有のガウス強度プロファイルを利用する。この実施形態にでは、干渉露光ビーム470および472によって、空間に依存した強度パターンが直接生成され、これにより、所望の、空間に依存した深さを有する回折溝が得られる。同様に、露光ビーム470および472を空間的に歪ませることによって、干渉縞の周波数、すなわちピッチの空間に依存した効果的な角度または変化が得られる。この結果、空間に依存したピッチを有する回折溝が得られる。
図8Aは、回折格子200の光学機構の一般化した例を示す図である。この例において、回折格子200は、実質的に平坦な透過回折格子として構成される。この図において、入力光ビーム201は、回折格子の回折面225に入射する。入力光ビームの少なくとも一部が、格子によって回折されて通過し、出力ビーム202が提供される。入力光ビームは、格子内で使用される、空間的に変化する回折効率に従って回折される。
入力光ビーム201は、ピンホールまたはスリットを有する装置、光導波路、シングルモードまたはマルチモード光ファイバなどの入力ソースによって、回折格子に提供されることができる。回折格子は、例えばスペクトルフィルタおよび光スペクトル分析器などの装置の一部を構成することができる。
図8Bは、実質的に平面の反射格子として構成された回折格子500を示す図である。他の実施形態と同様、回折格子500も、前述の技術のいずれかを使用して実現されることができる、空間的に変化する回折効率を有する。格子500が反射格子なので、格子500は、該格子に入射する光の一部または全てを反射する材料を含む。動作中、入力光ビーム201は回折面505に導かれ、そこで、該ビームは、回折され反射されて、出力ビーム202を生成する。
図8Aおよび図8Bは、実質的に平面の回折格子を示すが、他の設計も可能である。例えば、図9Aは、入力光ビーム201に対して凹状の回折面525を有する回折格子の一例を示す。この格子の実施形態は、入力光ビームを、集束され回折された出力ビーム202として反射する。
図9Bに、もう1つの代替を示す。この図において、回折格子530は、入力光ビーム201に対して凸状の回折面535を含む。この凸状格子の実施形態において、格子530は、空間的に変化する回折効率に基づいて入力光ビームを回折させ、それにより、集束され回折された出力ビーム202を生成する、透過回折格子である。
発散入力光ビームを回折させる回折格子510および530を示したが、これらの格子は、収束され平行にされた入力光ビームを回折させるのに使用されることもできる。他の実施形態と同様に、回折格子510および530は、空間的に変化する回折効率を有する。
図10は、本発明のいくつかの実施形態に従って光ビームを回折させる例示的な操作を示すフローチャートである。ブロック600で、空間的に変化する回折効率を有する光学格子が設けられる。ブロック610で、光ビームが格子によって受け取られる。ブロック620で、該光が、該光学格子によって回折される。一実施形態によれば、光ビームが回折される回折効率は、上がるにしても下がるにしても、該光学格子に光ビームを受ける基準位置からの距離の関数として変化する。
本発明を、開示した実施形態を参照して詳細に説明したが、本発明の範囲内の様々な変更が可能なことは明らかであろう。一実施形態に関して説明した特徴は、一般に他の実施形態にも適用できることを理解されたい。したがって、本発明は、特許請求の範囲を参照して適切に解釈されるべきである。
200 回折格子
210 回折溝
220 基準位置
222 基材
225 回折面
228 溝深さ
230 溝ピッチ
210 回折溝
220 基準位置
222 基材
225 回折面
228 溝深さ
230 溝ピッチ
Claims (13)
- 光学格子(200)であって、
基板(222)と、
前記基板上に配置された回折面(225)であって、該回折面の回折効率が、該基板上の基準位置(220)からの距離の関数として変化する、回折面と、
を備える、光学格子。 - 前記回折面の前記回折効率は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるほど低くなる、
請求項1に記載の光学格子。 - 前記回折面の前記回折効率は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるほど高くなる、
請求項1に記載の光学格子。 - 前記回折面は、回折溝(210)を有しており、
該回折溝の深さ(228)は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるほど小さくなる、
請求項1に記載の光学格子。 - 前記回折面は、回折溝(210)を有しており、
該回折溝のピッチ(230)は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるほど大きくなる、
請求項1に記載の光学格子。 - 前記回折面は、回折溝(210)を有しており、
該回折溝の断面形状は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるにつれて変化する、
請求項1に記載の光学格子。 - 前記回折面は、回折溝を有しており、
該回折溝の反射率は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるにつれて低下する、
請求項1に記載の光学格子。 - 前記回折面は、入射光ビームに対して凹状である、
請求項1に記載の光学格子。 - 前記回折面は、回折効率領域を含んでおり、該回折効率領域のそれぞれは、前記基準位置からの前記距離が大きくなるにつれて漸進的に高くなる回折効率を有する、
請求項1に記載の光学格子。 - 光学格子(200)であって、
基板(222)と、
前記基板上に配置された回折手段(225)であって、該回折手段の回折効率が、前記基板上の基準位置(220)からの距離の関数として変化する、回折手段と、
を備える、光学格子。 - 前記回折手段は、回折溝(210)を有しており、
該回折溝の深さ(228)は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるほど小さくなる、
請求項10に記載の光学格子。 - 前記回折手段は、回折溝(210)を有しており、
該回折溝のピッチ(230)は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるほど大きくなる、
請求項10に記載の光学格子。 - 前記回折手段は、回折溝(210)を有しており、
該回折溝の断面形状は、前記基準位置からの前記距離が大きくなるにつれて変化する、
請求項10に記載の光学格子。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/939,674 US20060056028A1 (en) | 2004-09-13 | 2004-09-13 | Apodized diffraction grating with improved dynamic range |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006079096A true JP2006079096A (ja) | 2006-03-23 |
Family
ID=35310912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005260801A Pending JP2006079096A (ja) | 2004-09-13 | 2005-09-08 | 改善されたダイナミックレンジを有するアポダイズされた回折格子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060056028A1 (ja) |
EP (1) | EP1635198A1 (ja) |
JP (1) | JP2006079096A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015508165A (ja) * | 2012-02-10 | 2015-03-16 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 半導体デバイス検査システムにおけるアポダイゼーションのためのシステムおよび方法 |
JP2021531495A (ja) * | 2018-07-19 | 2021-11-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated | 可変的な高さで傾斜した格子の方法 |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003222427B8 (en) * | 2000-11-17 | 2010-04-29 | Vascular Biogenics Ltd. | Promoters exhibiting endothelial cell specificity and methods of using same |
US8071740B2 (en) * | 2000-11-17 | 2011-12-06 | Vascular Biogenics Ltd. | Promoters exhibiting endothelial cell specificity and methods of using same for regulation of angiogenesis |
US6838452B2 (en) * | 2000-11-24 | 2005-01-04 | Vascular Biogenics Ltd. | Methods employing and compositions containing defined oxidized phospholipids for prevention and treatment of atherosclerosis |
MXPA04003514A (es) | 2001-10-19 | 2004-07-23 | Vascular Biogenics Ltd | Construcciones de polinucleotidos, composiciones farmaceuticas y metodos para reducir la regulacion dirigida de angionesis y terapia anticancer. |
US7205960B2 (en) | 2003-02-19 | 2007-04-17 | Mirage Innovations Ltd. | Chromatic planar optic display system |
US7499216B2 (en) * | 2004-07-23 | 2009-03-03 | Mirage Innovations Ltd. | Wide field-of-view binocular device |
US7492512B2 (en) | 2004-07-23 | 2009-02-17 | Mirage International Ltd. | Wide field-of-view binocular device, system and kit |
US7280206B2 (en) * | 2004-09-13 | 2007-10-09 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus to improve the dynamic range of optical devices using spatial apodization |
US7573640B2 (en) * | 2005-04-04 | 2009-08-11 | Mirage Innovations Ltd. | Multi-plane optical apparatus |
US20080043334A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Mirage Innovations Ltd. | Diffractive optical relay and method for manufacturing the same |
WO2007031992A1 (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-22 | Mirage Innovations Ltd. | Diffraction grating with a spatially varying duty-cycle |
DE602006005177D1 (de) * | 2005-11-03 | 2009-03-26 | Mirage Innovations Ltd | Binokulare optische relaiseinrichtung |
US20100177388A1 (en) * | 2006-08-23 | 2010-07-15 | Mirage Innovations Ltd. | Diffractive optical relay device with improved color uniformity |
JP4961944B2 (ja) * | 2006-10-24 | 2012-06-27 | 凸版印刷株式会社 | 表示体及び印刷物 |
WO2009037706A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Mirage Innovations Ltd. | Slanted optical device |
TWI509279B (zh) * | 2012-03-28 | 2015-11-21 | Sony Corp | An optical element and a method for manufacturing the same, an optical system, an image pickup device, an optical device, and a master disk |
US9546962B2 (en) | 2014-02-12 | 2017-01-17 | Kla-Tencor Corporation | Multi-spot scanning collection optics |
US10131035B1 (en) * | 2014-09-26 | 2018-11-20 | Apple Inc. | Surface finishing |
US9910276B2 (en) | 2015-06-30 | 2018-03-06 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical elements with graded edges |
US10670862B2 (en) | 2015-07-02 | 2020-06-02 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical elements with asymmetric profiles |
US9864208B2 (en) | 2015-07-30 | 2018-01-09 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical elements with varying direction for depth modulation |
US10038840B2 (en) | 2015-07-30 | 2018-07-31 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical element using crossed grating for pupil expansion |
US10073278B2 (en) | 2015-08-27 | 2018-09-11 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical element using polarization rotation grating for in-coupling |
US10429645B2 (en) | 2015-10-07 | 2019-10-01 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Diffractive optical element with integrated in-coupling, exit pupil expansion, and out-coupling |
US10241332B2 (en) | 2015-10-08 | 2019-03-26 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Reducing stray light transmission in near eye display using resonant grating filter |
US10234686B2 (en) | 2015-11-16 | 2019-03-19 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Rainbow removal in near-eye display using polarization-sensitive grating |
US10108014B2 (en) * | 2017-01-10 | 2018-10-23 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Waveguide display with multiple focal depths |
AU2018237168A1 (en) * | 2017-03-21 | 2019-10-10 | Magic Leap, Inc. | Display system with spatial light modulator illumination for divided pupils |
US11389903B2 (en) | 2018-03-30 | 2022-07-19 | Apple Inc. | Electronic device marked using laser-formed pixels of metal oxides |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4012843A (en) * | 1973-04-25 | 1977-03-22 | Hitachi, Ltd. | Concave diffraction grating and a manufacturing method thereof |
GB1529711A (en) * | 1975-07-01 | 1978-10-25 | Rca Corp | Optical etc phase filters producing near-field patterns |
JPH0315003A (ja) * | 1989-03-16 | 1991-01-23 | Omron Corp | グレーティング・レンズおよび集光グレーティング・カプラ |
EP0632295A1 (en) * | 1993-07-02 | 1995-01-04 | Xerox Corporation | Phase apodization in a binary diffractive optical element |
US5524018A (en) * | 1993-10-04 | 1996-06-04 | Adachi; Yoshi | Superior resolution laser using bessel transform optical filter |
JPH09284684A (ja) * | 1996-04-17 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | 単板式カラー液晶ディスプレイ装置 |
ES2196397T3 (es) * | 1996-12-30 | 2003-12-16 | Thomas D Ditto | Red de paso variable para sistema de telemetria por difraccion. |
CA2281787C (en) * | 1997-02-14 | 2004-08-10 | Institut National D'optique | Phase mask with spatially variable diffraction efficiency |
DE10123230A1 (de) * | 2001-05-12 | 2002-11-28 | Zeiss Carl | Diffraktives optisches Element sowie optische Anordnung mit einem diffraktiven optischen Element |
-
2004
- 2004-09-13 US US10/939,674 patent/US20060056028A1/en not_active Abandoned
-
2005
- 2005-06-24 EP EP05013673A patent/EP1635198A1/en not_active Withdrawn
- 2005-09-08 JP JP2005260801A patent/JP2006079096A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015508165A (ja) * | 2012-02-10 | 2015-03-16 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | 半導体デバイス検査システムにおけるアポダイゼーションのためのシステムおよび方法 |
JP2021531495A (ja) * | 2018-07-19 | 2021-11-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated | 可変的な高さで傾斜した格子の方法 |
US11480724B2 (en) | 2018-07-19 | 2022-10-25 | Applied Materials, Inc. | Variable height slanted grating method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060056028A1 (en) | 2006-03-16 |
EP1635198A1 (en) | 2006-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006079096A (ja) | 改善されたダイナミックレンジを有するアポダイズされた回折格子 | |
JP4349104B2 (ja) | ブレーズド・ホログラフィック・グレーティング、その製造方法、及びレプリカグレーティング | |
JP2006079095A (ja) | 空間的アポダイゼーションを使用して光学装置のダイナミックレンジを改善する方法および装置 | |
US7539371B2 (en) | Optical apparatus with reduced effect of mirror edge diffraction | |
US20060039072A1 (en) | Polarization-selectively blazed, diffractive optical element | |
US9810825B2 (en) | Curved volume phase holographic (VPH) diffraction grating with tilted fringes and spectrographs using same | |
JPWO2008081555A1 (ja) | ブレーズ型回折格子の製造方法 | |
EP0348863B1 (en) | Laser beam stop | |
US6707956B1 (en) | Apparatus for fabricating apodized fiber grating | |
US11422505B2 (en) | Systems, devices, and methods for aperture-free hologram recording | |
JPH11223745A (ja) | 波長多重(wdm)光を分波するための波長分波器と組み合せたバーチャル・イメージ・フェーズ・アレイ(vipa)を備える装置 | |
US20020047129A1 (en) | Integrated transparent substrate and diffractive optical element | |
JP2009282309A (ja) | 光装置および光伝送装置 | |
KR20010107631A (ko) | 리트로우 격자(Littrow grating) 및리트로우 격자의 사용방법 | |
KR20030027780A (ko) | 광디스크 장치 | |
US20020075533A1 (en) | Method and device to fabricate holographic gratings with large area uniformity | |
JP2000275442A (ja) | 光バンドパスフィルタ | |
JP3484868B2 (ja) | 光導波路型回折格子の作成方法および作成装置 | |
JP5013851B2 (ja) | 位相格子、レンズ付位相格子および光モジュール | |
JP2010506201A (ja) | 反射格子を有するハイブリッド・プレーナ型光波回路 | |
JP4437951B2 (ja) | 光ファイバグレーティングの製造装置および製造方法 | |
US6898010B2 (en) | Beam-shaping device, optical disc device, and fabrication method of beam-shaping device | |
JP2005504353A (ja) | スペクトル分離光学コンポーネント | |
JP2006171565A (ja) | 回折格子 | |
JPH01172901A (ja) | 回折格子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20070511 |