JP2013007830A5

JP2013007830A5 -

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Publication number: JP2013007830A5
Application number: JP2011139527A
Authority: JP
Filing date: 2011-06-23
Publication date: 2014-07-31

Description

（４）本発明の一態様では、前記第１回折層及び前記第２回折層の各々は、前記偏光変換層に接合されるベース層をさらに含み、前記ベース層上に前記屈折率変調構造を有することができる。こうすると、偏光変換層に接合されるベース層を、リソグラフィ、インプリントまたは干渉縞露光等により加工して、ベース層の表面に屈折率変調構造を形成することができる。

（５）本発明の一態様では、前記屈折率変調構造は、凹凸パターンとすることができる。凸部の屈折率は凹部である溝の屈折率（空気の屈折率）と異なるので、屈折率変調構造が実現できる。

第１回折層３０は屈折率変調構造３２を有し、第２回折層４０は屈折率変調構造４２を有する。第１回折層３０は、偏光変換層２０に接合されるベース層３４をさらに含むことができる。この場合、第１回折層３０は、ベース層３４上に屈折率変調構造３２を有する。同様に、第２回折層４０は、偏光変換層２０に接合されるベース層４４をさらに含むことができる。この場合、第２回折層４０は、ベース層４４上に屈折率変調構造４２を有する。

図５（Ａ）（Ｂ）に、格子の回折効率特性の一例を示す。図５(Ａ)は透過回折効率と格子深さの関係を示し、図５（Ｂ）は一次回折効率と波長の関係を示している。この格子の周期は４００ｎｍであり、断面の形状はほぼ矩形である。光の入射角度は５８度であり、波長６８０ｎｍに対してブラッグ回折条件が満足される。ラマン分光へ用いる一次回折光の効率は、図５（Ｂ）に示すように、中心波長６８０ｎｍに対して、ＴＥ偏光のときに９３％、ＴＭ偏光のときに０％である。このように、回折効率の偏光依存性がきわめて大きい。図５（Ａ）に示すように、格子の深さを７００−１０００ｎｍ（Ｒ１）とすると、ＴＥ偏光の効率はほぼ８０％以上となり、格子の深さを５００−１２００ｎｍ（Ｒ２）とすると、ＴＥ偏光の効率はほぼ６０％以上となる。また、図５（Ｂ）に示すように、格子の使用波長帯域を６３０−７３０ｎｍとすると、ＴＥ偏光の効率は８０％以上となり、ＴＭ偏光の効率７％以下である。

２ｎＰｓｉｎθ＝λ （５）
先に説明したように、波長分解能Δθ２／Δλを大きくするためにはブラッグ角度θ（回折角度）を大きくする必要がある。上式（５）より、ブラッグ角度θを大きくすると、Ｐを小さくしなければならないことが分かる。しかしながら、先に説明したように、周期Ｐを小さくすると回折効率の高い波長帯域が狭くなってしまう。そこで、本実施形態では、図８に示すように凸部３２Ｃ（４２Ｃ）を傾斜させることで、回折角度θ２を大きくしている。このとき、入射角度θ１は近似的にθ１＝θ−φであり、回折角度θ２は近似的にθ２＝θ＋φである。なお、厳密には入射角度θ１＝θ−φ、回折角度θ２＝θ＋φであるとは限らない。このように、凸部３２Ｃ（４２Ｃ）を傾斜させることで回折角度θ２をブラッグ角度θよりも大きくできるため、回折角度θ２により波長分解能Δθ２／Δλを大きくするとともに、φ＝０°の場合に比べて周期Ｐをより大きな値にできる。

Claims

偏光変換層と、
前記偏光変換層の一面側に配置される第１回折層と、
前記偏光変換層の他面側に配置される第２回折層と、
を有し、
前記第１回折層及び前記第２回折層は共に、第１方向に沿って周期Ｐで配列される屈折率変調構造を有し、かつ、ＴＥ偏光成分に対する回折効率がＴＭ偏光成分に対する回折効率よりも高いことを特徴とする透過型回折格子。
請求項１において、
分光波長帯域中の波長をλとしたとき、前記偏光変換層はλ／２波長板であることを特徴とする透過型回折格子。
請求項１において、
前記偏光変換層は、積層された複数の水晶板を含むことを特徴とする透過型回折格子。
請求項２または３において、
前記第１回折層及び前記第２回折層の各々は、前記偏光変換層に接合されるベース層をさらに含み、前記ベース層上に前記屈折率変調構造を有することを特徴とする透過型回折格子。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記屈折率変調構造は、凹凸パターンであることを特徴とする透過型回折格子。
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記屈折率変調構造は、第１屈折率の物質と第２屈折率の物質とが前記第１方向にて交互に積層された構造であることを特徴とする透過型回折格子。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記屈折率変調構造の高さをｈとしたとき、１．５＜λ／Ｐ＜２．０でかつ１．７５＜ｈ／Ｐ＜２．５０を満たすこと特徴とする透過型回折格子。
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記第１回折層及び前記第２回折層の各々は、誘電体により形成される傾斜面を有し、前記傾斜面は、基準線に対して傾斜して配列され、入射光の入射角度を前記基準線に対して角度θ１とし、回折光の回折角度を前記基準線に対して角度θ２とする場合に、前記入射角度θ１は、前記傾斜面に対するブラッグ角度θよりも小さい角度であり、前記回折角度θ２は、前記ブラッグ角度θよりも大きい角度であること特徴とする透過型回折格子。
請求項１乃至８のいずれかに記載の透過型回折格子と、
標的物からの散乱光または反射光を前記透過型回折格子に入射させる光学系と、
前記透過型回折格子からの回折光を検出する検出器と、
を含むことを特徴とする検出装置。