JP2532070B2 - 回折格子 - Google Patents
回折格子Info
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- JP2532070B2 JP2532070B2 JP61213542A JP21354286A JP2532070B2 JP 2532070 B2 JP2532070 B2 JP 2532070B2 JP 61213542 A JP61213542 A JP 61213542A JP 21354286 A JP21354286 A JP 21354286A JP 2532070 B2 JP2532070 B2 JP 2532070B2
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- diffraction grating
- grating
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- light
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は回折格子に関する。
ロ．従来の技術 回折格子の溝の形は製作方法と関係して色々な形のも
のが用いられている。通常溝の形が単なる矩形状もしく
は正弦波状のものは、格子を透過又は反射した光のエネ
ルギーが０次回折光に配分される割合が多く、１次,2次
等の実際に波長スペクトルを形成する回折光に分配され
るエネルギーは少ない。０次回折光へのエネルギー配分
を減らし、１次回折光等へのエネルギー配分を増大させ
る工夫として、反射回折格子では溝の形を鋸歯状にした
エシェルット型の回折格子が一般に用いられており、透
過型回折格子では第６図に示すような段階状断面を持つ
格子が用いられることがある。この格子はプリズムの一
面に鋸歯状の格子溝を形成したものと考えることがで
き、グリズムと云う名称で知られている。この形の回折
格子では階段状の面の側から格子底面に垂直に入射する
光に対して、０次回折光はプリズムの頂角θによって決
まる矢印０の方向であるが、格子の角階段面と底面と平
行にした場合、入射光は回折作用により屈折を受けず、
入射光のエネルギーは大部分が入射光と同方向の光に配
分されることになる。従って階段一段の光路差ｄ（ｎ−
１）が波長の整数倍になるような波形の光のエネルギー
は矢印ｆ方向に強く集中される。ただし、ｄは格子定
数、ｎは基板の屈折率である。このようにして或る波長
範囲の光は或る回折次数において矢印ｆを中心とする或
る範囲に強く回折されることになり、エネルギー効率の
高いスペクトル像が得られる。
のが用いられている。通常溝の形が単なる矩形状もしく
は正弦波状のものは、格子を透過又は反射した光のエネ
ルギーが０次回折光に配分される割合が多く、１次,2次
等の実際に波長スペクトルを形成する回折光に分配され
るエネルギーは少ない。０次回折光へのエネルギー配分
を減らし、１次回折光等へのエネルギー配分を増大させ
る工夫として、反射回折格子では溝の形を鋸歯状にした
エシェルット型の回折格子が一般に用いられており、透
過型回折格子では第６図に示すような段階状断面を持つ
格子が用いられることがある。この格子はプリズムの一
面に鋸歯状の格子溝を形成したものと考えることがで
き、グリズムと云う名称で知られている。この形の回折
格子では階段状の面の側から格子底面に垂直に入射する
光に対して、０次回折光はプリズムの頂角θによって決
まる矢印０の方向であるが、格子の角階段面と底面と平
行にした場合、入射光は回折作用により屈折を受けず、
入射光のエネルギーは大部分が入射光と同方向の光に配
分されることになる。従って階段一段の光路差ｄ（ｎ−
１）が波長の整数倍になるような波形の光のエネルギー
は矢印ｆ方向に強く集中される。ただし、ｄは格子定
数、ｎは基板の屈折率である。このようにして或る波長
範囲の光は或る回折次数において矢印ｆを中心とする或
る範囲に強く回折されることになり、エネルギー効率の
高いスペクトル像が得られる。
ハ．発明が解決しようとする問題点 上述したように回折格子の溝を形を鋸歯状にすること
によって０次以外の回折光に対して高いエネルギー効率
が得られることが知られており、実用に供されている
が、鋸歯状の回折格子溝を形成すると云うことは工作上
かなり面倒なことであり、特に格子パターンをホログラ
フィによって形成し、イオンエッチング法で溝を作るよ
うな場合、理想的な鋸歯状断面の溝を作ることは大へん
困難である。
によって０次以外の回折光に対して高いエネルギー効率
が得られることが知られており、実用に供されている
が、鋸歯状の回折格子溝を形成すると云うことは工作上
かなり面倒なことであり、特に格子パターンをホログラ
フィによって形成し、イオンエッチング法で溝を作るよ
うな場合、理想的な鋸歯状断面の溝を作ることは大へん
困難である。
本発明は工作面で有利でしかもエネルギー効率の高い
回折格子を得ようとするものである。
回折格子を得ようとするものである。
ニ．問題点解決のための手段 今まで回折格子の溝と云う語を用いてきたが、こゝで
云う溝とは回折格子の一ピッチの格子断面のことであっ
て、今後もこの意味で溝と云う語を用いる。
云う溝とは回折格子の一ピッチの格子断面のことであっ
て、今後もこの意味で溝と云う語を用いる。
本発明では回折格子の溝の形状を突条部が非対称台形
で溝底に格子基準面と重なる平坦部があるようにした。
なお上述した溝形状で平面との交わり稜線が丸みを持つ
ことは妨げない。
で溝底に格子基準面と重なる平坦部があるようにした。
なお上述した溝形状で平面との交わり稜線が丸みを持つ
ことは妨げない。
ホ．作 用 鋸歯状の溝を用いるとエネルギー効率がよくなること
は既に知られており、その理由も説明されていて、それ
は大体前述した通りであるが、この説明は光の波動論に
基づく解析的な説明ではなく、幾何光学と波動光学を折
衷したような理論で定量性に欠けているが、現在の所溝
の形状と回折光のエネルギー分配との関係について詳細
な研究はなされていない。本発明は実験的な立場から、
鋸歯状の格子溝を変形した場合の回折格子のエネルギー
効率を調べ、前項で示したような溝形状にするとき、良
好なエネルギー効率が得られることを見だしたもので、
この溝形は典型的な鋸歯に比し、鋭角の溝底或は歯先部
分の鋭い稜線部分等を持たないから工作が大へん容易で
ある。
は既に知られており、その理由も説明されていて、それ
は大体前述した通りであるが、この説明は光の波動論に
基づく解析的な説明ではなく、幾何光学と波動光学を折
衷したような理論で定量性に欠けているが、現在の所溝
の形状と回折光のエネルギー分配との関係について詳細
な研究はなされていない。本発明は実験的な立場から、
鋸歯状の格子溝を変形した場合の回折格子のエネルギー
効率を調べ、前項で示したような溝形状にするとき、良
好なエネルギー効率が得られることを見だしたもので、
この溝形は典型的な鋸歯に比し、鋭角の溝底或は歯先部
分の鋭い稜線部分等を持たないから工作が大へん容易で
ある。
ヘ．実施例 紫外用透過型回折格子で、CaF2基板上にSiO2層を形成
し、その上に塗布したフォトレジスト膜にホログラフィ
によって格子パターンを焼付け、イオンエッチングによ
って溝を形成した。フォトレジストはCF4ガスによるイ
オンエッチングに対して、SiO2よりもエッチングされ難
いので、第５図に示すように、当所イの形であったフォ
トレジスト層は矢印Ｉ方向からのイオンエッチングによ
り、ロ，ハのように削られて行くが、SiO2はその間フォ
トレジストより多く削られて図に斜線をいれたような形
に削られて行く。CaF2はイオンエッチングを殆んど受け
ないので、回折格子基準面と平行なCaF2基板面が露出し
て来て平坦な面となる。
し、その上に塗布したフォトレジスト膜にホログラフィ
によって格子パターンを焼付け、イオンエッチングによ
って溝を形成した。フォトレジストはCF4ガスによるイ
オンエッチングに対して、SiO2よりもエッチングされ難
いので、第５図に示すように、当所イの形であったフォ
トレジスト層は矢印Ｉ方向からのイオンエッチングによ
り、ロ，ハのように削られて行くが、SiO2はその間フォ
トレジストより多く削られて図に斜線をいれたような形
に削られて行く。CaF2はイオンエッチングを殆んど受け
ないので、回折格子基準面と平行なCaF2基板面が露出し
て来て平坦な面となる。
第１図で右上隅の図は回折格子の溝断面を示し、グラ
フは横軸が波長、縦軸が効率で、カーブ中、０は０次回
折光、１は１次回折光、−１は−１次回折光の効率を示
す。格子ピッチは12.5μｍ、溝形状は約６μｍの溝底平
坦部と、約６μｍの傾斜部とよりなってりお、波長170n
m付近で＋１次光が最高効率を示し、150〜210nmの範囲
で60％以上の効率である。これは格子面に垂直入射に近
い場合であって、入射角を変えることにより、最大効率
を示す波長は変化する。第２図の例は第１図の例より、
溝の頂部にも平坦部を設けたもので、溝頂の平坦部の幅
は約２μｍで、＋１次光の最大効率波長が180nmに移動
している。最大効率は第１図の例より稍低いが、ブレー
ズ波長（最大効率波長）における効率に比し、ブレーズ
波長から外れた所の効率低下が小さく、広い波長範囲で
比較的平坦なエネルギー特性が得られる利点がある。第
３図の例は第２図の例で、溝の高さを高くしたもので、
高さは約0.7μｍ。第４図の例は２方向の傾斜面ＡとＢ
とで溝を構成したもので、＋１次回折光の効率は40〜50
％で前例より若干低いが、広い波長範囲で略々一定した
エネルギー効率が得られ、０次回折光より＋１次回折光
に多くエネルギーが分配されている。
フは横軸が波長、縦軸が効率で、カーブ中、０は０次回
折光、１は１次回折光、−１は−１次回折光の効率を示
す。格子ピッチは12.5μｍ、溝形状は約６μｍの溝底平
坦部と、約６μｍの傾斜部とよりなってりお、波長170n
m付近で＋１次光が最高効率を示し、150〜210nmの範囲
で60％以上の効率である。これは格子面に垂直入射に近
い場合であって、入射角を変えることにより、最大効率
を示す波長は変化する。第２図の例は第１図の例より、
溝の頂部にも平坦部を設けたもので、溝頂の平坦部の幅
は約２μｍで、＋１次光の最大効率波長が180nmに移動
している。最大効率は第１図の例より稍低いが、ブレー
ズ波長（最大効率波長）における効率に比し、ブレーズ
波長から外れた所の効率低下が小さく、広い波長範囲で
比較的平坦なエネルギー特性が得られる利点がある。第
３図の例は第２図の例で、溝の高さを高くしたもので、
高さは約0.7μｍ。第４図の例は２方向の傾斜面ＡとＢ
とで溝を構成したもので、＋１次回折光の効率は40〜50
％で前例より若干低いが、広い波長範囲で略々一定した
エネルギー効率が得られ、０次回折光より＋１次回折光
に多くエネルギーが分配されている。
ト．効 果 本発明回折格子は平坦部と傾斜部を組合わせた溝形を
有し、そのためイオンエッチング等の製法により製作が
容易であり、しかも０次以外の回折光へのエネルギーが
高く、効率の良い回折格子が容易に得られる。
有し、そのためイオンエッチング等の製法により製作が
容易であり、しかも０次以外の回折光へのエネルギーが
高く、効率の良い回折格子が容易に得られる。
なお上例では透過型の回折格子のみを扱っているが、
本発明が反射型回折格子でも適用できることは云うまで
もなく、また本発明がホログラフィ等で形成される不等
間隔或は曲線格子パターンの場合でも適用されることは
もちろんである。
本発明が反射型回折格子でも適用できることは云うまで
もなく、また本発明がホログラフィ等で形成される不等
間隔或は曲線格子パターンの場合でも適用されることは
もちろんである。
第１図は本発明の一実施例の回折格子の溝断面と効率特
性グラフ、第２図は本発明の他の実施例の溝断面と効率
特性グラフ、第３図は本発明の第３実施例の回折格子の
溝断面と効率特性グラフ、第４図は本発明の第４実施例
の回折格子の溝断面と効率特性グラフ、第５図は本発明
回折格子の製作過程の一例を示す断面図、第６図は従来
のグリズムの断面図である。
性グラフ、第２図は本発明の他の実施例の溝断面と効率
特性グラフ、第３図は本発明の第３実施例の回折格子の
溝断面と効率特性グラフ、第４図は本発明の第４実施例
の回折格子の溝断面と効率特性グラフ、第５図は本発明
回折格子の製作過程の一例を示す断面図、第６図は従来
のグリズムの断面図である。
Claims (1)
- 【請求項１】格子溝の形を突条部が非対称台形で溝底に
格子基準面と平行な平坦部を設けた形としたことを特徴
とする回折格子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61213542A JP2532070B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 回折格子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61213542A JP2532070B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 回折格子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6368802A JPS6368802A (ja) | 1988-03-28 |
| JP2532070B2 true JP2532070B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=16640916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61213542A Expired - Fee Related JP2532070B2 (ja) | 1986-09-09 | 1986-09-09 | 回折格子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2532070B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060216478A1 (en) | 2000-07-26 | 2006-09-28 | Shimadzu Corporation | Grating, negative and replica gratings of the grating, and method of manufacturing the same |
| CN104385345B (zh) * | 2014-08-06 | 2016-10-26 | 长春理工大学 | 一种采用主、副刀刃进行机械刻划衍射光栅的方法 |
| JP2019527576A (ja) * | 2016-07-15 | 2019-10-03 | キヤノン ユーエスエイ, インコーポレイテッドCanon U.S.A., Inc | スペクトル符号化プローブ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5288042A (en) * | 1976-01-19 | 1977-07-22 | Toshiba Corp | Production of optical waveguides having more than two kinds of diffrac tion gratings |
-
1986
- 1986-09-09 JP JP61213542A patent/JP2532070B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6368802A (ja) | 1988-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |