JP2841441B2 - 回折格子およびその製作方法 - Google Patents
回折格子およびその製作方法Info
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- JP2841441B2 JP2841441B2 JP1075685A JP7568589A JP2841441B2 JP 2841441 B2 JP2841441 B2 JP 2841441B2 JP 1075685 A JP1075685 A JP 1075685A JP 7568589 A JP7568589 A JP 7568589A JP 2841441 B2 JP2841441 B2 JP 2841441B2
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- diffraction grating
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はブレーズ波長が場所により異なる回折格子と
かフレネルゾーンプレートのような回折素子およびその
製造方法に関する。
かフレネルゾーンプレートのような回折素子およびその
製造方法に関する。
（従来の技術） エシェレット型の反射回折格子では入射光の入射方向
と回折光検出方向を決めると、一つの特定波長でブレー
ズ回折が行われ、通常このブレーズ波長を基準に或る波
長範囲を分光器の測定範囲としている。しかしこの範囲
における回折効率の平均は第６図に点線１で示すように
低い。また一つの回折格子でカバーできる波長範囲は限
定され、より広い波長範囲をカバーできる分光器を得る
ためには、ブレーズ波長の異る複数の回折格子を用意し
て切換えるようにする必要があり、回折格子の切換え機
構は複雑で高精度が要求されるため、分光器の価格が高
くなると云う問題があり、回折格子切換波長の前後で測
定結果を整合させるため面倒なデータ処理を必要とす
る。このため回折格子の格子面の場所によりブレーズ波
長が異るような回折格子により、一つの回折格子でカバ
ーできる波長範囲を拡大する試みがなされている。
と回折光検出方向を決めると、一つの特定波長でブレー
ズ回折が行われ、通常このブレーズ波長を基準に或る波
長範囲を分光器の測定範囲としている。しかしこの範囲
における回折効率の平均は第６図に点線１で示すように
低い。また一つの回折格子でカバーできる波長範囲は限
定され、より広い波長範囲をカバーできる分光器を得る
ためには、ブレーズ波長の異る複数の回折格子を用意し
て切換えるようにする必要があり、回折格子の切換え機
構は複雑で高精度が要求されるため、分光器の価格が高
くなると云う問題があり、回折格子切換波長の前後で測
定結果を整合させるため面倒なデータ処理を必要とす
る。このため回折格子の格子面の場所によりブレーズ波
長が異るような回折格子により、一つの回折格子でカバ
ーできる波長範囲を拡大する試みがなされている。
従来の上述した試みは格子面を幾つかのゾーンに分
け、各ゾーンは夫々一定のブレーズ波長を持っているよ
うな回折格子を用いるもので、或る波長範囲での平均の
回折効率を高め、回折格子の切換えも必要でなくなった
が、相隣るブレーズ波長の中間部分の波長では両側のブ
レーズ波長の光に比し回折効率が低く、目標としている
波長範囲全体にわたって平均した回折効率を引下げてい
る。またこのように部分的に段階的にブレーズ角の異る
格子は作るのが甚だ面倒である。
け、各ゾーンは夫々一定のブレーズ波長を持っているよ
うな回折格子を用いるもので、或る波長範囲での平均の
回折効率を高め、回折格子の切換えも必要でなくなった
が、相隣るブレーズ波長の中間部分の波長では両側のブ
レーズ波長の光に比し回折効率が低く、目標としている
波長範囲全体にわたって平均した回折効率を引下げてい
る。またこのように部分的に段階的にブレーズ角の異る
格子は作るのが甚だ面倒である。
（発明が解決しようとする課題） 波長による回折効率の変化をなくし、広い波長範囲に
わたって平均して高い回折効率が得られる回折格子を提
供しようとするものである。
わたって平均して高い回折効率が得られる回折格子を提
供しようとするものである。
（課題を解決するための手段） 断面鋸歯状で等間隔の格子溝を有する回折格子におい
て、上記格子溝側面の傾斜角（ブレーズ角）を、第１図
に示すように格子溝と交わる方向に連続的に変化させ
た。またそのような傾斜角が変化する格子溝を形成する
ためイオンエッチング法を用い、格子基板面にレジスト
膜によって格子パターンを形成し、イオンビームを格子
溝を形成すべき上記格子基板に斜め方向から基板面の一
点或は一線に照射し、上記基板を基板面から離れた軸を
中心に揺動させるようにした。
て、上記格子溝側面の傾斜角（ブレーズ角）を、第１図
に示すように格子溝と交わる方向に連続的に変化させ
た。またそのような傾斜角が変化する格子溝を形成する
ためイオンエッチング法を用い、格子基板面にレジスト
膜によって格子パターンを形成し、イオンビームを格子
溝を形成すべき上記格子基板に斜め方向から基板面の一
点或は一線に照射し、上記基板を基板面から離れた軸を
中心に揺動させるようにした。
（作用） 第５図に示す格子溝において、θは溝側面の傾斜角
（ブレーズ角）でｎはこの溝側面に立てた法線、Ｎは格
子面の法線である。Liは入射光、LDは回折光で、角度φ
は分光器の入射スリットと出射スリットの配置によって
決まる。ブレーズ回折は入射光Liと回折光Ldが格子溝面
において鏡面反射の関係になる回折であるから、ブレー
ズ波長λ′は λ′＝2d cosφsinθ …（１） である。他方波長走査は格子面法線Ｎの方向を入射光L
i,出射光Ldのなす角を２等分する方向を基準にして右或
は左へ回転させることによって行われる。今この基準方
向からの回転角をθ′とするとき、Ld方向の回折光波長
λは λ＝2d sinφsinθ′ で表わされる。従って格子の回転角θ′と格子溝側面の
傾斜角θとを等しくなるとき、格子面のその部分ではブ
レーズ回折が起ることになる。格子溝側面の傾斜角を可
変にすることはできないが、例えば格子面の一端から他
端にかけて漸時傾斜角θが変っていると、任意の波長に
おいて格子面のどこかでブレーズ回折の条件が成立し、
格子面のその前後或る範囲の面積では高い回折効率が得
られ、分光器の波長走査に伴ってこの回折効率の高い面
積部分が格子面上を移動して行くことになり、広い波長
範囲にわたって平均して高い回折効率が得られることに
なる。
（ブレーズ角）でｎはこの溝側面に立てた法線、Ｎは格
子面の法線である。Liは入射光、LDは回折光で、角度φ
は分光器の入射スリットと出射スリットの配置によって
決まる。ブレーズ回折は入射光Liと回折光Ldが格子溝面
において鏡面反射の関係になる回折であるから、ブレー
ズ波長λ′は λ′＝2d cosφsinθ …（１） である。他方波長走査は格子面法線Ｎの方向を入射光L
i,出射光Ldのなす角を２等分する方向を基準にして右或
は左へ回転させることによって行われる。今この基準方
向からの回転角をθ′とするとき、Ld方向の回折光波長
λは λ＝2d sinφsinθ′ で表わされる。従って格子の回転角θ′と格子溝側面の
傾斜角θとを等しくなるとき、格子面のその部分ではブ
レーズ回折が起ることになる。格子溝側面の傾斜角を可
変にすることはできないが、例えば格子面の一端から他
端にかけて漸時傾斜角θが変っていると、任意の波長に
おいて格子面のどこかでブレーズ回折の条件が成立し、
格子面のその前後或る範囲の面積では高い回折効率が得
られ、分光器の波長走査に伴ってこの回折効率の高い面
積部分が格子面上を移動して行くことになり、広い波長
範囲にわたって平均して高い回折効率が得られることに
なる。
次に上述したような回折格子を製作するに当ってイオ
ンエッチング法を用い、試料面に斜めにイオンビームを
照射すると、格子パターンを形成しているレジストに従
って形成される溝は断面が左右非対称な形となり、鋸子
状断面の溝が形成されて、格子基板を格子基板から離れ
た位置にある軸によって回転させると、基板上のイオン
ビーム照射点或は線が基板面を移動し、かつイオンビー
ムの基板への入射角が変化するから、溝側面の傾斜角が
連続的に変化した回折格子が得られる。
ンエッチング法を用い、試料面に斜めにイオンビームを
照射すると、格子パターンを形成しているレジストに従
って形成される溝は断面が左右非対称な形となり、鋸子
状断面の溝が形成されて、格子基板を格子基板から離れ
た位置にある軸によって回転させると、基板上のイオン
ビーム照射点或は線が基板面を移動し、かつイオンビー
ムの基板への入射角が変化するから、溝側面の傾斜角が
連続的に変化した回折格子が得られる。
（実施例） 回折格子を製作する基板面にフォトレジスト層を形成
し、レーザー光の二光束干渉パターンを露光して現像
し、基板面にフォトレジストの回折格子パターンを形成
する。フォトレジストの回折格子パターンを形成した基
板面の拡大図は第２図のようになっており、これに斜め
方向からイオンビームを照射してイオンエッチングを行
うと同図にイ，ロ，ハで示すようにエッチングが進行し
て鋸歯状断面の格子溝が出来る。こゞでイオンビームと
形成される溝側面とのなす角εは予め実験によって求め
ておく。
し、レーザー光の二光束干渉パターンを露光して現像
し、基板面にフォトレジストの回折格子パターンを形成
する。フォトレジストの回折格子パターンを形成した基
板面の拡大図は第２図のようになっており、これに斜め
方向からイオンビームを照射してイオンエッチングを行
うと同図にイ，ロ，ハで示すようにエッチングが進行し
て鋸歯状断面の格子溝が出来る。こゞでイオンビームと
形成される溝側面とのなす角εは予め実験によって求め
ておく。
第３図は本発明の一実施例のイオンエッチング装置の
概要を示す。Ｐが回折格子基板であり、Ｏ点を中心に回
転可能な腕Ａの端に腕Ａに直角に固定される。Ｉはイオ
ン源で、Ｓはスリットであり、イオン束を制限して薄い
板状のイオンビームを形成する。このイオンビームＢは
腕Ａの先端つまり格子基板中央のＯ点を軸とする回転軌
跡円ＣとＱ点（実際にはＱ点を通る図の紙面に垂直な直
線）で交わる。今格子基板Ｐの右端が上記イオンビーム
Ｂに照射される位置にあるとする。このときの基板面と
イオンビームとのなす角（入射角）をｉとする。この位
置から腕Ａを時計方向に回転させて格子基板Ｐの左端が
イオンビームＢに照射されるようになったときのイオン
ビーム入射角をｉ′とすると、（ｉ′−ｉ）は腕Ａの回
転角である。腕Ａの微小回転角△ｉに対するイオンビー
ム入射角の変化は△ｉであって、腕Ａを図のa,bの範囲
で揺動させながらイオンエッチングを行うと、格子溝は
側面傾斜角が左端から右端へかけて（ｉ′−ε）から
（ｉ−ε）へとほ直線的に小さくなって行く。腕Ａの長
さおよび回転角は次のようにして決められる。測定波長
の短側波長をλ１長側波長をλ２とすると前記（１）式
から格子溝側面 腕Ａの回転角は（θ２−θ１）である。腕Ａの長さＡは
格子の幅（溝に直角方向の長さ）をＸとすると で与えられる。また格子のブレーズ角が小さい方の端が
イオンビームの照射を受ける位置（第１図で基板Ｐが実
線位置にあるとき）イオンビームと基板面とがθ１＋ε
の角をなすようにイオンビームＢに対して腕Ａの回転中
心Ｏを位置させる。
概要を示す。Ｐが回折格子基板であり、Ｏ点を中心に回
転可能な腕Ａの端に腕Ａに直角に固定される。Ｉはイオ
ン源で、Ｓはスリットであり、イオン束を制限して薄い
板状のイオンビームを形成する。このイオンビームＢは
腕Ａの先端つまり格子基板中央のＯ点を軸とする回転軌
跡円ＣとＱ点（実際にはＱ点を通る図の紙面に垂直な直
線）で交わる。今格子基板Ｐの右端が上記イオンビーム
Ｂに照射される位置にあるとする。このときの基板面と
イオンビームとのなす角（入射角）をｉとする。この位
置から腕Ａを時計方向に回転させて格子基板Ｐの左端が
イオンビームＢに照射されるようになったときのイオン
ビーム入射角をｉ′とすると、（ｉ′−ｉ）は腕Ａの回
転角である。腕Ａの微小回転角△ｉに対するイオンビー
ム入射角の変化は△ｉであって、腕Ａを図のa,bの範囲
で揺動させながらイオンエッチングを行うと、格子溝は
側面傾斜角が左端から右端へかけて（ｉ′−ε）から
（ｉ−ε）へとほ直線的に小さくなって行く。腕Ａの長
さおよび回転角は次のようにして決められる。測定波長
の短側波長をλ１長側波長をλ２とすると前記（１）式
から格子溝側面 腕Ａの回転角は（θ２−θ１）である。腕Ａの長さＡは
格子の幅（溝に直角方向の長さ）をＸとすると で与えられる。また格子のブレーズ角が小さい方の端が
イオンビームの照射を受ける位置（第１図で基板Ｐが実
線位置にあるとき）イオンビームと基板面とがθ１＋ε
の角をなすようにイオンビームＢに対して腕Ａの回転中
心Ｏを位置させる。
ホログラフィによって記録した同心円状の格子パター
ンの場合は第３図でイオンビームＢを平板状でなく、細
いビーム状として基板上の一点を中心に微小領域を照射
するようにし、第４図に示すように腕Ａの端から直角に
第２腕Ａ′を出し、格子基板Ｐを第２腕Ａ′上の一点Ｗ
を中心に回転できるようにし、同心円状回折格子パター
ンの中心点をこのＷに合わせて、腕Ａの揺動と共に基板
ＰをＷを中心に回転させるようにして、曲がった溝に対
し、一定の溝側面傾斜角を与えるようにする。
ンの場合は第３図でイオンビームＢを平板状でなく、細
いビーム状として基板上の一点を中心に微小領域を照射
するようにし、第４図に示すように腕Ａの端から直角に
第２腕Ａ′を出し、格子基板Ｐを第２腕Ａ′上の一点Ｗ
を中心に回転できるようにし、同心円状回折格子パター
ンの中心点をこのＷに合わせて、腕Ａの揺動と共に基板
ＰをＷを中心に回転させるようにして、曲がった溝に対
し、一定の溝側面傾斜角を与えるようにする。
上述説明では回折格子は平面型であるが格子溝の側面
傾斜角の変化は格子の幅方向に厳密な関数関係で変化さ
せる必要はなく、要はθ１からθ２に連続にかつ平均角
即ち −∫θdx が（θ２−θ１）/Xと余り違わないようになっておれば
よいので、第３図或は第４図の装置をそのまゝ用いるこ
とができる。
傾斜角の変化は格子の幅方向に厳密な関数関係で変化さ
せる必要はなく、要はθ１からθ２に連続にかつ平均角
即ち −∫θdx が（θ２−θ１）/Xと余り違わないようになっておれば
よいので、第３図或は第４図の装置をそのまゝ用いるこ
とができる。
また第４図の装置を用いると、フレネルゾーンブレー
ドのようなものでも、中心から外周に向ってブレーズ角
が連続的に異なるものを作ることができる。
ドのようなものでも、中心から外周に向ってブレーズ角
が連続的に異なるものを作ることができる。
（発明の効果） ブレーズ角一定の回折格子の回折効率の波長特性は第
６図１のようになっており、波長範囲λ1,λ２間の平均
効率は点線ｌで示すようになっている。本発明による回
折格子は全面が一波長に対してブレーズ回折を起させる
ものではないから最大効率はブレーズ角一定のものより
低くなるが、波長による回折効率の変化がなくなって第
６図ｂに示すようになり、全体として広く波長範囲で高
い回折効率を得ることができる。また部分毎に段階的に
ブレーズ角を換えた回折格子よりも製作も容易となる。
６図１のようになっており、波長範囲λ1,λ２間の平均
効率は点線ｌで示すようになっている。本発明による回
折格子は全面が一波長に対してブレーズ回折を起させる
ものではないから最大効率はブレーズ角一定のものより
低くなるが、波長による回折効率の変化がなくなって第
６図ｂに示すようになり、全体として広く波長範囲で高
い回折効率を得ることができる。また部分毎に段階的に
ブレーズ角を換えた回折格子よりも製作も容易となる。
第１図は本発明回折格子の断面概念図、第２図はイオン
エッチングの進行説明図、第３図は本発明の一実施例の
装置構成図、第４図は他の実施例の装置構成図、第５図
はブレーズ回折の説明図、第６図は回折格子の回折効率
の波長による変化のグラフである。 Ｐ……回折格子基板、Ａ……回転腕、Ｉ……イオン源、
Ｓ……スリット。
エッチングの進行説明図、第３図は本発明の一実施例の
装置構成図、第４図は他の実施例の装置構成図、第５図
はブレーズ回折の説明図、第６図は回折格子の回折効率
の波長による変化のグラフである。 Ｐ……回折格子基板、Ａ……回転腕、Ｉ……イオン源、
Ｓ……スリット。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−116602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−8801（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−153126（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−186806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−27505（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−40846（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−47282（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−21128（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平８−23601（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 5/18
Claims (2)
- 【請求項１】断面鋸歯状で等間隔の格子溝を有する回折
素子において、格子溝の側面傾斜角を格子溝と交わる方
向に連続的に変化させたことを特徴とする回折格子。 - 【請求項２】平面基板に断面鋸歯状で等間隔の格子溝を
形成するためにイオンエッチング法を用い、イオンビー
ムを格子基板に対して斜め方向から上記基板面上の一点
或は一線に照射せしめ、上記基板を基板面から離れた軸
を中心に揺動させることにより、格子溝の側面傾斜角が
格子溝と交わる方向で連続的に変わっているようにする
ことを特徴する回折格子の制作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1075685A JP2841441B2 (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 回折格子およびその製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1075685A JP2841441B2 (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 回折格子およびその製作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02251904A JPH02251904A (ja) | 1990-10-09 |
| JP2841441B2 true JP2841441B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=13583295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1075685A Expired - Lifetime JP2841441B2 (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 回折格子およびその製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841441B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5737125A (en) * | 1992-10-27 | 1998-04-07 | Olympus Optical Co., Ltd. | Diffractive optical element and optical system including the same |
| US7175773B1 (en) | 2004-06-14 | 2007-02-13 | Carl Zeiss Laser Optics Gmbh | Method for manufacturing a blazed grating, such a blazed grating and a spectrometer having such a blazed grating |
| CN105334560B (zh) * | 2015-11-06 | 2017-12-22 | 中国科学技术大学 | 一种旋转刻蚀角度来刻蚀光栅槽型的方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6034082B2 (ja) * | 1982-12-23 | 1985-08-07 | 工業技術院長 | チヤ−プトグレ−テイングの製造方法 |
| JPS60153126A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-12 | Nec Corp | 近接した極微細線形成方法 |
| JPS6127505A (ja) * | 1984-07-18 | 1986-02-07 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | プレ−ズ光学素子の製造方法 |
| JPS6321128A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-28 | Fujikura Ltd | 架橋型熱収縮管の連続製造方法 |
| JPH0823601B2 (ja) * | 1989-01-30 | 1996-03-06 | 松下電器産業株式会社 | 回折格子の作製方法 |
-
1989
- 1989-03-27 JP JP1075685A patent/JP2841441B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02251904A (ja) | 1990-10-09 |
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