JP3046616B2 - 光ic用光学素子のパターン作製方法 - Google Patents

光ic用光学素子のパターン作製方法

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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、光IC用光学素子のパターン作製方法及びそ
の方法により作製された光IC用光学素子に関する。
(従来の技術) 従来から、光IC用光学素子のパターン作製方法として
は、EB(電子ビーム)又はレーザービーム等を用いて光
学基板に干渉パターンを直接描画するもの、このEB又は
レーザー等を用いての直接描画に基づき干渉パターンの
マスクを一旦作製し、転写により光学基板に干渉パター
ンを作製するものが知られている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、その従来の光IC用光学素子のパターン
作製方法では、現像等の処理を行なうために干渉縞のピ
ッチを空間周波数に換算して1mm当り500本以上とするこ
とが困難であり、また、デジタル化を行なうために不要
次数の回折光及び量子化ノイズが発生する。さらに、回
折効率も低い。加えて、光学基板に大面積の干渉パター
ンを製作することが困難であり、この従来の光IC用光学
素子のパターン作製方法に用いる装置は、高価になりが
ちであるという欠点もある。
そこで、本発明の目的は、回折効率が従来よりも良好
で、干渉縞のピッチも従来よりもより一層細かいものを
安価な装置を用いて形成でき、また、ノイズの発生も極
力低減できる光IC用光学素子のパターン作製方法を提供
することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明に係わる光IC用光学素子のパターン作製方法
は、複数の光束の回折現象を利用して、入射側から入射
された光束を出射側から出射させる光IC用光学素子のパ
ターン作製方法であって、 光学基板に屈折率変化を生じる物質層を形成し、前記
入射側の光軸線方向からコヒーレント光を前記物質層に
照射すると共に、前記出射側の光軸線方向から前記物質
層にコヒーレント光を照射するステップを含み、前記入
射側の光軸線方向及び前記出射側の光軸線方向は前記物
質層に含むようにし、前記入射側から入射した光束と回
折させて前記出射側から出射させるための干渉パターン
を前記物質層に形成することを特徴とする。
この場合、前記入射側の光軸線と前記出射側の光軸線
とが、略直交する関係とされているか、前記入射側の光
軸線と前記出射側の光軸線とが共通の軸上に配置されて
いることが望ましい。
(作 用) 本発明に係わる光IC用光学素子のパターン作製方法に
よれば、光学基板に屈折率変化を生じる物質層を形成
し、入射側の光軸線方向からコヒーレント光を物質層に
照射すると共に、出射側の光軸線方向から物質層にコヒ
ーレント光を照射すれば、入射側から入射した光束とを
回折させて出射側から出射させるための干渉パターンが
物質層に形成される。
また、本発明に係わる光IC用光学素子のパターン作製
方法を用いて形成された光IC用光学素子を用いれば、回
折効率が従来よりも良好で、干渉縞のピッチも従来より
もより一層細かいものを安価な装置を用いて形成でき、
また、ノイズの発生も極力低減できる。
(実施例) 以下に、本発明に係わる光IC用光学素子のパターン作
製方法及びその方法により作製された光IC用光学素子を
図面を参照しつつ説明する。
第1図ないし第6図は本発明に係わる光IC用光学素子
のパターン作製方法及びその方法により作製された光IC
用光学素子の第1実施例を示す図である。
第1図において、1は直方体形状の光学基板である。
この光学基板1の表面1aには第2図に示すように屈折率
変化を生じる物質層2が形成される。その物質層2の形
成は、たとえば、光重合性フォトポリマー、重クロム酸
系ゼラチン等を塗布して行う。そして、第3図に示すよ
うに、光学基板1の側面3に照射光学系4を配置し、光
学基板1の側面5に照射光学系6を配置する。照射光学
系4は後述するレーザー光源Lからのコヒーレント光を
反射するミラー7とそのコヒーレント光を拡大して平行
光束に変換するビームエキスパンダー8とから構成され
ている。照射光学系6は同様の役割を果たすミラー9と
ビームエキスパンダー10とから構成されている。ミラー
7、9にはレーザー光源Lからのコヒーレント光がハー
フミラーH.Mにより分割されて導かれる。
照射光学系4は入射側の光軸線O1方向からコヒーレン
ト光を物質層2に照射する機能を果たし、照射光学系6
は出射側の光軸線O2方向から物質層2にコヒーレント光
を照射する機能を果たすものである。その照射光学系
4、6を用いて物質層2に平行コヒーレント光を照射す
ると、互いのコヒーレント光の干渉に基づいた干渉パタ
ーン11がその物質層2に形成される。光軸線O1、O2は互
いに直交しており、照射光学系4、6はその光軸線O1
O2に光軸を沿わせて配置され、かつ、平行光束を物質層
2に向かって照射するので、光学基板1の対角線方向に
平行な干渉パターン11が第4図、第5図に示すように形
成される。この干渉パターン11を有する光学基板1が光
IC用光学素子として用いられることになる。
このようにして形成された光IC用光学素子に、第6図
に示すように、照射光学系4と等価な位置に照射光学系
13を配置する。そして、この照射光学系13を用いて、側
面3を入射側としてその側面3から物質層2に平行光を
入射させれば、干渉パターン11によってその光が入射方
向と直交する方向に回折されて、側面5と対向する側面
5′を出射側としてその側面5′から出射される。この
第1実施例の場合には、照射光学系4は入射側の光軸線
O1方向のうち再生時に入射側となる側面3からコヒーレ
ント光を物質層2に向かって照射し、照射光学系6は出
射側の光軸線O2方向のうち再生時に出射側となる側面
5′と対向する側面5からコレーヒント光を物質層2に
向かって照射することとなる。
その干渉パターン11は、この第1実施例では、平面ミ
ラーとしての役割を果たすことになる。コヒーレント光
の波長を適宜選択すれば、干渉パターン11のピッチは任
意に設定が可能であり、最大空間周波数は物質により異
なるが5000本〜6000本/mmが容易に得られる。なお、14
は照射光学系13の光源、15は光源14からの光束を平行光
束に変換するコリメータレンズである。
第7図ないし第10図は本発明に係わる光IC用光学素子
のパターン作製方法及びその方法により作製された光IC
用光学素子の第2実施例を示す図であって、第7図に示
すように、照射光学系4を用いて光学基板1に側面3か
ら収束するコヒーレント光を物質層2に入射させる。こ
のコヒーレント光は側面3′の収束点7′に収束する。
次に、照射光学系16を用いて光学基板1の表面1aから発
散するコヒーレント光を物質層2に照射する。この第7
図において、18は対物レンズ、19は結像点である。この
ようにして、コヒーレント光束を物質層2に向かって照
射すると、第8図、第9図に示すように曲線状の干渉パ
ターン11が形成される。第10図に示すように、このよう
な干渉パターン11が形成された光IC用光学素子の側面
3′を入射側とし、この側面3′の収束点7′に点光源
をおいて、側面3′から発散する光束を照射すると、干
渉パターン11により回折されて表面1aから出射され、結
像点19に向かって集束する光束が得られる。
この第2実施例の場合には、照射光学系4は入射側の
光軸線O1方向のうち再生時に入射側となる側面3′と対
向する側面3からコヒーレント光を物質層2に向かって
照射することとなり、照射光学系16は出射側の光軸線O2
方向のうち再生時に出射側となる表面1aからコヒーレン
ト光を物質層2に向かって照射することとなる。
第11図ないし第13図は本発明に係わる光IC用光学素子
のパターン作製方法及びその方法により作製された光IC
用光学素子の第3実施例を示す図であって、第11図に示
すように、照射光学系4を用いて光学基板1の側面3か
ら集束するコヒーレント光束を物質層2に照射する。こ
のコヒーレント光束は側面3′の収束点7′に収束す
る。また、照射光学系16を用いて側面3の結像点19にい
ったん結像させ、結像点19から発散するコヒーレント光
束を物質層2に照射する。
このようにコヒーレント光を照射すると光軸線O1を境
に対称な曲線状の干渉パターンが第12図に示すように形
成される。再生時には、第13図に示すように、結像点1
9′に点光源をおき、発散する光束を物質層2に入射さ
せると、収束点7′に集束する光束が得られる。この第
3実施例による場合、照射光学系4は入射側の光軸線O1
方向のうち再生時に入射側となる側面3からコヒーレン
ト光を物質層2に向かって照射することになり、照射光
学系16は出射側の光軸線O2の方向のうち、再生時に出射
側となる側面3′と対向する側面3から物質層2に向か
ってコヒーレント光を照射することになる。
第14図ないし第16図は本発明に係わる光IC用光学素子
のパターン作製方法の第4実施例を示すもので、第14図
に示すように、照射光学系4を用いて側面3の収束点19
にいったん収束させ、その側面3から発散するコヒーレ
ント光束を物質層2に照射する。また、照射光学系16を
用いて側面5から側面5′の収束点19′に向かって集束
するコヒーレント光束を照射する。このようにすると、
第15図に示すような曲線の干渉パターン11が形成され
る。この光IC用光学素子の側面3の結像点19に点光源を
おいて、発散する光を物質層2に入射させると、干渉パ
ターン11により回折されて収束点19′に収束する光束が
得られる。
(発明の効果) 本発明に係わる光IC用光学素子のパターン作製方法に
よれば、回折効率が従来よりも良好で、干渉縞のピッチ
も従来よりもより一層細かいものを安価な装置を用いて
形成でき、また、ノイズの発生も極力避けることができ
るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明に係わる光IC用光学素子の
パターン作製方法及びその方法により作製された光IC用
光学素子の第1実施例を示す図であって、 第1図はその光学基板の側面図、 第2図は第1図に示す光学基板に物質層を形成した状態
を示す側面図、 第3図は第2図に示す物質層に干渉パターンを形成する
状態を説明するための平面図、 第4図は第2図に示す物質層に形成された干渉パターン
を示す光IC用光学素子の平面図、 第5図は第4図の光IC用光学素子の側面図、 第6図は第4図に示す光IC用光学素子の再生状態を示す
平面図、 第7図ないし第10図は本発明に係わる光IC用光学素子の
パターン作製方法及びその方法により作製された光IC用
光学素子の第2実施例を示す図であって、 第7図は物質層に干渉パターンを形成する状態を説明す
るための斜視図、 第8図は第7図に示す物質層に干渉パターンが形成され
た光IC用光学素子の平面図、 第9図は第8図に示す干渉パターンが形成された光IC用
光学素子の側面図、 第10図は第8図に示す干渉パターンを用いての再生状態
を説明するための光IC用光学素子の斜視図、 第11図ないし第13図は本発明に係わる光IC用光学素子の
パターン作製方法及びその方法により作製された光IC用
光学素子の第3実施例を示す図であって、 第11図は物質層に干渉パターンを形成する状態を説明す
るための平面図、 第12図は第11図に示す物質層に形成された干渉パターン
を説明するための光IC用光学素子の平面図、 第13図は第12図に示す物質層に形成された干渉パターン
を用いての再生状態を説明するための光IC用光学素子の
平面図、 第14図ないし第16図は本発明に係わる光IC用光学素子の
パターン作製方法及びその方法により作製された光IC用
光学素子の第4実施例を示す図であって、 第14図は物質層に干渉パターンを形成する状態を説明す
るための平面図、 第15図は第14図に示す物質層に形成された干渉パターン
を説明するための光IC用光学素子の平面図、 第16図は第15図に示す物質層に形成された干渉パターン
を用いての再生状態を説明するための光IC用光学素子の
平面図、 である。 1……光学基板、2……物質層、1a……表面 3、5……側面、4、6、16……照射光学系 O1、O2……光軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永野 繁憲 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社 トプコン内 (72)発明者 橋本 礼耳 東京都板橋区蓮沼町75番1号 株式会社 トプコン内 (56)参考文献 特開 昭52−32346(JP,A) 特開 昭54−34846(JP,A) 特公 昭51−17479(JP,B2) 特公 昭62−29791(JP,B2) 特公 昭54−6905(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 5/18 G03H 1/00 - 5/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光束の回折現象を利用して、入射側
    から入射された光束を出射側から出射させる光IC用光学
    素子のパターン作製方法であって、 光学基板に屈折率変化を生じる物質層を形成し、前記入
    射側の光軸線方向からコヒーレント光を前記物質層に照
    射すると共に、前記出射側の光軸線方向から前記物質層
    にコヒーレント光を照射するステップを含み、前記入射
    側の光軸線方向及び前記出射側の光軸線方向は前記物質
    層に含むようにし、前記入射側から入射した光束と回折
    させて前記出射側から出射させるための干渉パターンを
    前記物質層に形成することを特徴とする光IC用光学素子
    のパターン作製方法。
  2. 【請求項2】前記入射側の光軸線と前記出射側の光軸線
    とが、略直交する関係とされていることを特徴とする請
    求項1に記載の光IC用光学素子のパターン作製方法。
  3. 【請求項3】前記入射側の光軸線と前記出射側の光軸線
    とが共通の軸上に配置されていることを特徴とする請求
    項1に記載の光IC用光学素子のパターン作製方法。
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