JP4053279B2 - Method for manufacturing periodic structure - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周期性構造物の製造方法に関し、詳細には、例えばフォトニック結晶等に利用される２次元および３次元的な周期性を有する周期性構造物において、その一部の領域の屈折率を制御することにより屈折率の非周期性を具備し、例えば、導波路等の光学素子として応用が可能な周期性構造物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微粒子の配列技術は、高表面積化、高解像度化、およびに高密度化等が可能であるため、触媒、記録材料、センサー、電子デバイス、および光デバイス等の材料の高機能化を図る上で重要な技術であり、その研究が盛んに行われてきた。また、近時、フォトニック結晶への関心が高まり、３次元のフォトニック結晶を作製する技術の研究も盛んに行われるようになっている。
【０００３】
フォトニック結晶とは、その内部に屈折率の周期的な分布を有する結晶であり、光がこの結晶を伝播する時、伝播できない光のエネルギー帯、すなわちフォトニックバンドギャップを形成する。例えば、このフォトニックバンドギャップを有するフォトニック結晶中に欠陥を導入した場合、その欠陥に沿って光が伝播することにより導波路が形成される等、微小領域における光の制御が可能となる。
【０００４】
フォトニック結晶の作製に関しては、半導体プロセス技術を駆使した作製方法も多数報告されているが、３次元の加工においては、フォトニック結晶を所望の形状に加工することは困難であるため、３次元のフォトニック結晶を考慮した場合は、微粒子の配列技術を用いることが有効である。
【０００５】
例えば、特開２０００−２３３９９８号公報では、コロイド結晶からなるテンプレートを用意し、そのテンプレートを電解液内に配置し、続いてコロイド結晶内に格子材料を電気化学的に形成した後、コロイド結晶粒子を除去して、フォトニック結晶に通ずる周期性構造物を形成する技術が開示されている。
【０００６】
また、特開２０００−２３３９９９号公報では、コロイド結晶からなるテンプレートを用意し、このコロイド結晶へとナノ粒子液体分散を導入し、続いてコロイド結晶粒子を除去して、フォトニック結晶に通ずる周期性構造物を形成する技術が開示されている。
【０００７】
しかるに、上記公開公報の技術では、所望の領域に欠陥を導入することが困難であるという問題がある。これに対して、特開平１１−２１８６２７号公報では、フォトニック結晶導波路の製造方法として、基板上に下部クラッド層、コア層、上部クラッド層からなるスラブ光導波路を作製した後、電子線、ＳＯＲ（ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ ｏｒｂｉｔａｌ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）光、紫外線および近赤外線のうちのいずれかを上部クラッド層を通してコア層に選択的に照射し、光誘起効果による屈折率変化を生じさせて屈折率変化領域を作製する方法が開示されている。かかる方法を応用することにより、所望の領域に欠陥（屈折率の非周期性領域）を導入することが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、屈折率の非周期性領域の屈折率を任意に制御することは、困難であるという問題がある。そのため、フォトニック結晶中の所望の領域の屈折率を変化させることにより、その領域に欠陥（屈折率の非周期性）を導入でき、さらに、その屈折率の値を任意の値に制御する技術が望まれている。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、周期性構造物の所望の領域に、屈折率の非周期性を導入して、その屈折率を任意の値に制御可能な周期性構造物の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、少なくとも一部の領域が他の領域と異なる屈折率を有する周期性構造物を製造する周期性構造物の製造方法において、光学基板上の少なくとも一部の領域に、前記光学基板と異なる他の物質を塗布する塗布工程と、前記塗布工程により前記他の物質が塗布された前記光学基板上に、光学媒質を周期的に配列させて周期性構造物を形成する周期性構造物形成工程と、前記周期性構造物形成工程により形成された周期性構造物に対して、熱処理を行うことにより、前記他の物質が塗布された領域の光学媒質の屈折率を変化させる熱処理工程と、を含む周期性構造物の製造方法を提供するものである。
【００１１】
上記発明によれば、光学基板上の少なくとも一部の領域に、前記光学基板と異なる他の物質を塗布し、他の物質が塗布された前記光学基板上に、光学媒質を周期的に配列させて周期性構造物を形成し、形成された周期性構造物に対して、熱処理を行うことにより、簡便な方法で、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物の特定領域だけの屈折率を制御する。
【００２４】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記塗布工程で塗布する前記他の物質が複数種類であることとしたものである。上記発明によれば、塗布する他の物質を複数種類とすることにより、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物の任意の領域に屈折率の非周期性を具備させ、さらに、その屈折率を多種多様に制御する。
【００２５】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または請求項２にかかる発明において、前記光学媒質は、少なくとも酸化物を含むこととしたものである。上記発明によれば、光学媒質として酸化物を使用することにより、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物の任意の領域に、屈折率の非周期性を具備し、かつ屈折率も広範囲に渡って任意に制御可能な周期性構造物が得られる。
【００２６】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれか１つにかかる発明において、前記塗布工程で塗布する前記他の物質は、少なくとも酸化物を含むこととしたものである。上記発明によれば、塗布する他の物質として酸化物を使用することにより、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物中の任意の領域に、屈折率の非周期性を具備し、かつ屈折率を広範囲に渡って任意に制御可能な周期性構造物が得られる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる周期性構造物の製造方法およびその方法により製造される周期性構造物の好適な実施の形態を、（構成例１）、（実施例１）、（構成例２）、（実施例２）、（構成例３）、（実施例３）、（構成例４）、（実施例４）、（実施例４’）の順に詳細に説明する。
【００２９】
（構成例１）
図１〜図３を参照して、構成例１の周期性構造物について説明する。図１〜図３は、構成例１の周期性構造物について説明するための図である。
【００３０】
図１は、光学基板上に光学媒質を周期的に配列させた状態を示した概念図である。同図において、１は、光学基板２上に形成された周期性構造物（フォトニック結晶）、２は、光学基板、３は、光学基板２上に周期的に配列させた光学媒質を示している。
【００３１】
屈折率の周期的な分布を持ったフォトニック結晶を光が伝播する場合、フォトニックバンドギャップに相当するエネルギーを有する光は、このフォトニック結晶中を伝播できない。
【００３２】
上記光学基板２としては、石英、ガラスなどの各種酸化物基板、または各種有機材料基板等を用いることができ、用途に応じて適切な基板を選択することができる。
【００３３】
光学媒質３を、光学基板２上に配列させる場合には、半導体プロセス技術を用いて行っても良いが、３次元的に、所望の形状に配列させる場合は、光学媒質３として微粒子を選択し、その微粒子を３次元的に配列させる方法が有効である。
【００３４】
また、周期性構造物１の品質等を考えると、光学媒質３として用いる微粒子は、球形であることが好ましく、さらに、その粒径が均一であることが好ましい。この微粒子の粒径は、その目的によって種々のものを用いることができるが、周期性構造物１を例えば、フォトニック結晶として利用する場合には、この粒径を制御するだけで、容易にフォトニックバンドギャップを制御することが可能となる。ここで、光学媒質３の微粒子として酸化物を選択すると、屈折率を広範囲に渡って任意に制御できるため特に有効である。
【００３５】
図２は、図１で示した、光学基板２上に光学媒質３を配列させた周期性構造物１の上に、光学基板２および光学媒質３とは異なる他の物質（塗布物質）を一部の領域に塗布した状態を示す概念図である。同図において、４は、光学媒質３上に他の物質（塗布物質：たとえば、ＴｉＯ2）を塗布した領域を示している。同図に示すように、光学基板２上に光学媒質３を配列させた周期性構造物１の上に、塗布物質を一部の領域４に塗布する。
【００３６】
この塗布物質を適切に選択することにより、塗布後に熱処理を行った場合、塗布物質を塗布した領域４の光学媒質３の屈折率のみを変化させることができ、周期性構造物１中に屈折率の非周期性を導入することが可能となる。
【００３７】
ここで、塗布物質としては、種々のものを選択することができるが、酸化物を選択すると、屈折率を広範囲に渡って任意に制御ができるため特に有効である。また、酸化物の代わりに、酸化物の前駆体物質または前駆体物質を含んだ溶液等を塗布することにしても良い。
【００３８】
図３は、周期性構造物１上に他の物質を塗布後（上記図２の状態）、熱処理を行うことにより周期性構造物１における一部の領域の屈折率を変化させ、屈折率の周期性を有する領域に、その周期性を欠く領域が生じた状態を示した概念図である。同図において、５は、熱処理により屈折率が変化した光学媒質３を示している。
【００３９】
ここでは、熱処理を用いた場合を説明したが、塗布物質を適切に選択することにより、熱処理の代わりに光照射を行うことによっても、周期性構造物１中に屈折率の非周期性を導入することが可能となる。
【００４０】
屈折率の非周期性を有する領域は、フォトニックバンドギャップに相当するエネルギーを有する光が伝播できるようになり、例えば、導波路等の光学素子として機能させることができる。
【００４１】
なお、ここでは、光学媒質３を光学基板２上に周期的に配列させることとしたが、光学基板２中に周期的に配列させることにしても良い。光学媒質３を光学基板２中に配列させる場合は、屈折率の周期性を形成するために、光学基板２とは屈折率が異なるものを選択する必要がある。
【００４２】
（実施例１）
つぎに、上記構成例１の周期性構造物１を製造するための実施例を説明する。まず、石英基板上にフォトリソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて、ピッチが１μｍとなるような周期構造の凹部を形成した。ここで凹部の形状は５００ｎｍφとした。この凹部に光学媒体としてＳｉＯ2微粒子を挿入し、上記図１に示した周期性構造物１の状態にした。ここで、ＳｉＯ2微粒子は球状とし、その粒径を３００ｎｍとした。
【００４３】
この周期性構造物１上に、スパッタ法を用いてＴｉＯ2を図２の４の領域（斜線で示した領域）に塗布した。続いて、電気炉を用いて、９００℃で３時間熱処理を行った。これにより、上記図３に示したような、ＴｉＯ2を塗布した領域のみを他の領域とは屈折率が異なった状態とした。
【００４４】
上記構成例１および実施例１によれば、光学基板２中または光学基板２（例えば、石英基板）上に光学媒質３（例えば、ＳｉＯ2微粒子）を周期的に配列させた周期性構造物１の少なくとも一部の領域に、他の物質（ＴｉＯ2）を塗布した後、熱処理または光照射を行うこととしたので、周期性構造物１に他の物質を塗布して熱処理または光照射するという簡単な方法により、光学媒質３が周期的に配列した周期性構造物１の特定領域のみの屈折率を制御することが可能となる。
【００４５】
また、光学媒質３として酸化物（例えば、ＳｉＯ2微粒子）を使用することとしたので、屈折率を広範囲に任意に制御可能な周期性構造物１を得ることが可能となる。また、塗布物質（ＴｉＯ2）として酸化物を使用することとしたので、酸化物の種類を変化させることにより、屈折率を広範囲に任意に制御可能な周期性構造物を得ることが可能となる。
【００４６】
（構成例２）
図４および図５を参照して、構成例２の周期性構造物１について説明する。図４および図５は、構成例２の周期性構造物１について説明するための図である。図４および図５において、図１〜図３と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。
【００４７】
図４は、光学基板２上の一部の領域に、光学基板２とは異なる別の物質（塗布物質）を塗布し、その上に光学媒質３を周期的に配列させ、周期性構造物１を形成した状態を示す概念図である。同図において、６は、光学基板２上に他の物質を塗布した領域を示している。構成例２では、構成例１と異なり、光学基板２に、別の物質（塗布物質）を塗布した後、その上に光学媒質３を周期的に配列させている。
【００４８】
図５は、他の物質を一部に塗布した光学基板２上に周期性構造物１を形成した後（上記図４の状態）、熱処理を行うことにより周期性構造物１における一部の領域の屈折率を変化させ、屈折率の周期性を有する領域にその周期性を欠く領域が生じた状態を示した概念図である。同図において、７は、熱処理により屈折率が変化した光学媒質を示している。
【００４９】
図５に示すように、塗布物質を一部に塗布した光学基板２上の周期性構造物１を熱処理することにより、塗布物質を塗布した領域上に配列させた光学媒質３のみの屈折率を変化させることができ、周期性構造物１中に屈折率の非周期性を導入することが可能となる。また、この場合も熱処理の代わりに光照射を行うことによっても、周期性構造物１中に屈折率の非周期性を導入することが可能である。
【００５０】
（実施例２）
つぎに、上記構成例２の周期性構造物１を製造するための実施例を説明する。まず、実施例１と同様の方法を用いて、石英基板上に凹部の周期構造を形成した。この基板の一部に、スパッタ法を用いてＴｉＯ2を塗布した後、凹部にＳｉＯ2微粒子を挿入し、図４に示した周期性構造物１の状態にした。
【００５１】
この周期性構造物１を、電気炉を用いて９００℃で３時間熱処理を行った。これにより、図５に示したように、ＴｉＯ2を塗布した領域に挿入したＳｉＯ2微粒子の屈折率だけを他の領域の屈折率とは異なった状態にすることができた。
【００５２】
構成例２によれば、光学基板２上の少なくとも一部の領域に他の物質（例えば、ＴｉＯ2）を塗布し、その上に光学媒質３（例えば、ＳｉＯ2微粒子）を周期的に配列させ、熱処理または光照射を行うこととしたので、他の物質を塗布した部分の屈折率を制御することができ、非常に簡便な方法で、光学媒質３が周期的に配列した周期性構造物１の特定領域だけの屈折率を制御することが可能となる。
【００５３】
（構成例３）
図６および図７を参照して、構成例３の周期性構造物１について説明する。図６および図７は、構成例３の周期性構造物１について説明するための図である。図６および図７において、図１〜図３と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。上記構成例１では、周期性構造物１上に塗布する他の物質を１種類としたが、構成例３では、周期性構造物１上に塗布する他の物質を複数種類とした場合について説明する。構成例３は、周期性構造物１上に塗布する他の物質を複数種類とする以外は、構成例１と同様な構造である。
【００５４】
図６は、周期性構造物１上に塗布する物質が複数種類とした場合の概念図を示したものである。同図において、４は、光学媒質３上に他の物質（塗布物質：たとえば、ＴｉＯ2）を塗布した領域、４’は、光学媒質３上に、４とは異なる他の物質（塗布物質：たとえば、Ｔａ2Ｏ5）を塗布した領域を示している。同図に示すように、光学基板２上に光学媒質３を配列させた周期性構造物１の上に、異なる塗布物質を一部の領域４、４’に夫々塗布する。
【００５５】
図７は、周期性構造物１上に複数種類の物質を塗布後（上記図６の状態）、熱処理を行うことにより周期性構造物における一部の領域の屈折率が変化し、屈折率の周期性を有する領域に、その周期性を欠く領域を生じさせ、屈折率の値を複数種類に制御した状態を示す概念図である。同図において、８、８’は、熱処理により屈折率が変化した光学媒質３を夫々示している。
【００５６】
図７に示すように、周期性構造物１上に複数種類の物質を塗布後、熱処理または光照射を行うことにより、周期性構造物１中に屈折率の非周期性を導入することができ、この場合は、屈折率の値を複数種類に制御することが可能となる。なお、上記の説明では塗布物質を２種類としたが、３種類以上とすることにしても良い。
【００５７】
（実施例３）
つぎに、上記構成例３の周期性構造物１を製造するための実施例を説明する。実施例１と同様の作製方法で、石英基板上にＳｉＯ2の周期性構造物１を形成した。この構造物上に、スパッタ法を用いて、ＴｉＯ2およびＴａ2Ｏ5を、上記図６で示したように、それぞれ別の領域４、４’に塗布した。続いて、電気炉を用いて、９００℃で３時間熱処理を行った。
【００５８】
これにより、上記図７に示すような、ＴｉＯ2およびＴａ2Ｏ5を塗布した領域を他の領域とは屈折率が異なった状態にでき、かつ、ＴｉＯ2を塗布した領域とＴａ2Ｏ5を塗布した領域の屈折率を異なる状態にすることができた。
【００５９】
上記構成例３および実施例３によれば、周期性構造物１に塗布する物質を複数種類（例えば、ＴｉＯ2とＴａ2Ｏ5）としたので、光学媒質３が周期的に配列した周期性構造物１中の任意の領域に屈折率の非周期性を具備でき、さらに、その屈折率を多種多様に制御することが可能となる。
【００６０】
（構成例４）
図８〜図１０を参照して、構成例４の周期性構造物１について説明する。図８〜図１０は、構成例４の周期性構造物１について説明するための図である。図８〜図１０において、図１〜図３と同等機能を有する部位には同一符号を付してある。
【００６１】
図８は、周期性構造物１上の全領域に、他の物質（塗布物質）を塗布した状態を示す図である。同図において、９は、周期性構造物１上に他の物質を塗布した領域を示している。図８に示すように、光学基板２上に光学媒質３を周期的に配列させた周期性構造物１（上記図１の状態）の全領域に他の物質を塗布する。
【００６２】
図９は、周期性構造物１上の全領域に他の物質を塗布した後（上記図８の状態）、その一部の領域に対して熱処理を行った状態を示す概念図を示している。同図において、１０は、熱処理を行った領域を示している。図９に示すように、全領域に他の物質が塗布された周期性構造物１の一部の領域に熱処理を行う。
【００６３】
図１０は、周期性構造物１上に他の物質を塗布し、その一部の領域の熱処理を行った後（上記図９の状態）、非熱処理領域の塗布物質を取り除くことにより、屈折率の周期性を有する領域にその周期性を欠く領域が生じた状態を示す概念図である。同図において、１１は、熱処理により屈折率が変化した光学媒質を示している。
【００６４】
同図に示すように、周期性構造物１上の熱処理の行われなかった領域の塗布物質を除去することにより、周期性構造物１中に屈折率の非周期性を導入することが可能となる。この場合にも、熱処理の代わりに光照射を用いても同様に屈折率の非周期性を導入することが可能となる。
【００６５】
（実施例４）
つぎに、上記構成例４の周期性構造物１を製造するための実施例を説明する。実施例１と同様の作製方法で、石英基板上にＳｉＯ2の周期構造物を形成した。この周期性構造物１上全体に、ＴｉＯ2の前駆体を酢酸ブチルに混合して、さらに、安定化剤を混合したゾル液を塗布して、図８に示す状態とした。続いて、その一部の領域のみをセラミックス発熱体を用いて６００℃で１時間熱処理し、一度冷却した後、さらに同様にセラミックス発熱体を用いて９００℃において３時間熱処理を行い、上記図９に示す状態とした。
【００６６】
この後、熱処理を行っていない領域のゾル液を、エタノールで洗浄して除去することにより、上記図１０に示すような、熱処理を行った領域だけを他の領域と屈折率の異なった状態にすることができた。
【００６７】
（実施例４’）
上記構成例４の光学装置の製造の他の実施例を説明する。実施例４と同様の方法で、石英基板上にＳｉＯ2の周期性構造物を形成し、この構造物上全体に、同様のゾル液を塗布した。続いて、実施例４と同様に、その一部の領域のみをセラミックス発熱体を用いて６００℃で１時間熱処理し、一度冷却した後、その領域にＣＯ2レーザを用いて光照射を行った。この後、熱処理および光照射を行っていない領域のゾル液を、エタノールで洗浄して除去することにより、熱処理および光照射を行った領域のみを他の領域とは屈折率の異なった状態にすることができた。
【００６８】
上記構成例４および実施例４、４’によれば、周期性構造物１に他の物質を塗布し、その一部の領域に対して熱処理を行い、非熱処理領域の塗布物質を取り除くこととしたので、熱処理を行った領域のみの屈折率を制御でき、他の物質を塗布する際のマスク等が必要なく、簡便な方法で、光学媒質３が周期的に配列した周期性構造物１の特定領域のみの屈折率を制御することが可能となる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光学基板中または光学基板上に、光学媒質を周期的に配列させることにより屈折率の周期性を有した周期性構造物に、所望の領域についてのみ屈折率の非周期性を導入することができ、また、塗布物質を選択することにより、その屈折率の変化も任意に制御することが可能となる。これにより、例えば、任意の波長の光に対応した光導波路を任意に形成することが可能となり、有益な光学素子の形成に展開が可能となる。さらに、本実施の形態の周期性構造物の製造方法によれば、予め屈折率の非周期性を形成したい領域のみに異なった光学媒質を配置する方法に比して、その製造が容易になり、生産性を向上させることが可能となる。
【００７０】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる周期性構造物の製造方法によれば、少なくとも一部の領域が他の領域と異なる屈折率を有する周期性構造物を製造する周期性構造物の製造方法において、光学基板上の少なくとも一部の領域に、前記光学基板と異なる他の物質を塗布する塗布工程と、前記塗布工程により前記他の物質が塗布された前記光学基板上に、光学媒質を周期的に配列させて周期性構造物を形成する周期性構造物形成工程と、前記周期性構造物形成工程により形成された周期性構造物に対して、熱処理を行うことにより、前記他の物質が塗布された領域の光学媒質の屈折率を変化させる熱処理工程と、を含むこととしたので、他の物質が塗布された光学媒質の屈折率を変化させることができ、簡便な方法で、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物の特定領域だけの屈折率を制御することが可能な周期性構造物の製造方法を提供することが可能となるという効果を奏する。
【００７８】
また、請求項２にかかる周期性構造物の製造方法によれば、請求項１にかかる発明において、前記塗布工程で塗布する前記他の物質が複数種類であることとしたので、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物中の任意の領域に屈折率の非周期性を具備させることができ、その屈折率も多種多様に制御することが可能となる。
【００７９】
また、請求項３にかかる周期性構造物の製造方法によれば、請求項１または請求項２にかかる発明において、光学媒質として酸化物を使用することにより、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物中の任意の領域に、屈折率の非周期性を具備し、かつその屈折率を広範囲に渡って任意に制御可能な周期性構造物を得ることが可能となる。
【００８０】
また、請求項４にかかる周期性構造物の製造方法によれば、請求項１〜３のいずれか１つにかかる発明において、塗布する他の物質として酸化物を使用することとしたので、光学媒質が周期的に配列した周期性構造物中の任意の領域に、屈折率の非周期性を具備し、かつその屈折率を広範囲に渡って任意に制御可能な周期性構造物が得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】構成例１の周期性構造物を説明するための図であり、光学基板上に、光学媒質が周期的に配列して周期性構造物を形成している状態を示した概念図である。
【図２】構成例１の周期性構造物を説明するための図であり、周期性構造物上に他の物質を塗布した状態を示した概念図である。
【図３】構成例１の周期性構造物を説明するための図であり、周期性構造物上に他の物質を塗布後、熱処理を行うことにより周期性構造物における一部の領域の屈折率が変化し、屈折率の周期性を有する領域にその周期性を欠く領域が生じた状態を示した概念図である。
【図４】構成例２の周期性構造物を説明するための図であり、光学基板上の一部の領域に、他の物質を塗布し、その上に光学媒質を周期的に配列させ、周期性構造物を形成した状態を示した概念図である。
【図５】構成例２の周期性構造物を説明するための図であり、他の物質を一部に塗布した光学基板上に周期性構造物を形成後、熱処理を行うことにより周期性構造物における一部の領域の屈折率が変化し、屈折率の周期性を有する領域にその周期性を欠く領域が生じた状態を示した概念図である。
【図６】構成例３の周期性構造物を説明するための図であり、周期性構造物上に複数種類の物質を塗布した状態を示した概念図である。
【図７】構成例３の周期性構造物を説明するための図であり、周期性構造物上に複数種類の物質を塗布後、熱処理を行うことにより周期性構造物における一部の領域の屈折率が変化し、屈折率の周期性を有する領域にその周期性を欠く領域が生じ、屈折率の値も複数種類に制御した状態を示す概念図である。
【図８】構成例４の周期性構造物を説明するための図であり、周期性構造物上に他の物質を塗布した状態を示す概念図である。
【図９】構成例４の周期性構造物を説明するための図であり、周期性構造物上の全領域に他の物質を塗布した後、その一部の領域に対して熱処理を行った状態を示す概念図である。
【図１０】構成例４の周期性構造物を説明するための図であり、周期性構造物上に他の物質を塗布し、その一部の領域の熱処理を行った後、非熱処理部の塗布物質を取り除くことにより、屈折率の周期性を有する領域にその周期性を欠く領域が生じた状態を示した概念図である。
【符号の説明】
１ 周期性構造物
２ 光学基板
３ 光学媒質
４ 光学媒質上に他の物質を塗布した領域
４’ 光学媒質上に他の物質を塗布した領域
５ 熱処理により屈折率が変化した光学媒質
６ 光学基板上に他の物質を塗布した領域
７ 熱処理により屈折率が変化した光学媒質
８ 熱処理により屈折率が変化した光学媒質
８’ 熱処理により屈折率が変化した光学媒質
９ 周期性構造物上に他の物質を塗布した領域
１０ 熱処理を行った領域
１１ 熱処理により屈折率が変化した光学媒質[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a periodic structure. To the law In detail, for example, in a periodic structure having two-dimensional and three-dimensional periodicity used for, for example, a photonic crystal, the refractive index is non-periodic by controlling the refractive index of a part of the region. For producing periodic structures that are applicable to optical elements such as waveguides To the law Related.
[0002]
[Prior art]
Since the fine particle array technology can increase the surface area, resolution, and density, it is necessary to improve the functionality of materials such as catalysts, recording materials, sensors, electronic devices, and optical devices. It is an important technology and has been actively researched. Recently, interest in photonic crystals has increased, and research on techniques for producing three-dimensional photonic crystals has been actively conducted.
[0003]
A photonic crystal is a crystal having a periodic distribution of refractive index inside, and forms an energy band of light that cannot propagate when light propagates through the crystal, that is, a photonic band gap. For example, when a defect is introduced into a photonic crystal having this photonic band gap, light can be controlled in a minute region, for example, a waveguide is formed by light propagating along the defect.
[0004]
A number of production methods using semiconductor process technology have been reported for the production of photonic crystals, but it is difficult to process a photonic crystal into a desired shape in three-dimensional processing. In consideration of the photonic crystal, it is effective to use a fine particle arrangement technique.
[0005]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-233998, a template made of a colloidal crystal is prepared, the template is placed in an electrolytic solution, and subsequently a lattice material is electrochemically formed in the colloidal crystal. Has been disclosed to form a periodic structure leading to a photonic crystal.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-233999 discloses a periodicity in which a template made of a colloidal crystal is prepared, a nanoparticle liquid dispersion is introduced into the colloidal crystal, and then the colloidal crystal particles are removed, leading to a photonic crystal. Techniques for forming structures are disclosed.
[0007]
However, the technique disclosed in the above publication has a problem that it is difficult to introduce a defect into a desired region. On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-218627, as a method for producing a photonic crystal waveguide, a slab optical waveguide comprising a lower clad layer, a core layer, and an upper clad layer is produced on a substrate, and then an electron beam, A method of producing a refractive index change region by selectively irradiating a core layer with any one of SOR (synchrotron orbital radiation) light, ultraviolet light and near infrared light through an upper clad layer to cause a refractive index change by a photo-induced effect. Is disclosed. By applying such a method, it becomes possible to introduce a defect (non-periodic region of refractive index) in a desired region.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a problem that it is difficult to arbitrarily control the refractive index of the non-periodic region of the refractive index. Therefore, by changing the refractive index of the desired region in the photonic crystal, defects (refractive index non-periodicity) can be introduced into the region, and the refractive index value is controlled to an arbitrary value. Is desired.
[0009]
The present invention has been made in view of the above, and introduces a non-periodicity of a refractive index into a desired region of a periodic structure, and the periodic structure can control the refractive index to an arbitrary value. How to make The law The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is directed to a periodic structure manufacturing method for manufacturing a periodic structure in which at least a part of the region has a refractive index different from that of another region. An application step of applying another substance different from the optical substrate to at least a part of the optical substrate; and an optical medium periodically arranged on the optical substrate on which the other substance is applied by the application step. A periodic structure forming step for forming a periodic structure, and heat treatment of the periodic structure formed by the periodic structure forming step in a region where the other substance is applied Optical medium And a heat treatment step for changing the refractive index of the periodic structure.
[0011]
According to the above invention, A material different from the optical substrate is applied to at least a part of the region on the optical substrate, and an optical medium is periodically arranged on the optical substrate on which the other material is applied to form a periodic structure. By performing heat treatment on the formed periodic structure, by a simple method, The refractive index of only a specific region of a periodic structure in which optical media are periodically arranged is controlled.
[0024]
Claims 2 The invention according to claim 1 In the invention according to the present invention, there are a plurality of types of the other substances to be applied in the application step. According to the above invention, by applying a plurality of other substances to be applied, an arbitrary region of the periodic structure in which the optical medium is periodically arranged is provided with a non-periodicity of the refractive index, and the refraction thereof Control the rate in a wide variety.
[0025]
Claims 3 The invention according to claim 1 is directed to claim 1. Or claim 2 In the invention, the optical medium includes at least an oxide. According to the above invention, by using an oxide as an optical medium, an arbitrary region of the periodic structure in which the optical medium is periodically arranged has a non-periodic refractive index and a wide range of refractive index. Thus, a periodic structure that can be arbitrarily controlled is obtained.
[0026]
Claims 4 The invention according to claim 1 to claim 1 3 In the invention according to any one of the above, the other substance to be applied in the application step includes at least an oxide. According to the above invention, by using an oxide as another material to be coated, an arbitrary region in the periodic structure in which the optical medium is periodically arranged has a non-periodicity of refractive index, and A periodic structure in which the refractive index can be arbitrarily controlled over a wide range can be obtained.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, with reference to the drawings, preferred embodiments of a method for manufacturing a periodic structure according to the present invention and a periodic structure manufactured by the method will be described (Configuration Example 1), (Example 1), (Configuration example 2), (Example 2), (Configuration example 3), (Example 3), (Configuration example 4), (Example 4), (Example 4 ') will be described in detail in this order.
[0029]
(Configuration example 1)
With reference to FIGS. 1-3, the periodic structure of the structural example 1 is demonstrated. 1-3 is a figure for demonstrating the periodic structure of the structural example 1. FIG.
[0030]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a state in which optical media are periodically arranged on an optical substrate. In the figure, 1 is a periodic structure (photonic crystal) formed on an optical substrate 2, 2 is an optical substrate, and 3 is an optical medium periodically arranged on the optical substrate 2. Yes.
[0031]
When light propagates through a photonic crystal having a periodic distribution of refractive index, light having energy corresponding to the photonic band gap cannot propagate through the photonic crystal.
[0032]
As the optical substrate 2, various oxide substrates such as quartz and glass, various organic material substrates, and the like can be used, and an appropriate substrate can be selected according to the application.
[0033]
When the optical medium 3 is arranged on the optical substrate 2, the semiconductor process technology may be used. However, when arranging the optical medium 3 in a desired shape three-dimensionally, fine particles are selected as the optical medium 3. A method of arranging the fine particles three-dimensionally is effective.
[0034]
In consideration of the quality of the periodic structure 1 and the like, the fine particles used as the optical medium 3 are preferably spherical, and the particle diameter is preferably uniform. The fine particles can have various particle diameters depending on the purpose. However, when the periodic structure 1 is used as, for example, a photonic crystal, it is easy to control the particle diameter by simply controlling the particle diameter. The nick band gap can be controlled. Here, selecting an oxide as the fine particles of the optical medium 3 is particularly effective because the refractive index can be arbitrarily controlled over a wide range.
[0035]
2 shows another example of the optical substrate 2 and another substance (coating substance) different from the optical medium 3 on the periodic structure 1 in which the optical medium 3 is arranged on the optical substrate 2 shown in FIG. It is a conceptual diagram which shows the state apply | coated to the area | region of the part. In the figure, reference numeral 4 denotes another substance (coating substance: for example, TiO on the optical medium 3. 2 ) Is applied. As shown in the figure, a coating substance is applied to a partial region 4 on a periodic structure 1 in which an optical medium 3 is arranged on an optical substrate 2.
[0036]
By appropriately selecting this coating material, when heat treatment is performed after coating, only the refractive index of the optical medium 3 in the region 4 coated with the coating material can be changed, and the refractive index in the periodic structure 1 can be changed. It is possible to introduce non-periodicity.
[0037]
Here, various materials can be selected as the coating material, but selecting an oxide is particularly effective because the refractive index can be arbitrarily controlled over a wide range. Further, instead of the oxide, an oxide precursor material or a solution containing the precursor material may be applied.
[0038]
FIG. 3 shows that after applying another substance on the periodic structure 1 (the state shown in FIG. 2 above), the refractive index of a part of the periodic structure 1 is changed by performing heat treatment. It is the conceptual diagram which showed the state which the area | region which lacks the periodicity produced in the area | region which has periodicity. In the figure, reference numeral 5 denotes an optical medium 3 whose refractive index has been changed by heat treatment.
[0039]
Here, the case where heat treatment is used has been described. However, by appropriately selecting a coating material, light aperiodicity can be introduced instead of heat treatment to introduce a non-periodicity of refractive index into the periodic structure 1. It becomes possible to do.
[0040]
The region having the non-periodicity of the refractive index can propagate light having energy corresponding to the photonic band gap, and can function as an optical element such as a waveguide.
[0041]
Although the optical medium 3 is periodically arranged on the optical substrate 2 here, it may be periodically arranged on the optical substrate 2. When the optical medium 3 is arranged in the optical substrate 2, it is necessary to select a material having a refractive index different from that of the optical substrate 2 in order to form a periodicity of the refractive index.
[0042]
Example 1
Next, an embodiment for manufacturing the periodic structure 1 of the above-described configuration example 1 will be described. First, concave portions having a periodic structure with a pitch of 1 μm were formed on a quartz substrate by using a photolithography technique and a dry etching technique. Here, the shape of the recess was 500 nmφ. In this recess, SiO as an optical medium 2 Fine particles were inserted into the periodic structure 1 shown in FIG. Where SiO 2 The fine particles were spherical and the particle size was 300 nm.
[0043]
On this periodic structure 1, TiO was used by sputtering. 2 2 was applied to the area 4 (area shown by oblique lines) in FIG. Subsequently, heat treatment was performed at 900 ° C. for 3 hours using an electric furnace. As a result, as shown in FIG. 2 Only the area where the coating was applied was made to have a refractive index different from that of the other areas.
[0044]
According to the above configuration example 1 and example 1, the optical medium 3 (for example, SiO 2) in the optical substrate 2 or on the optical substrate 2 (for example, quartz substrate). 2 In at least a part of the region of the periodic structure 1 in which the fine particles are periodically arranged, other substances (TiO 2 ) Is applied, and then the heat treatment or light irradiation is performed. Therefore, the optical medium 3 is periodically arranged by a simple method of applying another substance to the periodic structure 1 and performing the heat treatment or light irradiation. It becomes possible to control the refractive index of only a specific region of the periodic structure 1.
[0045]
Further, an oxide (for example, SiO 2) is used as the optical medium 3. 2 It is possible to obtain the periodic structure 1 in which the refractive index can be arbitrarily controlled over a wide range. Also, the coating material (TiO 2 ), Oxides are used. Therefore, it is possible to obtain a periodic structure in which the refractive index can be arbitrarily controlled over a wide range by changing the type of oxide.
[0046]
(Configuration example 2)
With reference to FIG. 4 and FIG. 5, the periodic structure 1 of the structural example 2 is demonstrated. 4 and 5 are diagrams for explaining the periodic structure 1 of the configuration example 2. FIG. 4 and 5, parts having the same functions as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
[0047]
In FIG. 4, another material (coating material) different from the optical substrate 2 is applied to a partial region on the optical substrate 2, and the optical medium 3 is periodically arranged thereon, whereby the periodic structure 1. It is a conceptual diagram which shows the state which formed. In the figure, reference numeral 6 denotes a region where another substance is applied on the optical substrate 2. In the configuration example 2, unlike the configuration example 1, after another substance (coating substance) is applied to the optical substrate 2, the optical medium 3 is periodically arranged thereon.
[0048]
FIG. 5 shows a partial region in the periodic structure 1 by performing heat treatment after the periodic structure 1 is formed on the optical substrate 2 partially coated with another substance (the state shown in FIG. 4). It is the conceptual diagram which showed the state which changed the refractive index of this and the area | region which lacked the periodicity produced in the area | region which has the periodicity of refractive index. In the figure, reference numeral 7 denotes an optical medium whose refractive index is changed by heat treatment.
[0049]
As shown in FIG. 5, the refractive index of only the optical medium 3 arranged on the region where the coating material is applied is obtained by heat-treating the periodic structure 1 on the optical substrate 2 coated with the coating material in part. Therefore, it is possible to introduce a non-periodicity of refractive index into the periodic structure 1. In this case as well, non-periodicity of the refractive index can be introduced into the periodic structure 1 by irradiating light instead of heat treatment.
[0050]
(Example 2)
Next, an embodiment for manufacturing the periodic structure 1 of the above-described configuration example 2 will be described. First, using a method similar to that in Example 1, a periodic structure of recesses was formed on a quartz substrate. A part of this substrate is sputtered with TiO 2 After coating, SiO in the recess 2 Fine particles were inserted into the periodic structure 1 shown in FIG.
[0051]
This periodic structure 1 was heat-treated at 900 ° C. for 3 hours using an electric furnace. As a result, as shown in FIG. 2 SiO inserted in the area where the coating was applied 2 Only the refractive index of the fine particles could be made different from the refractive index of other regions.
[0052]
According to the configuration example 2, another substance (for example, TiO 2) is provided in at least a part of the region on the optical substrate 2. 2 ) And an optical medium 3 (for example, SiO) 2 (Fine particles) are periodically arranged and heat treatment or light irradiation is performed, so that the refractive index of the portion coated with another substance can be controlled, and the optical medium 3 is periodically formed by a very simple method. It becomes possible to control the refractive index of only the specific region of the periodic structure 1 arranged in the above.
[0053]
(Configuration example 3)
With reference to FIG. 6 and FIG. 7, the periodic structure 1 of the structural example 3 is demonstrated. 6 and 7 are diagrams for explaining the periodic structure 1 of the configuration example 3. FIG. 6 and 7, parts having the same functions as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals. In the configuration example 1 described above, one type of other substance applied on the periodic structure 1 is used. However, in the configuration example 3, a case where a plurality of types of other substances applied on the periodic structure 1 are used is described. To do. The configuration example 3 has the same structure as the configuration example 1 except that a plurality of types of other substances are applied on the periodic structure 1.
[0054]
FIG. 6 shows a conceptual diagram when a plurality of types of substances are applied on the periodic structure 1. In the figure, reference numeral 4 denotes another substance (coating substance: for example, TiO on the optical medium 3. 2 ) Is applied on the optical medium 3 with another material different from 4 (coating material: Ta, for example, Ta). 2 O Five ) Is applied. As shown in the figure, different coating substances are respectively applied to some regions 4 and 4 ′ on the periodic structure 1 in which the optical medium 3 is arranged on the optical substrate 2.
[0055]
FIG. 7 shows that after applying a plurality of kinds of substances on the periodic structure 1 (state shown in FIG. 6), the refractive index of a part of the periodic structure is changed by heat treatment, and the refractive index It is a conceptual diagram which shows the state which produced the area | region which lacks the periodicity in the area | region which has periodicity, and controlled the value of the refractive index into multiple types. In the figure, 8 and 8 'respectively indicate the optical medium 3 whose refractive index has been changed by the heat treatment.
[0056]
As shown in FIG. 7, non-periodicity of refractive index can be introduced into the periodic structure 1 by applying heat treatment or light irradiation after applying a plurality of types of substances on the periodic structure 1. In this case, the value of the refractive index can be controlled to a plurality of types. In the above description, two types of coating materials are used, but three or more types may be used.
[0057]
(Example 3)
Next, an example for manufacturing the periodic structure 1 of the above-described configuration example 3 will be described. In the same production method as in Example 1, SiO 2 was formed on a quartz substrate. 2 The periodic structure 1 was formed. A TiO 2 film is formed on this structure by sputtering. 2 And Ta 2 O Five As shown in FIG. 6 above, each was applied to different regions 4, 4 ′. Subsequently, heat treatment was performed at 900 ° C. for 3 hours using an electric furnace.
[0058]
As a result, as shown in FIG. 2 And Ta 2 O Five The region coated with TiO2 can be made to have a refractive index different from that of other regions, and TiO 2 And Ta coated area 2 O Five The refractive index of the area where the coating was applied could be made different.
[0059]
According to the above configuration example 3 and example 3, a plurality of types of substances (for example, TiO) are applied to the periodic structure 1. 2 And Ta 2 O Five Therefore, an arbitrary region in the periodic structure 1 in which the optical media 3 are periodically arranged can be provided with a non-periodicity of the refractive index, and the refractive index can be controlled in various ways. Become.
[0060]
(Configuration example 4)
With reference to FIGS. 8-10, the periodic structure 1 of the structural example 4 is demonstrated. 8-10 is a figure for demonstrating the periodic structure 1 of the structural example 4. FIG. 8 to 10, parts having the same functions as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
[0061]
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which another substance (coating substance) is applied to the entire region on the periodic structure 1. In the figure, reference numeral 9 denotes a region where another substance is applied on the periodic structure 1. As shown in FIG. 8, another substance is applied to the entire region of the periodic structure 1 (state shown in FIG. 1) in which the optical medium 3 is periodically arranged on the optical substrate 2.
[0062]
FIG. 9 shows a conceptual diagram showing a state in which a part of the region is subjected to heat treatment after another substance is applied to the entire region on the periodic structure 1 (the state shown in FIG. 8). . In the figure, reference numeral 10 denotes a region where heat treatment has been performed. As shown in FIG. 9, heat treatment is performed on a partial region of the periodic structure 1 in which another material is applied to the entire region.
[0063]
FIG. 10 shows a refractive index obtained by applying another substance on the periodic structure 1 and performing a heat treatment on a part of the region (the state shown in FIG. 9), and then removing the applied substance in the non-heat-treated region. It is a conceptual diagram which shows the state in which the area | region which lacks the periodicity produced in the area | region which has this periodicity. In the figure, reference numeral 11 denotes an optical medium whose refractive index has been changed by heat treatment.
[0064]
As shown in the figure, it is possible to introduce a non-periodicity of the refractive index into the periodic structure 1 by removing the coating material in the region where the heat treatment has not been performed on the periodic structure 1. Become. Also in this case, it is possible to introduce the non-periodicity of the refractive index in the same manner by using light irradiation instead of heat treatment.
[0065]
Example 4
Next, an embodiment for manufacturing the periodic structure 1 of the above-described configuration example 4 will be described. In the same production method as in Example 1, SiO 2 was formed on a quartz substrate. 2 The periodic structure was formed. On the entire periodic structure 1, TiO 2 Was mixed with butyl acetate, and a sol solution mixed with a stabilizer was further applied to obtain the state shown in FIG. Subsequently, only a part of the region was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour using a ceramic heating element, once cooled, and then similarly heat-treated at 900 ° C. for 3 hours using a ceramic heating element. The state shown in FIG.
[0066]
Thereafter, the sol solution in the region not subjected to the heat treatment is removed by washing with ethanol, so that only the region subjected to the heat treatment has a refractive index different from that of the other regions as shown in FIG. We were able to.
[0067]
(Example 4 ')
Another embodiment of manufacturing the optical device having the above-described configuration example 4 will be described. In the same manner as in Example 4, SiO was formed on the quartz substrate. 2 The same sol solution was applied over the entire structure. Subsequently, as in Example 4, only a part of the region was heat-treated at 600 ° C. for 1 hour using a ceramic heating element, and once cooled, the region was treated with CO 2. 2 Light irradiation was performed using a laser. Thereafter, the sol solution in the region not subjected to heat treatment and light irradiation is removed by washing with ethanol, so that only the region subjected to heat treatment and light irradiation has a refractive index different from that of the other regions. I was able to.
[0068]
According to the configuration example 4 and the examples 4 and 4 ′, the periodic structure 1 is coated with another substance, the partial region is subjected to heat treatment, and the coating substance in the non-heat treated region is removed. As a result, the refractive index of only the heat-treated region can be controlled, and a mask or the like for applying other substances is not required, and the periodic structure 1 in which the optical medium 3 is periodically arranged by a simple method can be used. It becomes possible to control the refractive index of only a specific region.
[0069]
As described above, according to the present embodiment, a desired region can be formed on a periodic structure having a refractive index periodicity by periodically arranging an optical medium in or on an optical substrate. It is possible to introduce a non-periodicity of the refractive index only for, and it is possible to arbitrarily control the change in the refractive index by selecting a coating material. Thereby, for example, it becomes possible to arbitrarily form an optical waveguide corresponding to light of an arbitrary wavelength, and it becomes possible to develop a useful optical element. Furthermore, according to the method for manufacturing a periodic structure according to the present embodiment, it is easier to manufacture compared to a method in which a different optical medium is arranged only in a region where the refractive index non-periodicity is to be formed in advance. It becomes possible to improve productivity.
[0070]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without changing the gist of the invention.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a periodic structure according to claim 1, the manufacturing of the periodic structure for manufacturing a periodic structure in which at least a part of the region has a different refractive index from other regions. In the method, an application step of applying another substance different from the optical substrate to at least a part of the area on the optical substrate, and an optical medium on the optical substrate on which the other substance is applied by the application step. A periodic structure forming step of periodically arranging the periodic structure to form the periodic structure, and the periodic structure formed by the periodic structure forming step is subjected to a heat treatment to thereby form the other substance. Of the coated area Optical medium A heat treatment step for changing the refractive index of the optical medium, so that the refractive index of the optical medium coated with another substance can be changed, and the optical medium is periodically arranged in a simple manner. There is an effect that it is possible to provide a method for manufacturing a periodic structure capable of controlling the refractive index of only a specific region of the structural structure.
[0078]
Claims 2 According to the method for manufacturing a periodic structure according to claim 1 In the invention according to the present invention, since there are a plurality of types of the other substances to be applied in the application step, the non-periodicity of the refractive index is given to an arbitrary region in the periodic structure in which the optical medium is periodically arranged. The refractive index can be controlled in various ways.
[0079]
Claims 3 According to the method for manufacturing a periodic structure according to claim 1, Or claim 2 In the invention according to the invention, by using an oxide as the optical medium, an arbitrary region in the periodic structure in which the optical medium is periodically arranged has a non-periodicity of the refractive index, and the refractive index is changed. A periodic structure that can be arbitrarily controlled over a wide range can be obtained.
[0080]
Claims 4 According to the method for manufacturing a periodic structure according to claim 1, 3 In the invention according to any one of the above, since the oxide is used as the other material to be applied, the refractive index is non-periodic in any region in the periodic structure in which the optical medium is periodically arranged. Thus, it is possible to obtain a periodic structure that has the properties and can control the refractive index arbitrarily over a wide range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a periodic structure according to Configuration Example 1, and is a conceptual diagram showing a state in which an optical medium is periodically arranged on an optical substrate to form a periodic structure. It is.
FIG. 2 is a diagram for explaining the periodic structure of Configuration Example 1 and is a conceptual diagram showing a state in which another substance is applied on the periodic structure.
FIG. 3 is a diagram for explaining the periodic structure of Configuration Example 1, and after applying another substance on the periodic structure, heat treatment is performed to refract part of the region in the periodic structure. It is the conceptual diagram which showed the state which the area | region which lacked the periodicity produced in the area | region which has the periodicity of refractive index changed and the refractive index.
FIG. 4 is a diagram for explaining a periodic structure according to Configuration Example 2, in which another substance is applied to a partial region on the optical substrate, and an optical medium is periodically arranged thereon; It is the conceptual diagram which showed the state in which the periodic structure was formed.
FIG. 5 is a diagram for explaining a periodic structure according to Configuration Example 2, and after forming the periodic structure on an optical substrate partially coated with another substance, heat treatment is performed to form the periodic structure. It is the conceptual diagram which showed the state where the refractive index of the one part area | region in a thing changed, and the area | region which lacked the periodicity produced in the area | region which has the periodicity of refractive index.
FIG. 6 is a diagram for explaining the periodic structure of Configuration Example 3, and is a conceptual diagram showing a state in which a plurality of types of substances are applied on the periodic structure.
FIG. 7 is a diagram for explaining a periodic structure according to Configuration Example 3, in which a plurality of types of substances are applied on the periodic structure and then heat treatment is performed, whereby a partial region of the periodic structure is formed. It is a conceptual diagram which shows the state which the area | region which lacks the periodicity arises in the area | region which has a periodicity of a refractive index from which a refractive index changes, and the value of the refractive index was controlled to multiple types.
FIG. 8 is a diagram for explaining the periodic structure of Configuration Example 4 and is a conceptual diagram showing a state in which another substance is applied on the periodic structure.
FIG. 9 is a diagram for explaining the periodic structure of Configuration Example 4; after applying another substance to the entire region on the periodic structure, heat treatment is performed on a part of the region. It is a conceptual diagram which shows a state.
FIG. 10 is a diagram for explaining the periodic structure of Configuration Example 4; after applying another substance on the periodic structure and performing heat treatment on a part of the region, It is the conceptual diagram which showed the state which the area | region which lacks the periodicity produced in the area | region which has the periodicity of a refractive index by removing a coating substance.
[Explanation of symbols]
1 Periodic structure
2 Optical substrate
3 Optical media
4 Area where other substances are coated on the optical medium
4 'Area where other substances are coated on the optical medium
5 Optical media whose refractive index has been changed by heat treatment
6 Area where other substances are coated on the optical substrate
7 Optical media whose refractive index has changed by heat treatment
8 Optical media whose refractive index has changed by heat treatment
8 'Optical medium whose refractive index is changed by heat treatment
9 Area where other substances are coated on the periodic structure
10 Heat-treated area
11 Optical medium with refractive index changed by heat treatment
Claims (4)
光学基板上の少なくとも一部の領域に、前記光学基板と異なる他の物質を塗布する塗布工程と、
前記塗布工程により前記他の物質が塗布された前記光学基板上に、光学媒質を周期的に配列させて周期性構造物を形成する周期性構造物形成工程と、
前記周期性構造物形成工程により形成された周期性構造物に対して、熱処理を行うことにより、前記他の物質が塗布された領域の光学媒質の屈折率を変化させる熱処理工程と、
を含むことを特徴とする周期性構造物の製造方法。In the periodic structure manufacturing method for manufacturing a periodic structure in which at least a part of the region has a refractive index different from that of other regions,
An application step of applying another substance different from the optical substrate to at least a part of the region on the optical substrate;
A periodic structure forming step in which an optical medium is periodically arranged to form a periodic structure on the optical substrate on which the other substance is applied in the application step;
A heat treatment step of changing a refractive index of an optical medium in a region coated with the other substance by performing heat treatment on the periodic structure formed by the periodic structure formation step;
The manufacturing method of the periodic structure characterized by including.
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