JP6412814B2 - Sub-wavelength structure element and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、サブ波長構造を有するサブ波長構造素子およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a subwavelength structure element having a subwavelength structure and a method for manufacturing the same .

従来、レンズ等の光学部材の表面における入射波の反射を防止する技術として、入射波の波長よりも微細な周期を有するサブ波長構造を部材表面に形成する技術が知られている。
サブ波長構造内では、その有効屈折率がサブ波長構造を形成する材料の屈折率と空気の屈折率との間の値となるため、従来から知られている誘電体膜を用いた反射防止膜（ＡＲコート）のように機能する。
サブ波長構造は、ＡＲコートの形成が困難な高周波帯（ミリ波やテラヘルツ波など）の電磁波の反射防止に特に有効である。また、誘電体膜による余分な透過損失がない、単一の材料でＡＲコートを実現できる、などの利点がある。 Conventionally, as a technique for preventing reflection of incident waves on the surface of an optical member such as a lens, a technique for forming a sub-wavelength structure having a period finer than the wavelength of the incident wave on the surface of the member is known.
In the sub-wavelength structure, the effective refractive index is a value between the refractive index of the material forming the sub-wavelength structure and the refractive index of air. Therefore, an antireflection film using a conventionally known dielectric film Functions like (AR coating).
The sub-wavelength structure is particularly effective for preventing reflection of electromagnetic waves in a high frequency band (millimeter wave, terahertz wave, etc.) where it is difficult to form an AR coat. In addition, there are advantages that there is no extra transmission loss due to the dielectric film, and that the AR coating can be realized with a single material.

例えば、下記特許文献１では、サブ波長構造を持つ光学素子において、光学材料による基体の表面に、使用波長よりも細かい微細周期構造により形成されたサブ波長構造における凸部の頂部側に、サブ波長構造の頂部の配列を被覆する補強層を形成することにより、微細な凹凸構造の形状維持性を有効に向上させ、取り扱いを容易としている。   For example, in Patent Document 1 below, in an optical element having a sub-wavelength structure, a sub-wavelength is formed on the top side of a convex portion in a sub-wavelength structure formed by a fine periodic structure finer than the used wavelength on the surface of a substrate made of an optical material. By forming a reinforcing layer that covers the arrangement of the tops of the structure, it is possible to effectively improve the shape maintaining property of the fine concavo-convex structure and facilitate handling.

特開２０１４−１６４２６３号公報JP 2014-164263 A

近年、電磁波の利用帯域が広がり、反射防止効果を得られる周波数帯をより広いものとする広帯域化に対するニーズがある。
図１０は、従来技術にかかるサブ波長構造ＳＢ４の構成を模式的に示す断面図である。
従来技術にかかるサブ波長構造ＳＢ４は、基板４２の表面に均等幅（Ｗ４４）の溝を形成し、断面の幅Ｗ４２が均一な等幅形状部４４によって形成されている。
図１０に示すサブ波長構造ＳＢ４の等幅形状部４４の幅Ｗ４２、等幅形状部４４間の間隙幅をＷ４４、等幅形状部４４の高さをＨ４２とする。 In recent years, there is a need for widening the frequency band in which the use band of electromagnetic waves is widened and the frequency band where the antireflection effect can be obtained is wider.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the sub-wavelength structure SB4 according to the conventional technique.
The sub-wavelength structure SB4 according to the prior art is formed by a uniform width portion 44 having a uniform width (W44) in the surface of the substrate 42 and a uniform cross-sectional width W42.
The width W42 of the equal width shape portion 44 of the sub-wavelength structure SB4 shown in FIG. 10, the gap width between the equal width shape portions 44 is W44, and the height of the equal width shape portion 44 is H42.

図１１は、サブ波長構造ＳＢ４の透過率特性を示すグラフである。
図１１のグラフは等幅形状部４４の幅Ｗ４２を２１０μｍ、等幅形状部４４間の間隙幅Ｗ４４を６５μｍ、等幅形状部４４の高さＨ４２を１９０μｍとしており、実線はシミュレーション結果、点線は実際の測定結果を示す。
また、材料は酸化アルミニウム（アルミナ）を使用した。
図１０に示すように、サブ波長構造ＳＢ４において透過率９０％以上が継続する周波数帯、すなわち良好な反射防止効果を得られる周波数帯は、１７５ＧＨｚ〜２５５ＧＨｚ程度となっている。
すなわち、従来技術にかかるサブ波長構造には、反射防止効果を得られる周波数帯に関して改善の余地がある。 FIG. 11 is a graph showing the transmittance characteristics of the sub-wavelength structure SB4.
In the graph of FIG. 11, the width W42 of the equal width shaped portion 44 is 210 μm, the gap width W44 between the equal width shaped portions 44 is 65 μm, and the height H42 of the equal width shaped portion 44 is 190 μm. An actual measurement result is shown.
The material used was aluminum oxide (alumina).
As shown in FIG. 10, the frequency band in which the transmittance of 90% or more continues in the sub-wavelength structure SB4, that is, the frequency band where a good antireflection effect can be obtained is about 175 GHz to 255 GHz.
That is, the sub-wavelength structure according to the prior art has room for improvement with respect to the frequency band where the antireflection effect can be obtained.

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、サブ波長構造素子において広い帯域で反射防止効果を得ることにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to obtain an antireflection effect in a wide band in a sub-wavelength structure element.

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかるサブ波長構造素子は、基板の厚さ方向の一方に設けられ入射波の入射面となる第１の面と、 前記基板の厚さ方向の他方に設けられ前記入射波が出射する第２の面とを備え、 前記第１の面または前記第２の面の少なくとも一方に前記入射波の波長より小さい周期を有するサブ波長構造を有するサブ波長構造素子であって、 前記サブ波長構造は、前記基板から立設され前記基板から離れるに従って断面の幅が狭くなる複数のテーパー形状部と、前記テーパー形状部が最大幅となる底部と前記基板との間に設けられ、断面の幅が均一な等幅形状部と、を備え、前記等幅形状部の幅は、前記テーパー形状部の最大幅より大きい寸法で形成されている、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかるサブ波長構造素子は、前記テーパー形状部が最小幅となる先部は平坦面で形成されている、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかるサブ波長構造素子の製造方法は、請求項１または２記載のサブ波長構造素子の製造方法であって、前記基板の前記第１の面を、先部に近づくにつれて断面の幅が細くなる第１のダイシングブレードで切断して複数の前記テーパー形状部を形成する工程と、複数の前記テーパー形状部の間を、断面の幅が一定の第２のダイシングブレードで切断して前記等幅形状部を形成する工程と、を含んだことを特徴とする。
請求項４の発明にかかるサブ波長構造素子の製造方法は、請求項１または２記載のサブ波長構造素子の製造方法であって、先部に近づくにつれて断面の幅が細くなるテーパー刃と、前記テーパー刃から突出し断面の幅が一定の等幅部と、有するダイシングブレードで、前記基板の前記第１の面を切断して前記サブ波長構造を形成する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a subwavelength structural element according to the invention of claim 1 includes a first surface that is provided on one side of the substrate in the thickness direction and serves as an incident wave incident surface, and the thickness direction of the substrate. And a second surface from which the incident wave is emitted, and at least one of the first surface and the second surface has a sub-wavelength structure having a period smaller than the wavelength of the incident wave A wavelength structure element, wherein the sub-wavelength structure is provided with a plurality of taper-shaped portions that are erected from the substrate and have a cross-sectional width that decreases with distance from the substrate , a bottom portion that has the maximum width of the taper-shaped portion, and the substrate A uniform width-shaped portion having a uniform cross-sectional width, and the width of the uniform-width shaped portion is formed with a size larger than the maximum width of the tapered shape portion. And
The sub-wavelength structure element according to the invention of claim 2 is characterized in that the tip portion having the minimum width of the tapered portion is formed as a flat surface.
A method of manufacturing a subwavelength structural element according to a third aspect of the present invention is the method of manufacturing a subwavelength structural element according to the first or second aspect, wherein the cross section of the first surface of the substrate approaches the tip. Cutting with a first dicing blade whose width is narrowed to form the plurality of tapered portions, and cutting between the plurality of tapered portions with a second dicing blade having a constant cross-sectional width. And forming the equiwidth-shaped portion.
A method for manufacturing a subwavelength structural element according to a fourth aspect of the present invention is the method for manufacturing a subwavelength structural element according to the first or second aspect, wherein the tapered blade whose cross-sectional width becomes narrower as it approaches the tip, The sub-wavelength structure is formed by cutting the first surface of the substrate with a dicing blade that protrudes from the taper blade and has an equal width portion having a constant cross-sectional width.

本発明によれば、連続的に幅が変化するテーパー形状部がＡＲコートの多層膜と同等に機能して反射防止効果を得られるため、高透過率領域を広帯域化することができる。
本発明によれば、テーパー形状部の効果により広帯域特性を維持しつつ、サブ波長構造の最深部が等幅形状部間の均一幅の間隙となるので、サブ波長構造の最深部を鋭角で形成する場合と比較して成形性が向上し、サブ波長構造素子の製造効率を向上させることができる。
本発明によれば、テーパー形状部の先部が平坦面を形成しているので、先部を鋭角で形成する場合と比較して成形性が向上し、サブ波長構造素子の製造効率を向上させることができる。
本発明によれば、等幅形状部の幅がテーパー形状部の最大幅以上の寸法で形成されているので、テーパー形状部を等幅形状部上に安定して配置することができる。 According to the present invention, since the tapered portion whose width continuously changes functions in the same manner as the AR-coated multilayer film, an antireflection effect can be obtained, so that the high transmittance region can be widened.
According to the present invention, the deepest part of the sub-wavelength structure is a uniform-width gap between the uniform-width shaped parts while maintaining the broadband characteristics due to the effect of the tapered part, so that the deepest part of the subwavelength structure is formed at an acute angle. Compared with the case where it does, a moldability improves and the manufacture efficiency of a subwavelength structure element can be improved.
According to the present invention, since the tip portion of the tapered portion forms a flat surface, the formability is improved as compared with the case where the tip portion is formed at an acute angle, and the manufacturing efficiency of the subwavelength structure element is improved. be able to.
According to the present invention, since the width of the equal width shape portion is formed with a dimension equal to or larger than the maximum width of the taper shape portion, the taper shape portion can be stably disposed on the equal width shape portion .

実施の形態１にかかるサブ波長構造素子１０の構造を示す説明図である。3 is an explanatory diagram showing a structure of a sub-wavelength structure element 10 according to the first embodiment. FIG. 実施の形態２にかかるサブ波長構造素子２０の構造を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a structure of a sub-wavelength structural element 20 according to the second embodiment. サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の先部からの距離と有効屈折率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the distance from the front part of subwavelength structure SB1-SB3, and an effective refractive index. サブ波長構造ＳＢ１およびＳＢ２の透過率特性（シミュレーション）を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability characteristic (simulation) of subwavelength structure SB1 and SB2. サブ波長構造ＳＢ１およびＳＢ３の透過率特性（シミュレーション）を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability characteristic (simulation) of subwavelength structure SB1 and SB3. サブ波長構造ＳＢ２の材料を変更した場合の透過率特性（シミュレーション）を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability characteristic (simulation) at the time of changing the material of subwavelength structure SB2. サブ波長構造ＳＢ２の反射損失特性（シミュレーション）を示すグラフである。It is a graph which shows the reflection loss characteristic (simulation) of subwavelength structure SB2. サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３を成形するためのダイシングブレードの断面図である。It is sectional drawing of the dicing blade for shape | molding subwavelength structure SB1-SB3. サブ波長構造ＳＢ３の構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of subwavelength structure SB3. 従来技術にかかるサブ波長構造ＳＢ４の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of subwavelength structure SB4 concerning a prior art. サブ波長構造ＳＢ４の透過率特性を示すグラフである。It is a graph which shows the transmittance | permeability characteristic of subwavelength structure SB4.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるサブ波長構造素子の好適な実施の形態を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of a subwavelength structure element according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかるサブ波長構造素子１０の構造を示す説明図であり、より詳細には、板状のサブ波長構造素子１０を厚さ方向で切断した断面図である。
実施の形態にかかるサブ波長構造素子１０は、基板１２の厚さ方向の一方に設けられ入射波Ｌ１の入射面となる第１の面Ｆ１と、基板１２の厚さ方向の他方に設けられ第１の面Ｆ１から入射した入射波が出射波Ｌ２として出射する第２の面Ｆ２とを備え、第１の面Ｆ１に入射波Ｌ１の波長より小さい周期を有するサブ波長構造ＳＢ１を有する。
サブ波長構造素子１０のうち、少なくともサブ波長構造ＳＢ１が形成されている領域は、例えばテラヘルツ波に対する透過損失の低い酸化アルミニウム（アルミナ）またはシリコンで形成されている。なお、サブ波長構造素子１０の材料は、これに限らず、従来公知の様々な素材を使用可能である。
また、図１では電磁波の入射面である第１の面Ｆ１にサブ波長構造ＳＢ１を形成した場合を図示しているが、出射面である第２の面Ｆ２、または第１の面Ｆ１および第２の２面Ｆ２の両面にサブ波長構造ＳＢ１を形成するようにしてもよい。
サブ波長構造素子１０は、具体的には例えばテラヘルツ波等の高周波用レンズである。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of the sub-wavelength structural element 10 according to the first embodiment. More specifically, FIG. 1 is a cross-sectional view of the plate-shaped sub-wavelength structural element 10 cut in the thickness direction.
The sub-wavelength structure element 10 according to the embodiment is provided on one side in the thickness direction of the substrate 12 and is provided on the other side in the thickness direction of the substrate 12 and the first surface F1 that is the incident surface of the incident wave L1. The first surface F1 includes a second surface F2 from which an incident wave incident from the first surface F1 is emitted as an outgoing wave L2, and the first surface F1 has a sub-wavelength structure SB1 having a period smaller than the wavelength of the incident wave L1.
In the sub-wavelength structure element 10, at least the region where the sub-wavelength structure SB1 is formed is formed of, for example, aluminum oxide (alumina) or silicon having a low transmission loss with respect to terahertz waves. The material of the sub-wavelength structure element 10 is not limited to this, and various conventionally known materials can be used.
1 shows the case where the sub-wavelength structure SB1 is formed on the first surface F1 that is the incident surface of the electromagnetic wave, the second surface F2 that is the emission surface, or the first surface F1 and the first surface F1. The sub-wavelength structure SB1 may be formed on both surfaces of the two second surfaces F2.
The sub-wavelength structure element 10 is specifically a high frequency lens such as a terahertz wave.

サブ波長構造素子１０のサブ波長構造ＳＢ１は、基板１２から立設され基板１２から離れるに従って断面の幅Ｗ１２が狭くなる複数のテーパー形状部１４を備える。
すなわち、テーパー形状部１４の幅Ｗ１２のうち、テーパー形状部１４の第１の面側Ｆ１の端部（先部１４０２）の幅をＷ１２ａ、テーパー形状部１４が最大幅となる底部１４０４の幅をＷ１２ｂとすると、Ｗ１２ａ＜Ｗ１２ｂとなっている。
本実施の形態では、特に先部１４０２が鋭角を形成し、先部１４０２の幅Ｗ１２ａが略０となっている。
なお、以下「幅」とは、板状のサブ波長構造素子１０の表面が延在する方向に沿った長さとする。 The sub-wavelength structure SB1 of the sub-wavelength structure element 10 includes a plurality of tapered portions 14 that are erected from the substrate 12 and have a cross-sectional width W12 that decreases as the distance from the substrate 12 increases.
That is, of the width W12 of the taper-shaped portion 14, the width of the end portion (tip portion 1402) on the first surface side F1 of the taper-shaped portion 14 is W12a, and the width of the bottom 1404 where the taper-shaped portion 14 is the maximum width. If W12b, then W12a <W12b.
In the present embodiment, particularly, the tip portion 1402 forms an acute angle, and the width W12a of the tip portion 1402 is substantially zero.
Hereinafter, the “width” is a length along the direction in which the surface of the plate-like subwavelength structure element 10 extends.

また、隣り合うテーパー形状部１４間の間隙幅Ｗ１４は、基板１２に近づくに従って狭くなっている。
すなわち、テーパー形状部１４間の間隙幅Ｗ１４のうち、テーパー形状部１４の先部１４０２間の間隙幅をＷ１４ａ、底部１４０４間の間隙幅をＷ１４ｂとすると、Ｗ１４ａ＞Ｗ１４ｂとなっている。
本実施の形態では、特に底部１４０４間の間隙が鋭角を形成し、底部１４０４間の間隙幅Ｗ１４ｂが略０となっている。
なお、テーパー形状部１４の先部１４０２間の間隙幅Ｗ１４ａが、サブ波長構造ＳＢ１の周期となる。
また、テーパー形状部１４は、基板１２に対して直交する方向に延在する高さＨ１６を有している。 Further, the gap width W <b> 14 between the adjacent tapered portions 14 becomes narrower as it approaches the substrate 12.
That is, of the gap width W14 between the tapered portions 14, if the gap width between the tip portions 1402 of the tapered portion 14 is W14a and the gap width between the bottom portions 1404 is W14b, W14a> W14b.
In the present embodiment, in particular, the gap between the bottom portions 1404 forms an acute angle, and the gap width W14b between the bottom portions 1404 is substantially zero.
The gap width W14a between the tip portions 1402 of the tapered portion 14 is the period of the sub-wavelength structure SB1.
Further, the tapered portion 14 has a height H <b> 16 extending in a direction orthogonal to the substrate 12.

テーパー形状部１４は、基板１２上において、たがいに直交するＸ軸方向とＹ軸方向に等間隔をおいて碁盤の目状に多数立設されている。
また、テーパー形状部１４の表面１４０６は、滑らかな面で形成されている。滑らかな面とは、表面に微細な凹凸がない面である。
テーパー形状部１４を高さと直交する平面で切断した形状が多角形である場合、滑らかな面は平面で形成され、円形である場合は、滑らかな面は円錐面で形成される。 A large number of taper-shaped portions 14 are erected on the substrate 12 in a grid pattern at equal intervals in the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to each other.
Further, the surface 1406 of the tapered portion 14 is formed as a smooth surface. A smooth surface is a surface having no fine irregularities on the surface.
When the shape obtained by cutting the tapered portion 14 with a plane orthogonal to the height is a polygon, the smooth surface is formed with a plane, and when the shape is circular, the smooth surface is formed with a conical surface.

図１に示すようなサブ波長構造ＳＢ１は、例えば図８Ａに示すようなダイシングブレードＢＬ１を用いて、図示しない基材の表面（第１の面Ｆ１側）を切断することによって形成する。なお、図８Ａ〜図８Ｄは全て円環状のダイシングブレードＢＬ１〜ＢＬ４の断面を模式的に示している。
ダイシングブレードＢＬ１は、先部５２０２に近づくにつれて幅が狭くなるテーパー刃５２である。このダイシングブレードＢＬ１でテーパー形状部１４の表面１４０６を削り出し、隣接するテーパー形状部１４間の間隙を成形する。
テーパー形状部１４の先部１４０２を鋭角とするため、ダイシングブレードＢＬ１の位置合わせや切断作業には細心の注意を払う必要がある。
なお、サブ波長構造ＳＢ１の形成は、これに限らず従来公知の様々な形成方法を利用可能である。例えば、基材がシリコンである場合には、エッチングによりサブ波長構造ＳＢ１を形成するなどの方法が取り得る。 The sub-wavelength structure SB1 as shown in FIG. 1 is formed by cutting the surface (first surface F1 side) of a base material (not shown) using, for example, a dicing blade BL1 as shown in FIG. 8A. 8A to 8D schematically show cross sections of the annular dicing blades BL1 to BL4.
The dicing blade BL1 is a tapered blade 52 whose width becomes narrower as it approaches the tip portion 5202. The dicing blade BL1 cuts the surface 1406 of the tapered portion 14 to form a gap between the adjacent tapered portions 14.
In order to make the tip 1402 of the tapered portion 14 have an acute angle, it is necessary to pay close attention to the alignment and cutting work of the dicing blade BL1.
The formation of the sub-wavelength structure SB1 is not limited to this, and various conventionally known formation methods can be used. For example, when the substrate is silicon, a method such as forming the sub-wavelength structure SB1 by etching can be used.

（実施の形態２）
図２は、実施の形態２にかかるサブ波長構造素子２０の構造を示す説明図である。
実施の形態２にかかるサブ波長構造素子２０は、実施の形態１と同様のテーパー形状部２４に加えて、テーパー形状部２４が最大幅となる底部２４０４と基板２２との間に、断面の幅Ｗ２６が均一な等幅形状部２６を更に備える。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is an explanatory diagram of the structure of the sub-wavelength structure element 20 according to the second embodiment.
The sub-wavelength structure element 20 according to the second exemplary embodiment has a cross-sectional width between the bottom 2404 where the tapered portion 24 has the maximum width and the substrate 22 in addition to the tapered portion 24 similar to the first embodiment. The uniform width-shaped part 26 with uniform W26 is further provided.

すなわち、サブ波長構造素子２０のサブ波長構造ＳＢ２は、基板２２から立設され基板２２から離れるに従って断面の幅Ｗ２２が狭くなる複数のテーパー形状部２４と、テーパー形状部２４の底部２４０４側に形成された等幅形状部２６とを備える。
等幅形状部２６は、基板２２に対して直交する方向に延在する高さＨ２４を有している。
また、等幅形状部２６の表面２６０２は、滑らかな面で形成されている。滑らかな面とは、表面に微細な凹凸がない面である。
等幅形状部２６を高さと直交する平面で切断した形状が多角形である場合、滑らかな面は平面で形成され、円形である場合は、滑らかな面は円筒面で形成される。 That is, the sub-wavelength structure SB2 of the sub-wavelength structure element 20 is formed on the side of the bottom portion 2404 of the plurality of tapered portions 24 that are erected from the substrate 22 and have a cross-sectional width W22 that decreases as the distance from the substrate 22 increases. And an equal width shaped portion 26.
The equal width shape portion 26 has a height H <b> 24 extending in a direction orthogonal to the substrate 22.
Further, the surface 2602 of the uniform width portion 26 is formed as a smooth surface. A smooth surface is a surface having no fine irregularities on the surface.
In the case where the shape obtained by cutting the equal width shape portion 26 by a plane orthogonal to the height is a polygon, the smooth surface is formed by a plane, and when the shape is circular, the smooth surface is formed by a cylindrical surface.

等幅形状部２６の上面２６０２は、テーパー形状部２４の底部２４０４と接しており、等幅形状部の幅Ｗ２６は、テーパー形状部２４の最大幅（底部２４０４の幅）Ｗ２２ｂ以上の寸法で形成されている。よって、等幅形状部２６上にテーパー形状部２４が安定して配置される。
また、テーパー形状部２４と等幅形状部２６とは同軸上に設けられている。 The upper surface 2602 of the equal width portion 26 is in contact with the bottom portion 2404 of the taper shape portion 24, and the width W26 of the equal width shape portion is formed with a dimension equal to or larger than the maximum width (width of the bottom portion 2404) W22b of the taper shape portion 24. Has been. Therefore, the tapered portion 24 is stably disposed on the uniform width portion 26.
The tapered portion 24 and the equal width portion 26 are provided coaxially.

テーパー形状部２４の先部２４０２は平坦面となっており、先部２４０２を鋭角状とするよりも成形がしやすくなっている。
また、隣り合う等幅形状部２６間の間隙幅Ｗ２８も均一となっており、サブ波長構造ＳＢ２の最深部が等幅形状部２６間の均一幅の間隙となるので、サブ波長構造ＳＢ１のように最深部を鋭角で形成する場合と比較して、成形性が向上し、サブ波長構造素子２０の製造効率を向上させることができる。
なお、図２では電磁波の入射面である第１の面Ｆ１にサブ波長構造ＳＢ１を形成した場合を図示しているが、出射面である第２の面Ｆ２、または第１の面Ｆ１および第２の面Ｆ２の両面にサブ波長構造ＳＢ１を形成するようにしてもよい。 The tip portion 2402 of the tapered portion 24 is a flat surface, and is easier to mold than the tip portion 2402 having an acute angle.
Further, the gap width W28 between the adjacent uniform width portions 26 is also uniform, and the deepest portion of the sub-wavelength structure SB2 becomes a uniform width gap between the equal-width shape portions 26. Therefore, as in the sub-wavelength structure SB1 Compared with the case where the deepest part is formed at an acute angle, the moldability is improved and the manufacturing efficiency of the sub-wavelength structure element 20 can be improved.
Note that FIG. 2 illustrates the case where the sub-wavelength structure SB1 is formed on the first surface F1 that is the incident surface of the electromagnetic wave, but the second surface F2 that is the emission surface, or the first surface F1 and the first surface F1. The sub-wavelength structure SB1 may be formed on both surfaces of the second surface F2.

サブ波長構造ＳＢ２のテーパー形状部２４の幅をＷ２２、テーパー形状部２４の先部２４０２の幅をＷ２２ａ、テーパー形状部２４の底部２４０４の幅をＷ２２ｂ、テーパー形状部２４間の間隙幅をＷ２４、テーパー形状部２４の先部２４０２間の間隙幅をＷ２４ａ、テーパー形状部２４の底部２４０４間の間隙幅をＷ２４ｂ、テーパー形状部２４の高さをＨ２２とする。また、等幅形状部２６の幅をＷ２６、等幅形状部２６間の間隙幅をＷ２８、等幅形状部２６の高さをＨ２４とする。   The width of the tapered portion 24 of the sub-wavelength structure SB2 is W22, the width of the tip portion 2402 of the tapered portion 24 is W22a, the width of the bottom portion 2404 of the tapered portion 24 is W22b, and the gap width between the tapered portions 24 is W24. The gap width between the tip portions 2402 of the tapered portion 24 is W24a, the gap width between the bottom portions 2404 of the tapered portion 24 is W24b, and the height of the tapered portion 24 is H22. Further, the width of the equal width shape portion 26 is W26, the gap width between the equal width shape portions 26 is W28, and the height of the equal width shape portion 26 is H24.

図２に示すようなサブ波長構造ＳＢ２は、例えば図８Ａに示すようなテーパー状のダイシングブレードＢＬ１または図８Ｂに示すようなダイシングブレードＢＬ２を用いて、図示しない基材の表面（第１の面Ｆ１側）を切断してテーパー形状部２４を形成した後、テーパー形状部２４の間（底部２４０４間）を図８Ｃに示すような等幅刃５６のダイシングブレードＢＬ３で切断して等幅形状部２６を形成することによって製造可能である。
なお、ダイシングブレードＢＬ２は、先部５４０２に近づくにつれて幅が狭くなるテーパー刃５４であるが、先部５４０２が上記所定の曲率を有する曲面となっている。すなわち、ダイシングブレードＢＬ２はダイシングブレードＢＬ１の先部がなまった状態であると言える。
また、サブ波長構造ＳＢ２においては、テーパー形状部２４の先部２４０２に平坦面を形成するため、ダイシングブレードＢＬ１またはＢＬ２で切断する位置同士の距離がサブ波長構造ＳＢ１よりも若干長くなる。
また、図８Ｄに示すように、先部５７０２に近づくにつれて幅が狭くなるテーパー刃５７と、テーパー刃５７の先部５７０２から突出し、均一な幅を有する等幅部５８とを有するダイシングブレードＢＬ４によって図示しない基材の表面（第１の面Ｆ１側）を切断してサブ波長構造ＳＢ２を形成することも可能である。
なお、サブ波長構造ＳＢ２の形成は、これに限らず従来公知の様々な形成方法を利用可能である。例えば、基材がシリコンである場合には、エッチングによりサブ波長構造ＳＢ１を形成するなどの方法が取り得る。 The sub-wavelength structure SB2 as shown in FIG. 2 is formed by using, for example, a tapered dicing blade BL1 as shown in FIG. 8A or a dicing blade BL2 as shown in FIG. F1 side) is cut to form the taper-shaped portion 24, and then the taper-shaped portion 24 (between the bottom portions 2404) is cut with a dicing blade BL3 of a uniform-width blade 56 as shown in FIG. 8C. Can be manufactured.
The dicing blade BL2 is a tapered blade 54 that becomes narrower as it approaches the tip 5402, but the tip 5402 is a curved surface having the predetermined curvature. In other words, it can be said that the dicing blade BL2 is in a state in which the front portion of the dicing blade BL1 is curled.
Further, in the sub-wavelength structure SB2, since a flat surface is formed at the tip portion 2402 of the tapered portion 24, the distance between the positions cut by the dicing blade BL1 or BL2 is slightly longer than that of the sub-wavelength structure SB1.
Further, as shown in FIG. 8D, a dicing blade BL4 having a tapered blade 57 that becomes narrower as it approaches the tip portion 5702 and a uniform width portion 58 that protrudes from the tip portion 5702 of the taper blade 57 and has a uniform width. It is also possible to form the sub-wavelength structure SB2 by cutting the surface (first surface F1 side) of the base material not shown.
The formation of the sub-wavelength structure SB2 is not limited to this, and various conventionally known formation methods can be used. For example, when the substrate is silicon, a method such as forming the sub-wavelength structure SB1 by etching can be used.

（実施例）
つぎに、実施の形態１にかかるサブ波長構造ＳＢ１および実施の形態２にかかるサブ波長構造ＳＢ２の特性について説明する。
比較のため、図９に示す他のサブ波長構造ＳＢ３の特性についても検討した。
なお、図４から図７に示すグラフは、各サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の特性のシミュレーション結果を示しており、第１の面Ｆ１および第２の面Ｆ２の両面にサブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３を形成したシミュレーションモデルを用いている。また、特に断りがある場合を除いて、各サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の材料は、酸化アルミニウム（アルミナ）であるものとした。 (Example)
Next, characteristics of the sub-wavelength structure SB1 according to the first embodiment and the sub-wavelength structure SB2 according to the second embodiment will be described.
For comparison, the characteristics of other subwavelength structures SB3 shown in FIG. 9 were also examined.
The graphs shown in FIGS. 4 to 7 show the simulation results of the characteristics of the sub-wavelength structures SB1 to SB3, and the sub-wavelength structures SB1 to SB3 are provided on both the first surface F1 and the second surface F2. The formed simulation model is used. Unless otherwise specified, the materials of the sub-wavelength structures SB1 to SB3 are aluminum oxide (alumina).

図９に示すサブ波長構造ＳＢ３は、サブ波長構造ＳＢ１と同様に基板３２上の入射波Ｌ１の入射面となる第１の面Ｆ１に、基板３２から立設され基板３２から離れるに従って断面の幅Ｗ３２が狭くなる複数のテーパー形状部３４を有しているが、テーパー形状部３４の先部３４０２が平坦面となっている。また、隣り合うテーパー形状部３４の底部３４０４間が曲率半径Ｒを有する曲面を形成している。   The sub-wavelength structure SB3 shown in FIG. 9 has a cross-sectional width as it is erected from the substrate 32 and away from the substrate 32 on the first surface F1 that is the incident surface of the incident wave L1 on the substrate 32, similarly to the sub-wavelength structure SB1. Although it has the some taper-shaped part 34 to which W32 becomes narrow, the front part 3402 of the taper-shaped part 34 is a flat surface. Further, a curved surface having a curvature radius R is formed between the bottom portions 3404 of the adjacent tapered portions 34.

図９に示すサブ波長構造ＳＢ３は、例えば図８Ｂに示すようなダイシングブレードＢＬ２を用いて形成する。
上述のように、ダイシングブレードＢＬ２は、先部５４０２に近づくにつれて幅が狭くなるテーパー刃５４であるが、先部５４０２が上記曲率半径Ｒに対応する曲率を有する曲面となっている。
すなわち、サブ波長構造ＳＢ３は、図１に示すサブ波長構造ＳＢ１の形成時にダイシングブレードＢＬ２の先部のなまりによって隣り合うテーパー形状部３４の底部３４０４間が曲率半径Ｒを有する曲面となるとともに、切断位置のずれによりテーパー形状部３４の先部３４０２が平坦面となったサブ波長構造ＳＢ１の不良状態ともいえる。
また、図２に示すサブ波長構造ＳＢ２は、上記サブ波長構造ＳＢ３に対して、等幅刃５６のダイシングブレードＢＬ３で等幅溝を形成した状態ともいえる。 The sub-wavelength structure SB3 shown in FIG. 9 is formed using a dicing blade BL2 as shown in FIG. 8B, for example.
As described above, the dicing blade BL2 is the tapered blade 54 whose width becomes narrower as it approaches the tip portion 5402, but the tip portion 5402 is a curved surface having a curvature corresponding to the curvature radius R.
That is, the sub-wavelength structure SB3 has a curved surface having a curvature radius R between the bottom portions 3404 of the adjacent tapered portions 34 due to the rounding of the tip of the dicing blade BL2 when the sub-wavelength structure SB1 shown in FIG. It can also be said that the sub-wavelength structure SB1 is in a defective state in which the tip portion 3402 of the tapered portion 34 becomes a flat surface due to the position shift.
Further, it can be said that the sub-wavelength structure SB2 shown in FIG. 2 is a state in which equal-width grooves are formed by the dicing blade BL3 of the equal-width blade 56 with respect to the sub-wavelength structure SB3.

各サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の寸法は、以下のように設計した。
サブ波長構造ＳＢ１は、テーパー形状部１４の先部１４０２の幅Ｗ１２ａを略０μｍ（鋭角）、底部１４０４の幅Ｗ１２ｂを２６５μｍ、先部１４０２間の間隙幅Ｗ１４ａ（サブ波長構造ＳＢ１の周期）を２６５μｍ、底部１４０４間の間隙幅Ｗ１４ｂ略０μｍ（鋭角）、テーパー形状部１４の高さＨ１６を７００μｍとした。
また、サブ波長構造ＳＢ２は、テーパー形状部２４の先部２４０２の幅Ｗ２２ａを２０μｍ、底部２４０４の幅Ｗ２２ｂを２１５μｍ、先部２４０２間の間隙幅Ｗ２４ａ（サブ波長構造ＳＢ２の周期）を２６５μｍ、底部２４０４間の間隙幅Ｗ２４ｂを５０μｍ、等幅形状部２６の幅Ｗ２６を２３５μｍ、等幅形状部２６間の間隙幅Ｗ２８を３０μｍ、テーパー形状部２４の高さＨ２２を５５０μｍ、等幅形状部２６の高さＨ２４を１５０μｍとした。
また、サブ波長構造ＳＢ３は、テーパー形状部３４の先部３４０２の幅Ｗ３２ａを２０μｍ、底部３４０４の幅Ｗ３２ｂを略２６５μｍ、先部３４０２間の間隙幅Ｗ３４ａを２６５μｍ、底部３４０４間の間隙幅Ｗ３４ｂを略０μｍ（曲率半径Ｒの曲面）、底部３４０４間の曲率半径Ｒを１５μｍ、高さＨ３６を７００μｍとした。
すなわち、サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の基本構造は、サブ波長構造の周期（先部間の間隙幅）およびサブ波長構造の基板からの高さが、それぞれ２６５μｍ、７００μｍで統一されている。 The dimensions of the sub-wavelength structures SB1 to SB3 were designed as follows.
In the sub-wavelength structure SB1, the width W12a of the tip portion 1402 of the tapered portion 14 is approximately 0 μm (acute angle), the width W12b of the bottom portion 1404 is 265 μm, and the gap width W14a between the tip portions 1402 (period of the sub-wavelength structure SB1) is 265 μm. The gap width W14b between the bottom portions 1404 is approximately 0 μm (acute angle), and the height H16 of the tapered portion 14 is 700 μm.
Further, the sub-wavelength structure SB2 has a width W22a of the tip portion 2402 of the tapered portion 24 of 20 μm, a width W22b of the bottom portion 2404 of 215 μm, a gap width W24a between the tip portions 2402 (period of the sub-wavelength structure SB2), and 265 μm. The gap width W24b between 2404 is 50 μm, the width W26 of the equal width shape portion 26 is 235 μm, the gap width W28 between the equal width shape portions 26 is 30 μm, the height H22 of the taper shape portion 24 is 550 μm, The height H24 was 150 μm.
Further, in the sub-wavelength structure SB3, the width W32a of the tip portion 3402 of the tapered portion 34 is 20 μm, the width W32b of the bottom portion 3404 is approximately 265 μm, the gap width W34a between the tip portions 3402 is 265 μm, and the gap width W34b between the bottom portions 3404 is. The curvature radius R between the bottom portions 3404 was approximately 15 μm, and the height H36 was 700 μm.
That is, the basic structure of the sub-wavelength structures SB1 to SB3 is unified with the period of the sub-wavelength structure (gap width between the front portions) and the height of the sub-wavelength structure from the substrate being 265 μm and 700 μm, respectively.

また、テーパー形状部１４，２４，３４は四角錐であり、等幅形状部２６は矩形（上面視で正方形）であるものとした。なお、このようにテーパー形状部１４，２４を四角錐に、等幅形状部２６を矩形（上面視で正方形）にすると、基材をＸ軸方向およびＹ軸方向に直交してダイシングブレードで切断すればよく、効率的にサブ波長構造素子を製造することができる。   Further, the taper-shaped portions 14, 24, and 34 are quadrangular pyramids, and the equal-width shaped portion 26 is rectangular (square when viewed from above). In addition, when the tapered portions 14 and 24 are formed into a quadrangular pyramid and the uniform width portion 26 is formed into a rectangle (square when viewed from above), the substrate is cut with a dicing blade perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, the sub-wavelength structure element can be efficiently manufactured.

図３は、サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の先部からの距離と有効屈折率との関係を示すグラフである。
図３において、縦軸は有効屈折率ｎであり、横軸はサブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の先部からの距離である。
図３に示すように、サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の先部からの距離が０μｍの位置はサブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３が形成されていない空気層と同等のため、有効屈折率ｎは空気の屈折率であるｎ＝１となる。また、サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の先部からの距離が７００μｍの位置は、基板１２，２２，３２が位置し、有効屈折率ｎは酸化アルミニウム（アルミナ、基板の素材）の屈折率であるｎ＝３．１となる。
この間、各サブ波長構造ＳＢ１〜ＳＢ３の有効屈折率は連続的に変化する。なお、サブ波長構造ＳＢ２については、テーパー形状部２４に対応する領域では有効屈折率が連続的に変化するが、等幅形状部２６では一定値となる。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the distance from the front portion of the sub-wavelength structures SB1 to SB3 and the effective refractive index.
In FIG. 3, the vertical axis represents the effective refractive index n, and the horizontal axis represents the distance from the front part of the sub-wavelength structures SB1 to SB3.
As shown in FIG. 3, the position where the distance from the front part of the subwavelength structures SB1 to SB3 is 0 μm is equivalent to the air layer in which the subwavelength structures SB1 to SB3 are not formed. The rate is n = 1. In addition, the substrates 12, 22, and 32 are located at a position where the distance from the front part of the sub-wavelength structures SB1 to SB3 is 700 μm, and the effective refractive index n is the refractive index of aluminum oxide (alumina, substrate material). = 3.1.
During this time, the effective refractive index of each of the sub-wavelength structures SB1 to SB3 changes continuously. For the sub-wavelength structure SB2, the effective refractive index continuously changes in the region corresponding to the tapered portion 24, but becomes a constant value in the uniform width portion 26.

図４は、サブ波長構造ＳＢ１およびＳＢ２の透過率特性（シミュレーション）を示すグラフである。
図４において、縦軸は透過率［％］であり、横軸は入射波Ｌ１の周波数［ＧＨｚ］である。
サブ波長構造ＳＢ１について検討すると、透過率が９０％を超える領域が周波数１２５ＧＨｚ〜３５０ＧＨｚの帯域に形成され、この帯域において良好な反射防止効果が得られることがわかる。
これは、テーパー形状部１４で連続的に有効屈折率が変化することにより、ＡＲコートにおける多層膜と同等の効果が得られるためである。 FIG. 4 is a graph showing transmittance characteristics (simulation) of the sub-wavelength structures SB1 and SB2.
In FIG. 4, the vertical axis represents the transmittance [%], and the horizontal axis represents the frequency [GHz] of the incident wave L1.
When the sub-wavelength structure SB1 is studied, it can be seen that a region where the transmittance exceeds 90% is formed in a frequency band of 125 GHz to 350 GHz, and a good antireflection effect is obtained in this band.
This is because an effect equivalent to that of the multilayer film in the AR coating can be obtained by continuously changing the effective refractive index at the tapered portion 14.

また、サブ波長構造ＳＢ２では、透過率が９０％を超える領域が周波数９０ＧＨｚ〜３５０ＧＨｚの帯域に形成されており、サブ波長構造ＳＢ１に比べて遜色ない透過率特性が得られている。
これは、図３に示すように、サブ波長構造ＳＢ２では有効屈折率の変化がサブ波長構造ＳＢ１と近い値をとるためである。
すなわち、サブ波長構造素子にサブ波長構造ＳＢ１およびサブ波長構造ＳＢ２のようなテーパー形状部を形成することによって、サブ波長構造部分における有効屈折率が連続的に変化して、広い周波数帯において反射防止効果が得られるようになる。また、サブ波長構造ＳＢ２では等幅形状部を備えることによりサブ波長構造ＳＢ１に比べ成形性が向上することに加え、有効屈折率の変化をサブ波長構造ＳＢ１に近づけることでサブ波長構造ＳＢ１と遜色ない広帯域透過率特性が得られる。 Further, in the sub-wavelength structure SB2, a region where the transmittance exceeds 90% is formed in a frequency band of 90 GHz to 350 GHz, and a transmission characteristic comparable to that of the sub-wavelength structure SB1 is obtained.
This is because, as shown in FIG. 3, in the sub-wavelength structure SB2, the change in effective refractive index takes a value close to that of the sub-wavelength structure SB1.
That is, by forming a tapered portion such as the sub-wavelength structure SB1 and the sub-wavelength structure SB2 in the sub-wavelength structure element, the effective refractive index in the sub-wavelength structure portion is continuously changed to prevent reflection in a wide frequency band. An effect comes to be acquired. Further, the sub-wavelength structure SB2 is provided with an equi-width shape portion, so that the moldability is improved as compared with the sub-wavelength structure SB1, and the change of the effective refractive index is made closer to the sub-wavelength structure SB1 so No broadband transmission characteristics are obtained.

比較のため、サブ波長構造ＳＢ３についても検討する。
図５は、サブ波長構造ＳＢ１およびＳＢ３の透過率特性（シミュレーション）を示すグラフである。
サブ波長構造ＳＢ３では、透過率が連続的に９０％を超え始める周波数が１３２ＧＨｚ前後になるとともに、これより高い周波数においても断続的に透過率が９０％を下回る領域が存在する。
すなわち、サブ波長構造ＳＢ３のように、単にテーパー形状部３４の先部３４０２を平面で形成したり、テーパー形状部３４の底部３４０４間の間隙を曲面で形成した場合、図３に示す通り有効屈折率の変化に差が生じるため、サブ波長構造ＳＢ１よりも全体として透過率が低くなり、反射防止性能の向上は図ることができない。 For comparison, the sub-wavelength structure SB3 is also examined.
FIG. 5 is a graph showing transmittance characteristics (simulation) of the sub-wavelength structures SB1 and SB3.
In the sub-wavelength structure SB3, the frequency at which the transmittance starts to exceed 90% is around 132 GHz, and there are regions where the transmittance is intermittently below 90% even at higher frequencies.
That is, when the tip portion 3402 of the tapered portion 34 is simply formed as a plane or the gap between the bottom portions 3404 of the tapered portion 34 is formed as a curved surface as in the sub-wavelength structure SB3, effective refraction as shown in FIG. Since a difference occurs in the change in the rate, the overall transmittance is lower than that of the sub-wavelength structure SB1, and the antireflection performance cannot be improved.

図６は、サブ波長構造ＳＢ２の材料を変更した場合の透過率特性（シミュレーション）を示すグラフである。
実線は酸化アルミニウムでサブ波長構造ＳＢ２を形成した場合の透過率特性であり、図４の実線と同じグラフである。また、一点破線はシリコンでサブ波長構造ＳＢ２を形成した場合の透過率特性である。
シリコンで形成したサブ波長構造ＳＢ２は、回折の影響により３４０ＧＨｚ前後で透過率が低下する領域があるものの、１０５ＧＨｚ前後から連続的に透過率が９０％を超えており、良好な反射防止効果が得られることがわかる。
特に、周波数１１９ＧＨｚ以上３２２ＧＨｚ以下の領域では、酸化アルミニウムおよびシリコンの両方で高い透過率を得られる。具体的には、この周波数帯では酸化アルミニウムで透過率９３％を、シリコンで透過率９４％を、それぞれ超える高い透過率を得られる。 FIG. 6 is a graph showing transmittance characteristics (simulation) when the material of the sub-wavelength structure SB2 is changed.
The solid line is the transmittance characteristic when the sub-wavelength structure SB2 is formed of aluminum oxide, and is the same graph as the solid line in FIG. Also, the dashed line is the transmittance characteristic when the sub-wavelength structure SB2 is formed of silicon.
The sub-wavelength structure SB2 made of silicon has a region where the transmittance decreases around 340 GHz due to the influence of diffraction, but the transmittance continuously exceeds 90% from around 105 GHz, and a good antireflection effect is obtained. I understand that
In particular, in a region where the frequency is 119 GHz or more and 322 GHz or less, high transmittance can be obtained with both aluminum oxide and silicon. Specifically, in this frequency band, high transmittance exceeding 93% with aluminum oxide and 94% with silicon can be obtained.

図７は、サブ波長構造ＳＢ２の反射損失特性（シミュレーション）を示すグラフである。
図７の縦軸は反射損失（リターンロス）［ｄＢ］を示し、横軸は入射波の周波数［ＧＨｚ］を示す。また、実線は酸化アルミニウムで形成したサブ波長構造ＳＢ２、一点破線はシリコンで形成したサブ波長構造ＳＢ２の特性を示す。
酸化アルミニウムおよびシリコンのいずれも、周波数１２０ＧＨｚ前後以上の帯域で反射損失が低減する傾向があり、良好な透過特性（反射防止効果）を得られることがわかる。 FIG. 7 is a graph showing the reflection loss characteristic (simulation) of the sub-wavelength structure SB2.
In FIG. 7, the vertical axis represents reflection loss (return loss) [dB], and the horizontal axis represents the frequency [GHz] of the incident wave. The solid line indicates the characteristics of the sub-wavelength structure SB2 formed of aluminum oxide, and the dashed line indicates the characteristics of the sub-wavelength structure SB2 formed of silicon.
It can be seen that both aluminum oxide and silicon tend to reduce reflection loss in a frequency band around 120 GHz or more, and that good transmission characteristics (antireflection effect) can be obtained.

なお、本発明のサブ波長構造素子１０，２０は、上述した高周波用レンズ以外にも様々な用途に使用可能である。
例えば、本発明のサブ波長構造ＳＢ１，ＳＢ２を誘電損失が大きい誘電体上に形成することにより、入射波の表面反射がなくなり、誘電体内で終端される。すなわち、誘電体にサブ波長構造ＳＢ１，ＳＢ２を形成したサブ波長構造素子１０，２０を電磁波吸収体として用いることができる。
また、サブ波長構造ＳＢ１，ＳＢ２を誘電体上に形成した場合、波長λがサブ波長構造ＳＢ１，ＳＢ２の周期ｐ×誘電体の屈折率ｎより小さくなる電磁波では、回折によりエネルギーを失う。よって、誘電体にサブ波長構造ＳＢ１，ＳＢ２を形成したサブ波長構造素子１０，２０を、高周波を遮断するローパスフィルタとして用いることができる。 The sub-wavelength structure elements 10 and 20 of the present invention can be used for various purposes other than the high-frequency lens described above.
For example, when the sub-wavelength structures SB1 and SB2 of the present invention are formed on a dielectric having a large dielectric loss, surface reflection of incident waves is eliminated and the subwavelength structure is terminated in the dielectric. That is, the subwavelength structure elements 10 and 20 in which the subwavelength structures SB1 and SB2 are formed on the dielectric can be used as the electromagnetic wave absorber.
Further, when the sub-wavelength structures SB1 and SB2 are formed on a dielectric, energy is lost due to diffraction in an electromagnetic wave in which the wavelength λ is smaller than the period p of the sub-wavelength structures SB1 and SB2 × the refractive index n of the dielectric. Therefore, the sub-wavelength structure elements 10 and 20 in which the sub-wavelength structures SB1 and SB2 are formed on the dielectric can be used as a low-pass filter that blocks high frequencies.

以上説明したように、実施の形態にかかるサブ波長構造素子１０，２０は、連続的に幅が変化するテーパー形状部１４，２４がＡＲコートの多層膜と同等に機能して反射防止効果を得られるため、高透過率領域を広帯域化することができる。
また、サブ波長構造ＳＢ２のように等幅形状部２６を設けた場合、サブ波長構造ＳＢ２の最深部は等幅形状部２６間の均一幅の間隙となるので、最深部を鋭角で形成する場合と比較して、成形性が向上し、サブ波長構造素子の製造効率を向上させることができる。更に、等幅形状部２６を設けた場合でも、有効屈折率の変化をサブ波長構造素子１０と近い値にすることで、サブ波長構造素子１０と遜色ない広帯域透過率特性を得ることができる。
また、サブ波長構造ＳＢ２においてテーパー形状部２４の先部２４０２を平坦面に形成するようにすれば、先部２４０２を鋭角で形成する場合と比較して成形性が向上し、サブ波長構造素子の製造効率を向上させることができる。
また、サブ波長構造ＳＢ２においてテーパー形状部２４の底部の幅が等幅形状部２６の幅以下とすれば、テーパー形状部２４を等幅形状部２６上に安定して配置することができる。
また、サブ波長構造素子１０，２０を入射波Ｌ１に対する透過損失が低い酸化アルミニウムまたはシリコンで形成されているので、サブ波長構造素子１０を透過することによる入射波への影響を抑制することができる。 As described above, in the sub-wavelength structure elements 10 and 20 according to the embodiment, the tapered portions 14 and 24 whose widths continuously change function in the same manner as the AR-coated multilayer film, thereby obtaining an antireflection effect. Therefore, the high transmittance region can be widened.
Further, when the uniform width shape portion 26 is provided as in the subwavelength structure SB2, the deepest portion of the subwavelength structure SB2 becomes a uniform width gap between the equal width shape portions 26, and thus the deepest portion is formed at an acute angle. Compared with, the moldability is improved, and the manufacturing efficiency of the sub-wavelength structure element can be improved. Furthermore, even when the equiwidth-shaped portion 26 is provided, by setting the change in the effective refractive index to a value close to that of the sub-wavelength structure element 10, it is possible to obtain broadband transmittance characteristics that are comparable to the sub-wavelength structure element 10.
In addition, if the tip portion 2402 of the tapered portion 24 is formed on a flat surface in the sub-wavelength structure SB2, the moldability is improved as compared with the case where the tip portion 2402 is formed at an acute angle, and the sub-wavelength structure element Manufacturing efficiency can be improved.
In addition, if the width of the bottom of the tapered portion 24 in the sub-wavelength structure SB <b> 2 is equal to or less than the width of the uniform width portion 26, the tapered portion 24 can be stably disposed on the uniform width portion 26.
Further, since the sub-wavelength structural elements 10 and 20 are formed of aluminum oxide or silicon having a low transmission loss with respect to the incident wave L1, the influence on the incident wave due to the transmission through the sub-wavelength structural element 10 can be suppressed. .

１０，２０……サブ波長構造素子、１２，２２……基板、１４，２４……テーパー形状部、１４０２，２４０２……先部、１４０４，２４０４……底部、２６……等幅形状部、Ｆ１……第１の面、Ｆ２……第２の面、Ｌ１……入射波、Ｌ２……出射波、ＳＢ１，ＳＢ２……サブ波長構造   10, 20 ... sub-wavelength structure element, 12, 22 ... substrate, 14, 24 ... taper-shaped part, 1402, 2402 ... tip part, 1404, 2404 ... bottom part, 26 ... equi-width shaped part, F1 ... First surface, F2 ... Second surface, L1 ... Incoming wave, L2 ... Outgoing wave, SB1, SB2 ... Sub-wavelength structure

Claims (4)

基板の厚さ方向の一方に設けられ入射波の入射面となる第１の面と、
前記基板の厚さ方向の他方に設けられ前記入射波が出射する第２の面とを備え、
前記第１の面または前記第２の面の少なくとも一方に前記入射波の波長より小さい周期を有するサブ波長構造を有するサブ波長構造素子であって、
前記サブ波長構造は、前記基板から立設され前記基板から離れるに従って断面の幅が狭くなる複数のテーパー形状部と、前記テーパー形状部が最大幅となる底部と前記基板との間に設けられ、断面の幅が均一な等幅形状部と、を備え、
前記等幅形状部の幅は、前記テーパー形状部の最大幅より大きい寸法で形成されている、
ことを特徴とするサブ波長構造素子。 A first surface provided on one side in the thickness direction of the substrate and serving as an incident surface for incident waves;
A second surface provided on the other side of the substrate in the thickness direction from which the incident wave is emitted;
A sub-wavelength structure element having a sub-wavelength structure having a period smaller than the wavelength of the incident wave on at least one of the first surface and the second surface,
The sub-wavelength structure is provided between a plurality of taper-shaped portions that are erected from the substrate and have a cross-sectional width that decreases as the distance from the substrate increases, and a bottom portion where the taper-shaped portion has a maximum width, and the substrate. An equal-width shaped portion having a uniform cross-sectional width,
The width of the equal width shape portion is formed with a dimension larger than the maximum width of the taper shape portion,
A subwavelength structure element characterized by the above. 前記テーパー形状部が最小幅となる先部は平坦面で形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載のサブ波長構造素子。 The tapered portion has a minimum width and the tip is formed with a flat surface.
The subwavelength structure element according to claim 1 . 請求項１または２記載のサブ波長構造素子の製造方法であって、A method of manufacturing a subwavelength structure element according to claim 1 or 2,
前記基板の前記第１の面を、先部に近づくにつれて断面の幅が細くなる第１のダイシングブレードで切断して複数の前記テーパー形状部を形成する工程と、Cutting the first surface of the substrate with a first dicing blade whose cross-sectional width becomes narrower as it approaches the tip, and forming a plurality of tapered portions;
複数の前記テーパー形状部の間を、断面の幅が一定の第２のダイシングブレードで切断して前記等幅形状部を形成する工程と、Cutting the space between the plurality of tapered portions with a second dicing blade having a constant cross-sectional width to form the uniform width portion; and
を含んだことを特徴とするサブ波長構造素子の製造方法。A method for manufacturing a subwavelength structure element, comprising: 請求項１または２記載のサブ波長構造素子の製造方法であって、A method of manufacturing a subwavelength structure element according to claim 1 or 2,
先部に近づくにつれて断面の幅が細くなるテーパー刃と、前記テーパー刃から突出し断面の幅が一定の等幅部と、有するダイシングブレードで、前記基板の前記第１の面を切断して前記サブ波長構造を形成する、A dicing blade having a tapered blade whose cross-sectional width becomes narrower as it approaches the tip portion, and a constant-width portion protruding from the tapered blade and having a constant cross-sectional width, and cutting the first surface of the substrate to Forming a wavelength structure,
ことを特徴とするサブ波長構造素子の製造方法。A method of manufacturing a sub-wavelength structure element.
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