JP7096738B2 - 凹面回折格子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2では、凹面基板上に格子溝の間隔を不等間隔にレジストを形成し、イオンエッチングによりラミナー型(矩形)格子溝を形成し、凹面回折格子を作製している。特許文献3では、鋸歯形状の格子溝を有する平面回折格子を凹凸面基板で挟み込み、変形させ、凸面基板上に接合して、凹面回折格子の型を形成している。その凹面回折格子の型を金属や樹脂などに転写して凹面回折格子を作製している。
また、本発明は、一定のブレーズ角の鋸歯形状を有し、不等間隔の格子溝を備えた凹面回折格子を光学装置に搭載することで、球面収差の抑制により回折効率を向上でき且つ検出器を直線上に設置可能とし得る光学装置を提供する。
また、本発明によれば、一定のブレーズ角の鋸歯形状を有し、不等間隔の格子溝を備えた凹面回折格子を光学装置に搭載することで、球面収差の抑制により回折効率を向上でき且つ検出器を直線上に設置可能とし得る光学装置を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
また、凹面回折格子2で一定のブレーズ角212を有することで、特有の波長の光を選択的に分光できるため、ノイズ(迷光)の小さい光学装置1とでき、検出効率を向上することができる。
また、本実施例によれば、一定のブレーズ角の鋸歯形状を有し、不等間隔の格子溝を備えた凹面回折格子を光学装置に搭載することで、球面収差の抑制により回折効率を向上でき且つ検出器を直線上に設置可能とし得る光学装置を提供することが可能となる。
また、本実施例によれば、検出器を直線上に設置できるため、小型の光学装置を実現できる。
更には、光学素子の部品点数が少ない低コストの光学装置を実現できる。
次に、図6(b)に示す凹面回折格子の型上に金属層を形成する工程にて、鋸歯形状の格子溝31を有する凹面回折格子の型3上に剥離層(図示せず)、金属層22を形成する。図6(c)に示す金属層上に凹面基板を設置する工程では、金属層22上に樹脂層23を形成した後、樹脂層23の上に凹面基板24を設置する。
次に、図7(d)に示す凹面基板を取り外す工程では、荷重を印加した状態で冷却させて、接着層33を硬化させ、凹面基板35を取り外す(除去する)。続いて、図7(e)に示す金属製回折格子の外周部を除去することで凹面回折格子の型を得る工程にて、曲面上に変形した金属製回折格子32の外周部(金属製回折格子32のうち凸面基板34の凸面よりも外側へと延在する外周部)を除去することで、凹面回折格子の型3を形成する。金属製回折格子32を凹面基板35に倣わせて曲面に変形させることで、格子溝31を形成した面は、凹面基板35の面精度となる。また、接着層33は、接着時に軟化しており、金属製回折格子32の厚さばらつき、凸面基板34の面精度ばらつきの影響を吸収することができる。
半導体プロセスにより平面基板上に格子溝31を作製すると、曲面上へのフォトリソグラフィ及びエッチングと比較して、一定のブレーズ角度312(図6)を有する鋸歯形状の格子溝31を、形状ばらつきを少なく形成しやすいと共に、従来のフォトリソグラフィやエッチングに適用する装置を適用できる。これらの方法で作製した平面状の回折格子基板(金属製回折格子)32を曲面に変形させて、凸面基板34に実装するため、曲面(凸面)全面において、ほぼ一定のブレーズ角度を有する鋸歯形状を有し、ブレーズ方向に等差的に間隔を変化させた格子溝31を有する凹面回折格子の型3を作製することができる。
また、本実施例によれば、凹面回折格子の型3の面精度を向上することが可能となる。
図8(c)に示す平面回折格子から金属製回折格子を剥離する工程では、平面回折格子40からシード膜をエッチングして、金属製回折格子42を剥離する。ここで、金属製回折格子42の鋸歯形状の格子溝41bは、ブレーズ方向に等差的に拡大した間隔で形成される。換言すれば、金属製回折格子42の格子溝41bの間隔をブレーズ方向に沿って段階的に拡大させている。従って、ブレーズ方向に沿って、金属製回折格子42は、相互に隣接する格子溝41bの間隔が狭間隔から広間隔へと段階的に徐々に変化する形状を有する。
図10(c)に示す金属製回折格子を形成する工程では、平面回折格子60から金属材料を剥離させ、ブレーズ方向に等差的に拡大した間隔で、鋸歯形状の格子溝61bを有する金属製回折格子62を形成する。換言すれば、金属製回折格子62の格子溝61bの間隔をブレーズ方向に沿って段階的に拡大させている。従って、ブレーズ方向に沿って、金属製回折格子62は、相互に隣接する格子溝61bの間隔が狭間隔から広間隔へと段階的に徐々に変化する形状を有する。ここで、フォトリソグラフィでの平面回折格子60の作製は、機械刻印と比較して、短時間で作製でき、且つ平面回折格子60から金属製回折格子62を剥離する際に、レジスト(樹脂)を溶解させることで、容易に剥離させることができる。
2…凹面回折格子
3,4,5,6…凹面回折格子の型
11…光源
12a,12b…集光レンズ
13…試料室
14…スリット
16…検出器
21…格子溝
22…金属層
23…樹脂層
24…凹面基板
30,50,60…平面回折格子
31,41,51,61…格子溝
32,42,52,62…金属製回折格子
33,43,53,63…接着層
34,44,54,64…凸面基板
35,45,55,65…凹面基板
Claims (5)
- 光を分光、集光する凹面回折格子であって、
凹面状の基板上に鋸歯形状の格子溝を有し、前記鋸歯形状の格子溝の間隔が不等であって、前記格子溝の間隔がブレーズ方向に等差的に縮小させた形状を有すると共に一定のブレーズ角を有することを特徴とする凹面回折格子。 - 光を分光、集光する凹面回折格子であって、
凹面状の基板上に鋸歯形状の格子溝を有し、前記鋸歯形状の格子溝の間隔が不等であって、相互に隣接する格子溝の間隔がブレーズ方向に沿って広間隔から狭間隔へと段階的に徐々に変化する形状をすると共に一定のブレーズ角を有することを特徴とする凹面回折格子。 - 請求項1又は請求項2に記載の凹面回折格子において、
光を分光、集光する凹面が、球面であることを特徴とする凹面回折格子。 - フォトリソグラフィおよびエッチング、または機械加工により、平面状基板上に鋸歯形状を形成し、不等間隔の格子溝であって、格子溝の間隔がブレーズ方向に等差的に縮小させた形状を有すると共に一定のブレーズ角を有するよう形成して、平面状の回折格子基板を作製する工程と、
前記格子溝が形成された面に凹面が対向するよう凹面基板を設置すると共に、前記格子溝が形成された面とは反対側の面に凸面が対向するよう接着層を介して凸面基板を設置する工程と、
前記平面状の回折格子基板の格子溝が形成された面を前記凹面基板に倣わせると共に、前記接着層により前記平面状の回折格子基板を前記凸面基板に接着する接着工程と、
前記凹面基板が取り外された後、前記平面状の回折格子基板のうち前記凸面基板の凸面よりも外側へと延在する外周部を除去し、凹面回折格子の型を形成する工程と、
前記凹面回折格子の型を、金属または樹脂の表面に転写する工程と、を備えることを特徴とする凹面回折格子の製造方法。 - フォトリソグラフィおよびエッチング、または機械加工により、平面状基板上に鋸歯形状を形成し、不等間隔の格子溝であって、相互に隣接する格子溝の間隔が、ブレーズ方向に沿って広間隔から狭間隔へと段階的に徐々に変化する形状を有すると共に一定のブレーズ角を有するよう形成して、平面状の回折格子基板を作製する工程と、
前記格子溝が形成された面に凹面が対向するよう凹面基板を設置すると共に、前記格子溝が形成された面とは反対側の面に凸面が対向するよう接着層を介して凸面基板を設置する工程と、
前記平面状の回折格子基板の格子溝が形成された面を前記凹面基板に倣わせると共に、前記接着層により前記平面状の回折格子基板を前記凸面基板に接着する接着工程と、
前記凹面基板が取り外された後、前記平面状の回折格子基板のうち前記凸面基板の凸面よりも外側へと延在する外周部を除去し、凹面回折格子の型を形成する工程と、
前記凹面回折格子の型を、金属または樹脂の表面に転写する工程と、を備えることを特徴とする凹面回折格子の製造方法。
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