JPH02157889A - ホログラフィック光学素子を用いるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、ホログラフィック素子に関するものであり、
ホログラフィック光学素子を用いる方法および装置に関
するものである。

［発明の背景］ 反射型のホログラフィック光学素子を用いる細い帯域幅
の光学フィルターは知られており、ホログラフィック光
学素子にて得られる最小の帯域幅は、ホログラフィック
材料またはフィルムの厚みが厚くなるほど小さくできる
こともまた知られている。このように、ｌｎｍ程度のス
ペクトル帯域幅というような非常に細い帯域幅の光学フ
ィルターを得るためには、比較的厚いフィルムが必要と
されることが明らかである。

その目的のための充分な有効厚さを持つ適当な厚みの反
射型ホログラフィック光学素子を形成することは、これ
までのところ困難であるとされている。

上記の有効Ｊブさはまず、 ａ）処理溶液のフィルムの厚み方向に拡散する能力 ｂ）フィルムの厚み方向での露光用ビームの減衰Ｃ）フ
ィルムの厚み方向に記録される干渉縞の段階的な位相変
化を生じる、露光に対する平均のフィルム反射指数への
依存性 というような条件により決定される。

これらの問題の結果として、フィルムの使用可能な厚み
部分は事実上かなりむだにされ、記録されたホログラム
は、激しく変動するか、乱れることになる。このように
、ある程度厚いフィルムであっても、非常に細い実行帯
域幅を得ることがむずかしい。

一般的に、非常に厚いフィルムはより薄いフィルムに比
較して製造することが難しいということができ、厚いフ
ィルムの製造については、フィルムの接着と製品品質の
問題により、コーティングおよび製造工程の間に収率が
低くなる傾向があるということができる。

［発明の目的］ 本発明の目的は、前述の問題を効率のよい方法で解決す
るホログラフィック光学素子を用いる方法および装置を
提供することにある。

［発明の要旨］ 本発明は、相対的に薄い透過型ホログラフィック光学素
子を、充分大きな有効厚さの反射型ホログラムの性質と
特性とを示すように用いる方法であって、ホログラフィ
ック材料の厚み方向に配列された干渉縞平面に、そのホ
ログラフィック光学素子の端面を介して信号を送り、該
透過型ホログラフィック光学素子を、その条件下におい
て、充分な有効厚みを持つ相対的に厚い反射型ホログラ
フィック光学素子のように応答させることを特徴とする
方法を提供する。

また、本発明は、細い帯域幅の光学フィルターの形態の
装置であって、透過型ホログラムが形成されているホロ
グラフィック材料の薄いフィルムを含み、干渉縞平面が
ホログラフィック材料の厚み方向に配列している透過型
ホログラフィック光学素子、および、透過型ホログラフ
ィック光学素子がその使用状態において、充分な有効厚
みの反射型ホログラムのホログラフィックな性質と特性
とを示す相対的に厚い反射型ホログラフィック光学素子
として応答するように、ホログラフィック材料の端部を
介して干渉縞の信号を送るための信号付与手段を含む装
置をも提供する。

また、本発明は、ホログラフィック材料のフィルムを用
意すること、および、該フィルム内に、その材料の厚み
方向に干渉縞平面もしくは表面が配列、形成するように
複数の干渉縞をフィルム内に発生させ、これによりフィ
ルムの端面に入射する（２号付与ビームに応答する反射
型ホログラムを製造することからなることを特徴とする
ホログラフィック光学フィルター素子の製造方法をも提
供する。

さらにまた本発明は、材料の厚み方向に配列された干渉
縞平面もしくは表面の形態にある複数の干渉縞内を固定
状態にて含むホログラフィック材料のフィルムからなり
、フィルムの端面を介して読み出すことができる反射型
ホログラフィック素子であることを特徴とするホログラ
フィック光学フィルターをも提供する。

本発明の好ましい態様は１次のとおりである。

（１）ホログラフィック材料が１、感光性ホログラフィ
ック材料であることを特徴とするホログラフィック光学
素子を用いる方法。

（２）透過型ホログラムが、ホログラフィック材料に対
し一方の側から入射する二つの別々の製造用ビームから
作製されたものであることを特徴とするホログラフィッ
ク光学素子を用いる方法。

（３）透過型ホログラムが、第一の製造用ビームと鏡に
よって形成された虚像である第二の製造用ビーム（ただ
し、両方のビームが事実上ホログラフィック材料の一方
の側から入射している）により作成されたものであるこ
とを特徴とするホログラフィック光学素子を用いる方法
。

（４）固定波長型、すなわち波長不変型のホログラフィ
ック光学素子の作製においては、二つの製造用ビームを
分離するビーム分離角が一定に保たれて等間隔の干渉縞
平面が製造され、これにより特定の作用波長（実行波長
）が得られるようにされていることを特徴とするホログ
ラフィック光学素子を用いる方法。

（５）波長が変動する型、すなわち波長可変型のホログ
ラフィック光学素子の作製においては、二つの別々のビ
ーム源から発射される二つの製造用ビームを分離するビ
ーム分離角が、ホログラフィック材料をはさんで二つの
ビームの間の等距離にある線に沿った各位置で段階的に
変えられ、それによっ′て段階的に変動する間隔の干渉
縞平面が、ある範囲の作用波長を達成するように製造さ
れていることを特徴とするホログラフィック光学素子を
用いる方法。

（６）干渉縞に、ホログラフィック材料の厚みよりも小
さな大きさを有する焦点合せされたスポット径を持つ細
く厳密に焦点合せされた信号付与ビームによって信号が
付与されることを特徴とするホログラフィック光学素子
を用いる方法。

（７）波長可変型光学フィルターの干渉縞に信号を付与
する操作を、ホログラフィック光学素子を静止した状態
にしておいて、ホログラフィック光学素子の端面に沿っ
て信号付与ビームを走査させ、ホログラフィック光学素
子の端面に沿った特定位置で信号を読み出すことにより
行なうことを特徴とするホログラフィック光学素子を用
いる方法。

（８）波長可変型光学フィルターの干渉縞に信号を付与
する操作を、信号付与ビームを静止した状態にしておい
て、ホログラフィック光学素子の端面に沿って信号付与
ビームを走査させ、ホログラフィック光学素子の端面に
沿ワだ特定位置で信号を読み出すことにより行なうこと
を特徴とするホログラフィック光学素子を用いる方法。

（９）波長可変型光学フィルターの作用波長が、８００
ｎｍと１２００ｎｍとの間にあることを特徴とするホロ
グラフィック光学素子を用いる方法。

本発明の装置の好ましい態様は、次のとおりである。

（１）波長が変動する型、すなわち波長可変型のホログ
ラフィック光学素子の作製するための透過型ホログラフ
ィック光学素子が、二つの別々のビーム源から発射され
る二つの製造用ビームを分離するビーム分離角が、ホロ
グラフィック材料をはさんで二つのビームの間の等距離
にある線に沿った各位置で段階的に変えられ、それによ
って段階的に変動する間隔の干渉縞平面が、ある範囲の
作用波長を達成するように製造されたものであることを
特徴とする光学フィルターを製造する装置。

（２）信号付与手段が、ホログラフィック材料のＮみよ
りも小さな大きさを有する、細く厳密に焦点合せされた
信号付与ビームを提供するものであることを特徴とする
光学フィルターを製造する装置。

（３）ホログラフィック光学素子が、基板と被覆板の間
にはさまれたホログラフィック材料の積層体であること
を特徴とする光学フィルターを製造する装置。

（４）基板が、ガラスからなることを特徴とする光学フ
ィルターを製造する装置。

（５）被覆板が、ガラスからなることを特徴とする光学
フィルターを製造する装置。

（６）基板が、プラスチックからなることを特徴とする
光学フィルターを製造する装置。

（７）被覆板が、プラスチックからなることを特徴とす
る光学フィルターを製造する装置。

（８）被覆板が、金属からなることを特徴とする光学フ
ィルターを形成する装置。

（９）ホログラフィック材料の露出端面が、フィルム端
面を覆うように材料の細片て保護されていることを特徴
とする光学フィルターを製造する装置。

（ｌＯ）材料の細片が、ガラスからなることを特徴とす
る光学フィルターを製造する装置。

（１１）材料の細片が、プラスチックからなることを特
徴とする光学フィルターを製造する装置。

（１２）ホログラフィック材料が、感光性ホログラフィ
ック材料であることを特徴とする光学フィルターを製造
する装置。

（１３）感光性ホログラフィック材料が、重クロム酸ゼ
ラチンからなることを特徴とする光学フィルターを製造
する装置。

（１４）感光性ホログラフィック材料が、光重合性高分
子物質からなることを特徴とする光学フィルターを製造
する装置。

（１５）干渉縞が、ホログラフィック材料の端部に対し
である角度を持っていることを特徴とする光学フィルタ
ーを製造する装置。

（１６）干渉縞が曲面であることを特徴とする光学フィ
ルターを製造する装置。

本発明のホログラフィック光学フィルター素子の製造方
法の好ましい態様は、次のとおりである。

（１）フィルター素子が、帯域フィルターであることを
特徴とするホログラフィック光学フィルター素子の製造
方法。

本発明のホログラフィック光学フィルターの好ましい態
様は、次のとおりである。

（１）光学フィルターが、帯域特性を有することを特徴
とするホログラフィック光学フィルター素子の製造方法
。

［発明の詳細な記述］ 本発明に従って、充分大きな有効厚みの反射型ホログラ
ムの性質と特性とを持たせるための、相対的に薄い透過
型ホログラフィック光学素子のホログラフィック材料を
用いる方法が提供される。

上記ホログラフィック材料では、ホログラフィック材料
の厚み方向に配列している干渉縞平面には、ホログラフ
ィック素子の端部を介して信号が送られ、透過型ホログ
ラフィック光学素子は、この条件下において、充分の有
効厚みの相対的に厚い反射型ホログラフィック光学素子
として応答する。

好ましくは、ホログラフィック材料は、重クロム酸ゼラ
チンまたは光重合性高分子物質からなる感光性ホログラ
フィック材料である。

透過型ホログラムは、ホログラフィック材料の一方の側
から照射される二つの別々の製造用ビームを用いて作製
されてもよい。

透過型ホログラムは、また、第一の製造用ビームと鏡に
よって形成される虚像である第二のビームとの、事実上
ホログラフィック材料の一方の側から照射される二つの
ビームを用いて作製されてもよい。

固定波長型すなわち波長不変型ホログラフィック光学素
子の作製では、特定のホログラフィック光学素子と光学
フィルターとの作用波長を達成するような単一の間隔の
干渉縞平面を製造するために、ビームの間の分離角は一
定に維持される。

位置によって波長が変わる可変型ホログラフィック光学
素子の作製では、二つの躍れたビーム源から放射される
二つのビームを分離するビーム分離角は、ホログラフィ
ック材料をはさむ二つのビーム源の間の等距離の線に沿
う各位置て、段階的に変えられる。これによって、段階
的可変−分離型干渉縞平面が、ある幅を持ったホログラ
フィック光学素子と光学フィルターとの作用波長を達成
するようにホログラフィック材料内に形成される。

ホログラフィック光学素子は、好ましくは、無処理、必
要により処理されたホログラフィック材料が、ガラスま
たはプラスチックの基板と被覆板との間にはさまれた形
態の積層体である。ある環境下では、被覆板は金属であ
ワてもよい。

ホログラフィック材料の露出された端面は、ガラスまた
はプラスチックであってよい薄い細片により、フィルム
端を覆うように環境から保護されていてもよい。

ホログラフィック材料よりも小さい寸法に焦点合せされ
たスポット径を有する細くて厳密に焦点合せされた信号
付与ビームが、干渉縞に信号を送るために用いられる。

本発明は、また、細い帯域幅の光学フィルターであって
、透過型ホログラムが形成されているホログラフィック
材料の薄いフィルムを含み、干渉縞平面がホログラフィ
ック材料の厚み方向に配列している透過型ホログラフィ
ック光学素子、および、透過型ホログラフィック光学素
子が、操作下において、充分な有効厚みの反射型ホログ
ラムのホログラフィックな性質と特性とを実現する相対
的に厚い反射型ホログラフィック光学素子のような応答
を生じさせる、ホログラフィック材料の端面を介して干
渉縞に信号を付与するための信号付与手段、からなる装
置にも関する。

信号付与手段により提供される厳密に焦点合せされた信
号付与ビームで固定波長すなわち波長不変型光学フィル
ターの干渉縞に信号を付与することは、光学フィルター
がピーク回折効率の単一波長で作動することを可能にす
る。

厳密に焦点合せされた信号付与ビームで波長可変型光学
フィルターの干渉縞に信号を付与することは、光学フィ
ルターがピーク回折効率の複数の波長で作用させること
を可能にする。

波長可変型光学フィルターの干渉縞への信号付与は、ホ
ログラフィック光学素子を固定しておいて信号付与端面
に沿って信号付与ビームを走査するか、代りに信号付与
ビームを固定しておいてそのビームに関してホログラフ
ィック光学素子を動かして、ホログラフィック光学素子
の信号付与端面に沿う特定位置に信号を送ることにより
得られる。

本発明は、添付図面を参照して読めば、下記のいくつか
の態様例からさらによく理解されるであろう。

第１図は、二つの製造用ビームによる透過型ホログラフ
ィック光学素子を作製するための露光システムの模式図
である。

第２図は、二つの製造用ビームによる反射型ホログラフ
ィック光学素子を作製するための露光システムの模式図
である。

第３図は、「厚いホログラム格子のための結合波動理論
（”Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｗａｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｆｏｒ
　Ｔｈｉｃｋｌｌｏｌｏｇｒａｍ　Ｇｒａｔｉｎｇｓ”
、Ｈ，Ｋｏｇｅｌｎｉｋ　）　Ｊから誘導された、フィ
ルム厚みが反射型ホログラムの最小達成帯域幅とどのよ
うに関係しているかを示すグラフである。

第４図は、透過型ホログラフィック光学素子、および、
感光性フィルム内の干渉縞の配列を作製するための露光
形態、ならびに比較的厚い反射型ホログラフィック光学
素子として応答するように素子の端面に信号付与する状
態の、ホログラフィック光学素子（簡単にするために感
光性材料のみが示されている）の模式図である。

第５図は、本発明の使用に適する焦点合せされたガウス
型信号付与レーザービームの状態を示す図である。

第６図は、本発明の使用に適する位相ホログラフィック
材料を含むホログラフィック光学素子の構成、および、
材料の端面がどのように保護されるているかを模式的に
（縮尺によらない）示す図である。

第７図は、第４図とは別のホログラフィック光学素子の
構成の露光形態を示す模式図である。

第８図は、本発明に従う光学フィルターとして使用する
ための波長可変型ホログラフィック光学素子（簡単にす
るために感光性材料のみが示されている）の構成状態を
示す模式図である。

第９図は、焦点源から発生する二つのビームを用いる光
学フィルターとして使用するための波長可変型ホログラ
フィック光学素子（簡単にするために感光性材料のみが
示されている）の構成のひとつの系の模式図である。

第１０図は、焦点源から発生する単一のビームを用いる
透過型ホログラフィック光学素子（簡単にするために感
光性材料のみが示されている）の構成の別の系の模式図
である。

第１１図は、８５０ｎｍと１２００ｎｍの間に波長を有
する波長可変型フィルターの理論的スペクトル挙動を示
すグラフである。

図面を参照するに、まず、ホログラフィック素子の作製
方法を認識することが必要である。簡単にいうと二つの
基本的なタイプがあり、それは第１図に示される透過型
ホログラフィック素子と、第２図に示される反射型ホロ
グラフィック素子である。

ホログラムは、たとえば重クロム酸ゼラチンまたは光重
合性高分子物質からなる感光性ホログラフィック材料Ｈ
Ｆ中に形成される。光の二つの収わんビームが合うとき
に、それらが明部と＃部ととにみえる「干渉縞」を形成
するように干渉することは、よく知られている。二つの
ビームが感光性フィルムまたはホログラフィック材料中
で干渉すると、干渉縞がホログラフィック材料内に変化
として記録される。結果として、ホログラフィック材料
内にそのように記録された縞模様が、必要なフィルム処
理のあとで、ホログラフィック光学素子を形成する。透
過型ホログラフィック光学素子は、第１図のように、二
つのビームＢ１と８２とが感光性フィルムの一方の側か
らのみ入射するときに製造される。反射型ホログラフィ
ック光学素子は、第２図のように、二つのビームＢｌと
８２とが感光性フィルムの相対する側から入射するとき
に製造される。

もし、透過型および反射型ホログラフィック素子の両方
において、ビームが平面波からなると仮定すると、干渉
縞ＩＦは二つのビームの間の角の二等分線に平行な方向
に形成される。従って、透過型ホログラフィック素子の
場合には干渉縞ＩＦはフィルムの厚み方向に形成され、
一方、反射型ホログラフィック素子の場合には干渉縞Ｉ
Ｆはフィルムの平面に沿って形成される。

透過型および反射型ホログラフィック光学素子の両方に
おいて、像の復元（再生）は、通常ホログラフィック素
子の表面に照射される復元ビームの配列により達成され
る。

第３図には、［厚いホログラム格子のための結合波動理
論（”’Ｃｏｕｐｌｅｄ　１！ａｗｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　
ｆｏｒ　ＴｈｉｃｋＨｏｌｏｇｒａｍ　Ｇｒａｔｉｎｇ
ｓ”）　Ｊ　　（Ｈ，にｏｇｅｌｎｉｋ、Ｔｈｅ　Ｂｅ
ｌｌｓｙｓｔｅｍｓ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎ
ａｌ、４８（９）、２９０９−２９４７（１９６９））
から引用された１μｍで表わされるフィルム厚み（ｙ軸
）に対して、ｎｍで表わされる帯域幅（フル・ウェーブ
・ハーフ・マキシマム（ＦｕｌｌＷａｖｅ　Ｈａｌｆ　
ＭａｘＬｓ＋ｕｍ）　−Ｆ　Ｗ　ＨＭで測定）のグラフ
が示されている。このグラフの考察から、光学フィルタ
ーのための非常に細い帯域幅を得るためには、フィルム
厚みを比較的厚くすることが必要とされることが明らか
である。例えば、１ｎｍ程度の非常に細いスペクトル帯
域幅を得るためには、この理論かられかるように、必要
とされるフィルムの厚みは、７００μｍから８００μｍ
程度である。

本発明の説明において、上記概論で与えられた問題は、
透過型ホログラムとして作製された標準のホログラフィ
ック光学素子が、干渉縞平面が形成されている端面から
見るときには、充分な有効厚みを有する反射型ホログラ
フィック光学素子のように見なすことができる、という
認識において有利である。

だから、ホログラム厚みは、フィルムの表面から裏面の
間の距離ではなく、フィルム面に沿った大きさとなる。

そのような配置をすると、製造および処理する薄いフィ
ルムで容易にと、非常に厚いフィルムとして扱うことが
できるという点で有利である。特に本発明の方法は、た
とえば１００〜２００μｍの与えられたフィルム厚みで
、同様の性質の、たとえば５００〜１０００μｍという
比較的大きな有効厚みのフィルムのホログラフィック性
質および特性を、そのような厚いフィルムの製造に普通
はつきまとう問題を避けて、達成することができる。

第４図を参照すると、この概念がどのように実現される
かがわかる。ホログラフィック材料）ＩＦは、透過型ホ
ログラムをその中に通常かつ既知の方法で露光ビームＥ
ＢＩおよびＥＢ２により記録する。これは、第１図を参
照して説明するように、フィルムの厚み方向に記録され
る干渉縞ＩＦ（第４図も参照のこと）によりフィルムに
形成されることになる干渉模様をもたらす。

ホログラフィック光学素子内の干渉縞には、適当な信号
付与手段、たとえばレーザーおよびレンズ系（図示なし
）から発射される、細く厳密に焦点合せされた信号付与
ビームＩＲＢにより、端面から信号が付与される。回折
ビームは、ＲＢで示されている。

信号付与ビームＩＲＢの焦点合せされたスポット径を決
める要素は、フィルム厚みである。明らかに、焦点合せ
されたスポット径は、フィルム自身の端面よりも小さな
大きさを持っている。

種々な他の要素が、この配置の最適スポット径を決める
。たとえば、波長可変型フィルターでは干渉縞の間隔は
連続的に変化し、フィルムの厚みは、スポット径に対応
して理解される。この要素は、細い帯域幅の対象物を得
るために、できるだけ縞の間隔のわずかの変化をもとら
えるように、スポット径を小さくすることを要求してい
る。

小さいスポット径を得るために、非常に厳密に焦点合せ
されたビームが必要である（第５図参照）。しかし、厳
密に焦点合せされたビームＩＲＢは、スポットの焦点面
ＦＰを越えると速やかに発散することが知られている。

結果として、この小さいスポット径は、フィルムの端面
かあるいはフィルム内の一点かの、フィルムの厚みの一
点にしか存在していないことになる。さらに、発散する
ビームの広い領域は、帯域幅の広がりを生じる縞への入
射角の中での変化として見える。最適スポット径は、こ
のように、フィルム厚み、有効ホログラム厚み、要求さ
れる波長可変性の程度、などの兼合いにより決定される
。

焦点合せされた信号付与ビームＩＲＢの形状は、第５図
に示されている。焦点面ＦＰの最も細くくびれた部分の
寸法は２Ｗ０であり、ビームは細くくびれだ部分を越え
ると２ｗの寸法に発散する。発散角θとビーム寸法２ｗ
とを焦点の寸法２Ｗ、に関連づける式は、次式である。

変下の変化する波長で機能する別の型との、細い帯域幅
のホログラフィック光学フィルターの二つの型が示され
ている。

第６図から第１１図を参照すると、細い幅の光学フィル
ターに使用されるホログラフィック光学素子は、二つの
別々のレーザーの組合せまたは露光ビーム、たとえばＦ
ＢＩおよびＥＢ２　（第４図参照）、および、感光性板
の同じ側から入射する焦点源ｐｓｔおよびＰＳ２（第８
図参照）からのビームにより、透過型ホログラフィック
素子として作製されることが理解される。光学フィルタ
ーとして使用される固定波長ホログラフィック光学素子
（波長不変型）の作製のために、ビーム分離角θは、作
製の間、一定に保たれることが理解される。しかし、光
学フィルターとして使用される波長変化型のホログラフ
ィック光学素子（波長可変型）の作製のためには、ビー
ム分離角θは、ａＰＱ（第８図参照）に沿って段階的に
変化する。

第６図を参照すると、ホログラフィックフィルムＨＦは
、典型的には重クロム酸ゼラチンまたは光重合性高分子
物質である感光性ホログラフィック材料であり、そのま
まか、必要により処理された状態で外部から保護される
ようにされている。

典型的には、フィルムは、基板ＧＳおよび被覆板ＧＣの
あいだにはさまれている。基板ＯＳおよび被覆板ＧＣは
ガラスあるいはプラスチック材料でよく、ある環境下で
は被覆板は金属でもよい。干渉縞！Ｆを含み、干渉縞平
面がフィルムの厚み方向に配列されている（第４図参照
）フィルム端面は、うすいガラスの細片ＬＧＳあるいは
プラスチツクのような他の適当な材料により、フィルム
端面（第６図に示すように矢印で指示する方向）を覆う
ように保護されている。

このいわゆる端面形成型の反射型ホログラフィック光学
素子は、信号取り出し可能端面に実質的に平行な干渉縞
平面からなる。光学フィルターとして使用されるそのよ
うなホログラフィック光学素子を作動させる波長λｔ（
すなわち、ピーク回折効率の波長）は、干渉縞平面の間
隔ｄにより決められ、これは露光ビームの角度によって
決められる間隔である。板平面の法線に対して、露光ビ
ームの角度を小さくすればするほど、干渉縞の間隔およ
び作用波長が大きくなる。

第４図を参照すると、固定された信号付与角φ（フィル
ム内の屈折はφ、）の関係は、ブラッグの条件式により
定められ１次式のように書くことができる。

λｔ＝２ｎｄ　　ｃｏｓφｆ （ここに、スネルの法則により、 ｓｉｎφ、＝ｓｉｎφである） このことは第４因に示されてあり、信号付与および回折
ビームが光線ＩＲＢおよびＲＢによりそれぞれ表わされ
る。この型のホログラムのために、連係する作製ビーム
は、光線ＥＢＩおよびＥＢ２により表わされる。縞の間
隔ｄは、波長および作製ビームの角度により、通常、次
式により与えられる。

ｎｄ（ｓｉｎφ、（＋　ｓ　ｉ　ｎ−１「）＝λ。

（ここに、λ。は作製ビームの波長であり、ｎはフィル
ム屈折指数である） φｌ２、φ２ｆは、フィルム内への二つの作製ビームの
入射角である。これらは、スネルの法則を用いて、空気
中での角φ１．φ２に関連づけることができる。すなわ
ち、 ｎ　　　ｓｉｎφｔｒ：　ｓ　　ｉ　　ｎφ自ｎ　　ｓ
ｉｎφ２．＝　ｓ　ｉ　ｎ−１である。

（ここで、ｄ（ｓｉｎφ、＋ｓｉｎφ２）＝λゎである
） フィルムに実質的に垂直な、すなわち端面に平行な干渉
縞平面を製造するために、二つの作製ビームは、フィル
ムに対して等しい角度、すなわちφ、；φ２＝φにて与
えなければならない。このような環境では、上記の式は
、次のように簡略化される。

２ｄ　　ｓｉｎφ＝λ。

二つの作製ビームＥＢＩおよびＥＢ２を含む平面は、フ
ィルム平面に対して垂直である必要はなく、第７図に示
すように、記録される干渉縞の構成を変えることなく。

９０°以下の立ち上がり角αで傾くようにしてもよい。

光学フィルターとして使用する波長可変型ホログラフィ
ック素子を作製するために、干渉縞間隔ｄ、すなわち二
つの作製ビームの角度の分離は、波長変動方向、すなわ
ち実際はフィルム端面に沿った位置で変えられねばなら
ない。このようにして得られる形状は、第８図に示され
る。

作製ビームは、フィルム表面から一定の高さｈに置かれ
た二つの点源ＰＳ１およびＰＳ２から発射される。二つ
の点源ＰＳ１およびＰＳ２から等距離の線ＰＱに沿って
、干渉縞平面は二つのビームの間の角を三等分し、この
結果、フィルム表面に対して垂直になる。このように、
立ち上がり角αおよびビーム分離角φの両者は、波長可
変型光学フィルターの使用に適するホログラフィック光
学素子の製造が可能釘なるように、この線に沿って変え
られる。

立ち上がり角を変えることはたいして重要でないと思わ
れるかもしれない。しかし、分離角φを変えることによ
り、波長可変にする操作が容易になる。ホログラフィッ
ク光学素子の露光端面に信号を付与することにより、位
置−波長可変型ホログラフィック光学フィルターが得ら
れる。

例として、波長調整する位置λｔ（Ｊ２）は、次式によ
り位置２と関連づけることができることを示すことがで
きる。

ｎλ。

λｔ（−ｅ）＝ ｓｉｎφ　（Ｊ２） ｂはフィルムから二つの点源までの高さであり、φ　（
Ｊ２）は位置１での二つのビームの間の分離角であり、
λ。は作製波長である） 二つの点源ＰＳｌおよびＰＳ２は、一対のレンズ系、た
とえば第９図に示す顕微鏡の対物レンズＭＯおよび空間
フィルターＳＰＦからなる顕微鏡の対物レンズ／空間フ
ィルターの組合せから付与することが好ましい。あるい
は、第１０図に示すように、ひとつだけの部品をもちい
、ホログラフィック光学素子の一端で上記部品に対して
右の角度に垂直に置かれたｆｉＭにより与えられる虚像
の第二のビームが使用できる。

典型的な作製パラメータは下記の第１表に示され、計算
で求められるフィルターの挙動は、第１１図に示すグラ
フにより示される。このフィルターは、１００ｍｍのホ
ログラフィック光学素子の長さで、そこに８００〜１２
００ｎｍの可変波長領域を持ワている。これらは、波長
可変型光学フィルターが著しく適している単一モードの
光ファイバー脱多重化系（デ・マルチブレキシング・シ
ステム）において典型的に要求されることである。

第１表 点源の距離　　　　　ａ：＝１８０ｍｍ点源の高さ　　
　　　ｈ：＝　　４５ｍｍ屈折指数　　　　　　ｎ：＝
　　　１．５４作製波長　　　　　λｃ　：＝４８８ｎ
ｍホログラフィック光学素子信号付与端面および干渉縞
に沿った特定の位置で信号の信号付与するために、静止
しているホログラフィック光学素子の端面にそって信号
付与ビームを走査するか、あるいは信号付与ビームを静
止しておいてホログラフィック光学素子をビームに対し
て動かしてもよいことは、当該技術者には理解されるだ
ろう。どちらの態様においても、光学フィルターの作用
波長は、ホログラフィック素子の端面に関して信号付与
の位置および角度に合うように選ばれる。

二つの作製ビームＥＢｔおよびＥＢ２は単に丸いあるい
は平行なビームである必要はなく、任意の性質の干渉縞
を製造するように設計されている任意の性質のものであ
ってよいこともまた、当該技術者には理解されるだろう
。たとえば、干渉縞平面は、フィルム端面に正確に平行
である必要はなく、フィルム端面に事実上ある角度を有
するクサビ状であってもよく、あるいは、干渉縞面は曲
面であってもよい。

これらの干渉縞は、画像形成を行なうための光学的能力
を所有し、一方ではまた、本発明のように厚いフィルム
型のホログラフィックな性質および特性を所有する点で
有利である。

本発明は、細い帯域幅の光学フィルターとしてその応用
に関して示される一方で、他の応用、たとえばホログラ
フィック記録媒体について実施されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、二つの製造用ビームによる透過型ホログラフ
ィック光学素子を作製するための露光システムの模式図
である。 第２図は、二つの製造用ビームによる反射型ホログラフ
ィック光学素子を作製するための露光システムの模式図
である。 第３図は、フィルム厚みが反射型ホログラムの最小達成
帯域幅とどのように関係しているかを示すグラフである
。 第４図は、透過型ホログラフィック光学素子、および、
感光性フィルム内の干渉縞の配列を作製するための露光
形態、ならびに比較的厚い反射型ホログラフィック光学
素子として応答させための素子の端面に信号付与する状
態の模式図である。 第５図は、本発明の使用に適する焦点合せされたガウス
型信号付与レーザービームの状態を示す図である。 第６図は、本発明の使用に適する位相ホログラフィック
材料を含むホログラフィック光学素子の構成、および、
材料の端面がどのように保護されるかを模式的に（縮尺
によらない）示す図である。 第７図は、第４図とは別のホログラフィック光学素子の
構成の露光形態を示す模式図である。 第８図は、本発明に従う光学フィルターとして使用する
ための波長可変型ホログラフィック光学素子の構成状態
を示す模式図である。 第９図は、焦点源から発生する二つのビームを用いる光
学フィルターとして使用するための波長可変型ホログラ
フィック光学素子の構成のひとつの系の模式図である。 第１０図は、焦点源から発生する単一のビームを用いる
透過型ホログラフィック光学素子の構成の別の系の模式
図である。 第１１図は、８５０ｎｍと１２００ｎｍの間に波長を有
する波長可変型フィルターの理論的スペクトル挙動を示
すグラフである。 ＥＢＩ、Ｅ　Ｂ　２　：　ｉｉｓ光ヒ−ｂ、ＩＲＢ：信
号付与ビーム、 ＲＢ：回折ビーム、 ＨＦ：感光性ホログラフィック材料、 ｄ：干渉縞の間隔、ＦＰ：焦点面、 ＧＣ：被覆板、ＧＳ：基板、ＬＧＳ　：細片、Ｐｓｉ、
ＰＳ２：焦点源、 ＰＱ：二つの焦点源から等距離にある線、ＭＯ＝顕微鏡
の対物レンズ。 ＳＰＦ　：空間フィルター、Ｍ：鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １。相対的に薄い透過型ホログラフィック光学素子を、
   充分大きな有効厚さの反射型ホログラムの性質と特性と
   を示すように用いる方法であって、ホログラフィック材
   料の厚み方向に配列された干渉縞平面に、そのホログラ
   フィック光学素子の端面を介して信号を送り、該透過型
   ホログラフィック光学素子を、その条件下において、充
   分な有効厚みを持つ相対的に厚い反射型ホログラフィッ
   ク光学素子のように応答させることを特徴とする方法。 ２。細い帯域幅の光学フィルターの形態の装置であって
   、透過型ホログラムが形成されているホログラフィック
   材料の薄いフィルムを含み、干渉縞平面がホログラフィ
   ック材料の厚み方向に配列している透過型ホログラフィ
   ック光学素子、および、透過型ホログラフィック光学素
   子がその使用状態において、充分な有効厚みの反射型ホ
   ログラムのホログラフィックな性質と特性とを示す相対
   的に厚い反射型ホログラフィック光学素子として応答す
   るように、ホログラフィック材料の端部を介して干渉縞
   の信号を送るための信号付与手段を含む装置。 ３。ホログラフィック材料のフィルムを用意すること、
   および、該フィルム内に、その材料の厚み方向に干渉縞
   平面もしくは表面が配列、形成するように複数の干渉縞
   をフィルム内に発生させ、これによりフィルムの端面に
   入射する信号付与ビームに応答する反射型ホログラムを
   製造することからなることを特徴とするホログラフィッ
   ク光学フィルター素子の製造方法。 ４。材料の厚み方向に配列された干渉縞平面もしくは表
   面の形態にある複数の干渉縞内を固定状態にて含むホロ
   グラフィック材料のフィルムからなり、フィルムの端面
   を介して読み出すことができる反射型ホログラフィック
   素子であることを特徴とするホログラフィック光学フィ
   ルター。