JPH0497101A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

光学素子の製造方法

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JPH0497101A
JPH0497101A JP20926190A JP20926190A JPH0497101A JP H0497101 A JPH0497101 A JP H0497101A JP 20926190 A JP20926190 A JP 20926190A JP 20926190 A JP20926190 A JP 20926190A JP H0497101 A JPH0497101 A JP H0497101A
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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】 発明の背景 技術分野 この発明は、光の導波9分岐1回折、結合2反射、散乱
等の作用を行なう光学素子およびその製遣方法に関する
従来技術とその問題点 光学素子の一例としてグレーティング・カブラがある。
このグレーティング・カブラは、基板上に形成された光
導波路への外部からの光の導入または先導波路から外部
への光の出射を行なわせるためのもので、とくに最近で
は光磁気ディスクの光ピツクアップ装置にも利用されて
いる(たとえば、砂川ら「光磁気ディスクピックアップ
用導波路型差動検出デバイス」電子情報通信学会、量子
エレクトロニクス研究会資料0QE86−177参照)
上記文献ではグレーティング・カブラは次のようにして
製造されている。
パイレックス基板上に、  #7059ガラスをスパッ
タリングし、さらにプラズマCVD法により5i−Nを
堆積させる。この上にポジ型電子線レジストを塗布し、
さらにその上にチャージアップを防止するためにCrを
蒸着する。そして、電子線描画装置を用いて、電子線レ
ジスト上に所望のグレーティング・パターンを描画する
電子線描画の後、Cr膜をエツチング液を用いて取り除
き、現像液にて電子線レジストの現像を行なう。さらに
、RIE (反応性イオン・エツチング)法により電子
線レジストをマスクとして5i−N膜のエツチングを行
なう。最後に電子線レジストを溶剤で除去してグレーテ
ィング・カブラを得る。
上述した従来の製造方法では、電子線描画法を用いてい
るため光学素子の製造に長時間がかかり量産に適さない
、エツチングが2工程もあるため製造工程の高精度な管
理が要求される。したがって光学素子を安価に提供する
ことができない、という問題がある。
発明の概要 発明の目的 この発明は1比較的短時間に、容易に、さらに安価に製
造することができる光学素子およびその製造方法を提供
することを目的とする。
発明の構成および効果 この発明による光学素子は、基板と、上記基板上にエネ
ルギ照射により硬化する液状材料を用いて形成された光
学素子成形層と、上記光学素子成形層上に形成された光
学素子層とからなることを特徴とする。
上記光学素子を作製するためのこの発明による製造方法
は1作製すべき光学素子の形状の凹型をもつスタンパと
第1の基板とを用意し、上記スタンパと上記第1の基板
との間にエネルギ照射により硬化する液状材料を注入し
、エネルギ照射して上記液状材料を硬化させることによ
り光学素子成形層を形成し、上記スタンパを除去し、上
記光学素子成形層上に光学材料を堆積して光学素子層を
形成するものである。
このようにして、実効屈折率が連続または不連続に変化
する光学素子層を有する光学素子が作製され、これによ
り光の導波1分岐2回折、結合。
反射、散乱等の機能を達成することができる。
エネルギ照射により硬化する液状材料には、光硬化性ま
たは熱硬化性の樹脂、たとえば紫外線(UV)硬化樹脂
がある。また無機材料としては熱硬化性膜形成用塗布液
を挙げることができる。
液状とはゲル状も含む。
また光学材料はスパッタ等の堆積技術により堆積可能な
材料で、たとえばZnO(屈折率n −2,015) 
、  ZnS  (屈折率n −2,35)等を挙げる
ことができる。
この発明によると、あらかじめスタンパを作製しておけ
ば、成形工程と堆積工程とにより、光学素子の製造が可
能となるので、光学素子の製造に必要とする時間を大幅
に短縮することができる。
このため光学素子を量産するのに非常に適したものとな
る。またエツチングの工程が不要なので。
高精度な製造工程の管理は要求されない。したがって、
この発明によると光学素子のコストダウンを図ることか
できる。
この発明による光学素子は、第1の基板と、上記第1の
基板上にエネルギ照射により硬化する液状材料を用いて
形成された光学素子成形層と、上記光学素子成形層上に
形成された光学素子層と。
上記光学素子層上に接合された第2の基板とからなるこ
とを特徴とする。
上記光学素子を作製するためのこの発明による製造方法
は1作製すべき光学素子の形状の凹型をもつスタンパと
第1の基板とを用意し、上記スタンパと上記第1の基板
との間にエネルギ照射により硬化する液状材料を注入し
、エネルギ照射して上記液状材料を硬化させることによ
り光学素子成形層を形成し、上記スタンパを除去し、上
記光学素子成形層上に光学材料を堆積して光学素子層を
形成し、上記光学素子層上に第2の基板を接合するもの
である。
上記第2の基板により、光学素子層を保護することかで
・きるので、光学素子層が損傷を受けることなく、また
取扱いが容易となる。
この発明による光学素子は、基板と、上記基板上に接合
材料により接合された光学素子層とからなることを特徴
とする。
上記光学素子を作製するためのこの発明による製造方法
は1作製すべき光学素子の形状の凹型をもつスタンパと
第1の基板とを用意し、上記スタンパと上記第1の基板
との間にエネルギ照射により硬化する液状材料を注入し
、エネルギ照射して上記液状材料を硬化させることによ
り光学素子成形層を形成し、上記スタンパを除去し、上
記光学素子成形層上に光学材料を堆積して光学素子層を
形成し、上記光学素子上に第2の基板を接合材料を用い
て接合し、さらに上記第1の基板および上記光学素子成
形層を除去するものである。
このようにして、第2の基板上に接合材料を用いて接合
された光学素子層からなる光学素子が作製される。
光学素子層が屈折率の小さい外部(たとえば空気中)に
露出するので、屈折率差を大きくとることができ、光学
素子層の厚さを薄くすることが可能となる。
実施例の説明 第1図(A)〜(E)はグレーティング・カブラ(光学
素子)の製造工程の一例を示している。
まず、グレーティング・カブラの原盤を電子線描画法に
より作製する。5i02基板1上にチャージアップ防止
用のITO膜2を形成し、その上に電子線レジスト3を
塗布する。このレジスト3上にグレーティング・パター
ンを電子線描画法により描画し、その後現像することに
より、 5in2基板1上にグレーティング・パターン
3aが形成された残膜レジスト3をもつ原盤を作製する
(第1図(A))。
次にこの原盤上に電鋳法によりニッケル(Ni)を堆積
させ、原盤を剥離することによりグレーティング・パタ
ーン4aが形成されたニッケル製スタンパ4を得る(第
1図(B))。
続いて、基板5とニッケル・スタンパ4との間に光学素
子成形層の材料であるUV硬化樹脂6Aを注入し、基板
5とニッケル・スタンパ4との間の間隔か所定値となる
ように、基板5とスタンパ4との間に圧力を加え、また
必要ならば振動を与える。さらに基板5の裏面から紫外
線を照射し。
UV硬化樹脂6Aを硬化させる(第1図(C))。
UV硬化樹脂6Aが硬化したのちスタンパ4を剥離する
。これによりグレーティング・パターン6aをもつUV
硬化樹脂6AからなるUV硬化樹脂成形層(光学素子成
形層)6が形成される。スタンパ4とUV硬化樹脂6A
との密着力が、 UV硬化樹脂6Aと基板5との密着力
よりも弱くなるようにUV硬化樹脂6Aとスタンパ4と
基板5との組合わせ等が考慮される。
続いて ZnO、ZnSなどの光学材料を光学素子成形
層6上に堆積することにより、グレーティング7aを有
する先導波層(光学素子層)7を形成する(第1図(D
))。
これによりグレーティング・カブラが形成された光導波
層7を得る。
上記先導波層7の形成工程において、バイアス・スパッ
タ法(たとえば、 C,Y、Ting、 V。
J、Vivaldo and H,G、5chaete
r:  “5tudy ofplanarized 5
putter−deposited 5iOz  、J
、Vac。
Sci、Teeh、、15. p、1105(1978
)、およびT、Mogasi。
M、MoriII+oto、 H,0kabayash
i and E、Nagasava:5i(h pla
nalizatlon by two−step of
 bias−sputtering 、 J、Vac、
Sc1.Tech、B、3. p、857(19g5)
参照)を用いて光学材料を堆積することにより。
光導波層7の表面を平坦にすることができる。
さらに必要に応じて光導波層7上にUV硬化樹脂8を用
いてS i 02基板9を貼り合わせる(第1図(E)
)。
一般にUV硬化樹脂よりも ZnO、ZnSの方が屈折
率が大きいので、光は光導波層7内を伝搬する。グレー
ティング7aを介して光導波層7に入射する光は基板5
または9のいずれの方向からでもよい。光導波層7から
グレーティング7aを介して出射する光も同様である。
先導波層7の両側に基板5.9を設けることにより先導
波層7を保護することができる。
さらに、先導波層7のグレーティング7a側の面を露出
させるためにS i02基板5およびUV硬化樹脂成形
層6を光導波層7から剥離してもよい。この場合にUV
硬化樹脂成形層6と光導波層7との密着力が、UV硬化
樹脂接着層8と先導波層7との密着力よりも弱くなるよ
うにUV硬化樹脂成形層6,8および光導波層7の組合
わせが考慮される。
UV硬化樹脂の代わりに、たとえば熱硬化性材料を用い
ることかできる。熱硬化性無機材料の例としては、熱硬
化性膜形成用塗布液を挙げることができる。多くの種類
の塗布液があるか、焼成後膜形成物としZrO2,Ti
O2,Ag2O3,5i02等を含むものか好適である
。さらにUV硬化樹脂の代わりに、MNA (屈折率1
.8)、PTS(ポリジアセチレン、屈折率1..88
) 、 K D P(K H2P O4)等の非線形有
機、無機光学材料を用いることもできる。
第2図から第4図は上記の方法により作製されたグレー
ティング・カブラの斜視図である。
第2図に示すグレーティング・カブラでは。
SiO□基板5上にUV硬化樹脂成形層6を介してグレ
ーティング7aをもつ光導波層7が形成されている。こ
のグレーティング赤カブラは上述した第1図(A)〜(
D)の製造工程により製造することができる。
第3図に示すグレーティング・カブラては第2図に示す
グレーティング・カブラの光導波層7上に、さらにUV
硬化樹脂接着層8を介してSiO2基板9が設けられて
いる。このグレーティング・カブラは、上述した第1図
(A)〜(E)の製造工程により製造することができる
第4図に示すグレーティング・カブラは、第3図に示す
グレーティング・カブラからSiO2基板5およびUV
硬化樹脂成形層6を剥離したものである。これにより、
光導波層7が光導波層7と比べて屈折率の小さい空気中
に露出するので屈折率差の大きいグレーティング赤カブ
ラとなる。
第5図から第7図はマイクロ・フレネル・レンズの断面
図である。
第5図に示すマイクロ・フレネル・レンズでは、 5i
n2基板5上にUV硬化樹脂成形層6を介してマイクロ
拳フレネル・レンズ・パターン10aをもつマイクロ・
フレネル・レンズ層10が形成されている。このマイク
ロ・フレネル・レンズはマイクロ争フレネル・レンズ・
パターンをもつニッケル製スタンパを上述の第1図(A
)および(B)に示す方法により作製した後、このニッ
ケル製スタンパを用いて上述した第1図(C)および(
D)の製造工程と同様の工程にて製造することができる
第6図に示すマイクロ・フレネル・レンズでは第5図に
示すマイクロ・フレネル・レンズ層10上に、さらにU
V硬化樹脂接着層8を介して5i02基板9が設けられ
ている。このマイクロ・フレネル・レンズは第5図に示
すマイクロ・フレネル・レンズを形成した後、UV硬化
樹脂接着層8によって5i02基板9を貼り付けること
により作製することかできる。このマイクロ・フレネル
・レンズはその両面が平坦となり取扱いやすく、かっS
 i02基板5および9によりマイクロ・フレネル・レ
ンズ層lOが保護されることとなる。
第7図に示すマイクロ・フレネル・レンズは。
第6図に示すものからS i02基板5およびUV硬化
樹脂成形層6を剥離したものである。このマイクロ・フ
レネル・レンズではマイクロ・フレネル・レンズ層10
が空気中に露出しているので、マイクロ・フレネル・レ
ンズ層10を薄くすることができる。
上述した製造方法により3焦点集光グレーティング・カ
プラを製造することもできる。そして。
製造した3焦点集光グレーティング・カプラを光磁気デ
ィスクの光ピツクアップ装置に適用することもできる(
上記砂川らの文献参照)。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(E)は、グレーティング・カプラの製
造工程の一例を示している。 第2図から第4図は、それぞれグレーティング・カプラ
の例を示す斜視図である。 第5図から第7図は、それぞれマイクロ・フレネル・レ
ンズの例を示す断面図である。 8・・・UV硬化樹脂接着層 10・・・マイクロ・フレネル・レンズ層10a・・マ
イクロ・フレネル書レンズ・パターン。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板と、上記基板上にエネルギ照射により硬化す
    る液状材料を用いて形成された光学素子成形層と、上記
    光学素子成形層上に形成された光学素子層とからなる光
    学素子。
  2. (2)第1の基板と、上記第1の基板上にエネルギ照射
    により硬化する液状材料を用いて形成された光学素子成
    形層と、上記光学素子成形層上に形成された光学素子層
    と、上記光学素子層上に接合された第2の基板とからな
    る光学素子。
  3. (3)基板と、上記基板上に接合材料により接合された
    光学素子層とからなる光学素子。
  4. (4)作製すべき光学素子の形状の凹型をもつスタンパ
    と第1の基板とを用意し、 上記スタンパと上記第1の基板との間にエネルギ照射に
    より硬化する液状材料を注入し、 エネルギ照射して上記液状材料を硬化させることにより
    光学素子成形層を形成し、 上記スタンパを除去し、 上記光学素子成形層上に光学材料を堆積して光学素子層
    を形成する、 光学素子の製造方法。
  5. (5)上記光学素子成形層上に光学素子層を形成した後
    に、 上記光学素子層上に第2の基板を接合する、請求項(4
    )に記載の光学素子の製造方法。
  6. (6)上記光学素子層上に第2の基板を接合した後に、 上記第1の基板および上記光学素子成形層を除去する、 請求項(5)に記載の光学素子の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002139638A (ja) * 2000-08-23 2002-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学素子及びその製造方法
KR101040524B1 (ko) * 2009-01-30 2011-06-16 고려대학교 산학협력단 프리즘과 홀로그램 패턴 일체형의 도광판 제조방법

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JP2002139638A (ja) * 2000-08-23 2002-05-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学素子及びその製造方法
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