JPH11295541A - 導波路型回折格子の製造方法及び導波路型回折格子製造装置 - Google Patents
導波路型回折格子の製造方法及び導波路型回折格子製造装置Info
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- JPH11295541A JPH11295541A JP10097738A JP9773898A JPH11295541A JP H11295541 A JPH11295541 A JP H11295541A JP 10097738 A JP10097738 A JP 10097738A JP 9773898 A JP9773898 A JP 9773898A JP H11295541 A JPH11295541 A JP H11295541A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射すべき波長チャンネル内で、反射率が一
様な導波路型回折格子を製造する。 【解決手段】 本製造装置は、紫外線を発生するレーザ
１、スリット２ａの形成されたスリット板２、レンズ
３、位相マスク型回折格子４、遮蔽マスク５で構成さ
れ、遮蔽マスク５の下に光導波路６が設置されている。
スリット２ａを通過したレーザ１からの紫外線７が、ス
リット板２から焦点距離ｆだけ離した位置に設置したレ
ンズ３で反対側の焦点距離ｆの位置にスリット板２のフ
ラウンホーファ回折像を形成する。フラウンホーファ回
折像が形成された位置付近に０次回折光が生じない位相
マスク型回折格子４と光導波路６を設置し、±１次回折
光の干渉縞を光導波路６に照射する。またフラウンホー
ファ回折像の１番内側のサイドローブが当たる領域の光
導波路６上に、紫外線７を遮る遮蔽マスク５を設置す
る。
様な導波路型回折格子を製造する。 【解決手段】 本製造装置は、紫外線を発生するレーザ
１、スリット２ａの形成されたスリット板２、レンズ
３、位相マスク型回折格子４、遮蔽マスク５で構成さ
れ、遮蔽マスク５の下に光導波路６が設置されている。
スリット２ａを通過したレーザ１からの紫外線７が、ス
リット板２から焦点距離ｆだけ離した位置に設置したレ
ンズ３で反対側の焦点距離ｆの位置にスリット板２のフ
ラウンホーファ回折像を形成する。フラウンホーファ回
折像が形成された位置付近に０次回折光が生じない位相
マスク型回折格子４と光導波路６を設置し、±１次回折
光の干渉縞を光導波路６に照射する。またフラウンホー
ファ回折像の１番内側のサイドローブが当たる領域の光
導波路６上に、紫外線７を遮る遮蔽マスク５を設置す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光波をその波長によ
って合分波する光合分波器や、選別する光波長フィルタ
ーの製造装置に関し、特に光ファイバまたは光導波路中
に回折格子を設置した導波路型回折格子の製造装置に関
する。
って合分波する光合分波器や、選別する光波長フィルタ
ーの製造装置に関し、特に光ファイバまたは光導波路中
に回折格子を設置した導波路型回折格子の製造装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、１本の光ファイバ中に多数の異な
る波長の光信号を多重化して伝送する波長多重通信が実
用化されつつある。この種の通信システムでは、光をそ
の波長によって合分波する光合分波器が重要な要素の一
つとなっている。この光合分波器としては、従来からバ
ルクの回折格子や誘電体多層膜等が知られているが、選
択波長の設定が難しい、製造工程が複雑なため高価であ
る、損失が大きい等の欠点があり、多数の波長を合分波
する波長多重通信への適用は困難であった。そこで近
年、例えばオプトニューズ（Ｎｏ６，ｐ２０,１９９
７）に掲載されているファイバグレーティングや、エレ
クトロニクスレターズ(Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．２５、ｐ２１２０、
１９９７)に掲載されているＬｏｗ ｃｒｏｓｓｔａｌ
ｋ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ−ｄｒｏｐ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｗ
ｉｔｈ ＵＶ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔ
ｉｎｇｓ等が注目されている。これらの素子は、光ファ
イバまたは基板上に形成したガラス光導波路に位相マス
クを介して紫外線を照射することにより、紫外線誘起屈
折率変化でグレーティングを形成し、ブラッグ条件を満
たす波長のみを選択的に反射させるものであり、従来の
バルクの回折格子や誘電体多層膜等に比べて選択波長の
設定が容易、製造工程が簡素、損失が小さい等の効果が
あり、多数の波長を合分波する合分波器に適している。
以後、これらの素子を総称して導波路型回折格子と呼
ぶ。
る波長の光信号を多重化して伝送する波長多重通信が実
用化されつつある。この種の通信システムでは、光をそ
の波長によって合分波する光合分波器が重要な要素の一
つとなっている。この光合分波器としては、従来からバ
ルクの回折格子や誘電体多層膜等が知られているが、選
択波長の設定が難しい、製造工程が複雑なため高価であ
る、損失が大きい等の欠点があり、多数の波長を合分波
する波長多重通信への適用は困難であった。そこで近
年、例えばオプトニューズ（Ｎｏ６，ｐ２０,１９９
７）に掲載されているファイバグレーティングや、エレ
クトロニクスレターズ(Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅ
ｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．３３、Ｎｏ．２５、ｐ２１２０、
１９９７)に掲載されているＬｏｗ ｃｒｏｓｓｔａｌ
ｋ ｐｌａｎａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ−ｄｒｏｐ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｗ
ｉｔｈ ＵＶ−ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔ
ｉｎｇｓ等が注目されている。これらの素子は、光ファ
イバまたは基板上に形成したガラス光導波路に位相マス
クを介して紫外線を照射することにより、紫外線誘起屈
折率変化でグレーティングを形成し、ブラッグ条件を満
たす波長のみを選択的に反射させるものであり、従来の
バルクの回折格子や誘電体多層膜等に比べて選択波長の
設定が容易、製造工程が簡素、損失が小さい等の効果が
あり、多数の波長を合分波する合分波器に適している。
以後、これらの素子を総称して導波路型回折格子と呼
ぶ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した導波路型回折
格子を高密度波長多重光通信に適用する場合、各波長の
信号は多数の合分波器で何度も反射を繰り返す可能性が
あるため、もし合分波器の反射率が反射すべき波長チャ
ンネル内で一様でないと、反射を繰り返すにつれて信号
の波長幅が短くなってしまう危険がある。そのため、反
射すべき波長チャンネル内で、反射率が一様な導波路型
回折格子が求められている。しかしながら、従来から知
られている導波路型回折格子においては、導波路に沿っ
た回折格子の屈折率変化の包絡線はガウス分布になって
いるため、近似的にこの包絡線のフーリエ変換より得ら
れる反射の波長スペクトルもガウス分布に近い形とな
り、反射率を反射すべき波長チャンネル内で一様にする
ことが困難である。この点については、回折格子の長さ
と屈折率変化の振幅の積を大きくすることによってある
程度解決することができるが、紫外線誘起屈折率変化を
利用する場合、屈折率変化は１×１０-3程度であるた
め、回折格子の長さを長くする必要があり、素子が大型
化するといった別の課題も生じる。
格子を高密度波長多重光通信に適用する場合、各波長の
信号は多数の合分波器で何度も反射を繰り返す可能性が
あるため、もし合分波器の反射率が反射すべき波長チャ
ンネル内で一様でないと、反射を繰り返すにつれて信号
の波長幅が短くなってしまう危険がある。そのため、反
射すべき波長チャンネル内で、反射率が一様な導波路型
回折格子が求められている。しかしながら、従来から知
られている導波路型回折格子においては、導波路に沿っ
た回折格子の屈折率変化の包絡線はガウス分布になって
いるため、近似的にこの包絡線のフーリエ変換より得ら
れる反射の波長スペクトルもガウス分布に近い形とな
り、反射率を反射すべき波長チャンネル内で一様にする
ことが困難である。この点については、回折格子の長さ
と屈折率変化の振幅の積を大きくすることによってある
程度解決することができるが、紫外線誘起屈折率変化を
利用する場合、屈折率変化は１×１０-3程度であるた
め、回折格子の長さを長くする必要があり、素子が大型
化するといった別の課題も生じる。
【０００４】そこで、本発明は、反射率が反射すべき波
長チャンネル内で一様な導波路型回折格子を製造可能な
製造装置を提供することを目的とする。第２の目的とし
て、従来に比べて小型の導波路型回折格子を製造可能な
製造装置を提供することにある。
長チャンネル内で一様な導波路型回折格子を製造可能な
製造装置を提供することを目的とする。第２の目的とし
て、従来に比べて小型の導波路型回折格子を製造可能な
製造装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の導波路型回折格子の製造方法は、光の導波が
可能で、かつ、紫外線の屈折率が前記紫外線の強度の増
加につれて飽和する光学的性質を有する光学部材に、前
記紫外線が通過するスリット及び前記紫外線の回折像を
形成する光学手段を介して、前記紫外線を入射させるこ
とで、回折格子を形成する導波路型回折格子の製造方法
であって、前記スリットから前記光学手段までの距離
と、前記光学手段から前記光学部材までの距離とが、そ
れぞれ前記光学手段の焦点距離と等しくなる位置に、前
記スリット、前記光学手段及び前記光学部材を設置し
て、前記回折像を形成する工程と、前記紫外線を透過さ
せることで前記紫外線の干渉縞を形成する回折手段によ
り、前記回折像を透過して前記干渉縞を形成する工程
と、前記干渉縞の紫外線強度分布の包絡線のメインロー
ブに最も近い、前記メインローブの両側のサイドローブ
を遮蔽して、前記紫外線を前記光学材料に入射させる工
程とを有することを特徴とする。
に本発明の導波路型回折格子の製造方法は、光の導波が
可能で、かつ、紫外線の屈折率が前記紫外線の強度の増
加につれて飽和する光学的性質を有する光学部材に、前
記紫外線が通過するスリット及び前記紫外線の回折像を
形成する光学手段を介して、前記紫外線を入射させるこ
とで、回折格子を形成する導波路型回折格子の製造方法
であって、前記スリットから前記光学手段までの距離
と、前記光学手段から前記光学部材までの距離とが、そ
れぞれ前記光学手段の焦点距離と等しくなる位置に、前
記スリット、前記光学手段及び前記光学部材を設置し
て、前記回折像を形成する工程と、前記紫外線を透過さ
せることで前記紫外線の干渉縞を形成する回折手段によ
り、前記回折像を透過して前記干渉縞を形成する工程
と、前記干渉縞の紫外線強度分布の包絡線のメインロー
ブに最も近い、前記メインローブの両側のサイドローブ
を遮蔽して、前記紫外線を前記光学材料に入射させる工
程とを有することを特徴とする。
【０００６】紫外線は、ＡｒＦガス、あるいはＫｒＦガ
スを用いたエキシマレーザ光であってもよいし、Ａｒガ
スレーザの２逓倍光、あるいはＹＡＧレーザの４逓倍光
であってもよい。
スを用いたエキシマレーザ光であってもよいし、Ａｒガ
スレーザの２逓倍光、あるいはＹＡＧレーザの４逓倍光
であってもよい。
【０００７】また、回折手段の格子ベクトルと光学部材
の光の伝搬方向が平行で、かつ、それぞれ紫外線の光軸
と垂直となるものでもよい。
の光の伝搬方向が平行で、かつ、それぞれ紫外線の光軸
と垂直となるものでもよい。
【０００８】上記の通り、スリットから光学手段までの
距離と、光学手段から光学部材までの距離とが、それぞ
れ光学手段の焦点距離と等しくなる位置に、スリット、
光学手段及び光学部材を設置することで、紫外線のフラ
ウンホーファ回折像が光学部材に照射されることとな
る。光学部材への紫外線強度分布は、このフラウンホー
ファ回折像の自乗に比例することとなるが、光学部材の
紫外線の屈折率は紫外線の強度が増加するにつれ、飽和
するので最も紫外線強度の高いメインローブはつぶれた
形状となり、さらに紫外線強度分布の包絡線のメインロ
ーブに最も近くであり、かつ両側のサイドローブが形成
される位置が遮蔽されるものとなる。これらにより、紫
外線強度分布の包絡線はシンク関数に近似する形状とな
る。これによって、光学部材を反射すべき波長チャンネ
ル内で一様な反射特性の導波路型回折格子とすることが
できる。また、本発明の導波路型回折格子の製造装置
は、光の導波が可能で、かつ、紫外線の屈折率が前記紫
外線の強度の増加につれて飽和する光学的性質を有する
光学部材に回折格子を形成する導波路型回折格子製造装
置であって、紫外線を放射する紫外線放射手段と、前記
紫外線放射手段の光軸上に配置され、前記紫外線の通過
するスリットが形成されたスリット板と、前記スリット
を通過した前記紫外線の回折像を得るため、前記スリッ
ト板と前記光学部材との間に設置された光学手段と、前
記回折像を透過して前記紫外線の干渉縞を形成させる回
折手段と、前記干渉縞の紫外線強度分布の包絡線のメイ
ンローブに最も近い、前記メインローブの両側のサイド
ローブが形成される位置に配置された前記サイドローブ
を遮蔽する遮蔽マスクとを有し、前記スリットから前記
光学手段までの距離と、前記光学手段から前記光学部材
までの距離とが、それぞれ前記光学手段の焦点距離と等
しくなる位置に、前記スリット、前記光学手段及び前記
光学部材を設置されたことを特徴とする。
距離と、光学手段から光学部材までの距離とが、それぞ
れ光学手段の焦点距離と等しくなる位置に、スリット、
光学手段及び光学部材を設置することで、紫外線のフラ
ウンホーファ回折像が光学部材に照射されることとな
る。光学部材への紫外線強度分布は、このフラウンホー
ファ回折像の自乗に比例することとなるが、光学部材の
紫外線の屈折率は紫外線の強度が増加するにつれ、飽和
するので最も紫外線強度の高いメインローブはつぶれた
形状となり、さらに紫外線強度分布の包絡線のメインロ
ーブに最も近くであり、かつ両側のサイドローブが形成
される位置が遮蔽されるものとなる。これらにより、紫
外線強度分布の包絡線はシンク関数に近似する形状とな
る。これによって、光学部材を反射すべき波長チャンネ
ル内で一様な反射特性の導波路型回折格子とすることが
できる。また、本発明の導波路型回折格子の製造装置
は、光の導波が可能で、かつ、紫外線の屈折率が前記紫
外線の強度の増加につれて飽和する光学的性質を有する
光学部材に回折格子を形成する導波路型回折格子製造装
置であって、紫外線を放射する紫外線放射手段と、前記
紫外線放射手段の光軸上に配置され、前記紫外線の通過
するスリットが形成されたスリット板と、前記スリット
を通過した前記紫外線の回折像を得るため、前記スリッ
ト板と前記光学部材との間に設置された光学手段と、前
記回折像を透過して前記紫外線の干渉縞を形成させる回
折手段と、前記干渉縞の紫外線強度分布の包絡線のメイ
ンローブに最も近い、前記メインローブの両側のサイド
ローブが形成される位置に配置された前記サイドローブ
を遮蔽する遮蔽マスクとを有し、前記スリットから前記
光学手段までの距離と、前記光学手段から前記光学部材
までの距離とが、それぞれ前記光学手段の焦点距離と等
しくなる位置に、前記スリット、前記光学手段及び前記
光学部材を設置されたことを特徴とする。
【０００９】前記紫外線放射手段は、ＡｒＦガス、ある
いはＫｒＦガスを用いたエキシマレーザであってもよい
し、Ａｒガスレーザの２逓倍光、あるいはＹＡＧレーザ
の４逓倍光を発生させる装置であってもよい。また、回
折手段の格子ベクトルと光学部材の光の伝搬方向が平行
で、かつ、それぞれ紫外線放射手段からの紫外線の光軸
と垂直に配置されているものでもよい。
いはＫｒＦガスを用いたエキシマレーザであってもよい
し、Ａｒガスレーザの２逓倍光、あるいはＹＡＧレーザ
の４逓倍光を発生させる装置であってもよい。また、回
折手段の格子ベクトルと光学部材の光の伝搬方向が平行
で、かつ、それぞれ紫外線放射手段からの紫外線の光軸
と垂直に配置されているものでもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１１】図１に、本発明の導波路型回折格子の製造
装置の一実施形態の概略構成図を示す。
装置の一実施形態の概略構成図を示す。
【００１２】本実施形態の導波路型回折格子の製造装置
は、紫外線７を発生するレーザ１と、レーザ１から射出
された紫外線７が通過するスリット２ａの形成されたス
リット板２と、スリット２ａを通過した紫外線７を平行
光とするレンズ３と、レンズ３を透過した紫外線７が照
射される位相マスク型回折格子４とを有する。また、位
相マスク型回折格子４の下方には、本製造装置により反
射特性の書き込まれる光導波路６が設置され、光導波路
６上の所定の位置に遮蔽マスク５が設置されている。
は、紫外線７を発生するレーザ１と、レーザ１から射出
された紫外線７が通過するスリット２ａの形成されたス
リット板２と、スリット２ａを通過した紫外線７を平行
光とするレンズ３と、レンズ３を透過した紫外線７が照
射される位相マスク型回折格子４とを有する。また、位
相マスク型回折格子４の下方には、本製造装置により反
射特性の書き込まれる光導波路６が設置され、光導波路
６上の所定の位置に遮蔽マスク５が設置されている。
【００１３】レーザ１は紫外線７を矢印Ａの方向に放射
するもので、例えば、ＡｒＦガスまたはＫｒＦガスを用
いたエキシマレーザ、Ａｒレーザの２逓倍光、ＹＡＧレ
ーザの４逓倍光等を用いることができる。スリット板２
は、レーザ１からの紫外線７を、スリット２ａを通過さ
せることで光導波路６の光の伝搬方向（図中矢印Ｃ）に
制限するもので、紫外線７の照射によって劣化が生じな
いものであれば材質は問わない。レンズ３には紫外線７
に対して透明な材料、例えば合成石英(ＳｉＯ2)または
フッ化カルシウム(ＣａＦ2)で構成された凸レンズまた
は組み合わせレンズが用いられる。位相マスク型回折格
子４は、紫外線７に対して透明な基板の表面に周期的な
凹凸が形成されており、その周期が光導波路６に形成す
る回折格子の周期の２倍に、またその凹凸の高さは０次
の回折光が発生しないように設定されている。遮蔽マス
ク５は紫外線７を透過せず、紫外線７の照射によって劣
化しない材料を用い、後述する光導波路６上の紫外線強
度分布の包絡線の１番内側のサイドローブ８ａ（図４参
照）の位置に設置する。
するもので、例えば、ＡｒＦガスまたはＫｒＦガスを用
いたエキシマレーザ、Ａｒレーザの２逓倍光、ＹＡＧレ
ーザの４逓倍光等を用いることができる。スリット板２
は、レーザ１からの紫外線７を、スリット２ａを通過さ
せることで光導波路６の光の伝搬方向（図中矢印Ｃ）に
制限するもので、紫外線７の照射によって劣化が生じな
いものであれば材質は問わない。レンズ３には紫外線７
に対して透明な材料、例えば合成石英(ＳｉＯ2)または
フッ化カルシウム(ＣａＦ2)で構成された凸レンズまた
は組み合わせレンズが用いられる。位相マスク型回折格
子４は、紫外線７に対して透明な基板の表面に周期的な
凹凸が形成されており、その周期が光導波路６に形成す
る回折格子の周期の２倍に、またその凹凸の高さは０次
の回折光が発生しないように設定されている。遮蔽マス
ク５は紫外線７を透過せず、紫外線７の照射によって劣
化しない材料を用い、後述する光導波路６上の紫外線強
度分布の包絡線の１番内側のサイドローブ８ａ（図４参
照）の位置に設置する。
【００１４】光導波路６は光ファイバまたは基板上に形
成されたもので、紫外線７の照射によって屈折率変化を
生じるものを用いる。このような光導波路６は、火炎堆
積法やＣＶＤ法等の成膜技術、ホトリソグラフィー技術
および反応性イオンエッチング技術等の組み合わせによ
って実現できることが知られている。
成されたもので、紫外線７の照射によって屈折率変化を
生じるものを用いる。このような光導波路６は、火炎堆
積法やＣＶＤ法等の成膜技術、ホトリソグラフィー技術
および反応性イオンエッチング技術等の組み合わせによ
って実現できることが知られている。
【００１５】また、光導波路６は、その光の伝搬方向
（矢印Ｃ）が、位相マスク型回折格子４の格子ベクトル
の方向（矢印Ｂ）と平行に、かつ、レーザ１からの紫外
線７の光軸方向（矢印Ａ）と垂直に配置されている。位
相マスク型回折格子４と光導波路６の間隔は、紫外線７
のコヒーレント長より狭くすることが望ましい。その理
由は、位相マスク型回折格子４によって形成される干渉
縞のコントラストが高くなるからである。この状態で位
相マスク型回折格子４と光導波路６は、ほぼ密着した状
態となる。
（矢印Ｃ）が、位相マスク型回折格子４の格子ベクトル
の方向（矢印Ｂ）と平行に、かつ、レーザ１からの紫外
線７の光軸方向（矢印Ａ）と垂直に配置されている。位
相マスク型回折格子４と光導波路６の間隔は、紫外線７
のコヒーレント長より狭くすることが望ましい。その理
由は、位相マスク型回折格子４によって形成される干渉
縞のコントラストが高くなるからである。この状態で位
相マスク型回折格子４と光導波路６は、ほぼ密着した状
態となる。
【００１６】次に上述した本実施形態の製造装置の動作
について説明する。
について説明する。
【００１７】一般に、波長λUVの平面波が、開口幅Ｄの
スリット２ａを通過した後の電磁界強度分布Ｅは、スリ
ット板２からの距離ｚが、 ｚ>>Ｄ2/λUV （１） の範囲にあるとき、スリット２ａでの電磁界強度分布Ｅ
のフーリエ変換で表され、フラウンホーファ回折像と呼
ばれている。本製造装置では、スリット２ａから焦点距
離ｆだけ離した位置に凸型のレンズ３を設置しているた
め、反対側の焦点距離ｆの位置からスリット２ａを見る
と、スリット２ａは光学的に無限遠方に位置するのと等
価となる。よって、この焦点距離ｆの位置では、式
（１）が成立することとなり、スリット板２からレンズ
３の焦点距離ｆだけ離した位置に設置したレンズ３で反
対側の焦点距離ｆの位置にはフラウンホーファ回折像が
形成される。すなわち、スリット２ａ通過直後の電磁界
強度分布Ｅは図２に示すように矩形的であるが、そのフ
ーリエ変換であるフラウンホーファ回折像の電磁界強度
分布Ｅ’は、図３に示すようなシンク関数となる。スリ
ット２ａのフラウンホーファ回折像、すなわちシンク関
数の強度分布Ｉは Ｉ＝ｓｉｎｃ2[πＤｘ／(ｆλUV)] （２） のように、シンク関数の自乗に比例するかたちで与えら
れることとなる。ただし、xはスリット２ａの横方向に
平行な座標である。図４に式（２）で得られる、すなわ
ち、図３に示したシンク関数の自乗に比例する強度分布
となる、位相マスク回折格子４に入射する紫外線強度分
布Ｉを示す。図４に示した紫外線強度分布Ｉは、メイン
ローブ９及びサイドローブ８と呼ばれる凸形状からなる
分布を呈する。ここでは、メインローブ９に最も近い、
両側に形成されたサイドローブ８を特に、１番内側のサ
イドローブ８ａと呼ぶこととする。なお、フラウンホー
ファ回折像が形成される位置、すなわち、スリット板２
と反対側のレンズ３から焦点距離ｆの位置には、原理的
には光導波路６が配置されるが、上述したように位相マ
スク型回折格子４と光導波路６は、ほぼ密着した状態で
あるので、位相マスク型回折格子４上でフラウンホーフ
ァ回折像は形成されている。
スリット２ａを通過した後の電磁界強度分布Ｅは、スリ
ット板２からの距離ｚが、 ｚ>>Ｄ2/λUV （１） の範囲にあるとき、スリット２ａでの電磁界強度分布Ｅ
のフーリエ変換で表され、フラウンホーファ回折像と呼
ばれている。本製造装置では、スリット２ａから焦点距
離ｆだけ離した位置に凸型のレンズ３を設置しているた
め、反対側の焦点距離ｆの位置からスリット２ａを見る
と、スリット２ａは光学的に無限遠方に位置するのと等
価となる。よって、この焦点距離ｆの位置では、式
（１）が成立することとなり、スリット板２からレンズ
３の焦点距離ｆだけ離した位置に設置したレンズ３で反
対側の焦点距離ｆの位置にはフラウンホーファ回折像が
形成される。すなわち、スリット２ａ通過直後の電磁界
強度分布Ｅは図２に示すように矩形的であるが、そのフ
ーリエ変換であるフラウンホーファ回折像の電磁界強度
分布Ｅ’は、図３に示すようなシンク関数となる。スリ
ット２ａのフラウンホーファ回折像、すなわちシンク関
数の強度分布Ｉは Ｉ＝ｓｉｎｃ2[πＤｘ／(ｆλUV)] （２） のように、シンク関数の自乗に比例するかたちで与えら
れることとなる。ただし、xはスリット２ａの横方向に
平行な座標である。図４に式（２）で得られる、すなわ
ち、図３に示したシンク関数の自乗に比例する強度分布
となる、位相マスク回折格子４に入射する紫外線強度分
布Ｉを示す。図４に示した紫外線強度分布Ｉは、メイン
ローブ９及びサイドローブ８と呼ばれる凸形状からなる
分布を呈する。ここでは、メインローブ９に最も近い、
両側に形成されたサイドローブ８を特に、１番内側のサ
イドローブ８ａと呼ぶこととする。なお、フラウンホー
ファ回折像が形成される位置、すなわち、スリット板２
と反対側のレンズ３から焦点距離ｆの位置には、原理的
には光導波路６が配置されるが、上述したように位相マ
スク型回折格子４と光導波路６は、ほぼ密着した状態で
あるので、位相マスク型回折格子４上でフラウンホーフ
ァ回折像は形成されている。
【００１８】位相マスク型回折格子４は０次回折光が生
じず、位相マスク型回折格子４は主に±１次回折光を発
生させるものである。±１次回折光同士の干渉によって
周期が位相マスク型回折格子４の周期の半分の干渉縞が
発生するが、この干渉縞は０次回折光を含んでいないの
で、干渉縞のコントラストが鮮明なものが得られる。図
５に、このときの位相マスク型回折格子４により形成さ
れた紫外線強度分布及びその包絡線を示す。
じず、位相マスク型回折格子４は主に±１次回折光を発
生させるものである。±１次回折光同士の干渉によって
周期が位相マスク型回折格子４の周期の半分の干渉縞が
発生するが、この干渉縞は０次回折光を含んでいないの
で、干渉縞のコントラストが鮮明なものが得られる。図
５に、このときの位相マスク型回折格子４により形成さ
れた紫外線強度分布及びその包絡線を示す。
【００１９】また遮蔽マスク５は、図１に示すように、
光導波路６に、紫外線７が照射される直前、かつ、１番
内側のサイドローブ８ａを遮る位置に設置されている。
したがって、光導波路６には、図６に示すような、周期
が位相マスク型回折格子４の周期の半分、かつ、その包
絡線がシンク関数の自乗で１番内側のサイドローブ８ａ
が除去された紫外線強度分布を有する紫外線７が光導波
路６に照射される。なお、図６には、包絡線のみを示
す。
光導波路６に、紫外線７が照射される直前、かつ、１番
内側のサイドローブ８ａを遮る位置に設置されている。
したがって、光導波路６には、図６に示すような、周期
が位相マスク型回折格子４の周期の半分、かつ、その包
絡線がシンク関数の自乗で１番内側のサイドローブ８ａ
が除去された紫外線強度分布を有する紫外線７が光導波
路６に照射される。なお、図６には、包絡線のみを示
す。
【００２０】一方、紫外線強度Ｉを表す積算照射エネル
ギ密度と紫外線誘起による屈折率変化の間には、図７に
示す関係がある。図７は、ＴＥＯＳ／Ｏ3系常圧ＣＶＤ
装置を用いて成膜した石英ガラス系光導波路に、ＡｒＦ
ガスを用いたエキシマレーザで波長193ｎｍの紫外線ビ
ームを照射した場合の実験結果から求めた回帰曲線であ
る。図７に示すように、紫外線強度Ｉが大きくなると屈
折率変化が飽和する傾向がある。そのため図８に示すよ
うに、シンク関数の自乗に比例した、破線で示す紫外線
強度分布の包絡線１０により誘起される屈折率変化の包
絡線は、相対的に紫外線強度が強い部分、すなわちメイ
ンローブ９の上部がつぶれた分布となる。さらに１番内
側のサイドローブ８ａが当たる領域が遮蔽マスク５で遮
蔽されているので、１番内側のサイドローブ８ａは屈折
率変化が生じず、図８の実線で示した、シンク関数に近
い近似シンク関数で表される屈折率変化分布包絡線１１
が得られる。このようにして光導波路６中に書き込まれ
る回折格子の反射の波長特性は、近似的に屈折率分布の
フーリエ変換に比例するので、反射の中心波長は回折格
子のピッチで決まり、その近傍の波長での反射特性は屈
折率変化分布包絡線１１で決まる。屈折率変化分布包絡
線１１が、近似的にシンク関数に比例する場合、そのフ
ーリエ変換である反射特性は図９に示すような矩形状の
反射率分布Ｒを呈し、反射すべき波長チャンネル内で一
様な反射特性を実現できる。このときの反射波長の幅Δ
λは近似的に、 Δλ〜λ2Ｄ/(2ｎｆλUV) (3) で与えられ、スリット２ａの開口幅Ｄに比例するので容
易に調整が可能である。ただし、λは反射すべき光の波
長、ｎは光導波路６の実効屈折率である。
ギ密度と紫外線誘起による屈折率変化の間には、図７に
示す関係がある。図７は、ＴＥＯＳ／Ｏ3系常圧ＣＶＤ
装置を用いて成膜した石英ガラス系光導波路に、ＡｒＦ
ガスを用いたエキシマレーザで波長193ｎｍの紫外線ビ
ームを照射した場合の実験結果から求めた回帰曲線であ
る。図７に示すように、紫外線強度Ｉが大きくなると屈
折率変化が飽和する傾向がある。そのため図８に示すよ
うに、シンク関数の自乗に比例した、破線で示す紫外線
強度分布の包絡線１０により誘起される屈折率変化の包
絡線は、相対的に紫外線強度が強い部分、すなわちメイ
ンローブ９の上部がつぶれた分布となる。さらに１番内
側のサイドローブ８ａが当たる領域が遮蔽マスク５で遮
蔽されているので、１番内側のサイドローブ８ａは屈折
率変化が生じず、図８の実線で示した、シンク関数に近
い近似シンク関数で表される屈折率変化分布包絡線１１
が得られる。このようにして光導波路６中に書き込まれ
る回折格子の反射の波長特性は、近似的に屈折率分布の
フーリエ変換に比例するので、反射の中心波長は回折格
子のピッチで決まり、その近傍の波長での反射特性は屈
折率変化分布包絡線１１で決まる。屈折率変化分布包絡
線１１が、近似的にシンク関数に比例する場合、そのフ
ーリエ変換である反射特性は図９に示すような矩形状の
反射率分布Ｒを呈し、反射すべき波長チャンネル内で一
様な反射特性を実現できる。このときの反射波長の幅Δ
λは近似的に、 Δλ〜λ2Ｄ/(2ｎｆλUV) (3) で与えられ、スリット２ａの開口幅Ｄに比例するので容
易に調整が可能である。ただし、λは反射すべき光の波
長、ｎは光導波路６の実効屈折率である。
【００２１】以上により、光導波路６に近似的にシンク
関数に比例する屈折率変化分布の紫外線７が照射される
ため、そのフーリエ変換である反射特性は矩形状とな
り、よって、波長チャンネル内で一様な反射特性を実現
できる。また、反射すべき波長チャンネル内で一様な反
射特性を実現できることから、従来の包絡線がガウス分
布のもののように、非一様な反射特性部分がなくなるた
め、従来のものに比べ、小型の導波路型回折格子が製造
できる。
関数に比例する屈折率変化分布の紫外線７が照射される
ため、そのフーリエ変換である反射特性は矩形状とな
り、よって、波長チャンネル内で一様な反射特性を実現
できる。また、反射すべき波長チャンネル内で一様な反
射特性を実現できることから、従来の包絡線がガウス分
布のもののように、非一様な反射特性部分がなくなるた
め、従来のものに比べ、小型の導波路型回折格子が製造
できる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学部材への紫外線強度分布の包絡線が、フラウンホー
ファ回折像に起因するものであり、かつ、遮蔽マスクに
より、メインローブの両側のサイドローブが遮蔽される
ことでシンク関数に近似する形状となる。これによっ
て、光学部材を反射すべき波長チャンネル内で一様な反
射特性の導波路型回折格子とすることができる。さらに
この導波路型回折格子は、屈折率分布の包絡線が近似的
にシンク関数に比例するため、従来の包絡線がガウス分
布のものに比べて短い長さで反射すべき波長チャンネル
内で一様な反射特性を実現できることから、従来に比べ
て小型の導波路型回折格子を製造することができる。
光学部材への紫外線強度分布の包絡線が、フラウンホー
ファ回折像に起因するものであり、かつ、遮蔽マスクに
より、メインローブの両側のサイドローブが遮蔽される
ことでシンク関数に近似する形状となる。これによっ
て、光学部材を反射すべき波長チャンネル内で一様な反
射特性の導波路型回折格子とすることができる。さらに
この導波路型回折格子は、屈折率分布の包絡線が近似的
にシンク関数に比例するため、従来の包絡線がガウス分
布のものに比べて短い長さで反射すべき波長チャンネル
内で一様な反射特性を実現できることから、従来に比べ
て小型の導波路型回折格子を製造することができる。
【図１】本発明の導波路型回折格子製造装置の一実施形
態の概略構成を示す図である。
態の概略構成を示す図である。
【図２】スリットを通過直後の紫外線の電磁界強度分布
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】紫外線のフラウンホーファ回折像の電磁界強度
分布を示すグラフである。
分布を示すグラフである。
【図４】位相マスク回折格子に入射する紫外線強度分布
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】位相マスク型回折格子により形成された紫外線
強度分布及びその包絡線を示すグラフである。
強度分布及びその包絡線を示すグラフである。
【図６】遮蔽マスクにより１番内側のサイドローブが除
去された紫外線強度分布の包絡線を示すグラフである。
去された紫外線強度分布の包絡線を示すグラフである。
【図７】紫外線強度を表す積算照射エネルギ密度と屈折
率変化の関係を示した図である。
率変化の関係を示した図である。
【図８】屈折率変化分布の包絡線を示すグラフである。
【図９】波長チャンネル内での反射特性を示す図であ
る。
る。
１ レーザ ２ スリット板 ２ａ スリット ３ レンズ ４ 位相マスク型回折格子 ５ 遮蔽マスク ６ 光導波路 ７ 紫外線 ８ サイドローブ ８ａ １番内側のサイドローブ ９ メインローブ １０ 紫外線強度分布の包絡線 １１ 屈折率変化分布包絡線
Claims (12)
- 【請求項１】 光の導波が可能で、かつ、紫外線の屈折
率が前記紫外線の強度の増加につれて飽和する光学的性
質を有する光学部材に、前記紫外線が通過するスリット
及び前記紫外線の回折像を形成する光学手段を介して、
前記紫外線を入射させることで、回折格子を形成する導
波路型回折格子の製造方法であって、前記スリットから
前記光学手段までの距離と、前記光学手段から前記光学
部材までの距離とが、それぞれ前記光学手段の焦点距離
と等しくなる位置に、前記スリット、前記光学手段及び
前記光学部材を設置して、前記回折像を形成する工程
と、 前記紫外線を透過させることで前記紫外線の干渉縞を形
成する回折手段により、前記回折像を透過して前記干渉
縞を形成する工程と、 前記干渉縞の紫外線強度分布の包絡線のメインローブに
最も近い、前記メインローブの両側のサイドローブを遮
蔽して、前記紫外線を前記光学材料に入射させる工程と
を有することを特徴とする導波路型回折格子の製造方
法。 - 【請求項２】 前記紫外線は、ＡｒＦガスを用いたエキ
シマレーザ光である請求項１に記載の導波路型回折格子
の製造方法。 - 【請求項３】 前記紫外線は、ＫｒＦガスを用いたエキ
シマレーザ光である請求項１に記載の導波路型回折格子
の製造方法。 - 【請求項４】 前記紫外線は、Ａｒガスレーザの２逓倍
光である請求項１に記載の導波路型回折格子の製造方
法。 - 【請求項５】 前記紫外線は、ＹＡＧレーザの４逓倍光
である請求項１に記載の導波路型回折格子の製造方法。 - 【請求項６】 前記回折手段の格子ベクトルと前記光学
部材の光の伝搬方向が平行で、かつ、それぞれ前記紫外
線の光軸と垂直となる請求項１ないし５のいずれか１項
に記載の導波路型回折格子の製造方法。 - 【請求項７】 光の導波が可能で、かつ、紫外線の屈折
率が前記紫外線の強度の増加につれて飽和する光学的性
質を有する光学部材に回折格子を形成する導波路型回折
格子製造装置であって、 紫外線を放射する紫外線放射手段と、 前記紫外線放射手段の光軸上に配置され、前記紫外線の
通過するスリットが形成されたスリット板と、 前記スリットを通過した前記紫外線の回折像を得るた
め、前記スリット板と前記光学部材との間に設置された
光学手段と、 前記回折像を透過して前記紫外線の干渉縞を形成させる
回折手段と、 前記干渉縞の紫外線強度分布の包絡線のメインローブに
最も近い、前記メインローブの両側のサイドローブが形
成される位置に配置された前記サイドローブを遮蔽する
遮蔽マスクとを有し、 前記スリットから前記光学手段までの距離と、前記光学
手段から前記光学部材までの距離とが、それぞれ前記光
学手段の焦点距離と等しくなる位置に、前記スリット、
前記光学手段及び前記光学部材を設置されたことを特徴
とする導波路型回折格子製造装置。 - 【請求項８】 前記紫外線放射手段は、ＡｒＦガスを用
いたエキシマレーザである請求項７に記載の導波路型回
折格子製造装置。 - 【請求項９】 前記紫外線放射手段は、ＫｒＦガスを用
いたエキシマレーザである請求項７に記載の導波路型回
折格子製造装置。 - 【請求項１０】 前記紫外線放射手段は、Ａｒガスレー
ザの２逓倍光を発生させる装置である請求項７に記載の
導波路型回折格子製造装置。 - 【請求項１１】 前記紫外線放射手段は、ＹＡＧレーザ
の４逓倍光を発生させる装置である請求項７に記載の導
波路型回折格子製造装置。 - 【請求項１２】 前記回折手段の格子ベクトルと前記光
学部材の光の伝搬方向が平行で、かつ、それぞれ前記紫
外線放射手段からの前記紫外線の光軸と垂直に配置され
ている請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の導波
路型回折格子製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10097738A JPH11295541A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 導波路型回折格子の製造方法及び導波路型回折格子製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10097738A JPH11295541A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 導波路型回折格子の製造方法及び導波路型回折格子製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295541A true JPH11295541A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14200248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10097738A Pending JPH11295541A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 導波路型回折格子の製造方法及び導波路型回折格子製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295541A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002044771A1 (de) * | 2000-11-29 | 2002-06-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines koppelgitters für einen wellenleiter |
| KR100765432B1 (ko) | 2006-02-23 | 2007-10-11 | 경북대학교 산학협력단 | 마이크로 옵틱 간섭계형 필터 |
| KR100785796B1 (ko) | 2006-05-22 | 2007-12-13 | 한국전자통신연구원 | 평판형 광도파로의 브라그 격자 형성장치 및 그 장치를이용한 브라그 격자 형성방법 |
| US20170082851A1 (en) * | 2014-02-27 | 2017-03-23 | Samsung Display Co., Ltd. | Laser beam irradiation apparatus |
| JP2017509879A (ja) * | 2014-02-27 | 2017-04-06 | エシロール アテルナジオナール カンパニー ジェネラーレ デ オプティックＥｓｓｉｌｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐａｇｎｉｅ Ｇｅｎｅｒａｌｅ Ｄ’ Ｏｐｔｉｑｕｅ | 眼用レンズ上のマイクロエッチングを識別及び定位するための光学機器 |
-
1998
- 1998-04-09 JP JP10097738A patent/JPH11295541A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002044771A1 (de) * | 2000-11-29 | 2002-06-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines koppelgitters für einen wellenleiter |
| KR100765432B1 (ko) | 2006-02-23 | 2007-10-11 | 경북대학교 산학협력단 | 마이크로 옵틱 간섭계형 필터 |
| KR100785796B1 (ko) | 2006-05-22 | 2007-12-13 | 한국전자통신연구원 | 평판형 광도파로의 브라그 격자 형성장치 및 그 장치를이용한 브라그 격자 형성방법 |
| US20170082851A1 (en) * | 2014-02-27 | 2017-03-23 | Samsung Display Co., Ltd. | Laser beam irradiation apparatus |
| JP2017509879A (ja) * | 2014-02-27 | 2017-04-06 | エシロール アテルナジオナール カンパニー ジェネラーレ デ オプティックＥｓｓｉｌｏｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｐａｇｎｉｅ Ｇｅｎｅｒａｌｅ Ｄ’ Ｏｐｔｉｑｕｅ | 眼用レンズ上のマイクロエッチングを識別及び定位するための光学機器 |
| US11693232B2 (en) * | 2014-02-27 | 2023-07-04 | Samsung Display Co., Ltd. | Laser beam irradiation apparatus |
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