JPS58117511A - 回折格子 - Google Patents
回折格子Info
- Publication number
- JPS58117511A JPS58117511A JP21211681A JP21211681A JPS58117511A JP S58117511 A JPS58117511 A JP S58117511A JP 21211681 A JP21211681 A JP 21211681A JP 21211681 A JP21211681 A JP 21211681A JP S58117511 A JPS58117511 A JP S58117511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grooves
- groove
- diffraction grating
- serrated
- saw
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1861—Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、広帯域の光分波9合波がoJ能なエシュレッ
ト形の回折格子に関するものである。
ト形の回折格子に関するものである。
空T’!+伝播lたはファイバ伝送を行う光多重伝送装
置においては、光の分波9合波2分岐、挿入の処理を行
うための装置が必要である。このような装槍において、
光の分岐2合波を行うための素子としては、従来回折格
子と干渉膜ミラーとが検討の対象とされており、とれら
はそれぞれ異なる特色を有している。
置においては、光の分波9合波2分岐、挿入の処理を行
うための装置が必要である。このような装槍において、
光の分岐2合波を行うための素子としては、従来回折格
子と干渉膜ミラーとが検討の対象とされており、とれら
はそれぞれ異なる特色を有している。
第1図は従来の回折格子の特性の一例を示している。同
図において横軸は光の波長(μm)を示し、縦軸は挿入
損失(dl’に示している。このように回折格子は、波
長幅200A程度の狭い帯域の分波。
図において横軸は光の波長(μm)を示し、縦軸は挿入
損失(dl’に示している。このように回折格子は、波
長幅200A程度の狭い帯域の分波。
合波を行うのには適しているが、これ以上に広い帯域幅
を実現することはできず、そのため、広帯域なスペクト
ラム分布を有する発光ダイオードを光源とする装置に適
用しようとした場合、それぞれの波長域ごとのエネルギ
レベルが極端に低くなり、実用上通信の目的に利用する
ことが困難である。筐た単−波及のレーザダイオードを
光源とする装置に適用しようとした場合は、通′さレー
ザダイオードの発振波長安定性が上述の帯域幅に比べて
悪いため、同様に適位目的に利用することが困難である
。反面、回折格子は樹脂前を用いて複製(レプリカノ1
fr、製作することが容易なため、破産効果によるロー
コスト化が期待できる利点がある。
を実現することはできず、そのため、広帯域なスペクト
ラム分布を有する発光ダイオードを光源とする装置に適
用しようとした場合、それぞれの波長域ごとのエネルギ
レベルが極端に低くなり、実用上通信の目的に利用する
ことが困難である。筐た単−波及のレーザダイオードを
光源とする装置に適用しようとした場合は、通′さレー
ザダイオードの発振波長安定性が上述の帯域幅に比べて
悪いため、同様に適位目的に利用することが困難である
。反面、回折格子は樹脂前を用いて複製(レプリカノ1
fr、製作することが容易なため、破産効果によるロー
コスト化が期待できる利点がある。
第2図は干渉膜ミラーの特性の一例を示している。同図
1において横軸は光波長(μ′WL)、縦軸は挿入損失
<dB) k示し、第1図に示された回折格子と比べて
、遥かに広帯域を実現できるので有利である。しかしな
がら干渉膜ミラーは本質的にレプ裂作しなければならな
いだけでなく、その製作には正確な膜厚の実現のために
蒸増工程C梢誓な制御と多大の時間會必安とし、菫産化
が困難で尚価な欠点がある。
1において横軸は光波長(μ′WL)、縦軸は挿入損失
<dB) k示し、第1図に示された回折格子と比べて
、遥かに広帯域を実現できるので有利である。しかしな
がら干渉膜ミラーは本質的にレプ裂作しなければならな
いだけでなく、その製作には正確な膜厚の実現のために
蒸増工程C梢誓な制御と多大の時間會必安とし、菫産化
が困難で尚価な欠点がある。
本発明はこのような従来技術の問題点km決しようとす
るものであって、その目的は、レプリカtn作すること
ができてt理化およびローコスト化が期待できる回折格
子の形式によって、光波長多重通信に通用できるような
広帯域の伝送特性を有する、新規な回折格子を提供する
ことにある。
るものであって、その目的は、レプリカtn作すること
ができてt理化およびローコスト化が期待できる回折格
子の形式によって、光波長多重通信に通用できるような
広帯域の伝送特性を有する、新規な回折格子を提供する
ことにある。
身重、実厖例について本発明の詳細な説明する。
本発明の回折格子は、鋸歯状の溝形状をもつ千面目折格
子であるモ7ユレット形回折格子をもととして、これを
広帯域化したものである。
子であるモ7ユレット形回折格子をもととして、これを
広帯域化したものである。
第5図はエシュレット形回折格子における光の回折を説
明している。同図において1はエシュレット形回折格子
、2は入射波、3は反射波をそれぞれ示している。今、
第3図において鋸歯状をなす傾斜面と回折格子面のなす
角すなわちブレーズ角をθ、碑の間隔idとすると、次
の関係が成立する。
明している。同図において1はエシュレット形回折格子
、2は入射波、3は反射波をそれぞれ示している。今、
第3図において鋸歯状をなす傾斜面と回折格子面のなす
角すなわちブレーズ角をθ、碑の間隔idとすると、次
の関係が成立する。
λB −II 2dBnθ (
1)ここでλBは回折格子の最大回折効率を与える波及
であって、ブレーズ波長と呼ばれる。また第6図におい
て入射光の波面α−α′と回折格子面とのなす角をα、
出射光の波面b−b’と回折格子面とのなす角をβとす
ると、次の関係がある。
1)ここでλBは回折格子の最大回折効率を与える波及
であって、ブレーズ波長と呼ばれる。また第6図におい
て入射光の波面α−α′と回折格子面とのなす角をα、
出射光の波面b−b’と回折格子面とのなす角をβとす
ると、次の関係がある。
Σ(dtainβ−d756na ) −m
(2)ここで情は回折次数(?FL−1,2,31・
・・)であり、diは#4暢dを複数a1類設けたとき
のそれぞれの4幅會示し、(2)式は各溝幅の場合につ
いて累加することを示している(但し第6図はj=1の
場合を示している) 、 (2)式からさらに次の結果
が得られる。
(2)ここで情は回折次数(?FL−1,2,31・
・・)であり、diは#4暢dを複数a1類設けたとき
のそれぞれの4幅會示し、(2)式は各溝幅の場合につ
いて累加することを示している(但し第6図はj=1の
場合を示している) 、 (2)式からさらに次の結果
が得られる。
えられる条件を満足するようにエシュレット形回折格子
を構成すれば、広帯域特性を得られることが明らかであ
る。すなわちエシュレット形回折格子において、次式の
ように仮数nの異なる(41陽diをもつ格子面を構成
すればよい。
を構成すれば、広帯域特性を得られることが明らかであ
る。すなわちエシュレット形回折格子において、次式の
ように仮数nの異なる(41陽diをもつ格子面を構成
すればよい。
Σd6−m d1+d2+・・・十dルΔ−di−d龜
+1 ここでΔは溝幅の差r示し、例えばΔ≦200.;に遺
ぶ。
+1 ここでΔは溝幅の差r示し、例えばΔ≦200.;に遺
ぶ。
第4図は本発明の回折格子の一実施例を示している。同
図において、(α)は平面図、(b)は立面図、(C)
は側面図をそれぞれ示している。同図にみられるごとく
、溝11Q dなる鋸歯状屑の繰返しにおいて、各鋸歯
状溝における傾斜面上に溝幅ds (d>dt )の鋸
歯状溝を重畳して形成することによって、溝幅dなる鋸
歯状溝の傾斜面上に、幅dlおよびd鵞(T。
図において、(α)は平面図、(b)は立面図、(C)
は側面図をそれぞれ示している。同図にみられるごとく
、溝11Q dなる鋸歯状屑の繰返しにおいて、各鋸歯
状溝における傾斜面上に溝幅ds (d>dt )の鋸
歯状溝を重畳して形成することによって、溝幅dなる鋸
歯状溝の傾斜面上に、幅dlおよびd鵞(T。
−d−dりなる2積類の鋸歯状#l’を形成することが
できる。第4図において11 、1 k”は、このよう
にして形成された2棟類の鋸歯状溝をそれぞれ示し、そ
れぞれ号しいブレーズ角θを有することが示されている
。第4図では2補類の鋸歯状mを重畳して作成すること
が示されているが、さらに重畳する数を増加させること
もげ能であり、このようにして(3)式の条件を満足す
ることができ、分散角を大きくして広帯域化されたエシ
ュレット回折格子(!l−実現することができる。
できる。第4図において11 、1 k”は、このよう
にして形成された2棟類の鋸歯状溝をそれぞれ示し、そ
れぞれ号しいブレーズ角θを有することが示されている
。第4図では2補類の鋸歯状mを重畳して作成すること
が示されているが、さらに重畳する数を増加させること
もげ能であり、このようにして(3)式の条件を満足す
ることができ、分散角を大きくして広帯域化されたエシ
ュレット回折格子(!l−実現することができる。
第5図は本発明の回折格子の第2の実施例會示している
。同図において(cL)は平面図、(b)は立面図、(
C)は1111面図をそれぞれ示している。同図におい
て、格子面は鋸歯状−と直角方向に、2種類の帯状部分
131.13−2と141 、14−2に分割され、例
えば帯状部分13−1はれ返し間隔dlなる鋸歯状溝1
5−1+152.15 s、・・・の繰返しによって、
帯状部分14−1は繰返し間隔d2 なる鋸歯状溝16
−1.16−2,163w・・・の繰返しによつヤ形成
されている。他の帯状部分15−2,142もそれぞれ
帯状部分16−1.14−1と同様である。これらの鋸
歯状溝はすべて寺しいブレーズ角θをもつように形成さ
れ、従ってそれらの反射向はすべて平行である。第5図
においては2種類の繰返し間隔を有する場合について説
明したが、さらに繰返し間隔の種類を増加してもよいこ
とはイうまでもなく、このようにして(3)式に示され
た条件を7−足することができ、従って広帯域化された
エシュレット回折格子ヲ央現することができる。
。同図において(cL)は平面図、(b)は立面図、(
C)は1111面図をそれぞれ示している。同図におい
て、格子面は鋸歯状−と直角方向に、2種類の帯状部分
131.13−2と141 、14−2に分割され、例
えば帯状部分13−1はれ返し間隔dlなる鋸歯状溝1
5−1+152.15 s、・・・の繰返しによって、
帯状部分14−1は繰返し間隔d2 なる鋸歯状溝16
−1.16−2,163w・・・の繰返しによつヤ形成
されている。他の帯状部分15−2,142もそれぞれ
帯状部分16−1.14−1と同様である。これらの鋸
歯状溝はすべて寺しいブレーズ角θをもつように形成さ
れ、従ってそれらの反射向はすべて平行である。第5図
においては2種類の繰返し間隔を有する場合について説
明したが、さらに繰返し間隔の種類を増加してもよいこ
とはイうまでもなく、このようにして(3)式に示され
た条件を7−足することができ、従って広帯域化された
エシュレット回折格子ヲ央現することができる。
第6図は本発明の回折格子の第6の実施例を示している
。同図において、(α)は平面図、(b)はA−A’断
面図、(C)蝶B−B’断面図、 −(d)
Id側面図をそれぞれ示している。第6図の実施例は
、第4図の実施例と第5図の実施例とを複合した場合を
示している。第6図において、格子面は鋸歯状溝に直角
な方向に帯状部分17.18に分割されており、帯状部
分17には繰返し間隔dなる鋸歯状溝に1#暢d1 な
る鋸歯状溝を重畳することによって、隣暢d1.d、な
る2稙類の鋸歯状溝が形成され、帯状部分18には溝幅
d3欧る繰返し鋸歯状溝が形成されることによって3種
類の鋸歯状溝の繰返し間隔が実現されている。但し第6
図には同−溝幅による鋸歯状溝の繰返しは帯状部分18
において1種類の一幅についてのみ示されているが、こ
れを第5図の場合と同様に2種類とし、あるいはさらに
それ以上としてもよいこと社言うまでもない。このよう
にして第6図の構成によって(3)式の条件を満たすこ
とができ、広帯域化されたエシュレソト回折格子を実現
することができる。
。同図において、(α)は平面図、(b)はA−A’断
面図、(C)蝶B−B’断面図、 −(d)
Id側面図をそれぞれ示している。第6図の実施例は
、第4図の実施例と第5図の実施例とを複合した場合を
示している。第6図において、格子面は鋸歯状溝に直角
な方向に帯状部分17.18に分割されており、帯状部
分17には繰返し間隔dなる鋸歯状溝に1#暢d1 な
る鋸歯状溝を重畳することによって、隣暢d1.d、な
る2稙類の鋸歯状溝が形成され、帯状部分18には溝幅
d3欧る繰返し鋸歯状溝が形成されることによって3種
類の鋸歯状溝の繰返し間隔が実現されている。但し第6
図には同−溝幅による鋸歯状溝の繰返しは帯状部分18
において1種類の一幅についてのみ示されているが、こ
れを第5図の場合と同様に2種類とし、あるいはさらに
それ以上としてもよいこと社言うまでもない。このよう
にして第6図の構成によって(3)式の条件を満たすこ
とができ、広帯域化されたエシュレソト回折格子を実現
することができる。
第7図は本発明の回折格子の特性の一例を示している。
同図において横軸は光波長(μm)、縦軸は押入損失(
d7?)を示し、第1図に示された従来の回折格子の場
合と比べて明らかに広帯域化され、干渉腺ミラーと同前
な特性が得られている。
d7?)を示し、第1図に示された従来の回折格子の場
合と比べて明らかに広帯域化され、干渉腺ミラーと同前
な特性が得られている。
このようなエシエレット格子は、周知のシリコン基板の
異方性エツチングを利用して作成することができる(
9++えば藤井洋三他:′シリコンエシュレット型回折
格子を用いた分波器”;電子通信学会、イg学技報Vo
w、 79 Nl 11 、 P21〜28)。すなわ
ち、第4図に示された実施例の縁、合は、結晶軸に対し
て過当な角度に切出されたシリコン基板上に、はじめ+
p4 d2 の保護膜を形成して適当なエツチング液で
異方性エツチング全行なって、鋸歯状溝をある程度形成
し、その後保護膜を除去して再びエツチングを行うこと
によって、第3図(b)に示された断面形状を有する、
重畳された鋸歯状溝を形成することができる。また第5
図に示された実軸例の4′7合は、それぞれの帯状領域
における鋸歯状溝の頂部となる部分に細い保−腺を形成
して、異方性エツチングを行うことによって、第5図(
&)に示すごとき断面を有する異なる繰返し間隔を有す
る鋸歯状溝全形成することができる。さらに第6図に示
された複合された鋸歯状溝を有する場合は、異なる繰返
し間隔を有する鋸歯状溝からなる帯状部分18の全部と
、重畳した鋸歯状溝會有する帯状部分17における幅d
、の部分とに保傾膜を付してエツチングを行い、次に帯
状部分18において各鋸歯状溝の頂部となる部分のみ残
して保護膜を除去したのちエツチング全行うことによっ
て、第6VITIC示されたごとき複合された鋸歯状溝
を有するエシュレット回折格子を実現することができる
。
異方性エツチングを利用して作成することができる(
9++えば藤井洋三他:′シリコンエシュレット型回折
格子を用いた分波器”;電子通信学会、イg学技報Vo
w、 79 Nl 11 、 P21〜28)。すなわ
ち、第4図に示された実施例の縁、合は、結晶軸に対し
て過当な角度に切出されたシリコン基板上に、はじめ+
p4 d2 の保護膜を形成して適当なエツチング液で
異方性エツチング全行なって、鋸歯状溝をある程度形成
し、その後保護膜を除去して再びエツチングを行うこと
によって、第3図(b)に示された断面形状を有する、
重畳された鋸歯状溝を形成することができる。また第5
図に示された実軸例の4′7合は、それぞれの帯状領域
における鋸歯状溝の頂部となる部分に細い保−腺を形成
して、異方性エツチングを行うことによって、第5図(
&)に示すごとき断面を有する異なる繰返し間隔を有す
る鋸歯状溝全形成することができる。さらに第6図に示
された複合された鋸歯状溝を有する場合は、異なる繰返
し間隔を有する鋸歯状溝からなる帯状部分18の全部と
、重畳した鋸歯状溝會有する帯状部分17における幅d
、の部分とに保傾膜を付してエツチングを行い、次に帯
状部分18において各鋸歯状溝の頂部となる部分のみ残
して保護膜を除去したのちエツチング全行うことによっ
て、第6VITIC示されたごとき複合された鋸歯状溝
を有するエシュレット回折格子を実現することができる
。
このようにして形成されるエシュレットl折格子におい
て鋸歯状溝の繰返し間隔は、例えば第4図の実施例にお
いてd−5〜0.2μm根度が適当でちゃ、幅d1はこ
れより小さく、鋸歯状溝の深さは第4図の場合と同程度
である。第6図の実施例も、第ができる。
て鋸歯状溝の繰返し間隔は、例えば第4図の実施例にお
いてd−5〜0.2μm根度が適当でちゃ、幅d1はこ
れより小さく、鋸歯状溝の深さは第4図の場合と同程度
である。第6図の実施例も、第ができる。
また、上述の異方性エツチング工程における保護膜の形
成は、例えばレーザ2光束干渉法や電子ビーム描画咎の
°方法でレジスト上にパターンヲ描くグレーティング素
子作成法によって行うことができる。これらの方法は周
知であり(例えば西原浩:”最新の光束積回路の動向と
その応用技術”;日刊工業−1間社、昭和56年12月
11日発行、P、5−6、図6)、詳細な説明は省略す
る。
成は、例えばレーザ2光束干渉法や電子ビーム描画咎の
°方法でレジスト上にパターンヲ描くグレーティング素
子作成法によって行うことができる。これらの方法は周
知であり(例えば西原浩:”最新の光束積回路の動向と
その応用技術”;日刊工業−1間社、昭和56年12月
11日発行、P、5−6、図6)、詳細な説明は省略す
る。
さらにこのようにして形成された本発明の回折格子は、
シリコン基板上に形成されているので、例えば、ある種
の熱可塑性樹脂を用いることによって、レプリカを作成
することかり能であり、これによって原形のみを上述の
方法で作成して、レプリカヲ鼠産的手段によって製作す
ることも可能である。
シリコン基板上に形成されているので、例えば、ある種
の熱可塑性樹脂を用いることによって、レプリカを作成
することかり能であり、これによって原形のみを上述の
方法で作成して、レプリカヲ鼠産的手段によって製作す
ることも可能である。
以上紗明したように、本発明の回折格子によれば、エシ
エレット格子において干渉膜ミラーと同前の広帯域特性
を実現することができるだけでな−コスト化がロエ能で
ある。
エレット格子において干渉膜ミラーと同前の広帯域特性
を実現することができるだけでな−コスト化がロエ能で
ある。
第1図は従来の回折格子の特性の一例を示す図、第2図
は干渉膜ミラーの特性の一例金示すし11第3図はエシ
ュレット形回折格子における光の回折を示す駅明図、第
4図、$5図および第6図はそれぞれ本発明の回折格子
の一実施例の構成を示す図、第7図は本発明の回折格子
の特性の一例を示す図である。 1:エシュレット形同折格子、2:入射波、3:反)オ
波、11,12 :鋸歯状溝、13−1y132114
−1s142:帯状部分、15−1,152t15−3
s・・・*16−1116−21’6−5+・・・:鋸
歯状溝、17,18 :帯状部分特許出願人富士通株式
会社
は干渉膜ミラーの特性の一例金示すし11第3図はエシ
ュレット形回折格子における光の回折を示す駅明図、第
4図、$5図および第6図はそれぞれ本発明の回折格子
の一実施例の構成を示す図、第7図は本発明の回折格子
の特性の一例を示す図である。 1:エシュレット形同折格子、2:入射波、3:反)オ
波、11,12 :鋸歯状溝、13−1y132114
−1s142:帯状部分、15−1,152t15−3
s・・・*16−1116−21’6−5+・・・:鋸
歯状溝、17,18 :帯状部分特許出願人富士通株式
会社
Claims (4)
- (1)格子面に対して寺しい1頃きtもつ1唄糾面會有
する多数の鋸歯状溝を平面上に配列してなるエシュレッ
ト形回折格子において、仮数種類の異なる溝幅ケ有する
鋸歯状溝を配列して格子面を形成したことを特徴とする
回折格子。 - (2) 前記異なる溝幅の鋸歯状溝が、一定の溝幅を
有する繰返し鋸歯状溝の傾斜面上に形成された該繰返し
vl!i歯状溝の4幅より小さい溝幅を有する複数の鋸
歯状溝からなることを特徴とする特、fFiiIi!求
の範囲第1項記載の回折格子。 - (3) 前記−J4なる4暢の鋸歯状溝が、鋸歯状溝
の方向と直角方向に格子面を分割した各帯状部分に形成
されたそれぞれ異なる株返し間隔を有する峰返し鋸爾状
高からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の回折格子。 - (4) 前記異なる溝幅の鋸歯状溝が、鋸歯状溝の方
向と直角方向に格子面金分割した常状部分の一部におい
て一定の144幅を有する株返し鋸歯状溝の傾斜面上に
形成された該螺退し鋸歯状4の41隅より小さい4幅を
有する複数の鋸歯状溝と、他の帯状部分にそれぞれ形成
された同一またはそれぞれ異なる繰返し間隔金有する繰
返し鋸歯状溝とからなることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の回折格子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21211681A JPS58117511A (ja) | 1981-12-30 | 1981-12-30 | 回折格子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21211681A JPS58117511A (ja) | 1981-12-30 | 1981-12-30 | 回折格子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58117511A true JPS58117511A (ja) | 1983-07-13 |
Family
ID=16617134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21211681A Pending JPS58117511A (ja) | 1981-12-30 | 1981-12-30 | 回折格子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58117511A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4886341A (en) * | 1986-07-02 | 1989-12-12 | Hitachi, Ltd. | Diffraction grating having a plurality of different grating constants |
JPH04123329A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Hitachi Ltd | 光ヘッド装置 |
US6480333B1 (en) * | 1997-11-19 | 2002-11-12 | California Institute Of Technology | Diffractive optical elements on non-flat substrates using electron beam lithography |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5667822A (en) * | 1979-11-07 | 1981-06-08 | Canon Inc | Focal diaphragm |
JPS5685711A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of diffraction grating |
-
1981
- 1981-12-30 JP JP21211681A patent/JPS58117511A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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