JPS58117511A - 回折格子 - Google Patents

回折格子

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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
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JP
Japan
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grooves
groove
diffraction grating
serrated
saw
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Pending
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JP21211681A
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English (en)
Inventor
Shigefumi Masuda
増田 重史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS58117511A publication Critical patent/JPS58117511A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1861Reflection gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials

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  • 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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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. (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。
JP21211681A 1981-12-30 1981-12-30 回折格子 Pending JPS58117511A (ja)

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Cited By (3)

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US4886341A (en) * 1986-07-02 1989-12-12 Hitachi, Ltd. Diffraction grating having a plurality of different grating constants
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