JPS62289804A - Wavelength plate - Google Patents

Wavelength plate

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JPS62289804A
JPS62289804A JP13273086A JP13273086A JPS62289804A JP S62289804 A JPS62289804 A JP S62289804A JP 13273086 A JP13273086 A JP 13273086A JP 13273086 A JP13273086 A JP 13273086A JP S62289804 A JPS62289804 A JP S62289804A
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grating
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dielectric medium
refractive index
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Yasuo Kimura
靖夫 木村
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Abstract

PURPOSE:To easily manufacture a surface relief lattice type wavelength plate by laminating alternately a dielectric of refractive index n1 provided with a surface relief lattice of a specific pitch, and a dielectric of a refractive index n2 for packing said lattice. CONSTITUTION:A rectangular lattice 5 of a pitch (d) of lambda/d>=1.472 at the time of wavelength lambda is formed on the first dielectric medium 4 of a first layer f a refractive index n1. The surface of this lattice 5 is packed with a second dielectric medium 6 of the first layer of a refractive index n2 of n1not equal to n2. Subsequently, by laminating alternately these two dielectric medium layers 4, 6, a wavelength plate is formed. In that case, a phase difference of the wavelength plate is proportional to depth of a lattice group and magnitude of a double refractive index, therefore, by laminating and providing said layers, even if depth of the groove of each layer remains as it is, the phase difference can be enlarged by increasing the whole groove depth. Therefore, depth of the lattice group can be made small, therefore, a surface relief lattice type wavelength plate can easily be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は直交する2つの直線偏光の間に位相差を生せ
しめる、A波長板、2波長板、全波長板等の波長板に関
するものである。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] This invention provides an A-wave plate, a two-wave plate, and a full-wave plate that create a phase difference between two orthogonal linearly polarized lights. This relates to wavelength plates such as the following.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、波長板は水晶の結晶を研磨して、常光と異常光の
位相差が、Z波長板では(N+V4)波長(Nは整数)
、z波長板では(N十%)波長、全波長板ではN波長に
なるような厚さに調整して製作されている。
Conventionally, wave plates are made by polishing quartz crystals, and the phase difference between ordinary light and extraordinary light is determined by (N+V4) wavelengths (N is an integer) in Z wave plates.
, Z-wave plate is manufactured by adjusting the thickness to (N0%) wavelength, and full-wave plate is manufactured by adjusting the thickness to N wavelength.

このような結晶研磨による方法以外に、誘電体に形成し
た高密度の表面レリーフ格子が複屈折を示すことから、
格子を用いる方法も提案されている。表面レリーフ格子
を用いた波長板の提案と実験は、アプライド・フィジッ
クス・レター(Appli−ed Physics L
etter)誌、第42巻、第6号(1983年3月1
5日発行)第492〜494頁掲載のり、C,Flan
d−ers著の論文、及び、アプライド・オプティクス
(Applied 0ptics)誌、第22巻、第2
0号(1983年10月15日発行)第3220〜32
28頁掲載のR,C,EngerとS、に、Ca5e著
の論文に述べられている。
In addition to this crystal polishing method, since the high-density surface relief grating formed on the dielectric exhibits birefringence,
A method using a grid has also been proposed. A proposal and experiment on a wave plate using surface relief gratings is published in Applied Physics Letters.
etter) Magazine, Volume 42, No. 6 (March 1, 1983)
Published on the 5th) Pages 492-494 Nori, C, Flan
d-ers and Applied Optics, Vol. 22, No. 2
No. 0 (issued October 15, 1983) No. 3220-32
It is described in an article written by R, C, Enger, and S on page 28, written by Ca5e.

格子を用いた波長板は、格子のピッチをd、使用波長を
λとすると、λがdに比べて十分大きい領域では、格子
の溝に平行な方向の屈折率nIIと、格子の溝に直交す
る方向の屈折率n、が異なることを利用しており、前述
のり、C,F 1anders著の論文によると、格子
が矩形状の場合、n、、、nよは次式で与えられる。
A wavelength plate using a grating has a refractive index nII in a direction parallel to the grating grooves and a refractive index perpendicular to the grating grooves in a region where λ is sufficiently large compared to d, where the grating pitch is d and the wavelength used is λ. According to the above-mentioned paper by C.F. 1anders, when the grating is rectangular, n, , , n, are given by the following equation.

”u = C0% Q−I−nz ”  (1q) )
 ”” −(1)n、  =  CH/rz)”  q
  ”(1/nz)”(1−q)  )  −172・
・・(2) ここでnlは媒質1の屈折率、n2は媒質2の屈折率、
qは格子の1周期中に媒質1の占める割合で1≧q≧O
である。複屈折の大きさΔnは次式%式% また、複屈折の大きさΔnを有する格子に入射した光が
受ける位相差ΔΦは次式で与えられる。
"u = C0% Q-I-nz" (1q))
"" - (1) n, = CH/rz)" q
"(1/nz)" (1-q) ) -172・
...(2) Here, nl is the refractive index of medium 1, n2 is the refractive index of medium 2,
q is the proportion of medium 1 in one period of the lattice, 1≧q≧O
It is. The magnitude of birefringence Δn is given by the following formula % Formula % The phase difference ΔΦ experienced by light incident on a grating having the magnitude of birefringence Δn is given by the following formula.

ここでDは格子の溝深さである。(4)式から、大きな
位相差ΔΦを得るには溝深さDを大きくするか、または
複屈折の大きさΔnを大きくすればよい。
Here, D is the groove depth of the grating. From equation (4), in order to obtain a large phase difference ΔΦ, it is sufficient to increase the groove depth D or increase the magnitude of birefringence Δn.

この関係は格子形状が矩形である場合に限らず、正弦波
状、三角波状等の場合でも成り立つ。
This relationship holds true not only when the grid shape is rectangular, but also when the grid shape is sinusoidal, triangular, etc.

表面レリーフ格子による波長板は、主に次の2つの方法
により製造できる。
Wave plates using surface relief gratings can be manufactured mainly by the following two methods.

第1の方法は干渉露光法によりホトレジストに表面レリ
ーフ格子を形成し、その格子からエソケル電鋳法で金型
を製作し、熱可塑性樹脂にホットプレス法や射出成形法
で転写する、あるいは光硬化性樹脂に転写する方法であ
る。
The first method is to form a surface relief lattice on photoresist using interference exposure, create a mold from the lattice using Esokel electroforming, and transfer it to thermoplastic resin using hot press or injection molding, or photocure. This method involves transferring the image onto a synthetic resin.

第2の方法は誘電体基板上に第1の方法と同様の方法で
ホトレジスト格子を形成し、ホトレジストをマスクとし
て誘電体基板をイオンエツチング法、または反応性イオ
ンエツチング法、またはイオンビームエツチング法、ま
たは反応性イオンエツチング法によりエツチングし、表
面レリーフ格子を得る方法である。
The second method is to form a photoresist lattice on a dielectric substrate in the same manner as the first method, and then use the photoresist as a mask to ion-etch the dielectric substrate, reactive ion etching, or ion beam etching. Alternatively, a surface relief grating can be obtained by etching using a reactive ion etching method.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述の従来の技術には、格子の溝幅に対して溝深さが極
端に大きくなるという問題点がある。たとえば、使用波
長λをHe −N eレーザの632.8nmとする。
The above-mentioned conventional technique has a problem in that the groove depth of the grating is extremely large compared to the groove width. For example, assume that the wavelength λ used is 632.8 nm of a He-Ne laser.

この波長に対して前述の第1の製造方法で用いられる熱
可塑性樹脂たとえばアクリル樹脂、光硬化性樹脂たとえ
ばスリーボンド社製のUVX−3S−89−1、および
第2の製造方法において主に用いられる石英ガラスの屈
折率はおよそ1.5〜1.6である。以下では熱可塑性
樹脂、光硬化性樹脂および石英ガラスを媒質1とし、そ
の屈折率n1を1.55とする。また、媒質2を空気と
し、その屈折率n2を1.00とする。格子形状が矩形
の場合、媒質1が格子の1周期中に占める割合qを0,
5とすれば複屈折の大きさΔnは(11,(2)。
For this wavelength, thermoplastic resins such as acrylic resins, photocurable resins such as UVX-3S-89-1 manufactured by ThreeBond, which are used in the first manufacturing method described above, and those mainly used in the second manufacturing method. The refractive index of quartz glass is approximately 1.5 to 1.6. In the following, a thermoplastic resin, a photocurable resin, and a quartz glass are used as the medium 1, and the refractive index n1 thereof is assumed to be 1.55. Further, the medium 2 is air, and its refractive index n2 is 1.00. When the grating shape is rectangular, the proportion q of the medium 1 in one period of the grating is 0,
5, the magnitude of birefringence Δn is (11, (2).

(3)弐より0.116となる。したがって(4)式よ
りA波長板、IA波長板、全波長板に必要な溝深さDは
それぞれ1.36μm、 2.73μm、 5.46μ
mになる。また格子ピッチdに関して、高密度性に基づ
く複屈折を得るにはλ/d≧1.472である必要があ
るので、d≦0.43μmなる条件を満足しなければな
らない。q=0.5であるから格子の溝幅Wは、WS2
゜21μmとなる。したがって、溝幅0.21 p m
以下、溝深さ1.36μm〜5.46μmの格子を作製
しなければならない。
(3) From 2, it becomes 0.116. Therefore, from equation (4), the groove depths D required for the A wavelength plate, IA wavelength plate, and all wavelength plates are 1.36 μm, 2.73 μm, and 5.46 μm, respectively.
It becomes m. Regarding the grating pitch d, in order to obtain birefringence based on high density, it is necessary that λ/d≧1.472, so the condition that d≦0.43 μm must be satisfied. Since q=0.5, the groove width W of the grating is WS2
゜21 μm. Therefore, the groove width is 0.21 p m
Hereinafter, a grating with a groove depth of 1.36 μm to 5.46 μm must be produced.

このような格子を第1の製造方法で製造する場合、媒質
1と電鋳金型との実効的な接触表面積が著しく増大する
ために、金型面からはく離する時の引張りせん断力が大
きくなる。このために、は(離時に硬化した媒質1が基
板からはがれ、金型面に残留してしまい、表面レリーフ
格子の転写が困難になるという問題点がある。
When such a lattice is manufactured by the first manufacturing method, the effective contact surface area between the medium 1 and the electroforming mold increases significantly, so that the tensile shearing force when peeling off from the mold surface increases. For this reason, there is a problem that upon separation, the hardened medium 1 peels off from the substrate and remains on the mold surface, making it difficult to transfer the surface relief grating.

また、第2の製造方法では、エンチングに要する時間が
数時間にも及び、エツチングに耐え得るホトレジストマ
スクは、厚さ数μmになることがら、ホトレジストマス
クの形成が困難である。また、ホトレジストに形成した
格子をエツチング耐性の強い物質、たとえばクロムに転
写し、その物質をマスクとしてエツチングを行う場合に
おいても、格子溝深さの増加に伴い、一度エソチングさ
れた誘電体の基板表面への再付着や、溝底部への活性種
、イオン、中性粒子の到達粒子数の減少などによりエン
チングの進行が阻止され、所望の格子の形成が困難であ
る。このような問題は格子の形状によらず生じる。
Furthermore, in the second manufacturing method, etching takes several hours, and a photoresist mask that can withstand etching has a thickness of several μm, making it difficult to form a photoresist mask. Furthermore, even when a lattice formed in photoresist is transferred to a material with strong etching resistance, such as chromium, and etching is performed using that material as a mask, as the depth of the lattice groove increases, the surface of the dielectric substrate once etched The progress of etching is inhibited due to re-adhesion to the groove bottom and a decrease in the number of active species, ions, and neutral particles that reach the bottom of the groove, making it difficult to form the desired lattice. Such problems occur regardless of the shape of the grid.

以上述べたように従来技術による表面レリーフ格子型の
波長板は製造が困難であるという欠点を有している。
As described above, the surface relief grating type wave plate according to the prior art has the disadvantage that it is difficult to manufacture.

そこで本発明の目的は、このような従来技術の問題点を
解決し、製造が容易な表面レリーフ格子型の波長板を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and provide a surface relief grating type wave plate that is easy to manufacture.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の波長板は、使用波長λにおける格子ピッチdが
λ/d≧1.472なる表面レリーフ格子を形成した屈
折率n、を有する第1の誘電体媒質層と、前記表面レリ
ーフ格子を充填、あるいは被覆するn2≠n、なる屈折
率n2を有する第2の誘電体媒質層とを交互に積層した
ことを特徴とする。
The wavelength plate of the present invention includes a first dielectric medium layer having a refractive index n that forms a surface relief grating with a grating pitch d of λ/d≧1.472 at a wavelength λ used, and a first dielectric medium layer that fills the surface relief grating. , or a covering second dielectric medium layer having a refractive index n2, where n2≠n, are alternately laminated.

〔作用〕[Effect]

本発明の作用を図面を参照しながら詳細に説明する。 The operation of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

格子に入射する光が受ける位相差ΔΦは、格子の溝深さ
Dと複屈折の大きさΔnに比例する。本発明は前述の第
1の製造方法および第2の製造方法によって製造される
格子の溝深さDを増加させることなく、等価的な溝深さ
D′を増加させることにより、前述の従来技術の問題点
を解決しようとするものである。
The phase difference ΔΦ experienced by light incident on the grating is proportional to the groove depth D of the grating and the magnitude of birefringence Δn. The present invention improves the above-mentioned conventional technique by increasing the equivalent groove depth D' without increasing the groove depth D of the gratings manufactured by the above-mentioned first manufacturing method and second manufacturing method. This is an attempt to solve the problems of

第2図は本発明を説明するための図である。屈折率n、
を有する第1層目の第1の誘電体媒質4に、使用波長を
λとしてλ/d≧1.472なる条件を満足するピッチ
dを有する矩形格子5が形成され、その格子表面がn1
″jintなる屈折率n2を有する第1層目の第2の誘
電体媒質6が充填される。この場合の格子部の複屈折の
大きさΔn1は、格子の1周期中に占める第1の誘電体
媒質の割合をq、とすると、fil、 f21. (3
)式よりΔn+= (n+ ”  q++nz 2(I
  Q+))””((1/n+)”q++(1/nz)
”(1q+))−””・・・・・・・・・(5) となる。格子の溝深さをDlとすれば、この第1層目の
格子に入射した光が受ける位相差ΔΦ、は(4)式より λ となる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention. refractive index n,
A rectangular grating 5 having a pitch d that satisfies the condition λ/d≧1.472, where the used wavelength is λ, is formed in the first dielectric medium 4 of the first layer, and the grating surface is n1.
The second dielectric medium 6 of the first layer having a refractive index n2 of Letting the proportion of the body medium be q, fil, f21. (3
) formula, Δn+= (n+ ” q++nz 2(I
Q+))””((1/n+)”q++(1/nz)
“(1q+))−””・・・・・・・・・(5) If the groove depth of the grating is Dl, the phase difference ΔΦ experienced by the light incident on this first layer grating is , becomes λ from equation (4).

次に、第1層目の第2の誘電体媒質6上に、第1層目の
格子と格子溝の方向、ピッチとも同じである矩形格子8
を有する第2層目の第1の誘電体媒質7が形成される。
Next, on the second dielectric medium 6 of the first layer, a rectangular grating 8 is formed which has the same direction and pitch of the grating grooves as the grating of the first layer.
A second layer of first dielectric medium 7 is formed.

ここで、第2図に示すように第1層目の格子と第2層目
の格子の凹凸の位置は一致している必要はない。さらに
、第2層目の第1の誘電体媒質の格子表面が、第2層目
の第2の誘電体媒質9で充填される。第2N目の格子部
の複屈折の大きさΔn2は、格子の1周期中に占める第
1の誘電体媒質7の割合をq2とすれば、第1層目の格
子の場合と同様な弐で与えられ、Δnz= (n+ ”
 qz+nz ”(1qz)) ””+ ((1/n+
)” qz+(1/nz)”(1−qz))−””・・
・・・・・・・(7) となり、入射光が第2層目の格子で受ける位相差ΔΦ2
は第2層目の格子深さをD2とすれば、ス となる。
Here, as shown in FIG. 2, the positions of the concavities and convexities of the first layer lattice and the second layer lattice do not need to match. Furthermore, the grating surface of the first dielectric medium of the second layer is filled with the second dielectric medium 9 of the second layer. The magnitude of birefringence Δn2 of the 2Nth grating portion is 2, which is the same as that of the first layer grating, if q2 is the proportion of the first dielectric medium 7 in one period of the grating. Given, Δnz= (n+ ”
qz+nz ”(1qz)) ””+ ((1/n+
)"qz+(1/nz)"(1-qz))-""...
......(7) The phase difference ΔΦ2 that the incident light receives at the second layer grating is
If the lattice depth of the second layer is D2, then

以降、同様に第1の誘電体媒質と第2の誘電体媒質から
成る格子層をm層(mは整数)積層すると、第に番目の
格子層の複屈折の大きさΔn、は、k番目の格子の1周
期中に占める第1の誘電体媒質の割合をqkとすると、 Δrl+ =  (n+  ”  Qm +  nz 
”(1−qh ))””+  ((1/n+)”  q
k +(1/nz)”(1−qm ))−””・・・・
・・・・・(9) となり、格子の溝深さをDxとすれば、入射光かに番目
の格子で受ける位相差ΔΦつは、となる。したがって、
m個の格子層を通過した光が受ける位相差ΔΦは、 となる。層数mを増加することにより、各層の格子の溝
深さDkを大きくすることなくΔΦを大きくすることが
できる。なお、第2図において、lOは、第m層目の第
1の誘電体媒質を、11は矩形格子を、12は第m層目
の第2の誘電体媒質を示している。
Thereafter, when m lattice layers (m is an integer) of the first dielectric medium and the second dielectric medium are laminated in the same way, the magnitude of birefringence Δn of the th lattice layer becomes the kth lattice layer. If the proportion of the first dielectric medium in one period of the lattice is qk, then Δrl+ = (n+ ”Qm + nz
"(1-qh))""+ ((1/n+)"q
k + (1/nz)"(1-qm))-""...
(9) If the groove depth of the grating is Dx, then the phase difference ΔΦ which the incident light receives at the crab-th grating is as follows. therefore,
The phase difference ΔΦ experienced by the light that has passed through m grating layers is as follows. By increasing the number of layers m, ΔΦ can be increased without increasing the groove depth Dk of the grating in each layer. In FIG. 2, lO indicates the first dielectric medium of the m-th layer, 11 indicates a rectangular lattice, and 12 indicates the second dielectric medium of the m-th layer.

第3図は本発明を説明するための図で、第1の誘電体媒
質に形成された格子の表面が第2の誘電体媒質で被覆さ
れている。図中、4は第1層口の第1の誘電体媒質、5
は矩形格子、6は第1層目の第2の誘電体媒質、7は第
2層目の第1の誘電体媒質、8は矩形格子、9は第2層
目の第2の誘電体媒質である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the present invention, in which the surface of a lattice formed in a first dielectric medium is covered with a second dielectric medium. In the figure, 4 is the first dielectric medium at the first layer opening;
is a rectangular lattice, 6 is the second dielectric medium of the first layer, 7 is the first dielectric medium of the second layer, 8 is a rectangular lattice, 9 is the second dielectric medium of the second layer It is.

第4図は第3図のうちの第JJの格子を拡大して示した
ものである。格子の1周期中に第1の誘電体媒質が占め
る割合の変化に伴い、格子を縦方向に3層13.b層1
4,0層15に分け、その割合をql1m+  Q I
lb+  qkcとすれば各層の複屈折の大きさΔnk
、(s=a、b、c)は、 ΔfikS= (n+ ” qks + nz 2(1
(l、ls) ) ””−((1/n+)” q+ts
+(1/nz)20−qms))−””・・・・・・・
・・・・・(2) となり、各層の層厚さをDk−、Dkb、  D−とす
れば、入射光が第に層で受ける位相差ΔΦつは、λ +DkC・Δn mc)・・・・・・・・・・・・α湯
となる。ここで D k= D ka + D *b      ・・・
・・・・・・・・・αaである。このような格子がm層
積層された場合、全格子層を通過する光が受ける位相差
ΔΦは、+Dk(・Δnkc)・・・・・・・・・a9
となる。この場合も層数mを増やせばDkを大きくする
ことなく大きなΔΦを得ることができる。
FIG. 4 is an enlarged view of the grid No. JJ in FIG. 3. As the proportion of the first dielectric medium in one period of the grating changes, the grating is vertically divided into three layers 13. b layer 1
Divided into 4,0 layers and 15, the ratio is ql1m+ Q I
If lb+qkc, the magnitude of birefringence of each layer Δnk
, (s=a, b, c) is ΔfikS= (n+ ” qks + nz 2(1
(l, ls) ) ””−((1/n+)” q+ts
+(1/nz)20-qms))-””・・・・・・・・・
...(2), and if the layer thicknesses of each layer are Dk-, Dkb, and D-, the phase difference ΔΦ that the incident light receives in the first layer is λ + DkC・Δn mc)...・・・・・・・・・It becomes alpha hot water. Here, D k = D ka + D * b...
・・・・・・・・・αa. When m layers of such gratings are stacked, the phase difference ΔΦ experienced by light passing through all the grating layers is +Dk(・Δnkc)...a9
becomes. In this case as well, by increasing the number of layers m, a large ΔΦ can be obtained without increasing Dk.

つまり、屈折率n1を有する第1の誘電体媒質に形成さ
れた表面レリーフ格子の表面をn、≠n2なる屈折率n
2を有する第2の誘電体媒質で充填、あるいは被覆し、
以降、順次表面レリーフ格子を有する第1の誘電体媒質
と、その表面を充填、あるいは被覆する第2の誘電体媒
質を必要な位相差が得られるまで積層することにより、
第1の誘電体媒質に形成される格子の溝深さを小さくす
ることができ、製作の容易な波長板が得られる。
In other words, the surface of the surface relief grating formed on the first dielectric medium having a refractive index n1 is n, and the refractive index n is ≠n2.
filled with or coated with a second dielectric medium having 2;
Thereafter, by sequentially laminating a first dielectric medium having a surface relief grating and a second dielectric medium filling or covering the surface thereof until a necessary phase difference is obtained,
The groove depth of the grating formed in the first dielectric medium can be reduced, and a wave plate that is easy to manufacture can be obtained.

格子が矩形状でなく、正弦波状、三角波状等の場合も同
様で、必要な位相差が得られるまで格子を有する第1の
誘電体媒質と第2の誘電体媒質を積層することにより製
作の容易な波長板が得られる。
The same goes for cases where the grating is not rectangular but sinusoidal, triangular, etc., and can be manufactured by laminating the first dielectric medium having the grating and the second dielectric medium until the required phase difference is obtained. A simple wave plate can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す断面図でλ/2板の製
作例を示している。実際の製作には、第1の誘電体媒質
1として光硬化性樹脂であるスリーボンド社製のUVX
−3S89−1を、第2の誘電体媒質2として新田曹化
工社製のポリシラスチレンPSS75を用いた。前者の
屈折率は1.52、後者の屈折率は約2.5である。使
用波長はHe−Neレーザの632.8 n mである
。光硬化性樹脂への格子パターンの転写は金型を用いて
行った。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention, and shows an example of manufacturing a λ/2 plate. In actual production, as the first dielectric medium 1, UVX, a photocurable resin manufactured by Three Bond Co., Ltd.
-3S89-1, and polysilastyrene PSS75 manufactured by Nitta Sokako Co., Ltd. was used as the second dielectric medium 2. The refractive index of the former is 1.52, and the refractive index of the latter is approximately 2.5. The wavelength used is 632.8 nm of He-Ne laser. The grid pattern was transferred to the photocurable resin using a mold.

この金型は次のように製作した。He−Cdレーザの波
長441.6 n mの光ビームを用いて干渉計を構成
し、ホログラフィックにλ/d≧1.472を満足する
ピッチd=0.3 μmの格子をガラス上のホトレジス
トに形成し、現像後のホトレジストパターンをマスクと
してガラスを反応性イオンビームエツチング法によりエ
ツチングを行い、ガラスに断面が矩形状である格子を作
製した。ガラスに形成される格子の溝深さは次のように
決定した。
This mold was manufactured as follows. An interferometer was constructed using a light beam with a wavelength of 441.6 nm from a He-Cd laser, and a holographic grating with a pitch d = 0.3 μm that satisfied λ/d≧1.472 was formed using photoresist on glass. Using the developed photoresist pattern as a mask, the glass was etched by reactive ion beam etching to produce a grid having a rectangular cross section on the glass. The groove depth of the lattice formed in the glass was determined as follows.

光硬化性樹脂の屈折率が1.52、ポリシラスチレンの
屈折率が約2.5であることから、これらの誘電体媒質
で矩形格子を形成すると、q =0.5の場合、複屈折
の大きさΔnは(7)式よりΔn =0.232となる
。各層に作製される格子のqは全て0.5であり、かつ
溝深さも全て等しいとする。このような条件の下で、λ
/2板作製に必要な溝深さD′は0層式よりD ’ =
1.362 μmとなる。第1図に示すようにλ/2板
を5層に分けて作製するとすれば、各層に形成される格
子の溝深さDは、 D=D ’/ 5 =272.6 nmとなる。このこ
とより、ガラスには272.6 n mの溝深さを有す
る格子を形成した。ガラス上の格子の溝深さは反応性イ
オンビームエツチングの実施時間により容易に制御でき
る。ガラス上に製作した格子からニッケル電鋳法により
金型を製作した。
Since the refractive index of photocurable resin is 1.52 and the refractive index of polysilastyrene is approximately 2.5, when a rectangular lattice is formed with these dielectric media, when q = 0.5, birefringence The size Δn is Δn=0.232 from equation (7). It is assumed that the qs of the gratings produced in each layer are all 0.5, and the groove depths are all the same. Under these conditions, λ
/2 The groove depth D' required for making the plate is D' = from the 0-layer formula.
It becomes 1.362 μm. If the λ/2 plate is manufactured in five layers as shown in FIG. 1, the groove depth D of the grating formed in each layer is D=D'/5=272.6 nm. From this, a grating with a groove depth of 272.6 nm was formed in the glass. The groove depth of the grating on the glass can be easily controlled by the duration of the reactive ion beam etching. A mold was made from a grid made on glass using the nickel electroforming method.

この金型を用いて光硬化性樹脂1に格子3を形成し、格
子表面に液状のポリシラスチレン2を塗布し溶剤を乾燥
させることにより1層の格子が作製できる。固化した光
硬化性樹脂上に、液状のポリシラスチレンを塗布する場
合、あるいは固化したポリシラスチレン上に液状のポリ
シラスチレンを塗布する場合、一方の溶剤が下地の誘電
体媒質と反応する間ツ点があるが、各誘電体媒質膜作製
後、誘電体媒質表面にアルゴンイオンプラズマ、あるい
はフッ素プラズマを照射し、誘電体媒質表面の溶剤に対
する耐性を向上することにより、この問題は回避できる
A single-layer lattice can be produced by forming a lattice 3 on a photocurable resin 1 using this mold, applying liquid polysilastyrene 2 to the surface of the lattice, and drying the solvent. When applying liquid polysilastyrene onto solidified photocurable resin, or when applying liquid polysilastyrene onto solidified polysilastyrene, while one of the solvents reacts with the underlying dielectric medium, However, this problem can be avoided by irradiating the surface of the dielectric medium with argon ion plasma or fluorine plasma after forming each dielectric medium film to improve the resistance of the surface of the dielectric medium to solvents.

以上述べた方法により5層の格子を作製し、所望のλ/
2板を得た。
A five-layer grating was fabricated using the method described above, and the desired λ/
I got 2 plates.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、製作の容易な表面レ
リーフ格子を利用した波長板が得られる。
As described above, according to the present invention, a wave plate using a surface relief grating that is easy to manufacture can be obtained.

また、表面レリーフ格子を金型から転写すれば量産性に
も冨む。さらに、使用波長を変更した場合でも積層数を
変化させることで容易に対応できる。
In addition, if the surface relief grating is transferred from a mold, mass productivity will be improved. Furthermore, even if the wavelength used is changed, it can be easily handled by changing the number of laminated layers.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を模式的に示す断面図、 第2図〜第4図は本発明の原理を示す断面図である。 1・・・第1の誘電体媒質 2・・・第2の誘電体媒質 3・・・格子 4・・・第1層目第1の誘電体媒質 5.8.11・・・矩形格子 6・・・第1層目第2の誘電体媒質 7・・・第2層目第1の誘電体媒質 9・・・第2層目第2の誘電体媒質 10・・・第m層目第1の誘電体媒質 12・・・第m層目第2の誘電体媒質 13・・・a層 14・・・b層 15・・・C層 代理人弁理・士   岩  佐  義  幸第1図 馬4図 FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of the present invention; 2 to 4 are cross-sectional views showing the principle of the present invention. 1...first dielectric medium 2...Second dielectric medium 3... Lattice 4...First layer first dielectric medium 5.8.11...Rectangular grid 6...First layer second dielectric medium 7... Second layer first dielectric medium 9...Second layer second dielectric medium 10...mth layer first dielectric medium 12...mth layer second dielectric medium 13...a layer 14...B layer 15...C layer Representative Patent Attorney/Attorney Yoshiyuki Iwa Figure 1 Horse 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)使用波長λにおける格子ピッチdがλ/d≧1.
472なる表面レリーフ格子を形成した屈折率n、を有
する第1の誘電体媒質層と、前記表面レリーフ格子を充
填、あるいは被覆するn_2≠n_1なる屈折率n_2
を有する第2の誘電体媒質層とを交互に積層したことを
特徴とする波長板。
(1) If the grating pitch d at the used wavelength λ is λ/d≧1.
a first dielectric medium layer having a refractive index n forming a surface relief grating of 472, and a refractive index n_2 filling or covering the surface relief grating with a refractive index n_2≠n_1;
A wavelength plate characterized in that second dielectric medium layers having a dielectric medium layer and a second dielectric medium layer are alternately laminated.
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