JPS62297879A - 位相シフト回折格子の製造装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は位相シフト回折格子の製造装置、特にＤＦＢ
　（ディストリビューテント・フィード・バック、分布
帰還）型半導体レーザの単一軸モード化に用いられる、
この種の位相シフト回折格子の製造装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

半導体レーザの縦モードを単一化することは、光フアイ
バ通信における波長分散による波形歪の防止、安定な高
速変調による超高速伝送、雑音の低減、光応用計測等に
おいて極めて重要な課題である。しかし、ファブリペロ
型共振器を有する半導体レーザでは、縦モード選択性が
十分ではないので共振器に回折格子を内蔵したＤＦＢレ
ーザが開発された。全体に一様な構造のＤＦＢレーザで
は２つの縦モードが発振するため、回折格子の中央付近
に１／４波長相当の位相シフトを付加した回折格子を用
いる方法が採られている。

このような位相シフト回折格子の第１の製造方法として
は、ポジ、ネガ２種類のレジストを使い分けて、これら
の各領域の位相を反転させることにより、１／４波長相
当分の位相シフトを生じさせる方法がある。この第１の
製造方法が開示されている文献としては、宇高勝之他著
の電子通信学会技術報告０ＱＥ８５−１１巻、第６９〜
第７６頁に記載の論文「λ／４シフトＩｎＧａＡｓＰ／
ＩｎＰ　　Ｄ、ＦＢレーザ」を挙、げろことができる。

また、位相シフト回折格子の第２の製造方法としては、
位相シフトに相当する段差を有する石英のコンタクトマ
スクを用いる方法がある。この第２の製造方法が開示さ
れている文献としては、白崎正孝他著の電子通信学会技
術報告ｏｕＥ８５−６０＠。

第５７〜第６４頁に記載の論文ｒＤＦＢレーザ用１／４
波長シフト回折格子の形成方法の提案　−位相マスクの
考案とその効果−」を挙げることができる。

上述の第１及び第２の製造方法には、次のような問題点
があった。

ポジ、ネガ２種類のレジストを使い分ける第１の製造方
法には、レジスト塗布、現像、エツチングともに各３回
という非常に多数のプロセス工程を必要とし、その結果
歩留りが低いという問題点があった。

コンタクトマスクを用いる第２の製造方法には、コンタ
クトマスクでの光の回折のために光の位相が変化し、位
相シフト部分に所望の格子が形成されず、また回折格子
の周期毎に異なるコンタクトマスクを必要として、その
深さが深く、形成が難しいという問題点があった。

そこで、本願人はこれら第１及び第２の製造方法の問題
点を解決した位相シフト回折格子の第３の製造方法とし
て、位相シフトを受けた波面をホログラムに記録し、こ
のホログラムの再生波面を用いて干渉露光する方法を採
用した位相シフト回折格子の製造方法を提案している。

この第３の製造方法は、所望の位相シフトを生じさせる
位相板を斜入射の平行光で照射して得られる回折波面を
、参照光束と干渉させてホログラムを形成した後、この
ホログラムを製作時の参照光と共役な波面で照射すると
、ホログラム製作時に位相板の配置されていた面に、所
望の位相シフト波面が再生されるので、この面上でこの
再生波と平行光束とを干渉させて感光体に記録する方法
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の本願人に係る第３の製造方法には、次のような問
題点がある。すなわち、第３の製造方法では、ホログラ
ムを製作するプロセス及びホログラムを用いて位相シフ
ト回折格子を製作するプロセスの各々に異なる干渉露光
装置が必要である。

このため、両プロセスの間で干渉露光装置の光学系を変
更して、稠整する必要があるが、毎回同じ干渉角に配置
し直すのには多大な調整時間を必要とする問題点があっ
た。これを避けるためには、２台の干渉露光装置を準備
する必要があり、装置が高価になってしまうという欠点
があった。

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、１台の干渉露光装置で、光学系を変更する
ことなく位相シフト回折格子を製造できる製造装置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を解決するために本発明が提供する位相シ
フト回折格子の製造装置は、２光束干渉露光装置の第１
の光束中に位相シフトを生じさせる位相板を保持する位
相板ホルダと、第１の光束と第２の光束とが交差する位
置に第１の感光体を保持する第１の感光体ホルダと、前
記交差位置を通過後の第１の光束を前記第２の光束の進
行方向と同じ方向に変える反射鏡と、前記交差位置を通
過後の第２の光束中に、前記第１の感光体に形成された
ホログラムを保持するホログラムホルダと、前記反射鏡
の反射光と前記ホログラムの回折光の交差する位置に位
相シフト回折格子を形成する第２の感光体を保持する第
２の感光体ホルダとを備え、前記位相板ホルダに、位相
板を保持し、及び前記第１の感光体ホルダに第１の感光
体を保持して、第１の感光体に前記位相板透過波面のホ
ログラムを形成した後、このホログラムをホログラム裏
面から前記第２の光束が照射されるように、前記ホログ
ラムホルダに移設し、及び前記第２の感光体ホルダに第
２の感光体を保持して、この第２の感光体に位相シフト
回折格子を形成することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の作用・原理は次の通りである。

本発明では、回折格子の製作するための２光束干渉露光
法で、一方の光束が干渉面で位相シフトした波面になる
ように、ホログラフィの原理を用いて、このような波面
を発生させることを基本原理としている。ホログラムに
は波面を凍結し、再生できる特徴がある。

本発明の装置では、まず、所望の位相シフトを生じさせ
る位相板を平行光束で照射して得られる波面を参照波面
と干渉させてホログラムを形成する。このホログラムは
位相板の回折波面を記録しているので、ホログラムを製
作した時の参照波面と共役な照明光でホログラムを裏面
から照射すると、位相板からの波面の逆進波面が再生さ
れるので、ホログラム製作時に位相板が置かれていた面
上では、位相板透過直後の、すなわち、所望の位相シフ
トした波面の逆進波面が得られることになる。そこで、
この波面と平行光束とを適当な角度で干渉させれば位相
シフト干渉縞が得られ、感光体に記録することで位相シ
フト回折格子を形成できる。

本発明では、上述の２段階の干渉露光プロセスを１台の
干渉露光装置で実現するために、２光束が交差するまで
の光学系で第１ステツプの干渉計を構成し、２光束が交
差した後の位置に第２ステツプの干渉針を構成すること
を基本としている。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。

なお以下の説明では、説明を容易にするために、位相板
の段差や回折格子の溝を実際よりも拡大して模式的に示
している。

第１図は、本発明の位相シフト回折格子の製造装置の光
学系を示す断面図である。図中、１はレーザ、２はシャ
ッタ、３はスプリンタ、４，５゜６．７，８．９はミラ
ー、１０．１１はエキスパンダー、１６は位相板１２を
保持する位相板ホルダ、１７は第１の感光体１３を保持
する第１の感光体ホルダ、１８はホログラム１４を保持
するホログラムホルダ、１９はウェハーである第２の感
光体１５を保持する第２の感光体ホルダである。なお、
第１図では説明の便宜上、各々のホルダ１６．１？、　
１８．１９に各部品を取りつけた状態を示したが、この
製造装置を用いて位相シフト回折格子を製造するに際し
ては、第１のステップでは位相板１２及び第１の感光体
を取りつけて、まず、ホログラムを作成し、第２のステ
ップでこのホログラムと第２の感光体とを取りつけて、
位相シフト回折格子を製作する。

本実施例の製造装置を、さらに詳細に説明する。

レーザｌの発振ビームは、シャッタ２を通ってスプリン
タ３で透過光２２と反射光２３に分けられる。

反射光２３はミラー６．７で反射され、エキスパンダー
１１でビーム径を拡大され、ミラー８で反射されて、第
１の干渉光束２０になる。一方、透過光２２ハミラー４
で反射され、エキスパンダー１０でビーム径を拡大され
、ミラー５で反射されて第２の干渉光束２１になる。

第１の干渉光束２０の進路には、位相板ホルダ１６゜第
１の感光体ホルダ１７．第１の干渉光束２０の進行方向
を第２の干渉光束２１の進行と同じ方向に変えるミラー
９及び第２の感光体ホルダ１９が配置されている。一方
、第２の干渉光束２１の進路には、第１の干渉光束２０
との交差位置に第１の感光体ホルタ１７．ホログラムホ
ルダ１８が配置されている。さらに、ホログラム１４の
回折光が第１の干渉光束２０と交差する位置に第２の感
光体ホルダ１９が配置されている。

次゛に、第２図、第３図を用いて、２段階の製作プロセ
スを説明する。

本実施例では、光源１として波長３２５ｎｍのＨｅ−Ｃ
ｄレーザを用いる。このため、位相板１２は３２５ｎｍ
の光を透過する石英にエツチングで形成した。λ／４位
相シフト回折格子を複数同一ウニバー上に形成するため
、位相板１２には複数の位相シフト部を設けである。第
１の感光体１３には、フォトレジストＡ　Ｚ　−１３５
０を用いる。

第２図は、第１ステツプのホログラムを製作するための
本実施例の装置の光学系を示す断面図である。第１のス
テップでは、ホルダ１６に位相板１２を、ホルダ１７に
第１の感光体１３を取りつける。このような状態で、位
相板１２を裏面から第１の干渉光束２０で照射し、位相
板１２の透過波と第２の干渉光束２１との干渉縞を第１
の感光体１３に記録する。

なお、本実施例では、波長１．５μｍの半導体レーザ用
に０．２１μｍ周期の回折格子を形成するために、第１
の感光体１３に対する２光束の入射角は各々５０．７°
とした。

次に、第１の感光体１３を現像してホログラムを得る。

このホログラムには、位相板１２の透過波面が記録され
ているので、製作時の第２の干渉光束２１に対し共役な
波面でホログラム裏面から照射すれば、製作時に位相板
１２が配置されていた位置に所望の位相シフトを受けた
波面を得ることができる。

第３図は、第１ステツプで製作したホログラム１４を用
いて位相シフト回折格子を製作するための、本実施例の
装置の光学系を示す断面図である。第１ステツプで製作
したホログラム１４をホログラムホルダ１８に保持し、
ウェハーである第２の感光体１５をホルダ１９に保持す
る。このような状態で、ホログラム１４の裏面から第２
の干渉光束２１で照射すると、第２の感光体１５上に、
所望の位相シフトを受けた波面が再生されるので、この
波面と、ミラー９で反射された第１の干渉光束２０との
干渉縞を第２の感光体１５に記録することで、所望の位
相シフト回折格子が得られる。なお、第２の感光体１５
に対する２光束の入射角は、第１の感光体１３への２光
束の入射角と同様、各々５０．７°とした。

以上の実施例では、第１の感光体１３を現像後、そのま
まホログラムとして用いているが、長期にわたって用い
るためには、記録されたフォトレジストパターンをマス
クとして、石英基板にエツチングで転写しておくことが
好ましい。フォトレジストのままで用いる場合のフォト
レジストの溝深さ及び石英基板に転写して用いる場合の
溝深さは、両者ともに約０．５μｍ程度で、約３０％の
回折効率が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、１台の干渉露光
装置で、光学系を変更することなく位相シフト回折格子
を製造できる製造装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位相シフト回折格子の製造装置の光学
系を示す断面図、 第２図は第１ステツプのホログラムを製作するための本
発明の装置の光学系を示す断面図、第３図は第１ステツ
プで製作したホログラムを用いて位相シフト回折格子を
製作するための本発明の装置の光学系を示す断面図であ
る。 １・・・・・レーザ ２・・・・・シャッタ ３・・・・・スプリッタ ４〜９・・・ミラー １０、、１１・・・エキスパンダー １２・・・・・位相板 １３・・・・・第１の感光体 １４・・・・・ホログラム １５・・・・・第２の感光体 １６・・・・・位相板ホルダ １７・・・・・第１の感光体ホルダ １８・・・・・ホログラムホルダ １９・・・・・第２の感光体ホルダ ２０・・・・・第１の干渉光束 ２１・・・・・第２の干渉光束 ２２・・・・・透過光 ２３・・・・・反射光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２光束干渉露光装置の第１の光束中に位相シフト
   を生じさせる位相板を保持する位相板ホルダと、第１の
   光束と第２の光束とが交差する位置に第１の感光体を保
   持する第１の感光体ホルダと、前記交差位置を通過後の
   第１の光束を前記第２の光束の進行方向と同じ方向に変
   える反射鏡と、前記交差位置を通過後の第２の光束中に
   、前記第１の感光体に形成されたホログラムを保持する
   ホログラムホルダと、前記反射鏡の反射光と前記ホログ
   ラムの回折光の交差する位置に位相シフト回折格子を形
   成する第２の感光体を保持する第２の感光体ホルダとを
   備え、前記位相板ホルダに、位相板を保持し、及び前記
   第１の感光体ホルダに第１の感光体を保持して、第１の
   感光体に前記位相板透過波面のホログラムを形成した後
   、このホログラムをホログラム裏面から前記第２の光束
   が照射されるように、前記ホログラムホルダに移設し、
   及び前記第２の感光体ホルダに第２の感光体を保持して
   、この第２の感光体に位相シフト回折格子を形成するこ
   とを特徴とする位相シフト回折格子の製造装置。