TW200420912A - Diffractive optical device and method for producing same - Google Patents

Description

200420912 玫、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種繞射光學元件及其形成方法，更具體 的疋關於一種具有波長合分歧、功率合分歧、偏光合分歧 、波長板、或光頻隔離器的功能之繞射光學元件及其形成 方法。 【先前技術】 如公知，產生光的繞射之繞射光學元件，可以利用於種 種之用途。例如在光通信領域使用之波長合分波器、光偶 合裔、光頻隔離器等，係可以利用繞射光學元件來製作。 、一般，繞奸光學元件，係藉在透光基板上形成繞射光柵 層來製作。依據其繞射光柵層的構造的不同，繞射光學元 件大致分為折射率調制型與立體型。

圖19係以圖案的剖面圖顯示折射率調 的-例。該折射率調制型繞射光學元件，係包含二 = 透：性基板U上之繞射光栅層12a，在該繞射光柵層i2a形 «折射率調制構造。也就是，在繞射光柵層12a中，週期 的叉替形成具有相對較小之折射率〜之局部區_，與具有 相對較大之折射率n2之局部區域。而且，#因於在通過低 折射率〜之區域之光與通過高折射率h之區域之光之間產 生足相位至，可以產生繞射現象。 具有折射率調制構造之繞射光栅層m，係可以藉⑸ 如能源束照射’使用折射率增大之材料而形成。公知； 如漆上Ge之石英坡璃，其折⑽㈣料線照射增大:

87401.DOC 200420912 另外’公知者係在石英玻璃藉照射乂光線增大其折射率。 =就是，在透光性基板U上’堆積折射率…之石英系玻璃 曰’在其玻瑪層以週期的圖案照射能源束，藉局部的將折 射率提高至n2，可以形成如圖19所顯示之繞射光柵層⑵。 圖20係以圖案的剖面圖顯示立體型繞射光學元件的一例 。該立體型繞射光學元件，係包含有形成於透光性基㈣ 上之繞射光柵層12b。在該繞射光柵層m形成著立 。、也就是，在繞射光柵層12b中，週期的交替形成具有相對 較大的厚度之局部的區域，與具有相對較小的厚度之局部 的區域。而且’起因於在通職大厚度之區域之光與通過 較小厚度之區-域之光之間產生之相位差，可以產 r °

具有立體構造之繞射光栅層12b，例如在透光性基板U 上堆積石英系玻璃層，利用光蝕與蝕刻，藉加工其玻璃可 以形成。 ^ 圖21係以圖案的剖面圖顯示折射率調制型繞射光學元件 之又-例。圖21之折射率調制型繞射光學元件雖類似於圖 19者，不過在圖21中之繞射光柵層⑺内，週期的排列著具 有相互不同之3位準的折射率〜、n2、n3之局部的區域。如 此，在繞射光栅層12c内具有3位準之折射率ni、n2、w之局 部區域，係例如在基板丨丨上堆積折射率^之石英系玻璃層 ’可以對其玻璃層藉照射2條不同之能源位準之能源束而形 成。 〆 若依據包含多（多重）位準之折射率之局部區域之繞射

87401.DOC 200420912 光柵，與包含單純之2(二元）位準之折射率的區域之繞射光 栅的情形相比，可以提昇繞射效率。另外，由於包含多位 準之折射率變化之繞射光柵，比較於包含二元之折射略變 化之繞射光柵具有較高之繞射效率，所以如推測，替代階 段的折射率變化，包含連續的折射率變化之繞射光柵也可 以比較於包含二元位準之折射變化之繞射光柵，具有較高 之繞射效率。在此，所謂繞射效率，係意味著對入射光的 - 能源之繞射光能源的總合之比率。也就是，由利用繞射光 的觀點來看，以繞射效率較大方面較佳。 · 圖22係以圖案的剖面圖顯示立體型繞射光學元件之又工 例。圖22之立'體型繞射光學元件雖類似於圖2〇者，不過在 圖22中之繞射光柵層12d内，週期的排列著具有相互不同之 3位準的厚度之局部的區域。如此’在繞射光柵層⑶内具 有3位準的厚度之局部的區域，係例如在基㈣上堆積石英 系玻璃層，對其玻璃層依據純與㈣，藉2次重複加工可 以形成。如此即使依據包含具有多位準的厚度之局部的區 域之繞射光柵，比較於包含單純之2位準的厚度之繞射光拇φ 的情形，亦可以提昇繞射效率。 上述之折射率調制型繞射光學元件，原理上雖可以製作· 不k要㈣3用〈折射率調制型繞射光學元件有其困難. 因為例如在石英系姑癌益 皮^猎肤射能源束得到之折射康變化 量頂多為0.002程度，所以西f b丄 ’ 、 要形成有效果的繞射光柵層有其 困難。 、 k而’現在例如如詳述於專利文獻工之特開昭仏2138〇2

87401.DOC 200420912 5虎公報與非專利文獻1之AP_d 0ptics，趾41，膽 PP.3558-3566，一般利用立體型作為繞射光學元件，但是 ’立體型繞射光學元件的製作所需要之光蝕與蝕刻，加工 步驟相當繁雜，需要相當的時間與功夫。另外，不容易# 制其敍刻深度之精度。進—步，在立體型繞射光學元件中 二由於在其表面形成著微細的凹凸，所以也存在著容易附 著塵埃與污染之問題。 【發明内容】 馨於如以上之領先技術之狀況，本發明係以提供一種有 效率低成本之實用之繞射光學元件為目的。 (專利文獻1) ' ''特開昭61-213802號公報。 (非專利文獻1)

Applied 〇Ptics, V〇1.41,2〇〇25pp 3558.3566 若依據本發明，繞射光輋分杜 7尤予疋件係包含形成於透光性基板 上 < 透光性DLC(金鋼石同形碳：鑽石形狀碳）膜，該Da 膜係包含有包含相對高折射率之局部區域與相對低折射率 的局邵區域之繞射光柵。 又彼等之咼折射率區域血你^ A14低折射率區域之境界面，即使 垂直或傾斜於DLC膜的表而十1 ^ 耶可’其境界面的兩側之折射 率即使連續變化亦可。 如此之繞射光學元件且古 、 子兀忏具有可以將包含多數波長之 的光束依存波長分割成多數之 数又先束，且使具有不同波長之 多數之光束合體為單一之亦击士 4 p 义先束又波長合分歧之功能。

87401.DOC 200420912 另外，如此之繞射光學元件，具有可以將單一波長之光 束分割成多數之光束，且使單一波長之多數之光束合體為 單一之光束之功率合分歧之功能。 進一步，如此之繞射光學元件，具有可以使包含於單一 波長之光束之TE波與TM波分離且合體之偏光合分歧之功 能。 進一步，如此之繞射光學元件，對於包含於單一波長之 光束之TE波或TM波具有波長板的功能。 進一步，亦可以得到組合包含具有上述之偏光合分歧的 功能之繞射光柵之DLC膜，與包含具有波長板的功能之繞 射光栅之DLC鵰之光頻隔離器。 v進一步，如此之繞射光學元件，係包括對包含0.8 μιη〜 2.0 μηι的範圍内之波長之光作用而得之前述繞射光柵。 依據如上述之本發明，在用以形成繞射光學元件之方法 中，在DLC膜，以一定之圖案照射能源束，藉提高折射率 ，可以形成包含於前述繞射光柵之高折射率區域。其能源 束係可以選自X線、電子線、及離子束。進一步，DLC膜 係藉電漿CVD法堆積於基板上而得。進一步，在使高折射 率區域與低折射率區域之境界面對DLC膜的表面傾斜的情 形，對DLC膜的表面若使能源束傾斜照射即可。 【實施方式】 (實施形態1) 由圖1至圖3係依據本發明實施形態1圖解製作折射率調 制型繞射光學元件之過程之模式剖面圖。又，在本案之圖 87401.DOC -10- 200420912 μ中如長度與厚度之尺寸關係，係為了圖面的明瞭化與 "化作了適度的變更’並未反映實際的尺寸關係。 、如圖1所顯7F，在具有折射率J 44且具有5 mm χ 5麵的 王面4SK32基板i上，DLC膜2藉電聚CVD堆積成2 _的厚 度。又，折射率調制型繞射光學元件之DLC膜之厚度並沒 有特力ij限制，可以設定於任何的厚度。但是，若膜的 ^度^過厚’則因其膜之光吸收效果過大因而較不佳。另 、""乙匸膜太薄，則因為具有很難得到充分的繞射效果 之傾向所以不佳。在現在可以利用之則膜中以G5〜i〇 _的厚度範圍内之DLC膜利料折射率調制型繞射光旋 >件者較佳。俜疋’若可以得到具有更小光吸收係數之dlc 膜’則更厚之DLC膜亦可以利用’若折射率的變化率可以 更大’則更薄之DLC膜亦可以利用。 圖2中，在DLC膜2上，藉升降法形成金罩3。在該金罩] 中，以寬0.5 μηι長度5 mm之金條紋隔著〇 5 μιη的間隔重複 排列著。也就是，該金罩3具有線和空間之圖案。其後，介 金罩3的開口部，在8〇〇 keV之加速電恩之下，⑥離子束4 以5Xl〇i7/cm2之劑量注入垂直於〇1^膜2之方向。 其結果，DLC膜2中未注AHe離子之區域，雖具有】μ 之折射率，不過注入He離子之區域2&之折射率 2.05。在如此之DLC之折射率變化，係遠比在石英手: 中得到之折射率變化來得大，可以充分的形成繞射效率較 大繞射光柵層。 圖3中’金罩3藉敍刻去除’得到實施形態工之折射率調

87401.DOC -11 - 200420912 制型繞射光學元件。又，在該繞射光學元件之繞射光柵層2 ，係包含著折射率1.55與2.05之2種類之區域，所謂雙位準 的繞射光拇層。 圖4係以圖案的剖面圖，圖解使用在實施形態丨所得之折 射率調制型繞射光學元件作為波長合分歧器的情形之波長 分歧作用。在該剖面圖中，黑色剖面區域係表示相對較高 折射率之區域，白色剖面區域係表示相對較低折射率之區 域。如圖4所表示，例如若使包含多數之波長μ、、、μ、 λ*之單一之光束入射於繞射光學元件，則通過其繞射光學 元件之光的繞射角係依存於波長且相互不同。其結果，包 含多數波長之'單一入射光束，係在各波長分離不同進行方 向'之多數之繞射光束而得到者。 不用說，若顚倒圖4中箭頭符號所示之入射光束與繞射 光束的方向，則很明顯的圖4之繞射光學元件可以利用作為 :波為。又，繞射光學元件作為波長分歧器使用的情形， 光2 一般對繞射光學元件的表面之法線，係以〇〜7〇度程度 〈Ιβ圍内〈適當的角度入射。但是，該入射角度範圍，係 依存於南折射率區域與低折射率區域之境界形成dlc膜的 j面之角度，例如離子束對DLC膜面藉照射於傾斜方向， 南折射率區域傾斜於则膜面而形成的情形，考慮其傾斜 角碉整光束的入射角。 、圖5係依據貫施形態丨的繞射光學元件，圖案的顯示波長 分歧結果的一例之圖表。該圖表的橫軸係表示繞射光的波 長（nm)，縱㈣以任意單位表示繞射光的強度。在該情形

87401.DOC -12- 200420912 ，具有1.5〜1 · 6 的波長範圍與3 5 〇 μηι的光束之光，利用 光纖與光軸儀，入射於實施形態1的繞射光學元件。其結果 ，如圖5所顯示，可以得到具有在由15|11111至16(11111之間以 20 nm間隔分布之波長之5條之繞射光束，彼等5條之繞射光 束具有約略相等之強度。而且，此時之繞射效率約為 ，可以得到充分優良之波長分歧特性。 又’在實施形態1，由於使用了線狀之1次元的繞射光柵 圖案，所以繞射光束沿著包含入射光束之丨個之平面而存在 。但是，如其次所述之實施形態2，藉使用2次元的繞射光 柵圖案，不用說可以使繞射光束分布成2次元。 (實施形態2)- 圖6係依據實施形態2，以圖案的平面圖表示繞射光學元 件之2次元的繞射光柵圖案。實施形態2之繞射光學元件， 也可以與實施形態丨的情形相同之工序製作。也就是，在圖 6中，黑色之區域係表示在DLC膜中照射離子束提高折射率 之區域，白色之區域係表示未照射He離子束之區域。黑色 的圖業，係以4 μηι X 4 μηι之最小元件的組合而形成，具有 132 μηι的週期性。也就是，在圖6之繞射光柵圖案中，最 小線寬為4 μπι。 圖7係以圖案的剖面圖，圖解在實施形態2得到之折射率 調制型繞射光學元件作為光偶合器（功率分裝置）使用的情 形之功率分歧作用。也就是，若將單一波長之光束入射於 繞射光學元件，則通過其繞射光學元件之光的繞射角依存 於繞射次數並相互不同。其結果，單一波長的入射光束係

87401.DOC -13- 200420912 分離成多數之光繞射光束而得到者。 圖8係依據圖6之光偶合器，顯示如圖7在垂直於功率分 歧之繞射光束之面内之光束分布之平面圖。也就是，具有 功率入射光束，係分歧成分別具有P/16之功率之丨6條之 繞射光束而得。實際上，在使具有1.55 μπι的波長之光束徑 350 μιη的光，垂直入射於實施形態2之繞射光學元件的表 面時’可以得到分布成4次對稱之16分歧之繞射光束。 又，貫現如圖8所顯示之繞射光束的分布圖案而得之圖6 之繞射光栅圖案，係如公知可以利用傅力葉變換求得。 (實施形態3) 在貝施形怨3 ’製作具有偏光合分歧器的功能之繞射光學 元件。即使在該實施形態3之繞射光學元件，亦可以以與實 施形態1的情形相同之工序，形成具有線和空間之圖案之 DLC的繞射光栅層。但是，在實施形態3中，以寬〇·4 μιη長 度5 mm的南折射率區域隔著〇 · 4 μχη的間隔重複排列。 圖9係以圖案的剖面圖圖解在實施形態3所得之折射率調 制型繞射光學元件作為偏光合分歧器使用的情形之偏光分 歧作用。也就是，若使包含ΤΕ成分與ΤΜ成分之ΤΕΜ波入 射於實施形態3之繞射光學元件，則ΤΕ波與ΤΜ波依存於其 偏光的不同，以相互不同之繞射角繞射。例如，如圖9所顯 示，可以得到作為0次繞射光之ΤΕ波，可以得到作為一1次 繞射光之ΤΜ波。如此，可以分歧ΤΕ波與ΤΜ波。實際上， 在使具有1.55 μπι的波長之光束徑1〇〇 μπι之光入射於實施 形態3之繞射光學元件時，可以分歧ΤΕ波與ΤΜ波。 87401.DOC -14- 200420912 (實施形態4) 在貫施形態4，製作具有波長板的功能之繞射光學元件。 即使在該實施形態4之繞射光學元件，亦可以以與實施形態 1的情形相同之工序，形成具有線和空間之圖案之DLC的繞 射光柵層。但是，在實施形態4中，以寬〇·2 μιη長度5 mm 的咼折射率區域隔著〇·2 μηι的間隔重複排列。 圖10係以圖案的透視圖圖解在實施形態4所得之折射率 调制型繞射光學元件作為波長板使用的情形之偏光變換作 用。在該圖中，沿著光的進行方向，排列著直線偏光濾光 益21與在實施形態4作為1/4波長板作用之繞射光學元件。 偏光濾光器21，係在具有1·55 μχη的波長與350 μηι的頗面徑 乏入射光束23之中，僅使垂直直線偏光24通過。包含於繞 射光學元件22之向折射率區域之線和空間的方向，係對直 線偏光24的偏光方向作45度旋轉。在如此之狀態中，通過 繞射光學7L件22<光25，係向進行方向形成旋轉於逆時針 方向之圓偏光。 圖11係圖解顯示於圖10之偏光過濾器21與1/4波長板22 作為光頻隔離器作用之狀態。也就是，當圖1〇之圓偏光乃 反射到某種物體折回時，其圓偏光的旋轉方向，藉反射形 成逆旋轉之回光26。而且，其回光26，係藉反方向通過ι/4 波長板22,變換成水平直線偏光27。而且，由於偏光濾光 器21僅通過垂直直線偏光，所以水平直線偏光的回光 係藉偏光濾、光器21阻止，無法回到光人射側。如此得以發 揮作為光滤光咨的作用。 87401.DOC -15- 200420912 (實施形態5) 在實施形態5中，如圖12之圖案的透視圖所顯示，製作具 有光頻隔離器的功能之繞射光學元件。在該繞射光學元件 中’在石英玻璃基板的第1主面形成第丨DLC膜31，在第2 王面上形成第2 DLC膜33。而且，在第1 DLC膜32，形成與 貫施形態3相同之繞射光栅，在第2 DLC膜33形成與實施形 態4相同之繞射光柵。 在以波長1.55將剖面徑350 μηι的光束34入射於圖12之繞 射光學元件時，通過作為偏光分歧器作用之第1之繞射光柵 層32與作為1/4波長板作用之第2之繞射光學層33之光35， 即使反射到某，物體折回，亦無法通過作為光頻隔離器協 動乏1/4波長板33與偏光分歧板32折回。此時，可以得到作 為對於通過第1之繞射光栅層3 2之回光的強度之入射光的 強度的比率之消光比為4〇 dB以上之值。 (實施形態6) 顯示於圖13之實施形態6之波長合分歧器光柵層，雖然類 似於圖4所顯示者，不過在高折射率區域與低折射率區域之 界面對DLC膜的表面傾斜之點則不同。在圖13之折射率調 制型繞射光學層之製作中，類似於實施形態丨的情形，在具 有折射率1·44且具有5 mmx5 mm的主面之以〇2基板上， DLC膜藉電漿CVD堆積成5 μηι的厚度。 在其DLC膜上，形成以寬〇·5 μιη長度5 mm之金條紋以1 μηι週期重複排列著具有線和空間之圖案之金罩。其後，介 金罩的開口邵，在800 keV之加速電壓之下，He離子束4以

87401.DOC -16- 200420912 10 /cm 對DLC膜的表面以4G度之傾斜角且注入 垂直万、王‘ '、又的長度方向之方向。其結果，DLC膜中未注 入He離子之區域’雖具有⑸之折射率，不過注人取離子 <區域&折射率則提高至2.05。 類似於圖4之圖13 ’係以圖案的剖面圖圖解在實施形態6 所得之折射率調制魏射光學層，作為波長合分歧器使用 的情形之波長分歧作用’如圖13所表示，例如若使包含多 數之波長、、λ2、λ3、、之單-之光束入射於繞射光學元 件’則通過其繞射光學元件之光的繞射角係依存於波長且 相互不同。其結果，包含多數波長之單—人射光束，係在 各波長分離不'同進行方向之多數之繞射光束而得到者。 在該實施形態6的情形，具有L5〜l6 _的波長範園盘 350 μΠ1的光束之光，利用光纖與光軸儀，入射於垂直於眚 «態U的繞射光學元件的表面之方向。其結果，即使在 本具她U中’與貫施形態i的情形同樣，可以得到具有 在由1.5 _之間以2〇nm間隔分布之波長之5停之 繞射光束，彼等5條之繞射光束具有約格相等之強度。而且 ’此時之繞射效率約為99%，可以得到充分優良 歧特性。 长刀 = 在本實施形態6若可以導入入射光至垂直於繞射光 子層的表面之方向，則可以更促進包含如此之繞射光學展

之光學零件的小型化與低成本化，得以簡略化作為光零： 之包裝時之調芯工序。 T (實施形態7)

87401.DOC -17. 200420912 顯示於圖14之實施形態7之功率分歧光栅層，雖類似於圖 7所頰7F者，不過向折射率區域與低折射率區域的界面，對 DLC膜的表面例如以45度傾斜之點則不同。另外，圖7之功 率分歧光柵層，雖具有如圖6所顯示之2次元的繞射光樹圖 案，不過在圖14之功率分歧光柵層，在DLC膜的表面之例 如90 μιη覓之同折射率區域，則是以丨8〇 的週期性以線 和空間的圖案形成。 也就是，在使高折射率區域與低折射率區域的界面對 DLC膜的表面頃斜的情形，如圖8所顯示，雖無法將入射功 率分歧成2次元的，不過在包含垂直於DLC膜的表面之入射 光束且垂直於-高折射率區域與低折射率區域的界面之面内 ’、可以將其入射光束功率分歧成多數之光束。 (實施形態8) 顯示於圖15之貫施形態8之偏光分離光柵層，雖類似於圖 9所顯示者，不過高折射率區域與低折射率區域的界面對 DLC膜的表面傾斜之點則不同。在該實施形態8，類似於實 施形態6的情形’在Si〇2基板上，DLC膜藉電漿CVD堆積成 4 μηι的厚度。在其DLC膜上，形成具有以寬〇·4 μιη長度5 mm 之金條紋以週期1 μιη重複排列之線和空間之圖案之金罩 。其後，在對DLC膜的表面以40度的頃斜角且垂直於金條 紋的長度方向之方向注入He離子。 若使包含TE成分與TM成分之TEM波的光束入射於垂直 於圖1 5的繞射光學層的表面之方向，則TE波與TM波依存 於其偏光的不同，以相互不同之繞射角繞射。實際上，在 87401.DOC -18- 200420912 使具有1·55 μιη的波長之光束徑loo μπι之光入射於實施形 態8之繞射光學元件時，可以分歧τε波與ΤΜ波。 (實施形態9) 顯示於圖16之圖案的剖面圖之實施形態9之光頻隔離器 ’雖是類似於圖12者，不過在包含彼等之第1之DLC膜32a 中’开> 成與實施形態8相同之繞射光柵之點不同。 在以波長1.55將剖面徑350 μηι的光束34a垂直入射於圖 16(繞射光學元件的表面時，通過作為偏光分歧器作用之 第1之繞射光柵層32a與作為1/4波長板作用之第2之繞射光 學層33之光35a’即使反射於某種物體作為反射光3 5b返回 ，亦無法通過作為光頻隔離器協動之1/4波長板33與偏光分 政器3 2 a返回。 (實施形態10) 實施形態10係顯示依據本發明之繞射光學元件的形成法 之其他例。在圖17的圖案的剖面圖中，在£^(：：膜2上形成多 數<線狀之金罩3a。該線狀之金罩3a，在垂直於其長度方 向之剖面中，具有半圓狀的上面。在由如此之罩圖案的上 万，照射He離子4於垂直於1)1^(：：膜2的上面之方向。而且， 在DLC膜2内形成高折射率區域2b。 此時，由於各線狀罩具有半圓狀的上面，所以在各罩的 :面近旁部之He離子可以透過其罩，其透過之㈣子 仔以侵入DLC膜2内。從而，在圖17之則膜2中，在高折 :率區域與低折射率區域之界面近旁，折射率形成連續的 k化。而且，纟包含如此之連續的折射率變化之折射率調

87401.DOC -19- 200420912 制型光學元件，如前述，可以得到比包含雙位準的折射率 ’交化之繞射光學元件改善之繞射效率。 另一方面’在圖18之圖案的剖面圖中，在Dlc膜2上形成 多數線狀之金罩3b。該線狀之金罩3b，係垂直於其長度方 向之d面之矩形狀，具有相當的厚度。由如此之罩圖案的 傾、斜上方’照射He離子4於傾斜於DLC膜2的上面之方向。 而且’在DLC膜2内形成高折射率區域2c。 此時在各線狀罩之矩形狀剖面之角近旁，一部之He離 子可以透過其罩，其透過之He離子得以侵入Dlc膜2内。 攸而，在圖18之DLC膜2中，高折射率區域與低折射率區域 <界面，對其〜膜面得以傾斜，並且在其界面近旁，折射率 开少成連續的變化。 又，在以上之實施形態，雖已針對為了提高咖膜的折 射率利用He離子照射之例加以說明，不過為了提高DM膜 的折射2亦可以利用X線照射與電子線照射等。另外，在 上，之實施形態’雖已說明了關於由15卿到“障之波 長範圍内之人射光，不過在本發明，對於在⑽信領域且 有利用可能性之0.8陶〜2.〇 _的範圍内之任何波長之： ，亦可以使用作為製作繞射光學元件。 進一步，不用說在DLC財村㈣成#重位準之繞射 光柵。在該情形，若將例如能源位準或/及劑量不 ^ 束照射於DLC膜亦可。 目匕你 產業上利用的可能性 如以上，若依據本發明 可以提供一 種有效率低成本之

87401.DOC -20- 200420912 只用〜射光學凡件。另外，在藉利用咖膜可以實現之 :射率‘周制型繞射光學元件中，由於如立體型繞射光學元 I表面不存在微細之凹凸’所以其表面很難受污染且即 ^受污染亦容易的淨化。進—步，由於DLC具有較高耐磨 所以本發明之繞射光學元件，由其表面很難破損之 硯點來看較佳。 、 【圖式簡單說明】 圖1為依據本發明圖解製作繞射光學元件之過程之圖安 的剖面圖。 M木 圖2為依據本發明圖解製作繞射光學元件之過 的剖面圖。、 口术 的：為:據本發明圖解製作繞射光學元件之過程之圏案 圖=為剖依=本發明圖解波長合分歧8之波長分歧作用之 分Γ:關:據之本:明藉波長分歧器分歧之光的波長與強度 π 7關係艾一例之圖表。 一^^本+發;:顯示光功率分歧器之繞射光搞圖案之 圖=為=據_本發明輯光功率分歧器之㈣分歧作用之 光= 為面藉:、6之光功率分歧器，在垂直於功率分歧之繞射 ”、内之光束分布之平面圖。 圖9為依據本發明圖解偏光分歧器之偏向分歧作用之圖

87401.DOC -21- 200420912 案的剖面圖。 圖案的 圖10為依據本發明圖解波長板之偏光變換作 立體圖。 之光頻隔離器的作用之圖 圖11為圖解作為圖1 0之光學系 案的立體圖。 圖12為依據本發明圖解作為光頻隔離器作用得到 光學元件之圖案的立體圖。 圖13為依據本發明圖解波長合分歧器之波長分歧作用之 其他例之圖案的剖面圖。 圖14為依據本發明圖解光功率分歧器之功率分歧作用之 其他例之圖案'的剖面圖。 、圖15為依據本發明圖解偏光分歧器之減分歧作用之其 他例之圖案的剖面圖。 a 圖16為圖解在本發明作為光頻隔離器作用得到之繞射光 學元件之其他例之圖案的剖面圖。 圖17為依據本發明圖解製作繞射光學元件之方法之其他 例之圖案的剖面圖。 圖18為依據本發明圖解製作繞射光學元件之方法之進一 步其他例之圖案的剖面圖。 圖19為先前之折射率調制型繞射光學元件之一例之圖案 的剖面圖。 圖20為先前之立體型繞射光學元件的一例之圖案的剖面 圖。 圖21為先前之折射率調制型繞射光學元件之又一例之圖

87401.DOC -22- 200420912 案的剖面圖。 圖22為先前之立體型繞射光學元件的又一例之圖案的剖 面圖。 【圖式代表符號說明】 1、 11…透光性基板 2、 "DLC 膜 2a…局邵區域 3、 3a···金罩 4".He離子束 12a、12b、12c、12d···繞射光糖層 21…偏光滤光'器 2 2…繞射光學元件 23…入射光束 24…直線偏光 25…圓偏光 26…圓光 2 7…水平直線偏光 32、32a···第 1 DLC膜 33···第 2 DLC膜 34、 34a···光束 35、 35a···光 m…低折射率 n2…高折射率 87401.DOC -23-

Claims (1)

1. 200420912 拾、申請專利範圚·· .件1包㈣成於透級練上之透光 ⑽，视㈣係包含有包含相對高折射率之局部 品v與相對低折射率的局部區域之繞射光拇。 2.如申請專利範圍第i項之繞射光學元件，其中於前述高折 射率f域與前述低折射率區域之境界面，係垂直於前述 DLC艇的表面。 3 ·如申凊專利範園第2項之结』 _ 礼罔币^貝 < 繞射先學凡件，其中於前述境界 面的兩側之折射率係連續地變化。 4·如：請專利範圍第i項之繞射光學元件，其中前述高折射 、率區域與前述低折射率區域之境界面，係對前述〇Lc膜 的表面傾斜。 5.如申請專利範圍第4項之繞射光學元件，其中於前述境界 面的兩側之折射率係連續地變化。 6·如申請專利範圍第丨至5項中任一項之繞射光學元件，其 中前述繞射光學元件，具有可以將包含多數波長之丨個光 束依存於波長而分割成多數之光束，且使具有不同波長 之夕數之光束合體為單一之光束之波長合分歧之功能。 7.如申請專利範圍第1至5項中任一項之繞射光學元件，其 中前述繞射光學元件，具有可以將單一波長之光束分割 成多數之光束，且使單一波長之多數之光束合體為單一 之光束之功率合分歧之功能。 8·如申請專利範圍第1至5項中任一項之繞射光學元件，其 中前述繞射光學元件，具有可以使包含於單一波長之光 87401.DOC 200420912 9. 10 11. 12. 13. 14. 束之TE波與TM波分離且合體之偏光合分歧之功能。 如申响專利範圍第1至3項中任一項之繞射光學元件，其 中前述繞射光學元件，對於包含於單一波長之光束之te 波或ΤΜ波具有波長板的功能。 一種繞射光學元件，係包括分別形成於透光性基板之第i 與第2主面上之第丨與第2透光性DLC膜；前述dlc膜之各 個係包含有包含相對高折射率之局部區域與相對低折射 率的局邵的區域之繞射光柵；其特徵在於： 前述第1 DLC膜，具有可以偏光分離包含於單一波長 之光束之TE波與TM波之偏光分歧之功能； 前述第2、DLC膜，對於包含於單一波長之光束之瓜皮 或TM波具有波長板的功能； 珂述第1與第2 DLC膜合作而具有光隔離器的功能。 如申請專利範圍第10項之繞射光學元件，其中前述第i DLC膜之前述高折射率區域與前述低折射率區域之境界 面，係對其DLC膜的表面傾斜著，前述第2 DLC膜之前 述高折射率區域與前述低折射率區域之境界面，係垂直 於其D L C膜的表面。 如申請專利範圍第u項之繞射光學元件，其中於前述境 界面的兩側之折射率係連續地變化。 如申請專利範圍第⑴及· 12項中任_項之繞射光學 元件，其中前述繞射光學元件，係包括對包含μ μιη〜 2.0 μτη的範圍内之波長之光可發生作用之前述繞射光柵。 -種繞射光學元件的形成方法，係用以形成如申請專利 87401.DOC -2- 200420912 範圍第1至13項中任一項之繞射光學元件之方法，其特徵 在於：在前述DLC膜，以一定之圖案照射能源束，藉提 馬折射率’形成包含於前述繞射光柵之前述高折射率區 域。 15. 16. 17. 如申請專利範圍第14項之繞射光學元件之形成方法，其 中觔述此源束係選自X線、電子線、及離子束。 如申請專利範圍第14或15項之繞射光學元件之形成方法 ，其中在前述基板上，前述DLC膜係藉電漿CVD法堆積。 如申請專利範圍第14或15項中任一項之繞射光學元件之 形成万法，其中包含前述能源束對前述DLC膜的表面傾 斜照射之工序。 87401.DOC