(57)【要約】【課題】光回折格子の製造方法を提供すること。【解決手段】上記方法によれば、回折格子は複数の隣接する微細な溝を有する型を用いて製造され、前記溝の傾斜は、型の平面の垂直軸に対し２０度以上及び７０度以下であり、溝の深さは型の格子周期の０．４倍以上であり、前記型の格子周期は０．２μｍ以上及び１０μｍ以下であり、前記溝の逃げ角は０度よりも大きく２０度以下である。回折格子の製造方法には前記型に抗接着層を塗布して、前記型からの回折格子の分離を促進するステップと、前記型に硬化物質を塗布するステップと、前記物質を少なくとも部分的に硬化して回折格子を製造するステップと、前記型から前記回折格子１０を分離させるステップが少なくとも含まれる。【選択図】図４
2009516225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の隣接する微細な溝（５８）を有する型（５０）を用いる回折格子（１０）の製造方法であって、前記溝（５８）の傾斜（ψ）は、型（５０）の平面の垂直軸（Ｎ）に対し２０度以上及び７０度以下であり、前記溝（５８）の深さ（ｈ）は型（５０）の格子周期（ｄ）の０．４倍以上であり、前記型（５０）の格子周期（ｄ）は０．２μｍ以上及び１０μｍ以下であり、前記溝（５８）の逃げ角（γ）は０度よりも大きく２０度以下であり、
前記型（５０）に抗接着層（３０）を塗布して、前記型（５０）からの回折格子（１０）の分離を促進するステップと、
前記型（５０）に硬化物質（Ｍ１）を塗布するステップと、
前記硬化物質（Ｍ１）を少なくとも部分的に硬化して回折格子（１０）を製造するステップと、
前記型（５０）から前記回折格子（１０）を分離させるステップと、を少なくとも含む方法。
【請求項２】
前記溝（５８）の傾斜角（ψ）は、前記型（５０）の平面の垂直軸（Ｎ）に対し２５度以上及び４５度以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溝（５８）の逃げ角γは５度以上及び１２度以下で請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記型（５０）の充てん率（ｃ２）は０．２以上及び０．８以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記溝（５８）の深さ（ｈ）は、格子周期（ｄ）の０．６以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記硬化物質（Ｍ１）が熱により硬化する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記回折格子（１０）の前記硬化物質（Ｍ１）の温度が５０℃以上のときに前記回折格子（１０）が前記型（５０）から分離する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記硬化物質（Ｍ１）がＵＶ照射により硬化する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記回折格子（１０）の前記硬化物質（Ｍ１）が半固化状態のときに前記回折格子（１０）が前記型（５０）から分離する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
さらに基板（２０）を前記回折格子（１０）に組み合わせる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
分離力を前記基板（２０）の角及び／又は端部に向かわせることにより前記回折格子（１０）が前記型（５０）から分離する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基板（２０）は柔軟である、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
さらに、前記基板（２０）を接着促進剤で処理する、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記型（５０）は、第一の傾斜角（ψ１）を有する第一の溝（５８ａ）と第二の傾斜角（ψ２）を有する第二の溝（５８ｂ）とを少なくとも有し、前記第一の傾斜角（ψ１）は前記第二の傾斜角（ψ２）と相違する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記型（５０）の少なくともひとつの領域（Ａ３）は、円形の及び／又は曲線状の微細溝（５８）を含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光回折格子の製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回折格子は光学において導波構造の内外の光を結合させるために使用される。回折格子はまた、様々な波長を有する光の角分散を生成するために使用される。
【０００３】
米国特許第６５７９４７７号には、マトリクスを用いて複製することにより回折を生じる光学部品を製造する方法が開示されている。マトリクスは離型剤で処理される。基板は、接着促進剤で処理され、複写物質で覆われる。マトリクスは、マトリクスの形状を複製するために、加熱した複写物質に押し付けられる。
【０００４】
米国特許第５６２９８０４号には、基板と、基板上に形成された反復パターンを有する樹脂層により構成された回折格子が開示されている。反復パターンは、型の中で光硬化樹脂を固化させることによって形成される。
【０００５】
米国特許第４２３５６５４号には、ガラス及びポリマー材料からできた複合光学要素の製造方法が開示されている。ガラスの基板は、基板表面を活性化するために、シラン化剤で処理される。有機ポリマー物質が、所望の外部形状を形成する定盤を用いて、活性化された表面に塗布される。ポリマー物質が硬化され、続いて回折格子などの製品が型から取り出される。
【０００６】
米国特許第５７４２４３３号には、様々な異なる格子周期を有する格子区分を備えた、回折を生じる光学装置が開示されている。米国特許第５７４２４３３号の教示によれば、格子区分は、電鋳法を用いてニッケル製の型を形成し、ＵＶ硬化樹脂を使用して型を複製することにより大量生産することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、光回折格子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、回折格子は複数の隣接する微細な溝を有する型を用いて製造され、前記溝の傾斜は、型の平面の垂直軸に対し２０度以上及び７０度以下であり、溝の深さは型の格子周期の０．４倍以上であり、前記型の格子周期は０．２μｍ以上及び１０μｍ以下であり、前記溝の逃げ角は０度よりも大きく２０度以下である。
【０００９】
回折格子の製造方法には少なくとも以下のステップが含まれる。
−前記型に抗接着層を塗布して、前記型からの回折格子の分離を促進するステップと、
−前記型に硬化物質を塗布するステップと、
−前記物質を少なくとも部分的に硬化して回折格子を製造するステップと、
−前記型から前記回折格子１０を分離させるステップ。
【００１０】
光回折格子は、比較的小さい逃げ角を有する、比較的深い角度で傾斜している複数の溝を有する型を用いることによって、製造される。型は、抗接着層で覆われる。型は、実質的に硬化、すなわち固化され、型から分離されて回折格子を形成する硬化物質で覆われる。
【００１１】
溝の傾斜した向きにより、硬化及び／又は分離ステップの際に、格子の横方向の膨張及び／又は収縮が可能となり、型が破損する可能性が低減する。また、溝の傾斜した向きにより、型からの回折格子の分離が促進される。
【００１２】
型が破損する可能性が低減した結果、本発明による方法は、低い逃げ角を有し、格子周期に対して溝の深さが比較的大きい型を使用して、光回折格子を大量生産するのに適している。
【００１３】
本発明の実施形態及び利点は、本明細書に後述される説明及び実施例により、また添付の請求項を通して、当業者に更に明らかとなる。
【００１４】
以下の例では、本発明の態様について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、回折格子を製造するための型と当該型への抗接着層の適用工程を図示したものである。図２は、硬化物質の型への適用を図示したものである。図３は、硬化物質の型における硬化を図示したものである。図４は、製造した回折格子と型とを図示したものである。図５は、製造した回折格子と型との寸法パラメーターを図示したものである。図６は、熱硬化物質を用いた回折格子の製造を図示したものである。図７は、ＵＶ硬化物質を用いた回折格子の製造を図示したものである。図８は、回折格子の端部（エッジ）に分離させる力をかけることによる、製造した回折格子の型からの分離を図示したものである。図９ａは、硬化物質が型に対して膨張した場合の回折格子の挙動を図示したものである。図９ａは、硬化物質が型に対して収縮した場合の回折格子の挙動を図示したものである。図１０は、型の微細溝が回折格子の面に対し実質的に垂直である場合の、曲げ及び／又は回折格子の膨張による型の破損を図示したものである。図１１は、突起の傾斜角度は２５度である、製造した回折格子の断面図の顕微鏡画像を、例により示す。図１２は、突起の傾斜角度は３５度である、製造した回折格子の断面図の顕微鏡画像を、例により示す。図１３は、製造した回折格子を用いた光線の回折を図示したものである。図１４は、製造した回折格子を用いた光線の光導波路への結合を図示したものである。図１５は、微細突起の傾斜角度が異なる２以上の微細構造領域を有する回折格子を図示したものである。図１６は、第一の領域の微細突起の傾斜角が正で、第二の領域の微細突起の傾斜角が負である、２以上の微細構造領域を有する回折格子を図示したものである。図１７は、回折レンズを図示したものである。図１８は、図１７の回折レンズ製造用の型の上面図である。図１９は、型における回折レンズの収縮を図示したものである。図２０は、型における回折レンズの膨張を図示したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を参照すると、本発明による型５０は複数の傾斜した微細な突出部５７で構成される、輪郭が形成された表面を備えている。微細な突出部５７は、突出部間にある複数の微細溝５８を画定する。型は、例えばシリカ（ＳｉＯ２）板であってもよい。例えば電子ビームリソグラフィを利用して、板の表面上をマスクで覆い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）又は反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）などによってマスクで覆った表面に起伏を形成することができる。
【００１６】
抗接着層３０を形成するために、抗接着剤Ｍ２が型表面に塗布される。抗接着層３０により、後に製造される格子を型５０から容易に取り出すことができる。
【００１７】
微細溝５８の、輪郭が形成された表面の垂直軸Ｎに対する傾き，すなわち傾斜角度ψが２０度以上及び７０度以下である。
【００１８】
型５０は、ガルバノ法により起伏が形成されたニッケル又はクロム板であってもよい。
【００１９】
図２を参照すると、表面をカバーするために所定量の硬化物質Ｍ１が、型５０の輪郭が形成された表面に塗布されている。物質Ｍ１は、例えば熱硬化樹脂又はＵＶ硬化樹脂の液滴である。
【００２０】
物質Ｍ１は、気泡の混入を避けるために、真空内で塗布することもできる。物質Ｍ１の拡散は型５０を回転させることで、助長することができる。
【００２１】
図３を参照すると、硬化物質Ｍ１は型５０内部で硬化し、回折格子１０を形成する。物質及び／又は型５０を加熱し、あるいは物質を紫外線に曝すことができる。型５０の微細溝５８は、格子１０のそれぞれの微細な突起の形状を画定する。
【００２２】
図４を参照すると、回折格子１０は分離力Ｆ１を加えることによって型５０から分離される。
【００２３】
図５を参照すると、型５０の微細溝５８の一側面は、格子平面の垂直軸Ｎに対して角度αをなしている。微細溝５８の他方の面は垂直軸Ｎに対して角度βをなしている。微細溝５８は、格子１０の型５０からの分離を促進するために、逃げ角γを有する。逃げ角γは、角度βと角度αの差、β−αと等しい。型５０の突起５７の傾斜角度は角度α及びβの平均と等しい。
【００２４】
【数１】
2009516225.tif 000003
ｈは、型５０の微細溝５７の深さを示す。格子定数ｄは、隣接する微細溝５８の位置間の距離を示す。ｓ２は、型５０の微細な突起５７の先端部の幅を示す。ｓ１は、製造された回折格子１０の微細な突起７の先端部の幅を示す。回折格子１０の充てん率ｃ１は下記の式で定義される。
【００２５】
【数２】
2009516225.tif 000004
【００２６】
型５０の充てん率ｃ２はそれぞれ下記の式で定義される。
【００２７】
【数３】
2009516225.tif 000005
【００２８】
充てん率ｃ１及びｃ２は、例えば０．２〜０．８の範囲である。格子周期は、例えば０．２μｍ〜１０μｍの範囲である。
【００２９】
本発明によると、型５０のパラメーターは下記の通りである。
−傾斜角度ψは２０度以上及び７０度以下である。
−逃げ角γは０度以上及び２０度以下であり、
−深さｈの格子周期ｄに対する割合は、０．４以上である。
【００３０】
有利には、型５０のパラメーターは下記の通りである。
−傾斜角度ψは２５度以上及び４５度以下である。
−逃げ角γは５度以上及び１２度以下であり、
−深さｈの格子周期ｄに対する割合は、０．６以上である。
【００３１】
前記傾斜角度ψの範囲２５〜４５度は、型５０の製造に関して、及び格子１０の型５０からの分離に関して、最も有利な範囲を示している。
【００３２】
製造される回折格子１０のパラメーター値、α、β、ψ、γ、ｄ及びｈは、型５０のそれぞれの値とほぼ等しい。
【００３３】
図６に示す実施形態によれば、回折格子１０は熱硬化樹脂を含む組成を使用して製造される。傾斜している微細溝５８を有する型５０は、シリカＳｉＱ２板を反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）でエッチングを施すことにより製造される。エッチング工程の前に、１０〜１００ｎｍの厚さを有するクロムマスクでシリカ板上を覆って格子パターンを画定することができる。
【００３４】
型５０の表面は抗接着層３０で覆われており、この抗接着層３０の塗布方法は下記の通りである。
−メチル−ノナフルオロ−ブチルエーテルを溶媒として使用し、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロ−オクチル−トリクロロシランの０．２％溶液を調合する。
−シリカ型５０を上述した溶液に１０分間浸す。
−シリカ型５０をメチル−ノナフルオロ−ブチルエーテルに１０分間浸す。
−型を窒素雰囲気で乾燥させる。
【００３５】
トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロ−オクチル−トリクロロシランの化学式は、ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３である。メチル−ノナフルオロ−ブチルエーテルは、「３Ｍ  ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチュアリング」社から「ＨＦＥ−１７００」という商標名で市販されている。
【００３６】
０．５〜３ｍｍの厚さを有する基板２０は、例えばエピスルフィドを基にした樹脂組成を硬化させることにより、作製することができる。最適な樹脂組成は、例えば米国特許第６１１７９２３号に開示されている実施例から選択することができる。エピスルフィドを基にした樹脂組成は、加熱することにより熱硬化される。
【００３７】
硬化した樹脂組成は、比較的高い屈折率と低い光学的吸収度を有している。
【００３８】
次に、エピスルフィドを基にした樹脂組成の所定量を、型５０と基板２０との間のすき間を充填するように、型５０と基板２０との間に配置する。樹脂組成は再び、加熱により熱硬化される。この結果、格子１０が基板２０に結合する。
【００３９】
製造された回折格子１０は、基板２０の端部を持ち上げることによって、型５０から分離される。基板により、回折格子１０の機械的強度が改善され、型５０からの分離を促進する。
【００４０】
回折格子１０は、格子１０の物質Ｍ１がまだ完全に固化していない時に、型５０からの分離が可能である。言い換えれば、物質は部分的にのみ硬化している。この結果、格子１０の突起７は軟らかく柔軟であり、これにより型５０からの格子１０の分離が促進され、型が破損する可能性を更に低減する。半固化状態での分離に関連する更なる利点は、生産性が上がることである。格子１０は後の段階で例えばオーブンなどで、完全に固化させることができる。格子１０の物質Ｍ１はまた、例えば完全に型５０内部において固化させるなど、完全に硬化させることもできる。
【００４１】
格子１０の突起７はまた、加熱により軟らかく柔軟に保つこともできる。従って、回折格子１０は、格子１０が温かいあるいは加熱されている時に、型５０から分離させることができる。格子１０の温度は例えば５０℃以上である。
【００４２】
図７に示す実施形態によると、回折格子１０は、ＵＶ硬化物質を使用して製造することができる。例えば、ノーランドプロダクツ社製の商標名「ＮＯＡ６１」で販売されている物質を使用することができる。型５０は、上述したように作製され、抗接着層で被覆される。「ＮＯＡ６１」の所定量は、基板２０と型５０の間に配置され、ＵＶ（紫外線）によって硬化される。物質は例えばポリカーボネート又はアクリレート重合体であってもよい。基板２０又は型５０は紫外線に対して透明であるべきである。基板２０の表面は、基板２０と格子１０との間の接着効果を高めるため、活性化される。更に下塗層を使用して、基板２０と格子１０との間の接着効果を高めることができる。
【００４３】
シリカ型の作製及びＵＶ硬化アクリレートの使用は、マイクロエレクトロニクス・エンジニアリング６５巻（２００３年）１６３〜１７０ページ掲載の、Ｃ．Ｅｉｓｎｅｒ、Ｊ．Ｄｉｅｎｅｌｔ，及びＤ．Ｈｉｒｓｃｈによる論文「ＵＶ硬化アクリレートを使用した３Ｄ微細構造の複製工程」にも開示されている。また、例えば三菱ガス化学株式会社製などの他のＵＶ硬化物質を使用することも可能である。
【００４４】
抗接着層３０はまた、フッ素重合体の塗膜をプラズマ重合またはイオン・スパッタリングによって塗布することにより形成することができる。
【００４５】
また、ＵＶ硬化物質は、半固化状態で型から取り外して、後の段階で物質を完全に硬化させることもできる。
【００４６】
型５０からの回折格子１０の分離は、わずかに柔軟な基板２０を回折格子１０に接合させることで、回折格子１０と基板２０の組み合わせが、分離ステップにおいてわずかに屈曲することにより、促進される。基板の厚さは、製造される回折格子１０の幅の０．１倍以下であり、これにより、屈曲が可能となる。
【００４７】
図８を参照すると、回折格子１０と型５０は、すなわち端部を引っ張るなどして、分離力Ｆ２が基板２０の端部又は角にのみ向かうようにして、分離させることができる。回折格子１０と基板２０の組み合わせのわずかな屈曲により、回折格子１０を型５０から分離させるのに必要な力が大幅に低減されるため、有利である。従って、全体面積の接着力をいっぺんに克服する必要がない。
【００４８】
回折格子１０が屈曲した時に、型の側にある回折格子１０の底面がわずかに膨張し、これにより格子１０が方向ＳＸに向かってわずかに横向きに位置ずれすることに、注目すべきである。しかしながら、回折格子１０の突起７が型５０の微細溝５８において滑動することによって、格子１０の横向きの位置ずれで型５０及び／又は格子１０に損傷を与える代わりに、格子１０と型５０との局所的な分離が起きる。
【００４９】
回折格子１０はまた、化学反応及び／又は熱膨張によっても膨張又は収縮する。この場合はまた、微細な突起７、５７に横力がかかる。図９ａを参照すると、回折格子が膨張した時に、回折格子１０の突起７が型５０の微細溝５８の中で滑動することにより、格子１０の横向きの位置ずれで型５０及び／又は格子１０に損傷を与える代わりに、格子１０と型５０との局所的な分離が起きる。
【００５０】
図９ｂを参照すると、格子１０の物質は硬化する時に収縮する可能性もある。回折格子１０の突起７が型５０の微細溝５８の中で滑動することにより、格子１０の横向きの位置ずれで型５０及び／又は格子１０に損傷を与える代わりに、格子１０と型５０との局所的な分離が起きる。従って、傾斜した微細溝５８によっても、格子１０の型５０からの分離が促進される。収縮により物質に予め応力がかかっている可能性もあり、このため、外部からの大きな分離力を加える必要なく、小さな衝撃又は非常に小さい分離運動のみで、格子１０を型５０から完全に分離させるのに十分である可能性もある。言い換えれば、微細溝５８の傾斜した向きによって、分離が驚くほど容易となる。
【００５１】
図１０に示す比較例を参照すると、微細溝５８が格子の平面に対しほぼ垂直であり、逃げ角が小さい場合に、格子１０の膨張が型５０の破損につながる。また、製造される格子１０も損傷する。更に、突起の壊れた破片が、型５０の１つ以上の微細溝に詰まる可能性もある。
【００５２】
従って、本発明による方法は、硬化及び／又は分離ステップの際に型５０が、横方向の変形により損傷を受ける可能性を低減する。熱膨張／収縮、化学反応による膨張／収縮及び屈曲による膨張／収縮は、微細溝５８の傾斜した向きにより、許容される。
【００５３】
図１１に、本発明による方法を用いて製造した回折格子の顕微鏡画像を示す。格子は、エピスルフィドを基にした樹脂組成から作られている。突起の傾斜角度は２５度であり、突起の高さは２６１ｎｍであり、格子周期は４８０ｎｍであり、充てん率は０．６６であり、逃げ角は１０度である。
【００５４】
図１２に、本発明による方法を用いて製造した回折格子の顕微鏡画像を示す。格子は、エピスルフィドを基にした樹脂組成から作られている。突起の傾斜角度は３５度である。突起の先端部は、型からの格子の分離を更に促進するため、丸い形状を有している。
【００５５】
図１３を参照すると、回折光線の方向は回折式によって律則されている。
【００５６】
【数４】
2009516225.tif 000006
ここでｍは回折次数（整数と仮定される値・・・−３、−２、−１、０、１、２、３・・・）であり、λは入射光の波長であり、θｉは格子上に衝突する光の方向と格子表面の垂直軸Ｎとの間の角度であり、θｍは回折光の方向と格子表面の垂直軸Ｎとの間の角度である。ｎは格子物質の屈折率である。Ｌ１は入射光線を示し、Ｌ２は回折光線の１つを示す。
【００５７】
製造された回折格子１０は、格子１０上に衝突する光線Ｌ１の方向を変えるために使用することができる。製造された回折格子１０は、格子１０上に衝突する光を角分散させるためにも使用でき、前記光は様々な波長を有している。
【００５８】
格子周期ｄ、溝の深さｈ、充てん率ｃ１及び傾斜角度ψは、光学的用途に従って選択される。例えば、パラメータα、γ、ｄ、１、及びｈは、回折次数がｍ＝２又はｍ＝−２（マイナス２）、あるいは回折次数がｍ＝３又はｍ＝−３の際に、最大限の回折効率が得られるように選択される。
【００５９】
逃げ角を最小化することによって最良の光学性能が得られる可能性があるが、これにより型が破損する可能性も増加する。最適な逃げ角γは、一連の実験によって規定することができる。
【００６０】
図１４を参照すると、本発明によって製造された回折格子１０は、例えば光導波路２００に光線Ｌ１を結合させるために、最適化及び使用することができる。光線Ｌ１の伝播方向は、導波路２００に対しほぼ垂直であってもよい。光の方向は、回折光Ｌ２が導波路２００内に制限されるように、格子１０によって変えられる。導波路２００は、更にクラッド層（図示しない）を含んでいてもよい。
【００６１】
図１５を参照すると、型５０は幾つかの微細構造領域Ａ１、Ａ２を含むことができ、微細構造領域における微細溝５８の傾斜角度ψ１、ψ２は異なっている。例えば、第１の微細構造領域Ａ１において傾斜角度ψ１は１０度であり、第２の微細構造領域Ａ２において傾斜角度ψ２は２０度であってもよい。またこの場合、格子１０の膨張の結果、型５０の突起５７が破壊される代わりに、格子１０が型５０から分離する。領域Ａ１及びＡ２の間には、型５０からの格子１０の分離を可能にするために、第３の非構造領域Ａ３が設けられていても良い。非構造領域Ａ３の幅ｓ３は、例えば格子周期ｄの５０倍である。
【００６２】
また、隣接する微細溝５８の傾斜角度間の差も非常に小さくすることができ、これにより中間領域Ａ３が必要なくなる。従って格子１０は、硬化物質の膨張又は収縮によって、型５０から分離されることが可能である。微細突起７もまた加熱状態及び／又は半固化状態にある時に、わずかに柔軟になっている可能性もあり、隣接する微細溝５８が異なる傾斜角度を有する時に分離を促進する。
【００６３】
図１６を参照すると、微細溝は反対方向に傾斜しており、例えば第１領域Ａ１における傾斜角度ψ１は反時計回りに２０度であり、第２領域Ａ１における傾斜角度ψ２は時計回りに２０度である。
【００６４】
図１７を参照すると、回折格子１０は、回折により光を導く回折レンズ６０を形成するために使用されている。回折レンズ６０は、例えば結像及び／又は平行光線Ｌ１を焦点６２に合わせるのに使用される。
【００６５】
図１８を参照すると、図１７に示す回折レンズ６０を製造するための型５０は、円形の及び／又は曲線状の微細溝５８を含む。
【００６６】
回折格子の物質は、前記物質が硬化する時に収縮する。図１９を参照すると、微細溝５８ａ、５８ｂの傾斜した向きにより、回折格子１０の型５０からの分離が促進され、及び／又は型が破損する可能性が低減される。格子１０の突起７は微細溝５８ａ、５８ｂ内で滑動する。従って、方向ＳＸにおける格子端部の側方運動は、物質が収縮する時に、方向ＳＹにおける分離運動と連関する。
【００６７】
また、図２０を参照すると、微細溝５８の相対的な向きにより、回折レンズ６０を型５０から分離するのに、レンズ６０がほんのわずかに膨張する必要がある。レンズの硬化物質は例えば加熱により膨張させることができる。回折レンズ６０は発散レンズ、すなわちマイナスの焦点距離を有するレンズであってもよい。格子１０の突起７は微細溝５８ａ、５８ｂ内で滑動し、方向ＳＸにおける格子端部の側方運動は、レンズ６０の硬化物質が膨張する時に、方向ＳＹにおける分離運動と連関する。
【００６８】
図１９及び２０に示すケースでは、傾斜角度の変化は緩やか、すなわち隣接する微細溝５８の傾斜角度間の差は非常に小さい。
【００６９】
一般に、光線の形状及び／又は分岐及び／又は方向は、回折ビーム成形要素を用いて修正することができ、前記ビーム成形要素は傾斜した回折突起部を含む。
【００７０】
型が破損する可能性が低減されるため、本発明による方法は低い逃げ角を有する光回折格子の大量生産に特に適している。
【００７１】
回折格子１０及び型５０の寸法は、概略図１〜１０及び１３〜１９において誇張されている。実際の回折格子１０及び型５０は、数千個の突起７及び微細溝５８を含むことができる。
【００７２】
当業者には、本発明によるデバイス及び方法の変更及び変形は認識可能であることが明らかとなる。添付の図を参照し上述した具体的な実施形態は一例にすぎず、添付の請求項に規定されている本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】型と当該型への抗接着層の適用工程を示す図である。
【図２】硬化物質の型への適用を示す図である。
【図３】硬化物質の型における硬化を示す図である。
【図４】製造した回折格子と型とを示す図である。
【図５】製造した回折格子と型との寸法パラメーターを示す図である。
【図６】熱硬化物質を用いた回折格子の製造を示す図である。
【図７】ＵＶ硬化物質を用いた回折格子の製造を示す図である。
【図８】製造した回折格子の型からの分離を示す図である。
【図９】回折格子の挙動を示す図である。
【図１０】回折格子の膨張による型の破損を示す図である。
【図１１】回折格子の断面図の顕微鏡画像である。
【図１２】回折格子の断面図の顕微鏡画像である。
【図１３】回折格子を用いた光線の回折を示す図である。
【図１４】回折格子を用いた光線の光導波路への結合を示す図である。
【図１５】微細構造領域を有する回折格子を示す図である。
【図１６】別の微細構造領域を有する回折格子を示す図である。
【図１７】本発明の回折レンズを示す図である。
【図１８】回折レンズ製造用の型の上面図である。
【図１９】回折レンズの収縮を示す図である。
【図２０】回折レンズの膨張を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
７  突起
１０  回折格子
２０  基板
３０  抗接着層
５０  型
５７  突出部（突起）
５８  微細溝
６０  回折レンズ
２００  光導波路
【図１】
2009516225.tif 000007
【図２】
2009516225.tif 000008
【図３】
2009516225.tif 000009
【図４】
2009516225.tif 000010
【図５】
2009516225.tif 000011
【図６】
2009516225.tif 000012
【図７】
2009516225.tif 000013
【図８】
2009516225.tif 000014
【図９ａ】
2009516225.tif 000015
【図９ｂ】
2009516225.tif 000016
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2009516225.tif 000021
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2009516225.tif 000025
【図１９】
2009516225.tif 000026
【図２０】
2009516225.tif 000027
【国際調査報告】
2009516225.tif 000028
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