(57)【要約】【解決手段】  標的波長を有するボリューム・ブラッグ・グレーティング構造の記録方法を開示する。前記方法には、感光性記録媒体を提供する工程と、前記記録媒体の第１の面をプリズムの１面に接触させる工程であって、前記プリズムは記録波長で透光性のある素材でできているものである、前記接触させる工程と、前記プリズムを前記記録波長の入射波に露光することによってブラッグ・グレーティングを前記記録媒体上に記録する工程が含まれる。【選択図】      図１Ａ
2007519940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的波長を有するボリューム・ブラッグ・グレーティング構造を記録するための方法であって、
感光性記録媒体を提供する工程と、
前記記録媒体の第１の面をプリズムの１面に接触させる工程であって、前記プリズムは記録波長で透光性のある（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ）素材でできているものである、前記接触させる工程と、
前記プリズムを前記記録波長の入射光波に露光することにより、ブラッググレーティングを前記記録媒体上に記録する工程と
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記記録波長は前記標的波長よりも短いものである。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記記録媒体は、前記記録波長において感光性があるものである。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記記録媒体の第１の面を前記プリズムの第１の面に接触させる工程を有し、この工程により、前記入射光は所定の角度で前記記録媒体に入射するようになるものである。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、この方法は、さらに、
前記記録媒体の第１の面を前記プリズムの第１の面に接触させる工程を有し、この工程により、前記入射光は全反射の影響を受けることなく、前記記録媒体の面が前記プリズムの面に接触する位置に所定の角度で入射するようになるものである。
【請求項６】
請求項４記載の方法において、この方法は、さらに、
前記記録媒体の第１の面を前記プリズムの第１の面に接触させる工程を有し、この工程により、前記入射光は所定の角度で前記記録媒体に入射し、前記記録媒体の第１の面に対向する前記記録媒体の第２の面上に生じる全反射により前記記録媒体内に定在波による干渉縞が形成されるものである。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
反射面を前記記録媒体の第１の面に接触させる工程を有し、この工程により、前記入射光波は前記反射面によって反射され、前記記録媒体内に定在波による干渉縞が形成されるものである。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
透明素材から成る補助素子を前記記録媒体の第１の面に接触させる工程を有し、この工程により、前記透明素材から成る補助素子の１面上における入射光に全反射が生じ、前記記録媒体内に定在波による干渉縞が形成されるものである。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記記録媒体が前記入射光に露光されている間に、前記プリズムと前記入射光波の間の角度を調整することにより、望ましいスペクトル反応を伴うフィルターを生成する工程を有するものである。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記記録媒体が前記入射光に露光されている間に、前記プリズムと前記入射光波の間の角度を調整することにより、位置依存性標的波長を伴うフィルターを生成する工程を有するものである。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記記録媒体の第２の面を第２のプリズムの１面に接触させる工程であって、前記プリズムは前記記録波長で透光性のある素材でできているものである工程と、
前記第２のプリズムを前記記録波長の入射光波に露光することにより、前記記録媒体上に前記ブラッググレーティングを記録する工程と
を有するものである。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記プリズムおよび前記記録媒体を回転させることにより、対称フィルターの前半部を前記記録媒体に生成する工程を有するものである。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、この方法は、さらに、
第２の感光性記録媒体を提供する工程と、
前記第２の記録媒体の第１の面をプリズムの１面に接触させる工程であって、前記プリズムは記録波長で透光性のある素材でできているものである工程と、
前記プリズムを前記記録波長の入射光波に露光することにより、前記第２の記録媒体上にブラッググレーティングを記録する工程と、
前記プリズムおよび前記第２の記録媒体を回転させることにより、前記対称フィルターの後半部を前記第２の記録媒体に生成する工程と
を有するものである。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、この方法は、さらに、
前記第１の記録媒体と前記第２の記録媒体とを直接接触させることにより、前記第１の媒体から前記第２の媒体への継続光路を形成する工程を有するものである。
【請求項１５】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記プリズムの入射面に近接してマスクを配置する工程を有し、前記マスクはスリットを有し、前記プリズムの前記入射面が当該スリット以外を介して前記入射光に露光されることを防ぐものである。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、この方法は、さらに、
前記プリズムの前記入射面に相対する軸に沿って前記マスクを平行移動させる工程と、
前記入射光波に対して前記プリズムおよび前記記録媒体を回転させる工程とを有し、この工程により、前記記録媒体内にグレーティングが形成され、前記グレーティングは前記記録媒体内の様々な位置で可変周期を有するものである、前記回転させる工程と
を有するものである。
【請求項１７】
請求項１記載の方法において、この方法は、さらに、
前記プリズムの入射面に近接して光学素子を配置する工程を有し、前記光学素子は前記入射光波を受光し、前記プリズムの入射面上に入射する曲面波面を生成するものであり、
この工程において、可変空間周期を有するグレーティングが前記記録媒体内に記録されるものである。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、前記光学素子はレンズを含むものである。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法において、前記光学素子は位相マスクを含むものである。
【請求項２０】
１方法に従って製造されたボリューム・ブラッグ・グレーティング構造であって、
感光性記録媒体を提供する工程と、
前記記録媒体の第１の面をプリズムの１面に接触させる工程であって、前記プリズムは記録波長で透光性のある素材でできているものである、前記接触させる工程と、
前記プリズムを前記記録波長の入射光波に露光することにより、ブラッググレーティングを前記記録媒体上に記録する工程と
を有する方法によって製造されるボリューム・ブラッグ・グレーティング構造。
【請求項２１】
光学装置であって、
光源と
前記光源から光を受光するボリューム・ブラッグ・グレーティング構造とを有する光学装置であって、前記ボリューム・ブラッグ・グレーティング構造が、
感光性記録媒体を提供する工程と、
前記記録媒体の第１の面をプリズムの１面に接触させる工程であって、前記プリズムは記録波長で透光性のある素材でできているものである、前記接触させる工程と、
前記プリズムを前記記録波長の入射光波に露光することにより、ブラッググレーティングを前記記録媒体上に記録する工程と
を有する１方法に従って製造されているものである、
光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米連邦法典第３５章１１９（ｅ）条（３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ））に基づき、２００３年９月２６日付け米国仮特許出願第６０／５０６，４０９号明細書の利益を主張し、本明細書での言及により当該開示は本明細書に組み込まれるものである。
【０００２】
本発明は、光ファイバー装置、分光装置、レーザー、他の光源、軍事および宇宙応用、および他の光学装置のためのボリューム・ブラッグ・グレーティング素子一般に関する。より具体的には、本発明は、このような光学装置の使用に適するボリューム・ブラッグ・グレーティング素子の製造方法を提供するものである。
【背景技術】
【０００３】
広域波長用の反射性ＶＢＧフィルターの製造では、前記フィルターの動作波長λｏｐと比べて短い固定記録波長λｒｅｃを使用してホログラフィック的にこれらのフィルターを記録する能力が非常に重要となる。そのため、ＶＢＧフィルターを「間接書き込み」する方法が、光反応性ニオブ酸リチウム用に開発された。このような方法は、例えば、米国特許第５，４９１，５７０号公報に説明されている。
【０００４】
この方法には、使用可能な波長範囲に制限がある（すなわち、λｏｐ>ｎ＊λｒｅｃ）、試料準備が複雑である（例えば、前記試料の少なくとも２つの直交面を研磨する必要がある。）、広域に動作波長（すなわち、約４０ｎｍを超える波長）を調整することができない、など数多くの欠点がある。さらに、前記「間接書き込み」法では、この方法によって記録される前記フィルターの開口部において本質的限界がある。これは、必要とされる屈折率の光誘起変化を生じさせるために、記録光線が必然的に素材に吸収されてしまい、その結果、記録されるグレーティングの浸透度が制限されるという事実によるものである。このため、前記方法で記録した反射性ＶＢＧフィルターの開口部は、前記素材の特性と前記フィルターの均一性に関する特定規格によるが、通常、約４〜６ｍｍを超えることはない。
【０００５】
従って、より大きな開口部と、より広域な中心波長調整範囲を有し、製造効率が改善されたＶＢＧフィルターの製造システムおよび方法が利用可能であれば望ましい。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に記載の本発明は、前記フィルターの入力面または出力面（以下、前記フィルターの動作面という）のいずれかと同一の面を介して記録媒体に記録光を入射する方法を提供する。通常、前記フィルターの動作波長と比べ大幅に短い波長を有する記録光の２つの光線は、θｒｅｃ度で前記媒体の内部で交差するように構成されている。すなわち、
【数１】
2007519940.tif 000003
【０００７】
ここで、λｏｐおよびθｏｐは、それぞれ、動作波長および前記媒体内の前記フィルターの回折角であり、ｎｏｐおよびｎｒｅｃは、それぞれ、前記動作波長および記録波長での素子の屈折率である。
【０００８】
前記記録波長は、通常、前記動作波長と比べ大幅に短いので（例えば、λｏｐ＝１０６４ｎｍ、λｒｅｃ＝３２５ｎｍ）、全反射が生じ（すなわち、このような条件の場合、ｎｒｅｃ＊ｓｉｎ（π／２−θｒｅｃ）>１）、前記フィルターの動作面を直接介して、前記角度で前記媒体に前記記録波長の光を入射することは通常不可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１Ａおよび図１Ｂは、プリズムを用いて試料１０２の外面１０２Ａ上に生じる全反射（ＴＩＲ）を記録することにより、反射性ボリューム・ブラッグ・グレーティング（「ＶＢＧ」）構造を記録する本発明に従った方法の実施形態例を図示するものである。本発明においては、ＶＢＧ構造は、１つの素子、ウエハー、フィルターなど（これに制限されるものではない）である可能性がある。
【００１０】
記録波長の光１０６は透明素材でできているプリズム１０４に入射する。記録媒体である試料１０２は、継続光路が外気を通過せずに前記プリズムの内部から同記録媒体１０２に形成されるよう、前記プリズム１０４の１面１０４Ｂに取り付けられている場合がある。
【００１１】
前記光１０６は、前記記録媒体である試料１０２の外面１０２Ａ上で全反射（ＴＩＲ）を生じて同外面上で入射波１０６が反射波１０８に干渉するため、同記録媒体１０２の内部で定在波形が生じる。その結果記録されたブラッググレーティングの平面は、前記記録媒体１０２の外面１０２Ａと平行である。
【００１２】
前記プリズム／試料アセンブリを回転させることにより入射角θｒｅｃが変化し、その結果、前記記録媒体１０２内部における記録光の前記入射波１０６と前記反射波１０８の間の反射角θｒｅｆが変化する。次に、この変化によって前記ブラッググレーティングの周期に変化が起こる。従って、前記プリズム／試料アセンブリを連続的に回転させることにより、ブラッググレーティングを連続的に調整することができる。
【００１３】
このように、反射性ブラッググレーティングのフィルターを記録する本発明に従った方法の実施形態は、光学的記録媒体である試料１０２を提供する工程を含む場合がある。前記試料１０２は、例えば、ウエハーであり、１若しくはそれ以上の平面１０２Ａ、１０２Ｂを含む場合がある。前記面のうちの少なくとも１つである１０２Ａには、光学的品質の研磨を施すこともある。
【００１４】
プリズム１０４は、望ましい記録波長で透光性のある素材からできており、前記記録媒体１０２の屈折率と略同等の屈折率を有する。前記プリズム１０４は、その側面のうちの少なくとも２側面１０４Ａ、１０４Ｂが平面であるように準備される。これらの側面の少なくとも１側面１０２Ａには、光学的品質の研磨を施すこともある。前記記録媒体１０２の１側面１０２Ｂを前記プリズム１０４の１平面１０４Ｂと接触させて、前記試料（ウエハー）１０２の研磨面１０２Ａが前記プリズム１０４と背中合わせになるようにする。このように、継続光路が、外気を通過せずに前記平接触面（１０２Ｂ／１０４Ｂ）を介して前記プリズム１０４の内部から前記試料１０２に形成される。実施例には、前記試料／プリズムの接触面で屈折率整合流体を使用する工程、若しくは、前記２面、１０２Ｂと１０４Ｂの間の直接光学接触を達成する工程が含まれる（これに限定されるものではない）。
【００１５】
記録波長の光１０６は、前記プリズム１０４の前記研磨面１０４Ａから入射する。前記光１０６は、全反射の影響を受けずに、前記プリズム１０４の容積および前記プリズム／試料の接触面１０４Ｂ／１０２Ｂを通過して伝搬する。前記記録波長の入射光１０６は、継続して伝搬し、前記試料１０２の外面１０２Ａまで達する。前記入射角θｒｅｃを、前記記録媒体である試料１０２の内部で前記方程式（１）の条件を満たすように設定する。前記入射角θｒｅｃは、前記入射記録光１０６の波動ベクトルと前記試料１０２の外面１０２Ａの間の角で測定される。この条件が満たされると、前記試料１０２の外面１０２Ａ上に全反射（ＴＩＲ）が生じる（この場合、λｏｐ>λｍｉｎであって、以下の式によってλｍｉｎが与えられる）。
【数２】
2007519940.tif 000004
【００１６】
ここで、ｎｒｅｃは記録媒体１０２の屈折率である。方程式（２）によると、λｒｅｃ＝３２５ｎｍで、ｎｒｅｃ＝１．５２の場合、λｍｉｎ?４３２ｎｍである。
【００１７】
前記記録媒体である試料１０２に入射する光１０６および前記試料１０２の外面１０２Ａ上で全反射（ＴＩＲ）によって反射された光１０８により、前記素材１０２の内部で定在波形が生じる。この波形は、前記感光材１０２に印影され、最終的には、λｏｐでのブラッググレーティングが形成される。この定在波面は前記ＴＩＲが生じる前記試料１０２の表面１０２Ａと平行になる。前記ＴＩＲによって生じた定在波形は、前記反射面１０２Ａ上で最大になる場合がある。
【００１８】
前記試料１０２の裏面１０２Ａが曲率を有する場合は、記録されたＶＢＧ構造は、前記試料１０２内の位置に依存して変化する周期を有することを理解するべきである。この効果を、前記試料１０２の曲面１０２Ａ上の位置に必然的に依存して連続的可変周期を伴うＶＢＧ構造を記録するために意図的に使用することが可能である。
【００１９】
図２は、プリズム２０４を用い、試料２０２の外面２０２Ａに取り付けた反射面２０５Ａを利用して記録する工程を図示するものである。記録波長の光２０６は透明素材でできているプリズム２０４に入射する。前記記録媒体である試料２０２は、継続光路が外気を通過せずに前記プリズム２０４の内部から同録媒体２０２に形成されるよう、前記プリズム２０４の１面２０４Ｂに取り付けられている。反射面２０５Ａを有する素子２０５は、継続光路が外気を通過せずに前記試料２０２の内部から前記反射面２０５Ａ上に形成されるよう、前記試料２０２の他面２０２Ａに取り付けられている。前記素子２０５は、例えば、ミラーであってもよい。入射光２０６は、前記反射面２０５Ａから反射され、同反射面上で入射波２０６が反射波２０８に干渉するため、前記記録媒体２０２の内部で定在波形が生じる。前記プリズム／試料アセンブリを回転させることにより、入射角θｒｅｃが変化し、その結果、前記記録媒体２０２内部における記録光の前記入射波２０６と前記反射波２０８の間の反射角θｒｅｆが変化する。次に、この変化によって前記ブラッググレーティングの周期に変化が起こる。従って、前記プリズム／試料アセンブリを連続的に回転させることにより、ブラッググレーティングを連続的に調整することができる。
【００２０】
このように、本発明に従った、反射性ＶＢＧフィルターの記録方法の別の実施形態は、ミラーなどの反射平面２０５Ａを前記試料２０２の外面２０２Ａを直接接触させる工程を含む場合がある。このようにして、継続光路が外気を通過せずに前記接触平面を介して前記試料２０２の内部から前記反射面２０５Ａ上に形成される。前記接触面での屈折率整合流体の使用を含む（これに限定されるものではない）、様々な方法によってこの状態に達成することができる。望ましい記録波長の光２０６は、前記プリズム２０４の研磨面２０４Ａを介して入射する。前記光２０６は、全反射の影響を受けずに、前記プリズム２０４の容積および前記プリズム／試料の接触面（２０４Ｂ、２０２Ｂ）を通過して伝搬し、前記試料２０２の外面２０２Ａと接触している前記反射面２０５Ａまで達する。
【００２１】
前記入射角θｒｅｃを、前記記録媒体である試料２０２の内部で前記方程式（１）の条件を満たすように設定する。前記入射角θｒｅｃは、前記入射記録光２０６の波動ベクトルと前記反射面２０５Ａの間の角で測定される。これらの工程を完了後、入射記録光線２０６は前記反射面２０５Ａで反射される。前記反射波２０８が前記入射波２０６に干渉することによって定在波形が生じる。この波形は、前記感光材２０２に印影され、最終的には、λｏｐでのブラッググレーティングが形成される。この場合、λｏｐは、方程式（２）の条件によって限定される必要はない。
【００２２】
前記反射面２０５Ａが曲率を有する場合は、記録されたＶＢＧ構造は、前位置依存して変化する周期を有することを理解するべきである。この効果を、前記試料２０２の曲面上の位置に必然的に依存して連続的可変周期を伴うＶＢＧ構造を記録するために意図的に使用することが可能である。
【００２３】
図３は、プリズム３０４を用い、試料３０２の外面３０２Ａに取り付けた補助的なオプティカルフラット３０５を利用して記録する工程を図示するものである。記録波長の光３０６は透明素材でできているプリズム３０４に入射する。前記試料３０２は、継続光路が外気を通過せずに前記プリズム３０４の内部から前記記録媒体３０２に形成されるよう、前記プリズム３０４の１面３０４Ｂに取り付けられる。前記補助的なオプティカルフラット３０５は、継続光路が外気を通過せずに前記試料３０２の内部から前記補助的なオプティカルフラット３０５の内部に形成されるよう、前記試料３０２の他面３０２Ａに取り付けられている。
【００２４】
前記光は、前記補助的なオプティカルフラット３０５の外面３０５Ｂ上で、全反射（ＴＩＲ）を生じ、同外面上で入射波３０６が反射波３０８に干渉するため、前記記録媒体３０２の内部で定在波形が生じる。前記プリズム／試料アセンブリを回転させることにより、入射角θｒｅｃが変化し、その結果、前記記録媒体３０２内部における記録光の前記入射波３０６と前記反射波３０８の間の反射角θｒｅｆが変化する。次に、この変化によって前記ブラッググレーティングの周期に変化が起こる。従って、前記プリズム／試料アセンブリを連続的に回転させることにより、ブラッググレーティングの周期を連続的に調整することができる。
【００２５】
このように、本発明に従った、反射性ＶＢＧフィルターの記録方法の別の実施形態は、例えば、ガラスなどの透明素材でできた補助的なオプティカルフラット３０５を前記記録媒体である試料３０２の外面３０２Ａと接触させる工程を含む場合がある。前記補助的なオプティカルフラット３０５は、２つの平面３０５Ａ、３０５Ｂを有し、少なくとも１平面３０５Ｂ上に光学的品質の研磨が施されるように準備する場合もある。継続光路が外気を通過せずに接触面（３０２Ａ／３０５Ａ）を介して前記記録媒体試料３０２の内部から前記補助的なオプティカルフラット３０５の内部に形成される。この場合、前記補助的なオプティカルフラット３０５の前記外面３０５Ｂ上にＴＩＲが起こった時点で記録工程は完了する。
【００２６】
前記補助的なオプティカルフラット３０５の裏面３０５Ｂが曲率を有する場合は、記録されたＶＢＧ構造は、位置に依存して変化する周期を有することを理解するべきである。この効果を、前記試料３０２の曲面上の位置に必然的に依存して連続的可変周期を伴うＶＢＧ構造を記録するために意図的に使用することが可能である。
【００２７】
上記方法は、既知のシステムと比べ数々の利点を提供する可能性がある。例えば、前記ブラッググレーティングは、前記ＶＢＧフィルターの動作面を介して記録されるため、生成されたフィルターの開口部は試料による吸収、またはその他任意の素子の基本的特質によって限定される必要がない。これにより、理論上は、前記フィルターを任意の大開口部によって記録することが可能になる。また、記録設定にいかなる変更を行うことなく（回転プラットフォーム上の前記試料／プリズムアセンブリを回転させることは別として）、前記記録されたグレーティングのブラッグ波長を連続的に非常に広域で調整することができる。約４５０ｎｍ〜約１１００ｎｍのλｏｐの連続調整が示された。さらに、１つの光線のみが前記試料／プリズムアセンブリに入射していればよいため、前記記録設定が大幅に簡略化される。２つの干渉光線が固体媒体の内部に生じ、実質的に異なる光路によって伝搬することはない。これにより、前記記録工程に卓越した安定性が実現される。さらに、前記ＶＢＧフィルターの直交面を研磨する必要がないため、ＶＢＧフィルターの生産コストを大幅に削減する。
【００２８】
図４は、記録媒体である試料４０２の２つの面４０２Ａ、４０２Ｂと接触している１対のプリズム４０３、４０４を用いて記録する工程を図示しており、この接触によって継続光路が外気を通過せずに前記プリズム４０３、４０４の内部から前記記録媒体４０２の内部に形成される。前記プリズム４０３、４０４は、ガラスなどの透明素材でできている場合がある。記録波長での２つの相互干渉性光線４０６Ａ、４０６Ｂが形成され、試料／プリズムアセンブリ上に投光される。前記２光線は前記記録媒体４０２に入射して定在波形を形成し、その結果、ブラッググレーティングが形成される。前記２つの記録光線４０６Ａ、４０６Ｂの間の角ψ＝２θｒｅｃを調整することにより、記録されたグレーティングのブラッグ波長を調整することができる。前記２つの記録光線４０６Ａ、４０６Ｂは、完全に共線的であるため、１つの連続的平波面の一部である可能性があることに注目されたい。
【００２９】
このように、本発明に従った、反射性ＶＢＧフィルターの記録方法の別の実施形態は、前記記録波長で透光性があり、前記記録媒体４０２の屈折率と略同等の屈折率を有する素材から２つのプリズム４０３、４０４を製造する工程を含む場合がある。各プリズム４０３、４０４を、前記側面４０３Ａ、４０３Ｂ、４０４Ａ、４０４Ｂのうちの少なくとも２側面が平面であるように準備する。前記側面４０３Ａ、４０４Ａのうちの少なくとも１側面には、光学的品質の研磨が施されている場合がある。
【００３０】
前記記録媒体４０２の前記側面の１側面４０２Ａは、前記プリズムの１プリズム４０３の平側面の１平側面４０３Ｂと接触している。前記記録媒体４０２の他の側面４０２Ｂは、他のプリズム４０４の平側面の１平側面４０４Ｂと接触している。このようにして、継続光路が外気を通過せずに前記接触平面４０２Ａ／４０４Ｂ，４０２Ｂ／４０３Ｂを介して前記プリズム４０３、４０４の内部から前記試料４０２の内部に形成される。
【００３１】
前記記録波長での２つの相互干渉性光線４０６Ａ、４０６Ｂは、振幅分割、波面分割、または他の任意の光学的ホログラフィの技術を使用して形成される場合がある。これらの２光線４０６Ａ、４０６Ｂの各光線は、前記記録媒体である試料４０２に取り付けられた前記２つのプリズム４０３、４０４の各プリズムに入射する。前記記録光線４０６Ａ、４０６Ｂの入射角を、前記記録媒体４０２の内部で前記方程式（１）の条件を満たすように、前記プリズム４０３、４０４上に設定する。前記角θｒｅｃは、前記入射記録光線４０６Ａ、４０６Ｂの波動ベクトルとその二等分線の間の角で測定される。前記２光線４０６Ａ、４０６Ｂは相互に平行である場合があるため、同一の平行光線の一部である可能性があることが理解されるものである。
【００３２】
前記光線４０６Ａ、４０６Ｂが曲面波面を有する場合は、記録されたＶＢＧ構造は位置に依存して変化する周期を有することを理解するべきである。この効果を、前記試料４０２の曲面上の位置に必然的に依存して連続的可変周期を伴うＶＢＧ構造を記録するために意図的に使用することが可能である。。
【００３３】
また、図４に関連して説明した記録方法によって、図１で図示した実施形態に従って記録されたフィルターのスペクトル応答の形状を簡単で効果的な方法で操作することが可能になる。前記方法によって生成されたブラッググレーティングは、前記試料の外面と平行の格子平面を有し、また、前記外面と同一の位置に最大格子平面の１つを有するものでもある。前記方法により、精密に制御された周期および位相でグレーティングを連続記録することが可能になり、同記録は、関数のフーリエ分解による高調波ともみなされる場合がある。前記方法により、記録工程中にフーリエ変換を単に再生するだけで、様々なスペクトル形状を伴うフィルターを形成することが可能になる。
【００３４】
次に、略方形スペクトルプロファイルを伴うフィルターの記録を可能にする本発明の１実施形態を説明する。この実施形態においては、フラットトップおよび急傾斜のスペクトルを伴うフィルターが次の工程によって生成される：ａ）図１で示した実施形態で説明した記録設定を準備する工程（前記実施形態では、試料／プリズムアセンブリは回転台上に配置されており、前記回転台は電動式であることもある。）と、ｂ）前記試料を前記記録光に露光している間（この期間中に記録中のグレーティングのブラッグ波長は連続的に変化する）に、前記回転台が連続的に回転するようプログラミングする工程と、ｃ）露光開始から終了の間にθｒｅｃ従って、λｏｐが望ましい値だけ変化するように、回転速度を定値に設定する工程（前記回転速度および／または全回転数が増加すると、スペクトル幅が広くなり、逆に前記回転速度および／または全回転数が減少するとスペクトル幅が狭くなる）。
【００３５】
図５Ａおよび図５Ｂは、スペクトル応答関数にフラットトップを伴うフィルターを記録する工程を図示するものである。記録工程は、図１に関連して説明した工程によって実行する。すなわち、記録波長の光５０６はプリズム５０４に入射する。前記光５０６は、前記プリズム５０４の容積を通過して試料５０２の外面に伝搬する。入射角θｒｅｃを、前記記録媒体５０２の内部で前記方程式（１）の条件を満たすように設定する。前記角θｒｅｃは、前記入射記録光５０６の波動ベクトルと前記試料５０２の外面の間の角で測定される。前記試料５０２に入射する光５０６および前記試料５０２の外面上で全反射（ＴＩＲ）によって反射された光５０８により、前記素子５０２の内部で定在波形が生じる。この波形は前記感光材５０２に印影され、最終的には、λｏｐでのブラッググレーティングが形成される。
【００３６】
前記プリズム／試料アセンブリを露光中に回転させる場合があるが、これにより反射角θｒｅｆが変化する。前記プリズム／試料アセンブリは、実質的に定速度で回転させるのが好ましい。前記回転の結果、ブラッググレーティングが図５Ｂで図示したような振幅プロファイル５２０で前記記録媒体５０２の内部に形成される。上記で説明した工程に従った単一の記録工程によって、対称のフィルター５２０の半分５２０Ａ、５２０Ｂが生成されることに注目されたい。図５Ｃに示すように、完全対称のフィルターを生成するために、２つの同一半分５０２Ａ、５０２Ｂを略面一で物理的に接触させる場合もある。前記２つの同一半分５０２Ａおよび５０２Ｂを前記方法で記録し、直接接触させた場合、フィルター５０２Ａからフィルター５０２Ｂ、およびフィルター５０２Ｂからフィルター５０２Ａに継続光路が形成される。前記工程結果である複合フィルター５０２は図５Ｄで図示するようなフラットトップを伴うスペクトル応答関数を有するものである。
【００３７】
図６Ａおよび図６Ｂは、位置依存性のグレーティング周期を伴うフィルターの記録工程を図示するものである。この実施例における記録設定は、図１〜３に関連して上記で説明したように準備する。すなわち、記録波長の光６０６はプリズム６０４に入射する。前記光６０６は、前記プリズム６０４の容積を通過して試料６０２の外面に伝搬する。入射角θｒｅｃを、前記記録媒体６０２の内部で前記方程式（１）の条件を満たすように設定する。前記試料６０２に入射する光６０６および前記試料６０２の外面上で全反射（ＴＩＲ）によって反射された光６０８により、前記素材６０２の内部で定在波形が生じる。この波形は前記感光材６０２に印影され、最終的には、ブラッググレーティングが形成される。
【００３８】
前記記録光６０６の光路に水平スリット６１２を伴うマスク６１０が配置される場合もある。前記マスク６１０は、前記スリット６１２を除く前記プリズム６０４の入射口を覆う。試料の異なる位置に異なる周期でグレーティングを形成するため、露光中に、前記マスク６１０を垂直平行移動軸（図６Ｂの両頭矢印で図示）に沿って平行移動し、前記試料／プリズムアセンブリを回転する。
【００３９】
このように、記録工程中にマスク６１０を移動させて使用すると、可変空間波長プロファイルを伴うフィルターを形成することができる。この実施形態には、図１〜図３で示した実施形態のうちのいずれか１つにおいて説明した記録設定を準備する工程が含まれており、前記試料／プリズムアセンブリ６０２／６０４は、好ましくは電動式である回転台（図示せず）上に配置されている。マスク６１０は、前記プリズム／試料アセンブリ６０２／６０４の正面で前記記録光線６０６の光路中に配置されている場合がある。前記マスク６１０は、望ましい幅ｗを有する水平スリット６１２を有し、好ましくは電動式である平行移動台（図示せず）上に配置されていることもある。前記平行移動台により、前記マスク６１０を前記スリット６１２に対して垂直方向に移動させることが可能になる。
【００４０】
前記記録光線の望ましい入射角θｒｅｃ若しくは、一定の入射角の範囲で前記試料６０２の望ましい領域を露光するために、前記試料／プリズムアセンブリ６０２／６０４を制御する前記回転台、および前記マスク６１０を制御する前記平行移動台が協働するようプログラムする場合もある。この方法によって、異なるブラッグ波長のグレーティングを含む離散型領域、または１空間方向に沿った連続可変ブラッグ波長（「波長シフト」ＶＢＧ）を伴うグレーティングのいずれかを生成することができる。スリット付きマスクの代わりに、前記記録光線自体を細線に成形し、上記の方法で前記プリズム／試料アセンブリの面全域に平行移動させることができることを理解すべきである。
【００４１】
可変空間周期を伴うＶＢＧの記録工程の別の実施形態を図７で示す。この場合、光学素子７１０が記録光線７０６の光路中に配置されている。通常、前記記録光線７０６は平行になる。前記光学素子７１０は曲面波面７０７を生成し、同曲面波面は、プリズム７０４および試料７０２に入射すると、前記記録媒体７０２の裏面、または図１〜図３に関連して説明したような反射面のいずれかから反射される。前記光学素子は、例えばレンズであってもよいし、あるいは位相マスクや前記入射波面の形状を変化させることが可能な任意の光学素子または光学素子のシステムであってもよい。
【００４２】
反射波面７０８は前記入射波面と同一の曲率を有するが、前記試料７０２内の異なる位置において、前記入射波面７０７と前記反射波面７０８の間の遮断角θ１、θ２は異なる角となる。前記入射波面７０７および前記反射波面７０８によって、前記記録媒体の内部に定在波形が生じ、同定在波形は、１地点の角、例えば、反射面７０２Ａに対する（または前記反射面の法線に対する）前記入射波面７０７から成るθ１、θ２に依存する周期を伴うものである。このようにして、可変空間周期を伴うグレーティングが記録される。
【００４３】
この方法は、記録工程中にいずれの部分も移動する必要がないため、記録工程が簡略的であるという点で利点がある。正レンズまたは負レンズ７１０を使用する代わりに、レンズのシステムあるいは他の光学素子（例えば、位相マスク）を使用して、開口部に渡る位置に周期が特定依存するＶＢＧを記録するのに望ましい形状の波面７０７を生成することが可能である。
【００４４】
以上、光学装置に使用するボリューム・ブラッグ・グレーティングの製造方法を説明してきた。上記に記載した本発明の実施形態に数々の変更および修正を行うことが可能であり、そのような変更および修正を本発明の精神から逸脱しない範囲で行うことができることを当業者であれば理解するものである。すなわち、本発明は、添付の請求の範囲の要旨を逸脱しない範囲内である機能的に対応する構造、方法、および用途すべてに及ぶ。本明細書の教示から利益を受ける当業者によって本明細書に数々の修正が加えられる可能性があるが、態様におけるこれらの変更は、本発明の要旨と精神を逸脱しない範囲で行われるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】図１Ａおよび図１Ｂは、プリズムを用いて前記試料の外面上に生じる全反射（ＴＩＲ）により記録する工程を図示するものである。
【図１Ｂ】図１Ａおよび図１Ｂは、プリズムを用いて試料の外面上に生じる全反射（ＴＩＲ）により記録する工程を図示するものである。
【図２】図２は、プリズムを用い、試料の外面に取り付けた反射面を利用して記録する工程を図示するものである。
【図３】図３は、プリズムを用い、試料の外面に取り付けた補助的なオプティカルフラットを利用して記録する工程を図示するものである。
【図４】図４は、１対のプリズムを用いて記録する工程を図示するものである。
【図５Ａ】図５Ａおよび図５Ｂは、フラットトップを伴うフィルターを記録する工程と、そのスペクトル応答関数を図示するものである。
【図５Ｂ】図５Ａおよび図５Ｂは、フラットトップを伴うフィルターを記録する工程と、そのスペクトル応答関数を図示するものである。
【図５Ｃ】図５Ｃは、２つのフィルターから継続光路を形成する工程を図示するものである。
【図５Ｄ】図５Ｄは、スペクトル応答関数を示すものである。
【図６Ａ】図６Ａおよび図６Ｂは、位置依存性のグレーティング周期を伴うフィルターを記録する工程を図示するものである。
【図６Ｂ】図６Ａおよび図６Ｂは、位置依存性のグレーティング周期を伴うフィルターを記録する工程を図示するものである。
【図７】図７は、可変空間周期を伴うＶＢＧの記録工程の別の実施形態を図示するものある。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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