(57)【要約】【課題】　製造プロセス中に生じる誤差の影響を除去または低減する。【解決手段】　ブラッグ回折格子書込みビームに導波管１４を曝すステップ３１２と、導波管１４に書込まれたブラッグ回折格子１６の特性を測定するステップ３１４と、前記書込みビームのパラメータを求めて、誤差を補正するステップ３２４と、前記書込みビームのパラメータを変更して、前記誤差を補正するステップ３２６とを含んでなる方法を提供する。【選択図】　　　　図５
2004046212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ブラッグ回折格子書込みビームに導波管を曝すステップと、
　該導波管に書込まれた前記ブラッグ回折格子の特性を測定するステップと、
　前記書込みビームのパラメータを求めて、誤差を補正するステップと、
　前記書込みビームのパラメータを変更して、前記誤差を補正するステップと
を含んでなる方法。
【請求項２】
　書込みビームが多数回のパスにわたり前記回折格子を走査するステップと、以前のパスにおける誤差を後続のパスにおいて補正するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
　前記ブラッグ回折格子の位相に関連する情報を求めるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
　前記ブラッグ回折格子の振幅に関連する情報を求めるステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
　前記ブラッグ回折格子を光に曝すステップと、前記ブラッグ回折格子との相互作用の後に該光の特性を測定するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
　前記ブラッグ回折格子の位相に関する情報を抽出するステップと、前記ブラッグ回折格子への書込みの間に、前記情報を使用して前記ブラッグ回折格子を補正するステップとを含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
　前記ブラッグ回折格子の反射スペクトル強度を測定するステップと、該反射スペクトル強度を使用して補正を求めるステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
　群遅延を測定するステップと、前記ブラッグ回折格子への書込みの間に、該群遅延に関する情報を使用して前記回折格子に対する補正を実行するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
　時間的インパルス応答を測定するステップと、前記ブラッグ回折格子への書込みの間に、前記時間的インパルス応答に関する前記情報を使用して前記ブラッグ回折格子を補正するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
　前記ブラッグ回折格子を書込むために使用される位相マスクと前記導波管との間に相対運動を生じさせることによって、前記ブラッグ回折格子を補正するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
　書込まれる前記ブラッグ回折格子内の位相誤差と同一の強度であるが反対の方向を有する位相補正を発生させる相対運動を与えるステップを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
　前記ブラッグ回折格子内の前記誤差と同一の変化速度を有する補正を与えるステップを含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
　波長に依存する偏光を測定するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
　前記書込みビームの偏光を変化して、前記ブラッグ回折格子の該偏光の依存度を低減するステップを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
　前記導波管の書込みの間に、複屈折を導入して、偶然に導入されている複屈折を補償するステップを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
　複屈折を導入して、前記導波管内の複屈折を補償するステップを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
　ディザリングを使用して、書込まれた導波管内の振幅誤差を補正するステップを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
　前記書込みビームの強度を変更して、書込まれた導波管内の誤差を補正するステップを含む請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、ブラッグ回折格子の製造中に位相誤差を補正するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
　（ファイバ状やプレーナ状の）光導波管内にあるブラッグ回折格子は、様々な光学的処理機能のために使用されている。最も一般的な応用例は、密波長多重（dense wavelength-division multiplexing：以下、「ＤＷＤＭ」とよぶ）システム内の簡単な波長フィルタリングである。
【０００３】
　このような用途では、理想的なブラッグ回折格子フィルタは、エッジが急峻であり頂部が平坦である矩形形状を有するスペクトル応答を有する。一般に、製造プロセス中の任意の位相誤差または振幅誤差は、理想的でないスペクトル応答を生じさせる。
【０００４】
　さらに、ＤＷＤＭチャンネル間隔が狭くなると、フィルタ帯域幅も同一の量だけ狭くしなければならない。狭くなった帯域幅によって、ブラッグ回折格子長が長くなる必要がある。これらの必要性により、製造プロセス中の任意の誤差に対して、フィルタのスペクトル品質が大きく左右される。このような誤差を生じさせる１つの共通の原因は、製造プロセス中に使用される位相マスクの不完全性である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　より一般的には、製造プロセス中に誤差が生じることによってあらゆるフィルタ応答が悪影響を受ける。一般に、回折格子が長くなるほど、回折格子の誤差に対する感受性が高まる。
【０００６】
　より複雑な光学的処理機能性が必要とされるにつれて、これらの誤差の影響を除去または低減することができるプロセスが望まれ、より価値のあるものになる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　本発明は、具体的には、
　ブラッグ回折格子書込みビームに導波管を曝すステップと、
　該導波管に書込まれた前記ブラッグ回折格子の特性を測定するステップと、
　前記書込みビームのパラメータを求めて、誤差を補正するステップと、
　前記書込みビームのパラメータを変更して、前記誤差を補正するステップと
を含んでなる方法を提供する。ここで、本発明は、書込みビームが多数回のパスにわたり前記回折格子を走査するステップと、以前のパスにおける誤差を後続のパスにおいて補正するステップとを含む態様、前記ブラッグ回折格子の位相または振幅に関連する情報を求めるステップを含む態様、前記ブラッグ回折格子の振幅に関連する情報を求めるステップを含む態様、前記ブラッグ回折格子を光に曝すステップと、前記ブラッグ回折格子との相互作用の後に該光の特性を測定するステップとを含む態様、前記ブラッグ回折格子の位相に関する情報を抽出するステップと、前記ブラッグ回折格子への書込みの間に、前記情報を使用して前記ブラッグ回折格子を補正するステップとを含む態様、前記ブラッグ回折格子の反射スペクトル強度を測定するステップと、該反射スペクトル強度を使用して補正を求めるステップとを含む態様、群遅延を測定するステップと、前記ブラッグ回折格子への書込みの間に、該群遅延に関する情報を使用して前記回折格子に対する補正を実行するステップとを含む態様、時間的インパルス応答を測定するステップと、前記ブラッグ回折格子への書込みの間に、前記時間的インパルス応答に関する前記情報を使用して前記ブラッグ回折格子を補正するステップとを含む態様を提供する。
　前記ブラッグ回折格子を書込むために使用される位相マスクと前記導波管との間に相対運動を生じさせることによって、前記ブラッグ回折格子を補正するステップを含む態様であることが好ましい。ここで、書込まれる前記ブラッグ回折格子内の位相誤差と同一の強度であるが反対の方向を有する位相補正を発生させる相対運動を与えるステップを含む態様や、前記ブラッグ回折格子内の前記誤差と同一の変化速度を有する補正を与えるステップを含む態様であることがより好ましい。
　また、波長に依存する偏光を測定するステップを含む態様であることが好ましい。ここで、前記書込みビームの偏光を変化して、前記ブラッグ回折格子の該偏光の依存度を低減するステップを含む態様であることがより好ましい。
　さらに、前記導波管の書込みの間に、複屈折を導入して、偶然に導入されている複屈折を補償するステップを含む態様であることが好ましい。ここで、複屈折を導入して、前記導波管内の複屈折を補償するステップを含む態様や、ディザリングを使用して、書込まれた導波管内の振幅誤差を補正するステップを含む態様がより好ましい。
　加えて、前記書込みビームの強度を変更して、書込まれた導波管内の誤差を補正するステップを含む態様であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
　本発明の効果として、上記の製造プロセス中に生じる誤差の影響を除去または低減する、ブラッグ回折格子の補正方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
　図１に示されている一実施形態での位相補正プロセスでは、紫外線書込みビームＵが導波管１４に沿って走査する際に導波管１４を照明する干渉パターンがシフトされる。１つの実施形態では、矢印Ａにより示すように、紫外線書込みビームＵはマスク１２の長さに沿って走査する。紫外線書込みビームＵは、位相マスク被覆を露出する。図１に示されている書込みビームＵの位置では、回折格子１６が導波管１４内に形成されている。導波管１４は、２つの例として、ファイバまたはプレーナ形導波管（planar waveguide）でありうる。
【００１０】
　書込みビームＵが導波管１４に沿って走査されると、干渉パターンを生じさせるために使用される（例えばマスク等の）位相回折格子１２のうちの１つ以上の導波管１４に関連した相対位置に、矢印Ｂで示される小さい調整を加えることによって、位相補正プロセスは干渉パターンを適正にシフトすることができる。シフトの大きさおよび方向は、補正すべき誤差関数に直接に関連する。
【００１１】
　導波管ブラッグ回折格子の生産において使用される位相マスク１２の典型的な位相誤差は、回折格子１６の長さにわたって数ラジアンのオーダである。これにより、これらの誤差を補償するために、回折格子１６の長さに沿って約２〜３ミクロンだけ干渉パターンがシフトすることになる。
【００１２】
　位相誤差を低減することができる分解能は、干渉パターンをシフトするために使用されるステージの位置分解能と、ブラッグ回折格子１６を書込むために使用されるビームＵのサイズとの双方によって制限される。ステージ分解能がより良好であり、書込みビームＵがより小さくなるほど、補正プロセスの位相をより正確に制御できる。通常、位相マスク１２に関連する導波管１４を位置決めするために、ナノメートルの分解能及び制御が使用される。
【００１３】
　図２において、従来技術での回折格子における反射率対波長のグラフがＤにより示され、本発明の１つの実施形態での回折格子１１６における反射率対波長のグラフがＣにより示されている。図２のＣによって示されるように、本発明のいくつかの実施形態では、位相マスク誤差を補正することにより、より高い品質の回折格子をより狭いスペクトルで生産できる。標準的な位相マスク法（standard phase mask method）を使用してブラッグ回折格子を製造するために使用される位相マスクおよび並進ステージ（translation stage）に関連する誤差の補正に加えて、本発明の複数の実施形態での位相補正を、より高度な方法により利用することもできる。例えば、ブラッグ回折格子製造のための３回折格子干渉法技術（three-grating interferometric technique）では、いくつかの手段のうちの任意の１つによって、複数の位相マスクのいずれも変化させることなくブラッグ回折格子波長を同調することができる。図３に示されるように、このような１つの方法では、干渉計１００の各アームにプリズム即ちウェッジ１１８、１１９を配置する。プリズム即ちウェッジ１１８、１１９を回転させると、干渉パターンの周期が変化し、これにより、ブラッグ回折格子１１６の波長が対応して変化する。
【００１４】
　装置１００は、１つの周期を有する第１の回折格子１0４に入射するレーザビーム１０２を生じさせるレーザ１０１（またはその他の光源）を含む。次回折ビーム１０６、１０７（それぞれ、+１次及び−１次回折ビーム）が得られて、約１／２の回折格子周期を有するそれぞれの回折格子１０８、１０９に導かれる。いくつかの実施形態では、回折格子１０８、１０９は、回折格子周期の１／２の約８０％〜１２０％を有する。ビーム１０２の回折されない成分１１１が、バッフル１１０により遮断される。
【００１５】
　回折格子１０８により得られる次回折ビーム１１４（ａ−１次回折ビーム）と、回折格子１０９により得られる次回折ビーム１１５（ａ+１次回折ビーム）とは、円形で回転可能なウェッジ即ちプリズム１１８及び１１９に導かれる。１つの実施形態では、ウェッジ１１８及び１１９は、それらの二等分線が、回折格子１０８、１０９から導波管１１２に光が伝搬する方向に垂直であるように配置されている。（干渉パターン１１６における）２つの回折次ビーム１１４の交差角と、導波管１１２に書込まれたブラッグ回折格子である空間周波数とは、光の伝搬方向に平行な軸線に沿って矢印１２１、１２２により示される反対方向へとウェッジ即ちプリズム１１８を回転させることによって変更される。
【００１６】
　このプロセスはビームの交点の位置に僅かな並進量を導入し、この並進量は矢印Ｅで示される導波管１１２の並進により補償することができる。この目的のために、光学系１０または導波管１１２が、並進ステージ１１７に取付けられていることもある。この技術のいくつかの実施例では、回折格子１１６が書込まれるにつれて位相ずれが累積するため、回折格子スペクトルが歪められることがある。一般に、位相ずれは、回折格子１１６に沿った位置でリニアであり、位相ずれと位置の勾配とは、干渉計１００が同調されて、（位相マスクにより決まる）本来の波長から遠ざかるにつれて増加する。このタイプの位相誤差は、位相マスク誤差補正のための前述のプロセスを使用して補償されることができる。３回折格子干渉計は柔軟性に富むので、前述のプロセスに加えて又はその代わりに、位相補正を達成するためにその他の方法を採用することができる。例えば、ウェッジは、ウェッジを通過する光の位相を変更するので、２つのウェッジを適切に回転させることにより、露出干渉縞パターンの位相と、ひいてはブラッグ回折格子の位相とをシフトさせることができる。この場合には、ウェッジは、前述のようにブラッグ回折格子の周波数を同調するために反対方向をとる必要がある場合とは異なり、同一方向に回転されるべきである。回転の程度および方向は、補正されている特定の位相誤差プロファイルに依存する。３回折格子干渉計での位相補正を実行するための別の１つの方法では、干渉計の一方又は両方のアームに光学位相変調器を配置する。これらの装置は、予め決められた仕方で、これらの装置を通過する光の光学位相を変更するように機能する。従って、位相変調器に適切な制御信号を印加することにより、既知の位相誤差プロファイルを補正するようにブラッグ回折格子位相をシフトすることができる。ブラッグ回折格子の製造で使用される光学的及び／又は機械的な構成要素又はプロシージャに関連する位相誤差のその他のソースは、定量化されると、本発明の実施形態を使用して除去または低減されうる。
【００１７】
　位相誤差のソースが先験的に（a priori）知られていなくても、これらの誤差を補正または補償するために本明細書に記載のタイプの方法を使用することができる。特定の位相誤差関数が、回折格子の製造の前に知られていない場合には、この量を求めるかまたは推定するその他の手段を使用することができる。このような１つの方法では、製造中又は回折格子が書込まれた後に、ブラッグ回折格子に様々な測定を行う。ブラッグ回折格子の適切な光学特性を求めると、回折格子の位相プロファイルに関する情報を得ることができ、回折格子の露出の間に存在する位相誤差関数の再構成が可能となる。
【００１８】
　ブラッグ回折格子の位相関数とひいては位相誤差とを求めるのに使用できる様々な方法が存在する。一般に、光学位相（optical phase）は、直接に検出可能な量ではない。従って、光学位相を求める方法は、コヒーレント（即ち位相に敏感（phase-sensitive））及びインコヒーレントと一般に名付けることができる間接的な手段による。コヒーレント法は、通常、より正確であり、より直接的である。何故ならば、コヒーレント法は、（コヒーレント法は位相を直接に測定するのではないにもかかわらず）測定された信号の位相に敏感であるからである。しかしながら、コヒーレント法は、一般に、実施するのが困難である。その主な理由は、コヒーレント法では干渉法による測定が行われ、このような測定は、環境の影響に非常に敏感であることがあることにある。ブラッグ回折格子の位相関数を求めるために使用されることがあるコヒーレント位相測定の２つのこのような例は、スペクトル干渉法及びフーリエ変換分光測定法である。両方の方法とも、様々な光学測定に適用され、当該技術分野において知られている。
【００１９】
　インコヒーレント法は、一般に、あまり正確ではなくあまり直接的でもないが、実施がより容易である。何故ならば、インコヒーレント法では、例えばスペクトル強度及び装置の時間的応答などの測定がより容易な量が使用されるからである。しかしながら、これらの量のいずれも、光学位相に一義的には依存していないので、これらの量から位相を求めるのはより困難である。このようにして、インコヒーレント法から位相を得るために、位相抽出プロセス（phase extraction process）を使用することができる。位相抽出プロセスの詳細は、使用可能な装置に関するデータのタイプに依存する。一般に、使用可能なデータが多ければ多いほど、位相抽出プロセスはより単純であり、結果はより正確である。理想的には、装置のスペクトル応答及び時間的応答を使用することができる。この場合、装置の位相を抽出するために位相回復アルゴリズム（phase retrieval algorithm）が使用可能である。ブラッグ回折格子用の位相回復のための特定のアルゴリズムは、当該技術分野において知られている類似のアルゴリズムの変更バージョンである。スペクトル応答又は時間的応答のみが知られている場合には、位相を得るために回折格子に関する別の情報を使用することができる。ブラッグ回折格子に良く適する方法は、例えば、回折格子からの反射出力対波長を測定するために同調可能レーザ源及び光検出器を使用して、スペクトル応答のみを測定する方法である。スペクトル応答は、それだけでは、回折格子の位相関数を求めるのに十分ではない場合がある。しかしながら、回折格子の製造が１つ以上の位相マスクの長さに沿って露出ビームが走査することを含むので、異なる長さの回折格子に対するスペクトル応答を測定することができる。異なる長さに対するスペクトル応答の集合を位相抽出と組合せて使用して、回折格子の位相関数の推定値を得ることができる。この方法は、正確でないが実施が容易であり、回折格子における近似位相関数を得るために行う必要のある付加的な測定が最小限にする。
【００２０】
　位相関数を求めるのに使用される方法に依存して、例えば、位相に対する波長、位相に対する時間、または位相に対する回折格子に沿った位置等のいくつかの方法のうちの任意の１つにより位相関数を定義することができる。位相補正プロセスは、その性質からして空間領域内で機能するので、位相誤差関数を求めるために位相に対する位置を使用することができる。しかしながら、位相抽出プロセスが、１つの異なる位相関数をもたらす場合であっても、当該技術分野において知られている技術を使用して、前記１つの異なる位相関数を所望の位相に対する位置の関数に変換することができる。
【００２１】
　本明細書に記載の方法のうちの任意の方法または任意のその他の方法によって回折格子の位相と位置とが求められると、回折格子のために設計された特定の空間的位相関数と測定位相関数とを単純に比較することによって位相誤差関数が得られる。多くの場合には、所望の位相関数は、回折格子に沿ってリニアな関数（いわゆる「変換制限（transform-limited）」回折格子）であり、この場合には、位相抽出プロセスから求められる位相変動は、位相誤差関数に等しい。位相関数のリニアな成分は、一般に、位相補正にとって重要でなく、そのため除去することができる。一般に、しかしながら、所望の位相関数は任意である。例えば、分散補償回折格子において、設計される位相関数は、二次式(quadratic)に対する位置でありうる。設計された位相関数の形が何であれ、位相誤差関数は、設計された位相関数から、抽出された位相関数を減算することにより得られる。結果は、補正プロセスで使用される位相誤差関数である。
【００２２】
　補正プロセスは、直接的に測定される（もしくは、その他の手段を使用して演繹的に知られている）か、または前述のように回折格子自身を測定して得られた測定値から抽出された位相誤差関数を使用して、前述のように行われる。特に、位相補正は、書込まれた状態、即ち、位相誤差に絶対値は等しいが方向は反対である状態で回折格子に適用される。位相補正の効果は、製造プロセスで生じる位相誤差を除去又は補償することにある。従って、変換制限回折格子において、位相補正関数のみが適用される。より複雑に設計され位相プロファイルを有する回折格子において、設計された位相関数は、回折格子に適用される前に位相補正関数に付加されなければならない。
【００２３】
　図４には、例えば回折格子又は位相マスク等の光学素子に入射する光学フィールドに寄与する空間的に依存する振幅および位相の寄与の度合いを特徴付けるまたは測定することができる装置２００が示されている。装置２００は位相誤差を定量化するために使用することができ、これによって、誤差が前述のように補正される。装置２００は、スリット２０４、２０５を有するアパーチャ板２０３を含みうる。１つの実施形態では、波長λ=６３３ｎｍでの１mＷ周波数の安定化されたＨｅ−Ｎｅレーザ（図示せず）からのレーザビーム等の良好にコリメートされた光学源が、拡張されてコリメートされ、素子２０２に垂直に入射するように導かれる。レンズ２０８は、スリット２０４、２０５からの光学放射を受光し、レンズ２０８の焦点面２１１に配置されている検出器の配列２１０に光学放射を導く。１つの例では、スリット２０４、２０５は、素子２０２の背後約５ｍｍに位置し、レンズ２０８は、１ｍの焦点長を有する片凸面レンズ（plano-convex lens）である。レンズ２０８は、一次回折ビームを検出器の配列２１０に導くように配置されている。１つの特定の実施形態では、検出器配列２１０は、２５μｍ×５００μｍの画素サイズを有する２５６個の検出器素子を含むHAMAMATSU S3903-256Qである。ダイオードの配列は、HAMAMATSU 4070ドライバ増幅器ボードを使用して制御される。
【００２４】
　検出器配列２１０における光学放射の分布に対応する電子信号は、光学放射分布データを記憶又は分析することができるデータプロセッサ２１４に通信される。ディスプレイ装置２１５を使用することもある。１つの特定の実施形態では、データプロセッサ２１４は、National Instrument AT-MIO-16XE10データ収集ボードとコンピュータとを含む。１つの実施形態では、データ収集と分析とデータ操作が、正弦波強度パターンの位相と周期と振幅と、回折格子の並進により得られるパターンの相対的な位相ずれとを求めることができるLABVIEWプログラムを使用してNATIONAL INSTRUMENTS LABVIEWソフトウェアによって行われる。プログラム及び／又はデータは、ハードディスクに記憶させておくか、またはフロッピーディスク、CD-ROM、もしくはその他のコンピュータに読み取り可能な記録媒体に記憶させておくことができる。
【００２５】
　強度Ｉ0の（ほぼ平面波の光学場である）レーザビーム２０６が素子２０２に導かれる。１つの実施形態では、素子２０２は、並進ステージ２２１に配置され、軸線２２０に沿ってスリット２０４、２０５に対して並進される。１つの実施形態では、素子２０２は、それぞれの間隔であるｘib−ｘiaにわたる６つの連続するセグメント２２２i（ｉ=１，．．．６）を含む。素子２０２の構造は、ｘ軸２２６に沿って周期的である。
【００２６】
　素子２０２の前面２３０または背面２３２の近くにスリット２０４、２０５を配置することができる。スリット２０４、２０５と素子２０２とにより生じる光学場は、遠距離フィールド強度パターンとして検出器配列２１０で記録され、一方、セグメント化された回折格子２０２は、スリット２０４、２０５に対して並進される。検出器配列２１０により受光された放射パターンの分析はスリット２０４、２０５を参照して以下に説明されるが、その他の形状および形態のアパーチャを使用することができることと、このような配置の分析が次に説明する２つのスリットの分析と類似であることは明らかであろう。
【００２７】
　図４に示すように、１つの実施形態では、強度Ｉ0の入射ビーム２０６は、角度diffで素子２０２に入射し、これによって、ビーム２０６の、素子２０２及びスリット２０４、２０５を通過して伝搬する部分は、素子２０２にほぼ垂直である。例えば、１つの回折の例では、角度（Θdiff）は、ｎ次の回折ビームの回折角に対応する場合がある。レンズ２０８および検出器配列２１０は、軸線２２９に対して角度を成して回折される入射ビームの一部を受光するように構成されている。図２Ａに示すように、１つの回折の例では、ビーム２０６は、素子２０２の１つの回折次数に関連する角度で素子２０２に導かれ、これによって、ビーム２０２のかなりの部分が素子２０２から垂直に出射する。１つの実施形態では、アパーチャ板２０３が無ければ、素子２０２の一次回折ビームが約０゜の角度で伝搬するように入射ビーム２０６を構成することができる。別の１つの実施形態では、本装置は、入射ビームおよび回折ビームが、素子に垂直に位置して等しい角度を形成するように配置されている。この配置は、並進ステージのリニアリティ（linearity）における小さい誤差が位相測定の精度に与える影響を最小化する。
【００２８】
　ブラッグ回折格子における誤差を測定および補正する能力を使用すると、ブラッグ回折格子の製造を改善するために書込み条件を制御することができる。いくつかの実施形態では、回折格子が書込まれている際に、実時間で回折格子を補正する。例えば、いくつかの実施形態では、回折格子に沿って多数のパスにわたり書込みビームを走査することによって、回折格子が書込まれる。各パスの後に、前のパスにおける誤差を後続のパスが補正するように変更することができるように測定を行うことができる。これらの誤差は、回折格子に書込むために使用されるシステムから生じることもあり、特定の場合には、誤差は、回折格子に書込むために使用される位相マスクから生じることもある。
【００２９】
　このようにして、回折格子の書込み開始前に補正を行うために、本明細書に記載の技術を使用することができる。しかしながら、これらの技術のうちのいくつかおよびその他の技術を、回折格子が書込まれる際に回折格子を補正するために実時間で適用することができる。この方法を使用して、誤差のソース及び／又は誤差の大きさが知られていないか、または露出の間に変化する場合には、製造における誤差を補正することができる。
【００３０】
　単一の位相マスクを使用して書込まれた回折格子を補正するために、本明細書に記載された技術を適用することができる。これらの技術は、ブラッグ回折格子を書込むために少なくとも２つの回折格子を使用する技術にも適用可能である。例えば、第１の回折格子が、２つの回折された書込みビームを生じさせることがあり、これらの書込みビームは、回折されて、ブラッグ回折格子で他方の側に重なり合う。単一の回折格子によりこの回折格子の２つの別々のセクションを使用するか、または２つの別個の回折格子を使用することによって、回折されたビームの入出力先変更（redirection）を行うことができる。
【００３１】
　図５において、ブロック３１２に示されるように、ブラッグ回折格子の書込みが開始される。このブラッグ回折格子書込みでは、回折格子がただ一度走査されることもある。回折格子が一度走査されると、ブロック３１４に示されるように光学特性を収集することができる。このようにして、第１の走査が完了した後に光学特性が収集されるか、またはこれらの特性のいくつかが回折格子の走査の間に測定される。一般に、形成されたばかりの回折格子内に入射した光ビームによって光学特性が求められる。ブラッグ回折格子の性質と、特に、何らかの誤差がブラッグ回折格子内に生じたかどうかを求めるために、その回折格子が光ビームに与える影響が測定される。
【００３２】
　一般に、誤差は、位相誤差または振幅誤差に帰着する。多数の異なる技術が、これらの誤差の性質および大きさを少なくとも近似するために利用することができる。誤差の性質および大きさが少なくとも近似的に分かると、同一の大きさと反対方向を有する対応する変化を引き起こして、これらの誤差を補償することができる。いくつかの実施形態では、誤差は変化速度を有しており、反対方向の同一の変化速度を利用して、これらの誤差を補正することができる。
【００３３】
　光学特性が測定されると、ブロック３１６に示されるように、期待される結果と光学特性とを比較することができる。光学特性が期待結果と一致すると、菱形ブロック３１８における検査によって、ブラッグ回折格子が完全に書込まれたかどうかを決定する。換言すれば、意図した走査数が完了したかどうか、または回折格子特性がそれらの最小値に到達したかどうかを検査によって決定する。ノーの場合には、ブロック３２２に示されるように書込みが続く。イエスの場合には、ブロック３２０に示されるように最終測定が行われる。
【００３４】
　逆に、結果が、（例えばチャープ（chirp）などの）誤差が生じたことを示すと、書込みパラメータの所要の変化が、ブロック３２４において決定される。ブロック３２６に示されるように書込みパラメータが相応して変更され、誤差の性質を除去または低減するために、後続の走査がこれらの補正を内蔵している。書込みプロセスが、ブロック３２８に示されるように続き、別の１つの走査により反復適用される。
【００３５】
　補正を行う仕方は、補正の特性に依存する。位相補正では、書込みビームが導波管を走査する際に書込まれる基板すなわち導波管に対する位相マスクの動きは、同一速度で同一の大きさを有しており、位相誤差と反対方向を有する位相補正を導入するために利用できる。振幅誤差の場合には、位相マスクと導波管との間の急速な振動運動（つまりディザリング）を利用して、導波管により記録された干渉縞パターンを効果的に洗い出す（wash out）かまたは部分的に除去することによって、ブラッグ回折格子の振幅を制御することができる。ディザリングを使用した振幅制御では、ディザの速度は、干渉縞を洗い出すための書込みビームの走査速度よりも速くなければならない。ディザの大きさが増加すると、ブラッグ回折格子振幅が小さくなる。一般に、最大のブラッグ回折格子振幅を達成するためには、（ゼロに近い）最小のディザを使用するのが望ましい。この場合には、ディザリングの大きさが既に小さい場所で振幅補正が生じると、振幅の増加を必要とする振幅補正ができないことがある。補正するために回折格子振幅の増加が必要な振幅誤差が示されると、回折格子書込みプロセスの間にディザバイアスが加えられる。このように、測定振幅誤差を補正するために、ディザの大きさが増加または減少される。しかしながら、一般に、ディザバイアスは、絶対に必要な場合でなければ避けるべきである。何故ならば、特に、高い反射率が望まれる場合には、この方法は、結果として得られるブラッグ回折格子の品質を制限することがあるからである。
【００３６】
　位相誤差は、一般に、位相マスクにより形成された干渉パターンを、一方の方向または反対方向にシフトさせる。誤った位相ずれと同一の大きさで反対方向のシフトを補正によって実行する。従って、干渉パターンの適正なシフトを生じさせるように機能する任意の方法を、位相補正に使用することができる。
【００３７】
　実行すべき補正の特性と大きさと方向とを評価するために、多数の異なる測定を実時間で行うことができる。一般に、導波管に書込まれた回折格子に光が当てられ、反射スペクトルを求めるために反射して出てきた光を検査することができる。特に、反射光のスペクトル強度を測定することができる。位相誤差を具体的に求めることはできないが、この反射スペクトル強度は、誤差の特性を導出するために有用な情報を提供する。
【００３８】
　書込みプロセスの間に回折格子に光を導入することによって、群遅延または群分散を測定することができる。群遅延または群分散は、その他の成分に関連して、書込まれた回折格子から戻って出てきたスペクトル成分またはスペクトル波長のそれぞれに対する相対的時間遅延である。当該技術分野において知られているいくつかの方法のうちの任意の１つによって、スペクトル位相に関連する群遅延を測定することができる。代わりに、例えば、回折格子によって反射された光が、同一の波長の安定参照信号と干渉されるスペクトル干渉法等の干渉法を使用して、スペクトル位相（位相に対する光周波数）をより直接的に測定することもできる。結果として得られる干渉縞の位相対波長は、回折格子のスペクトル位相に関連する。多くの場合には、一定の群遅延またはゼロ群遅延の分散を有するのが望ましい。換言すれば、すべての色またはすべての波長が、同時に回折格子から戻って出てくることが望ましい。しかしながら、いくつかの用途では、回折格子設計は、特定のゼロでない分散関数を含む。分散補償および光学的位相符号化の用途は、このような２つの例である。
【００３９】
　実行することができる別の１つの測定が時間的インパルス応答である。時間的インパルス応答も位相に関連するが、群遅延により表されるスペクトル領域または周波数領域情報に対して相補的な情報である。時間的インパルス応答は、振幅に関する情報をももたらす。書込まれた回折格子内へと送られて出てきた短いパルスを、時間に対して測定することができる。この情報は、測定スペクトルと組合せて、反復アルゴリズムを使用して位相の良好な近似値をもたらす。
【００４０】
　いくつかの実施形態では、書込まれた回折格子に対する相対運動が、位相マスク又は回折格子に加えられる。例えば、リニアな位相勾配（linear phase ramp）が、走査の間に利用されこともある。リニアな位相勾配では、書込みビームがブラッグ回折格子に位置する状態でブラッグ回折格子に対する書込み回折格子または位相マスクの位置がリニアに変動する。誤差が無い場合には、このプロセスによりブラッグ回折格子周期は、回折格子の位置の変化と共にリニアに変化する。これにより、ブラッグ回折格子にリニアチャープ（linear chirp）が生じる。しかしながら、ブラッグ回折格子にもチャープを生じさせる位相誤差源が書込みプロセス内に存在すると、これらの誤差を補償するためにこのプロセスを使用することもできる。即ち、書込まれた回折格子と書込みに利用される回折格子との間の運動の適正な方向と速度と大きさとを使用することによって、チャープを低減または除去することができる。別の実施形態では、リニアでも非リニアであっても、位相勾配がチャープの実際の特性に整合する。
【００４１】
　波長または時間に対して光学位相を測定することができる。位相を直接に測定する技術を利用することもでき、走査の間または走査と走査との間に適正な補正を行うためにこの情報を利用することができる。
【００４２】
　補正を実行するために測定されうる別の１つのパラメータは、波長に依存する偏光である。ブラッグ回折格子で最終的に利用される光の偏光を制御するのは一般に実行可能ではないため、偏光への依存性が結果的に生じる。偏光への依存性は、ブラッグ回折格子が、入力光の偏光に依存する異なる出力を生じさせる場所に生じる。書込まれた後に回折格子が、偏光に関わらず同一の結果をもたらすことがより望ましい。その理由は、現実の世界では、ブラッグ回折格子に印加される入力光は様々な偏光を有しており、その光の偏光を制御するのはコストが高すぎるためである。偏光への依存性は、特に、平面形導波管（planar waveguide）では問題である。
【００４３】
　上記測定を行うことは可能であるが、上記測定は、様々な異なる偏光に対して繰り返されるので、各パラメータの偏光への依存性の理解が深まる。位相及び／又は振幅補正にこの情報を利用することができる。
【００４４】
　いくつかの実施形態では、書込みビームの偏光を変化させて、最終的なブラッグ回折格子が偏光に依存する依存性を低減させることができる。加えて、紫外線への回折格子の露出は、複屈折を生じさせる。応力は複屈折を生じさせ、これにより偏光への依存性が生じる。複屈折の大きさおよび正負を制御することにより、導波管に固有の複屈折または導波管ブラッグ回折格子を書込む際に偶然に生じた複屈折を補償する所望量の複屈折を導入することができる。その結果、偏光への依存性が低減される。
【００４５】
　一般に、導波管上の干渉縞の相応する位置に対する位相マスク上の干渉縞の位置を変化させることによって、位相補正を実行することができる。比較的に迅速に導波管に対する位相マスクの位置を変化させると、ディザリングと呼ばれるプロセスにより干渉縞は洗い出される。ディザリングは、干渉パターンの振幅を低減するのに十分な速度で導波管に対して前後に動く（例えば正弦状の）干渉パターンの振動運動である。振幅が低減される理由は、多数の重畳する干渉パターンが書込まれ、これによって、干渉縞パターンが効果的に洗い出されることにある。このようにして、ディザリングにより、後続の走査において振幅が低減され、低減された振幅により、前の走査での振幅の偏位が低減または補正される。いくつかの実施形態では、ディザリングが好ましい。何故ならば、ディザリングにより、ブラッグ回折格子に沿って平均屈折率（ｎ0）が一定に変化するからである。これは、アポダイズされた回折格子（apodized grating）を製造するのに特に重要である。平均屈折率の変動により、スペクトルの歪の面で問題が生じることもある。
【００４６】
　しかしながら、いくつかの状況では、書込みビームの強度を変更することによって、振幅及び／又は位相を補正することができる。この場合には、書込みビームのパワー及び／又は持続時間が調整される。例えば、書込み回折格子または位相マスクに沿う回折効率に変動があると、書込みの間に露出の変動が生じ、これによって振幅及び／又は位相誤差が生じることがある。レーザパワーを制御することによって、この現象を補償することができる。
【００４７】
　本発明は、限定された数の実施形態に関連して説明されたが、当業者は、これらの実施形態から多数の変更および変形に想到するであろう。特許請求の範囲の請求項は、本発明の精神および範囲内に入るすべてのこのような変更および変型をカバーするものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の１つの実施形態の概略図である。
【図２】Ｃにより示されている本発明の１つの実施形態における結果と、Ｄにより示されている従来技術の実施形態における結果とを示すグラフである。
【図３】本発明の別の１つの実施形態の概略図である。
【図４】出力フィールドへの振幅および位相の寄与を測定することが可能である装置を概略的に示すブロックダイヤグラムである。
【図５】本発明の１つの実施形態におけるフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
　１２　位相回折格子
　１４　導波管
　１６　回折格子
　２００　装置
　２０２　素子
　２０３　アパーチャ板
　２０４、２０５　スリット
　２０６　入射ビーム
　２０８　レンズ
　２１０　検出器
　２１４　データプロセッサ
　２２１　並進ステージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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