(57)【要約】【課題】  ＤＬＣ膜を利用した光学素子の製造方法を改善して、設計から期待される光学特性により近い特性を有する光学素子を提供する。【解決手段】  光学素子は、透光性基板（１）上に形成された透光性ＤＬＣ膜（２）を含み、そのＤＬＣ膜は０．７μｍ以上で３μｍ以下の範囲内の厚さを有し、ＤＬＣ膜の少なくとも一部の領域はその厚さを貫通するエネルギビーム（４）の照射によって屈折率が高められており、エネルギビームが照射された領域において、ＤＬＣ膜（２）のビーム入射側面と基板側面とのいずれにおいても１．７以上の屈折率を有することを特徴としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性基板上に形成された透光性ＤＬＣ膜を含み、
前記ＤＬＣ膜は０．７μｍ以上で３μｍ以下の範囲内の厚さを有し、
前記ＤＬＣ膜の少なくとも一部の領域はその厚さを貫通するエネルギビームの照射によって屈折率が高められており、
前記エネルギビームが照射された領域において、前記ＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面とのいずれにおいても１．７以上の屈折率を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記ＤＬＣ膜は０．７μｍ以上で２μｍ以下の範囲内の厚さを有し、
前記エネルギビームが照射された領域において、前記ＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面とのいずれにおいても１．８以上の屈折率を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記ＤＬＣ膜は０．７μｍ以上で１μｍ以下の範囲内の厚さを有し、
前記エネルギビームが照射された領域において、前記ＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面とのいずれにおいても１．９以上の屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記光学素子は前記ＤＬＣ膜の厚さを貫通して形成された相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域とを含む屈折率変調型回折光学素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
前記ＤＬＣ膜の所定の位置からその膜面に平行な方向に離れるにしたがって屈折率が連続的に変化させられていてレンズ作用を生じることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかの光学素子を製造するための方法であって、前記高屈折率領域は、前記ＤＬＣ膜を加熱した状態でエネルギビームを照射して屈折率を高めることによって形成されることを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
透光性基板上に形成された透光性ＤＬＣ膜を含む光学素子の製造方法であって、前記ＤＬＣ膜を加熱した状態でエネルギビームを照射して屈折率を高める工程を含むこと特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記エネルギビームは、紫外線、Ｘ線、イオンビーム、および電子線から選択されたいずれかを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン：ダイアモンド状炭素）膜を利用した光学素子とその製造方法に関し、特に、その光学素子の特性と製造方法の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有用な光学素子の典型例として、種々の回折光学素子が知られている。回折光学素子は、光の回折現象を利用することによって種々の機能を生じさせ得る光学素子である。より具体的には、波長合分岐、パワー合分岐、偏光合分岐、波長板、光アイソレータ、またはレンズなどの機能を有する回折光学素子が知られている。
【０００３】
一般に、回折光学素子は、透光性基板上に回折格子層を形成することによって作製される。その回折格子層の構造的相違に基づいて、回折光学素子は屈折率変調型とレリーフ型とに大別される。
【０００４】
周知のように、レリーフ型回折光学素子は、透光性基板上に形成された回折格子層を含んでおり、この回折格子層にはレリーフ構造が形成されている。すなわち、回折格子層においては、相対的に大きな厚さを有する局所的領域と相対的に小さな厚さを有する局所的領域とが周期的に交互に形成されている。そして、大きな厚さの領域を通過した光と小さな厚さの領域を通過した光との間で生じる位相差に起因して回折現象が生じ得る。そのようなレリーフ構造を有する回折格子層は、たとえば、透光性基板上に石英系ガラス層を堆積し、フォトリソグラフィとエッチングを利用してそのガラス層を加工することによって形成され得る。
【０００５】
しかし、レリーフ型回折光学素子の作製に必要なフォトリソグラフィやエッチングはかなり複雑な加工工程であり、相当の時間と手間を要する。また、そのエッチング深さを精度よく制御することが容易でない。さらに、レリーフ型回折光学素子においては、その表面に微細な凹凸が形成されているので、埃や汚れが付着しやすいという問題もある。
【０００６】
他方、周知のように、屈折率変調型回折光学素子は、透光性基板上に形成された回折格子層を含んでおり、この回折格子層には屈折率変調構造が形成されている。すなわち、回折格子層においては、相対的に小さな屈折率を有する局所的領域と相対的に大きな屈折率を有する局所的領域とが周期的に交互に形成されている。そして、低屈折率の領域を通過した光と高屈折率の領域を通過した光との間で生じる位相差に起因して回折現象が生じ得る。
【０００７】
そのような屈折率変調構造を有する回折格子層は、たとえばエネルギビーム照射を受けることによって屈折率が増大する材料を用いて形成することができる。たとえば、Ｇｅがドープされた石英ガラスは、紫外線照射によってその屈折率が増大することが従来から知られている。また、石英ガラスにＸ線を照射することによってもその屈折率が増大することも知られている。すなわち、透光性基板上に屈折率ｎ1の石英系ガラス層を堆積し、そのガラス層にエネルギビームを周期的パターンで照射して局所的に屈折率をｎ2に高めることによって、回折格子層を形成することができる。
【０００８】
以上から分かるであろうように、屈折率変調型回折光学素子は、レリーフ型回折光学素子に比べて簡便な工程で短時間に作製することができる。また、屈折率変調型回折光学素子の表面は平坦であり得るので、レリーフ型回折光学素子の場合のように表面の微細な凹凸に埃や汚れが付着し易いという問題を生じない。
【０００９】
ところが、上述のように屈折率変調型回折光学素子は原理的には作製可能であることが従来から知られていたが、実用的な屈折率変調型回折光学素子を得ることは困難であった。なぜならば、たとえば石英系ガラスにエネルギビームを照射することによって得られる屈折率変化量はせいぜい０．００２程度であって、効果的な屈折率変調型の回折格子層を形成することが困難だったからである。
【００１０】
このような状況において、ＤＬＣ膜を利用することによって実用的な種々の屈折率変調型回折光学素子を作製し得ることが、最近の特許文献１の特開２００４−１６３８９２号公報および特許文献２の特開２００５−２０２３５６号公報などにおいて本発明者らによって開示されている。
【００１１】
図５から図７において、ＤＬＣ膜を利用して屈折率変調型回折光学素子を作製する過程の簡略な一例が、模式的な断面図で図解されている。なお、本願の図面において、長さや厚さのような寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を反映してはいない。
【００１２】
まず、図５に示されているように、たとえばＳｉＯ2の基板１上に、ＤＬＣ膜２がプラズマＣＶＤによって堆積される。そのようなＤＬＣ膜２は、堆積されたままの状態において、典型的には１．５５程度の屈折率を有している。
【００１３】
図６においては、ＤＬＣ膜２上に、たとえばリフトオフ法によって金マスク３が形成される。その後、金マスク３の開口部を介して、紫外線、Ｘ線、または粒子線などのエネルギビーム４がＤＬＣ膜２に照射される。その結果、ＤＬＣ膜２のうちでエネルギビーム４が照射されなかった領域はプラズマＣＶＤによって堆積された状態のままの屈折率１．５５を有するが、エネルギビーム４が照射された領域２ａの屈折率としては、たとえば２．０５程度まで高めることが可能である。このように、ＤＬＣ膜におけるエネルギビーム照射による屈折率変化は石英系ガラスにおいて得られる屈折率変化に比べてはるかに大きいものであり、十分に回折効率の大きな回折格子層の形成が可能となる。
【００１４】
そして、図７に示されているように、金マスク３がエッチングによって除去され、屈折率変調型回折光学素子が得られる。
【００１５】
なお、図５から図７の例ではＤＬＣ膜上に金マスク３を形成する場合が示されたが、そのような金マスクの代わりに、ＤＬＣ膜とは個別に作製された種々のマスクを繰り返して利用することもできる。
【特許文献１】特開２００４−１６３８９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２０２３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述のように、ＤＬＣ膜を利用することによって実用的な屈折率変調型回折光学素子を作製し得ることが、特許文献１および２などにおいて本発明らによって開示されている。
【００１７】
そのようなＤＬＣ膜を利用した屈折率変調型回折光学素子について本発明らがより詳細に検討したところ、作製された回折光学素子における光学特性が、設計から期待される特性値から大きくずれる場合が多いことを見出した。
【００１８】
そこで、本発明は、ＤＬＣ膜を利用した光学素子の製造方法を改善して、設計から期待される光学特性により近い特性を有する光学素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明による光学素子は、透光性基板上に形成された透光性ＤＬＣ膜を含み、そのＤＬＣ膜は０．７μｍ以上で３μｍ以下の範囲内の厚さを有し、ＤＬＣ膜の少なくとも一部の領域はその厚さを貫通するエネルギビームの照射によって屈折率が高められており、エネルギビームが照射された領域において、ＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面とのいずれにおいても１．７以上の屈折率を有することを特徴としている。
【００２０】
なお、ＤＬＣ膜が０．７μｍ以上で２μｍ以下の範囲内の厚さを有する場合には、エネルギビームが照射された領域において、ＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面とのいずれにおいても１．８以上の屈折率を有し得る。また、ＤＬＣ膜が０．７μｍ以上で１μｍ以下の範囲内の厚さを有する場合には、エネルギビームが照射された領域において、ＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面とのいずれにおいても１．９以上の屈折率を有し得る。
【００２１】
本発明による光学素子は、ＤＬＣ膜の厚さを貫通して形成された相対的に高屈折率の局所的領域と相対的に低屈折率の局所的領域とを含む屈折率変調型回折光学素子であり得る。また、本発明による光学素子は、ＤＬＣ膜の所定の位置からその膜面に平行な方向に離れるにしたがって屈折率が連続的に変化させられていてレンズ作用を生じる光学素子でもあり得る。
【００２２】
本発明による光学素子を製造する方法においては、ＤＬＣ膜を加熱した状態でエネルギビームを照射して屈折率を高める工程を含むこと特徴としている。
【００２３】
なお、そのエネルギビームとしては、紫外線、Ｘ線、イオンビーム、および電子線から選択されたいずれかを含むことができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のような本発明によれば、ＤＬＣ膜の厚さ方向に均一な屈折率を有する高屈折率領域を形成するように光学素子の製造方法を改善することができ、設計から期待される光学特性により近い改善された特性を有する光学素子を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
前述のように、本発明者らは、特許文献１および２において、ＤＬＣ膜を利用して作製された種々の屈折率変調型回折光学素子を開示している。本発明者らはまた、特願２００４−２５２７０５号において、ＤＬＣ膜の膜面に平行な方向において連続的に屈折率が変化させられていてレンズ作用を生じる種々の光学素子をも開示している。
【００２６】
図３は、特願２００４−２５２７０５号に開示された光学素子の作製方法の一例を模式的な断面図で図解している。この図において、ＤＬＣ膜２上にはマスク３ａが形成されている（基板は図示省略）。このマスク３ａの厚さは、一点鎖線で表された中心軸Ｏから半径方向に離れるにしたがって連続的に増大させられている。このようなマスク３ａを介してエネルギビーム４をＤＬＣ膜２に照射すれば、その中心軸Ｏの近傍ではエネルギビーム４のドース量が高いが、中心軸Ｏから半径方向に離れるにしたがってそのドース量が低下する。したがって、エネルギビーム４が照射されたＤＬＣ膜２は、矢印Ｎ１で表されているように、中心軸Ｏに近づくにしたがって相対的に高い屈折率を有することになる。その結果、ＤＬＣ膜２は球面状凸レンズと同様なレンズ作用を生じる光学素子となり得る。
【００２７】
なお、マスク３ａの厚さは、一点鎖線で表された中心縦断面Ｏから離れるにしたがって増大させられてもよい。その場合には、エネルギビーム４が照射されたＤＬＣ膜２は、矢印Ｎ１で表されているように、中心縦断面Ｏに近づくにしたがって相対的に高い屈折率を有することになり、柱面状凸レンズと同様なレンズ作用を生じる光学素子となり得る。
【００２８】
図４は、特願２００４−２５２７０５号に開示された光学素子の作製方法の他の例を模式的な断面図で図解している。この図において、ＤＬＣ膜２上にはマスク３ｂが形成されている（基板は図示省略）。このマスク３ｂの厚さは、一点鎖線で表された中心軸Ｏから半径方向に離れるにしたがって連続的に減少させられている。このようなマスク３ｂを介してエネルギビーム４をＤＬＣ膜２に照射すれば、その中心軸Ｏの近傍ではエネルギビーム４のドース量が低いが、中心軸Ｏから半径方向に離れるにしたがってそのドース量が増大する。したがって、エネルギビーム４が照射されたＤＬＣ膜２は、矢印Ｎ２で表されているように、中心軸Ｏから離れるにしたがって相対的に高い屈折率を有することになる。その結果、ＤＬＣ膜２は球面状凹レンズと同様なレンズ作用を生じる光学素子となり得る。
【００２９】
なお、マスク３ｂの厚さは、一点鎖線で表された中心縦断面Ｏから離れるにしたがって増大させられてもよい。その場合には、エネルギビーム４が照射されたＤＬＣ膜２は、矢印Ｎ２で表されているように、中心縦断面Ｏから離れるにしたがって相対的に高い屈折率を有することになり、柱面状凹レンズと同様なレンズ作用を生じる光学素子となり得る。
【００３０】
本発明者らは、上述のようにＤＬＣ膜を利用して作製されたこれらの光学素子における光学特性が、設計から期待される特性値から大きくずれる場合の原因について詳細に検討した。その結果、エネルギビームが照射された領域においてＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面との間で相当に大きな屈折率差の生じていることが、光学素子において設計から期待される光学的特性値から大きくずれる主要な原因であることが見出された。
【００３１】
そして、本発明者らがさらに検討したところ、ＤＬＣ膜を加熱しながらエネルギビーム照射することによって、そのエネルギビームが照射された領域においてＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面との間の屈折率差を顕著に減少させ得ることが見出された。そこで、ＤＬＣ膜を加熱しながらエネルギビーム照射することによって、そのエネルギビームが照射された領域においてＤＬＣ膜のビーム入射側面と基板側面との間の屈折率差がどのように減少させ得るかが、以下の種々の実施形態において説明される。
【００３２】
まず、本発明による光学素子に利用し得るＤＬＣ膜は、種々の方法によって作製可能であり、たとえばプラズマＣＶＤを利用して作製することができる。主成分として炭素を含むＤＬＣ膜を周知のプラズマＣＶＤで堆積する場合に、種々の飽和または不飽和の炭化水素のガスまたは蒸気を原料ガスとして使用することができる。より具体的には、メタン（ＣＨ4、分子量１６、飽和）、アセチレン（ＣＨ≡ＣＨ、分子量２６、不飽和）、シクロプロパン（Ｃ3Ｈ6、分子量４２、飽和）、プロパン（Ｃ3Ｈ8、分子量４４、飽和）、ブチン（ＣＨ3Ｃ≡ＣＣＨ3、分子量５４、不飽和）、ブチレン（ＣＨ2＝ＣＨＣＨ2ＣＨ3、分子量５６、不飽和）、ベンゼン（Ｃ6Ｈ6、分子量７８、飽和）、ヘキサン（Ｃ6Ｈ14、分子量８６、飽和）、オクタン（Ｃ8Ｈ18、分子量１１４、飽和）などの炭化水素のガスまたは蒸気を利用して、主成分として炭素を含むＤＬＣ膜をプラズマＣＶＤで堆積させることができる。
【００３３】
本発明者らは、これらの炭化水素のガスまたは蒸気をプラズマＣＶＤ反応室内に導入して、実際に薄膜を作製した。より具体的には、反応室内において、直径１５ｍｍの円盤状の基板電極上に４インチ径（直径約１０ｃｍ）で厚さ６００μｍのウエハ状の石英ガラス基板が配置された。そして、５０Ｐａの反応室圧力と室温の基板温度の条件下で、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力１００Ｗが基板電極に印加され、主成分として炭素を含むＤＬＣ膜が石英ガラス基板上に作製された。こうして得られたＤＬＣ膜について、波長５３０ｎｍの光に対する屈折率を分光エリプソメトリで測定した結果、その屈折率値は１．５５であった。
【００３４】
（実施形態１）
図１は、上述のようにして得られたＤＬＣ膜に対してエネルギビームを照射して屈折率を高める方法を模式的な断面図で図解している。本発明らはまず、厚さ６００μｍの石英ガラス基板１上で０．７μｍの厚さに堆積されたＤＬＣ膜２を加熱することなくエネルギビーム４を照射して、その照射領域においてＤＬＣ膜２の屈折率を高めた。本実施形態１においては、エネルギビーム４として、２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザ光が用いられた。
【００３５】
そのようなエネルギビーム４の照射によって屈折率が高められたＤＬＣ膜２を分光エリプソメトリで詳細に調べたところ、エネルギビーム４が照射された領域におけるＤＬＣ膜２の上面側では波長５３０ｎｍの光に対する屈折率が照射前の１．５５から照射後の２．０まで高められているが、下面側においては屈折率が照射前の１．５５から照射後の１．６３までしか高められていないことが分かった。すなわち、エネルギビーム４の照射領域において、厚さ０．７μｍのＤＬＣ膜２の上面側と下面側とにおいて、０．３７もの大きな屈折率差が生じていることが分かる。
【００３６】
図２の模式的なグラフ中で一点鎖線で表された矢印Ｃ１は、このようなエネルギビーム４の照射領域において、ＤＬＣ膜２の上面側と下面側との間で生じている屈折率差を視覚的に示している。すなわち、図２のグラフにおいて、横軸はＤＬＣ膜２の厚（μｍ）さを表し、縦軸は屈折率を表している。そして、一点鎖線で表された矢印Ｃ１は、エネルギビーム４が照射された領域における厚さ０．７μｍのＤＬＣ膜２の上面側では屈折率が２．０まで高められているが、下面側においては屈折率が１．６３にまでしか高められていないことを表している。ただし、そのＤＬＣ膜２の上面側から下面側に至る厚さの途中において、屈折率変化がどのように分布しているかは示されておらず、矢印Ｃ１はＤＬＣ膜２の上面側と下面側との屈折率差のみを視覚的に表している。
【００３７】
いずれにしても、矢印Ｃ１はエネルギビーム４の照射によってＤＬＣ膜２の下面まで十分に屈折率を高めることができていないことを表しており、そのような場合には、設計から期待される光学特性から大きくずれた特性を有する光学素子しか得られないであろうことが容易に理解されよう。
【００３８】
本発明者らは次に、石英ガラス基板１上で０．７μｍの厚さに堆積されたＤＬＣ膜２を加熱した状態において、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光４を照射して、その照射領域においてＤＬＣ膜２の屈折率を高めた。この際に、図１に示されているように、ＤＬＣ膜２は基板１を介してヒータ５によって加熱された。基板１の下面には熱電対（図示せず）が接続され、その温度が１５０℃になるようにヒータ５が制御された。
【００３９】
そのような加熱状態でエネルギビーム４が照射されて屈折率が高められたＤＬＣ膜２を詳細に調べたところ、エネルギビーム４が照射された領域におけるＤＬＣ膜２の上面側では波長５３０ｎｍの光に対する屈折率が照射前の１．５５から照射後の２．０まで高められており、下面側においても屈折率が照射前の１．５５から照射後の１．９３まで高められていた。すなわち、ＤＬＣ膜２を加熱した状態でエネルギビーム４を照射した場合には、厚さ０．７μｍのＤＬＣ膜２の下面側まで十分に屈折率が高められ、上面側と下面側とにおいて僅かに０．０７の小さな屈折率差しか生じていないことが分かる。
【００４０】
この状況が、図２のグラフ中の実線の矢印Ｈ１によって視覚的に表されている。すなわち、矢印Ｈ１はエネルギビーム４の照射によってＤＬＣ膜２の下面まで十分に屈折率を高めることができていることを表しており、そのような場合には、設計から期待される光学特性に近い特性を有する屈折率変調型回折光学素子が得られるであろうことが容易に理解されよう。
【００４１】
（実施形態２）
実施形態２は、ＤＬＣ膜の厚さが０．７μｍから１μｍに変更されたことのみにおいて実施形態１と異なっている。本実施形態２の結果も、図２のグラフにおいて示されている。
【００４２】
図２において、一点鎖線で表された矢印Ｃ２は、ＤＬＣ膜２を加熱しない状態でエネルギビーム４が照射された領域において、厚さ１μｍのＤＬＣ膜２の上面側では屈折率が２．０まで高められているが、下面側では屈折率が１．６にまでしか高められていないことを示している。すなわち、エネルギビーム４の照射領域において、厚さ１μｍのＤＬＣ膜２の上面側と下面側とにおいて、０．４もの大きな屈折率差が生じていることが分かる。
【００４３】
他方、図２のグラフ中の実線の矢印Ｈ２は、厚さ１μｍのＤＬＣ膜２を加熱した状態でエネルギビーム４が照射された領域において、ＤＬＣ膜２の上面側では屈折率が２．０まで高められており、下面側でも屈折率が１．９まで高められいることを示している。すなわち、ＤＬＣ膜２を加熱した状態でエネルギビーム４を照射した場合には、厚さ１μｍのＤＬＣ膜２の下面側まで十分に屈折率が高められ、上面側と下面側とにおいて僅かに０．１の小さな屈折率差しか生じていないことが分かる。
【００４４】
（実施形態３）
実施形態３は、ＤＬＣ膜の厚さが０．７μｍから２μｍに変更されたことのみにおいて実施形態１と異なっている。本実施形態３の結果も、図２のグラフにおいて示されている。
【００４５】
図２において、一点鎖線で表された矢印Ｃ３は、ＤＬＣ膜２を加熱しない状態でエネルギビーム４が照射された領域において、厚さ２μｍのＤＬＣ膜２の上面側では屈折率が２．０まで高められているが、下面側では屈折率がエネルギビーム照射前の１．５５から高められていないことを示している。すなわち、エネルギビーム４の照射領域において、厚さ２μｍのＤＬＣ膜２の上面側と下面側とにおいて、０．４５もの大きな屈折率差が生じていることが分かる。
【００４６】
他方、図２のグラフ中の実線の矢印Ｈ３は、厚さ２μｍのＤＬＣ膜２を加熱した状態でエネルギビーム４が照射された領域において、ＤＬＣ膜２の上面側では屈折率が２．０まで高められており、下面側でも屈折率が１．８まで高められいることを示している。すなわち、ＤＬＣ膜２を加熱した状態でエネルギビーム４を照射した場合には、厚さ２μｍのＤＬＣ膜２の下面側まで屈折率が高められ、上面側と下面側とにおいて０．２の小さな屈折率差しか生じていないことが分かる。
【００４７】
（実施形態４）
実施形態４は、ＤＬＣ膜の厚さが０．７μｍから３μｍに変更されたことのみにおいて実施形態１と異なっている。本実施形態４の結果も、図２のグラフにおいて示されている。
【００４８】
図２において、一点鎖線で表された矢印Ｃ４は、ＤＬＣ膜２を加熱しない状態でエネルギビーム４が照射された領域において、厚さ３μｍのＤＬＣ膜２の上面側では屈折率が２．０まで高められているが、下面側では屈折率がエネルギビーム照射前の１．５５から高められていないことを示している。すなわち、エネルギビーム４の照射領域において、厚さ３μｍのＤＬＣ膜２の上面側と下面側とにおいて、０．４５もの大きな屈折率差が生じていることが分かる。
【００４９】
他方、図２のグラフ中の実線の矢印Ｈ４は、厚さ３μｍのＤＬＣ膜２を加熱した状態でエネルギビーム４が照射された領域において、ＤＬＣ膜２の上面側では屈折率が２．０まで高められており、下面側でも屈折率が１．７まで高められいることを示している。すなわち、ＤＬＣ膜２を加熱した状態でエネルギビーム４を照射した場合には、厚さ３μｍのＤＬＣ膜２の下面側まで屈折率が高められ、上面側と下面側とにおいて加熱しない場合の屈折率差０．４５に比べて小さな屈折率差０．３しか生じていないことが分かる。
【００５０】
なお、以上の実施形態においては基板１の下面が１５０℃の温度に加熱されたが、５０℃以上にすればエネルギビーム照射時の加熱の効果が現れ、２００℃以上にしてもその加熱の効果は変わらない。他方、エネルギビーム４を照射することなくＤＬＣ膜２を２００℃以上に加熱しても、加熱だけでＤＬＣ膜２の屈折率を高めることはできない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明によれば、ＤＬＣ膜の厚さ方向により均一な屈折率を有する高屈折率領域を形成するように光学素子の製造方法を改善することができ、設計から期待される光学特性により近い改善された特性を有する光学素子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態においてＤＬＣ膜の屈折率を高める方法を図解する模式的断面図である。
【図２】本発明の種々の実施形態においてエネルギビームが照射されて屈折率が高められたＤＬＣ膜のエネルギビーム入射側面と基板側面との屈折率差を視覚的に示す模式的グラフである。
【図３】特願２００４−２５２７０５号において本発明らによって開示された光学素子の作製方法の一例を図解する模式的断面図である。
【図４】特願２００４−２５２７０５号において本発明らによって開示された光学素子の作製方法の他の例を図解する模式的断面図である。
【図５】先行技術においてＤＬＣ膜を用いて屈折率変調型回折光学素子を作製する方法の一例を図解する模式的断面図である。
【図６】図５に続く作製工程を示す模式的断面図である。
【図７】図６に続く作製工程を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  透光性基板、２  ＤＬＣ膜、３、３ａ、３ｂ  マスク、４  エネルギビーム、５  ヒータ。
【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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【図６】
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【図７】
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