JPH0258284A - 回折格子の製造方法 - Google Patents
回折格子の製造方法Info
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- JPH0258284A JPH0258284A JP63208197A JP20819788A JPH0258284A JP H0258284 A JPH0258284 A JP H0258284A JP 63208197 A JP63208197 A JP 63208197A JP 20819788 A JP20819788 A JP 20819788A JP H0258284 A JPH0258284 A JP H0258284A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70408—Interferometric lithography; Holographic lithography; Self-imaging lithography, e.g. utilizing the Talbot effect
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、回折格子、特に分布帰還（Ｄ Ｆ Ｂ：
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄ Ｂａｃｋ 、以下
ＤＦＢと略記する）形半導体レーザ、λ／４シフトＤＦ
Ｂレーザに用いられる回折格子の製造方法に関する。
Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄ Ｂａｃｋ 、以下
ＤＦＢと略記する）形半導体レーザ、λ／４シフトＤＦ
Ｂレーザに用いられる回折格子の製造方法に関する。
高速、大容量な光ケーブル通信用の光源として、ＤＦＢ
形半導体レーザ、λ／４シフトＤＦＢレーザの開発が進
められている。これらのレーザは、高速変調時にも単一
軸モード発振することから、シングルモードファイバと
組み合わせることにより、光ケーブル通信のもつ高速、
大容量性を実現できる。
形半導体レーザ、λ／４シフトＤＦＢレーザの開発が進
められている。これらのレーザは、高速変調時にも単一
軸モード発振することから、シングルモードファイバと
組み合わせることにより、光ケーブル通信のもつ高速、
大容量性を実現できる。
通常の半導体レーザは、共振器として、活性層の両端を
襞間し両方の襞間面でファプリベロー共振器を構成して
いる。活性層内の光は襞間面で反射され、活性層内を往
復しレーザ発振に到達する。
襞間し両方の襞間面でファプリベロー共振器を構成して
いる。活性層内の光は襞間面で反射され、活性層内を往
復しレーザ発振に到達する。
一方ＤＦＢレーザの場合は、活性層の近傍に回折格子を
配置し、回折格子のブラッグ反射を利用して共振器を構
成している。活性層内の光は回折格子のブラッグ反射に
より徐々に反射されることにより活性層内を往復しレー
ザ発振に到達する。
配置し、回折格子のブラッグ反射を利用して共振器を構
成している。活性層内の光は回折格子のブラッグ反射に
より徐々に反射されることにより活性層内を往復しレー
ザ発振に到達する。
ＤＦＢレーザに用いられる回折格子のピッチｐと発振波
長λとの間には次のような関係がある。
長λとの間には次のような関係がある。
λ λ。
ここで、ｍは回折格子の次数、λは発振波長、ｎｏは素
子内の等価屈折率、λ、は素子内を伝播する光の波長で
ある。回折格子の次数ｍは、通常、Ｉまたは２のものが
用いられる。次数が低いほど、格子ピッチは小さくなる
ので回折格子の製作が困難になるが、光波と回折格子の
結合係数が大きくなるので望ましい。格子ピッチについ
て一例を上げると、ＩｎＰを用いた１、３μｍ帯のＤＦ
Ｂレーザでは、１次の回折格子の場合、約０．２μｍと
なる。従って、格子の凹凸はそれぞれ０．１μｍ幅にな
る。
子内の等価屈折率、λ、は素子内を伝播する光の波長で
ある。回折格子の次数ｍは、通常、Ｉまたは２のものが
用いられる。次数が低いほど、格子ピッチは小さくなる
ので回折格子の製作が困難になるが、光波と回折格子の
結合係数が大きくなるので望ましい。格子ピッチについ
て一例を上げると、ＩｎＰを用いた１、３μｍ帯のＤＦ
Ｂレーザでは、１次の回折格子の場合、約０．２μｍと
なる。従って、格子の凹凸はそれぞれ０．１μｍ幅にな
る。
このようなサブミクロンピッチの格子を精度よく作成す
る方法として、レーザビームの２光束干渉法がある。第
２図はこの方法を説明するための図である。レーザ発振
器１から出た光はミラー７により反射されビームスプリ
ンタ２により２つに分離され、ビームエクスパンダ３．
４により拡大され、ミラー５，６により反射されて、基
板８上で２つの光束が重ね合わされ干渉し、基板上のフ
ォトレジスト９を露光する。ここで、基板８に入射する
光束の角度を適当に設定することにより、任意のピッチ
を持つフォトレジスト格子の作成が可能である。この方
法では、用いるレーザビームの波長のおよそ１／２程度
までのピッチを持つ格子を精度よく作成することができ
る。作成されたフォトレジスト格子をマスクとして基板
である半導体をエツチングすることによりＤＦＢレーザ
用の回折格子が得られる。
る方法として、レーザビームの２光束干渉法がある。第
２図はこの方法を説明するための図である。レーザ発振
器１から出た光はミラー７により反射されビームスプリ
ンタ２により２つに分離され、ビームエクスパンダ３．
４により拡大され、ミラー５，６により反射されて、基
板８上で２つの光束が重ね合わされ干渉し、基板上のフ
ォトレジスト９を露光する。ここで、基板８に入射する
光束の角度を適当に設定することにより、任意のピッチ
を持つフォトレジスト格子の作成が可能である。この方
法では、用いるレーザビームの波長のおよそ１／２程度
までのピッチを持つ格子を精度よく作成することができ
る。作成されたフォトレジスト格子をマスクとして基板
である半導体をエツチングすることによりＤＦＢレーザ
用の回折格子が得られる。
λ／４シフトＤＦＢレーザは、通常のＤＦＢレーザより
もさらに単一軸モード発振の歩留まりを向上させる目的
で開発されているもので、１次の回折格子を用いた場合
では、レーザ素子の中央付近で回折格子の位相が反転し
ているものである。
もさらに単一軸モード発振の歩留まりを向上させる目的
で開発されているもので、１次の回折格子を用いた場合
では、レーザ素子の中央付近で回折格子の位相が反転し
ているものである。
λ／４シフトＤＦＢレーザ用の回折格子の作成方法には
種々の方法が提案され、実験されているが、基本的には
さきに説明した２光束干渉法を基本とし、光路内に設け
られた位相シフト部を用い、あるいはヱガレジストとポ
ジレジストを使い分けている。第３図は、ネガレジスト
とポジレジストを用いた代表的なλ／４シフトＤＦＢレ
ーザ用回折格子の作成方法を説明するための図で、基板
の断面を示している。なおこの図では説明を簡単にする
だめに２光束干渉露光の光学系部分を省略している。こ
の方法では、基板１０上のネガレジスト１１はレーザビ
ームが照射された部分が現像液に不溶となり、ポジレジ
スト１２では可）容となるために同位相のレーザビーム
を照射した場合、現像／＆に残るレジストの凹凸が各々
反転することを用いている。
種々の方法が提案され、実験されているが、基本的には
さきに説明した２光束干渉法を基本とし、光路内に設け
られた位相シフト部を用い、あるいはヱガレジストとポ
ジレジストを使い分けている。第３図は、ネガレジスト
とポジレジストを用いた代表的なλ／４シフトＤＦＢレ
ーザ用回折格子の作成方法を説明するための図で、基板
の断面を示している。なおこの図では説明を簡単にする
だめに２光束干渉露光の光学系部分を省略している。こ
の方法では、基板１０上のネガレジスト１１はレーザビ
ームが照射された部分が現像液に不溶となり、ポジレジ
スト１２では可）容となるために同位相のレーザビーム
を照射した場合、現像／＆に残るレジストの凹凸が各々
反転することを用いている。
以上述べたＤＦＢレーザ用の回折格子作成方法は基本的
に２光束の干渉を用いているため、干渉計を形成する必
要があり、装置が大型になるという欠点を有していた。
に２光束の干渉を用いているため、干渉計を形成する必
要があり、装置が大型になるという欠点を有していた。
更に、サブミクロンの格子を形成するためには、干渉社
内の振動を極力排除する必要があった。またレーザ出射
ビームを２光束に分離するために、片側のビームに対し
て空気のゆらぎがあると格子が形成されないため、干渉
計内の空気の移動を抑制しなければならなかった。
内の振動を極力排除する必要があった。またレーザ出射
ビームを２光束に分離するために、片側のビームに対し
て空気のゆらぎがあると格子が形成されないため、干渉
計内の空気の移動を抑制しなければならなかった。
従って、ＤＦＢレーザの量産に当たっては、干渉計の維
持、制御に多くの工数が必要であった。更に、λ／４シ
フトＤＦＢレーザ用の回折格子作成については、前記問
題点に加えて、複雑なレジストプロセスを必要とし、膨
大な工数と厳重な工程管理が必要とされていた。
持、制御に多くの工数が必要であった。更に、λ／４シ
フトＤＦＢレーザ用の回折格子作成については、前記問
題点に加えて、複雑なレジストプロセスを必要とし、膨
大な工数と厳重な工程管理が必要とされていた。
本発明の目的は上記問題点を解決し、安定で、量産性に
冨み、かつ工数をあまりｌ・要としないＤＦＢレーザ用
、およびλ／４シフトＤＰＢレーザ用の回折格子の製作
方法を提供することにある。
冨み、かつ工数をあまりｌ・要としないＤＦＢレーザ用
、およびλ／４シフトＤＰＢレーザ用の回折格子の製作
方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段）
本発明の回折格子の製造方法は、
基板上のレジスｌ−層に形成された格子を前記基板に転
写し、格子パターンが転写された前記基板を原盤として
光硬化性樹脂により前記格子パターンの複製を作成し、
この光硬化性樹脂からなる格子パターンを用いてコヒー
レント転写法により格子を作成することを特徴としてい
る。
写し、格子パターンが転写された前記基板を原盤として
光硬化性樹脂により前記格子パターンの複製を作成し、
この光硬化性樹脂からなる格子パターンを用いてコヒー
レント転写法により格子を作成することを特徴としてい
る。
以下、図面を参照しながら本発明の作用を述べる。本発
明ではレーザ発振器から出射したビームをビームスプリ
ンタで２つに分割することなく回折格子を作成するため
に、コヒーレント転写法を用いる。第４図はコヒーレン
ト転写法を説明するための図である。回折格子１４にレ
ーザビーム１３を照射すると０次回折光とともに、±１
次回折光が生じる。ここで、回折格子１４のプラ・ノブ
角θ６で光を入射させると、＋１次回折光１５と一１次
回折光１６は回折格子１４の法線に対して等しい角度（
ブラッグ角θｌｌ）で出射する。つまり、回折格子の出
射側平面のごく近傍では、回折格子法線に対して等しい
角度で交わる２つの光束による干渉がみられる。従って
、第５図に示すように、この領域内にフォトレジスト１
７を塗布した基板１８を配置すれば、この干渉縞がフォ
トレジストに記録されることになる。以下、この２つの
回折光を発生させるために用いる格子を基本回折格子と
呼ぶことにする。
明ではレーザ発振器から出射したビームをビームスプリ
ンタで２つに分割することなく回折格子を作成するため
に、コヒーレント転写法を用いる。第４図はコヒーレン
ト転写法を説明するための図である。回折格子１４にレ
ーザビーム１３を照射すると０次回折光とともに、±１
次回折光が生じる。ここで、回折格子１４のプラ・ノブ
角θ６で光を入射させると、＋１次回折光１５と一１次
回折光１６は回折格子１４の法線に対して等しい角度（
ブラッグ角θｌｌ）で出射する。つまり、回折格子の出
射側平面のごく近傍では、回折格子法線に対して等しい
角度で交わる２つの光束による干渉がみられる。従って
、第５図に示すように、この領域内にフォトレジスト１
７を塗布した基板１８を配置すれば、この干渉縞がフォ
トレジストに記録されることになる。以下、この２つの
回折光を発生させるために用いる格子を基本回折格子と
呼ぶことにする。
本発明では、通常の２光束干渉法により作成した半導体
基板上の格子のレプリカを作成して基本・回折格子とし
て用いる。これにより、２光束干渉法で回折格子を作成
する場合と同じピッチを持つ回折格子が作成できること
が保証される。
基板上の格子のレプリカを作成して基本・回折格子とし
て用いる。これにより、２光束干渉法で回折格子を作成
する場合と同じピッチを持つ回折格子が作成できること
が保証される。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説
明する。
明する。
第６図は本発明における基本回折格子の製造手順を説明
するためのものである。まず、第６図（ａ）に示すよう
に、２光束干渉法により基板上９上のフォトレジスト層
２０に所望のピッチを持つ格子を作成する。次に、第６
図（ｂ）に示すように、フォトレジストからなる格子を
マスクとして基板１９をエツチングし、格子パターンを
基板１９に転写する。これは、格子パターンを所望の深
さ、形状になるよう整形するために行うものである。次
に、第６図（Ｃ）に示すように、この基板上のパターン
を原盤として、光硬化性樹脂２１によりレプリカを作成
する。この光硬化性樹脂に転写された格子を基本回折格
子として用いる。
するためのものである。まず、第６図（ａ）に示すよう
に、２光束干渉法により基板上９上のフォトレジスト層
２０に所望のピッチを持つ格子を作成する。次に、第６
図（ｂ）に示すように、フォトレジストからなる格子を
マスクとして基板１９をエツチングし、格子パターンを
基板１９に転写する。これは、格子パターンを所望の深
さ、形状になるよう整形するために行うものである。次
に、第６図（Ｃ）に示すように、この基板上のパターン
を原盤として、光硬化性樹脂２１によりレプリカを作成
する。この光硬化性樹脂に転写された格子を基本回折格
子として用いる。
以上述べた基本回折格子の製作手順において、基板上の
格子パターンの電鋳金型を作成し、この金型を原盤とし
て光硬化性樹脂にパターンを転写することももちろん可
能である。前述の手法では一度光硬化性樹脂によりレプ
リカを作成すると原盤は破壊されてしまうが、電鋳金型
を利用する方法では原盤が保存されているため、レプリ
カの量産、すなわち基本回折格子の安定供給が可能とな
り、従って、回折格子の製造が安定に行えるという利点
を備えている。
格子パターンの電鋳金型を作成し、この金型を原盤とし
て光硬化性樹脂にパターンを転写することももちろん可
能である。前述の手法では一度光硬化性樹脂によりレプ
リカを作成すると原盤は破壊されてしまうが、電鋳金型
を利用する方法では原盤が保存されているため、レプリ
カの量産、すなわち基本回折格子の安定供給が可能とな
り、従って、回折格子の製造が安定に行えるという利点
を備えている。
第１図は、本発明におけるコヒーレント露光の光学系を
示すものである。
示すものである。
レーザ発振器２２から出射した光は露光時間制御用のシ
ャッタ２３、レーザ光強度調整用のＮＤフィルタ（ｎｅ
ｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）２４を通
過し、対物レンズ２５．スペーシャルフィルタ２６．コ
リメートレンズ２７からなるビームエクスパンダ２９に
より拡大され平行光となり、上述の手順により作成され
た基本回折格子３０に入射する。基本回折格子は、入射
平行光がブラッグ角となるよう配置される。
ャッタ２３、レーザ光強度調整用のＮＤフィルタ（ｎｅ
ｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）２４を通
過し、対物レンズ２５．スペーシャルフィルタ２６．コ
リメートレンズ２７からなるビームエクスパンダ２９に
より拡大され平行光となり、上述の手順により作成され
た基本回折格子３０に入射する。基本回折格子は、入射
平行光がブラッグ角となるよう配置される。
基本回折格子３０の後方ごく近傍に、フォトレジスト３
１を塗布した半導体レーザ基板３２が基本回折格子３１
と平行になるように配置される。この光学系を用いて、
露光時間、レーザ光強度を適当に調整することにより、
半導体基板上のフォトレジスト層に所望の回折格子を作
成することができる。
１を塗布した半導体レーザ基板３２が基本回折格子３１
と平行になるように配置される。この光学系を用いて、
露光時間、レーザ光強度を適当に調整することにより、
半導体基板上のフォトレジスト層に所望の回折格子を作
成することができる。
本発明によれば、ＤＦＢレーザ、λ／４シフトＤＦＢレ
ーザ用の回折格子を非常に簡単な製作手順で、安定に製
作することができるため、回折格子の製作に要していた
工数が大幅に削減でき、これらのレーザの低価格化に寄
与する。
ーザ用の回折格子を非常に簡単な製作手順で、安定に製
作することができるため、回折格子の製作に要していた
工数が大幅に削減でき、これらのレーザの低価格化に寄
与する。
また、本発明による回折格子の製造方法は、上述のレー
ザへの応用だけでな〈従来２光束干渉法で作成していた
回折格子の製造へも応用が可能である。
ザへの応用だけでな〈従来２光束干渉法で作成していた
回折格子の製造へも応用が可能である。
第１図、第６図は本発明の詳細な説明するための図、
第２図、第３図は従来の技術を説明するための図、
第４図、第５図は本発明の詳細な説明するための図であ
る。 １．２２・・・・・レーザ発振器 ２・・・・・・・ビームスプリンタ ３，４．２９・・・ビームエクスパンダ５．６．７・・
・ミラー ８、１０．１８．１９・・・基板 ９、１７．３１・・・フォトレジスト １１・・・・・・・ネガレジスト １２・・・・・・・ポジレジスト １３・・・・・・・レーザビーム １４・・・・・・・回折格子 １５・・・・・・・＋１次回折格子 １６・・・・・・・−１次回折格子 ２Ｄ・・・・・・・フォトレジスト層 ２１・・・・・・・光硬化性樹脂 ２３・・・・・・・シャッタ ２４・ ・ ・ ・ ・・ ・ＮＤフィルタ２５・・・
・・・・対物レンズ ２６・・・・・・・スペーシャルホルダ２７・・・・・
・・コリメートレンズ ３０・・・・・・・基本回折格子 ３２・・・・・・・半導体レーザ基板 ３ビーム■クヌパンタ゛′ 第２図 レーザビーム レーザビーム 第３図 １３レーザビーム 第５図
る。 １．２２・・・・・レーザ発振器 ２・・・・・・・ビームスプリンタ ３，４．２９・・・ビームエクスパンダ５．６．７・・
・ミラー ８、１０．１８．１９・・・基板 ９、１７．３１・・・フォトレジスト １１・・・・・・・ネガレジスト １２・・・・・・・ポジレジスト １３・・・・・・・レーザビーム １４・・・・・・・回折格子 １５・・・・・・・＋１次回折格子 １６・・・・・・・−１次回折格子 ２Ｄ・・・・・・・フォトレジスト層 ２１・・・・・・・光硬化性樹脂 ２３・・・・・・・シャッタ ２４・ ・ ・ ・ ・・ ・ＮＤフィルタ２５・・・
・・・・対物レンズ ２６・・・・・・・スペーシャルホルダ２７・・・・・
・・コリメートレンズ ３０・・・・・・・基本回折格子 ３２・・・・・・・半導体レーザ基板 ３ビーム■クヌパンタ゛′ 第２図 レーザビーム レーザビーム 第３図 １３レーザビーム 第５図
Claims (1)
- （１）基板上のレジスト層に形成された格子を前記基板
に転写し、格子パターンが転写された前記基板を原盤と
して光硬化性樹脂により前記格子パターンの複製を作成
し、この光硬化性樹脂からなる格子パターンを用いてコ
ヒーレント転写法により格子を作成することを特徴とす
る回折格子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208197A JPH0258284A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 回折格子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63208197A JPH0258284A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 回折格子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0258284A true JPH0258284A (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=16552268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63208197A Pending JPH0258284A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 回折格子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0258284A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05273427A (ja) * | 1991-09-18 | 1993-10-22 | Carl Zeiss:Fa | 実質的に平坦な基板を備えた光導波体とその製作のための処理法 |
| JPH07140311A (ja) * | 1992-10-29 | 1995-06-02 | Canada | シリカガラス位相グレーティングマスクを用いるブラッググレーティングの形成方法 |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63208197A patent/JPH0258284A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05273427A (ja) * | 1991-09-18 | 1993-10-22 | Carl Zeiss:Fa | 実質的に平坦な基板を備えた光導波体とその製作のための処理法 |
| JPH07140311A (ja) * | 1992-10-29 | 1995-06-02 | Canada | シリカガラス位相グレーティングマスクを用いるブラッググレーティングの形成方法 |
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