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JPH0258285A - 回折格子の製造方法 - Google Patents

回折格子の製造方法

Info

Publication number
JPH0258285A
JPH0258285A JP63208198A JP20819888A JPH0258285A JP H0258285 A JPH0258285 A JP H0258285A JP 63208198 A JP63208198 A JP 63208198A JP 20819888 A JP20819888 A JP 20819888A JP H0258285 A JPH0258285 A JP H0258285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grating
diffraction grating
substrate
laser
photo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63208198A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuo Kimura
靖夫 木村
Yuzo Ono
小野 雄三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP63208198A priority Critical patent/JPH0258285A/ja
Publication of JPH0258285A publication Critical patent/JPH0258285A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction 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
    • H01S5/12Construction 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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。

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(DFB: Di
stributed Feed Back 、以下DF
Bと略記する)形半導体レーザ、λ/4シフトDFBレ
ーザに用いられる回折格子の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
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。
通常の半導体レーザは、共振器として、活性層の両端を
臂関し両方の襞間面でファブリペロ−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。
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。
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、lまたは2のものが
用いられる。次数が低いほど、格子ピンチは小さくなる
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。格子ピンチについ
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ン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
ッタ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。
λ/4シフ)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、あるいはネガレジストとポ
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
ために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iio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では可溶となるために同位相のレーザビームを
照射した場合、現像後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。
〔発明が解決しようとする課題〕
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。
更に、サブミクロンの格子を形成するためには、干渉計
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。
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、かつ工数をあまり必要としないDFBレーザ用、
およびλ/4シフトDFB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、 基板上のレジスト層に荷電ビーム描画法により形成され
た格子パターン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。
〔作用〕
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
フタで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だめの図である。回折格子14にレ
ーザビーム13を照射するとO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のブラッグ角
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θ、)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17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、格子パターンを電子ビームあるいはイオン
ビーム等の荷電ビームを用いてフォトレジストに描画し
、このレジストからなる格子のレプリカを作成して基本
回折格子として用いる。荷電ビームにより描画したパタ
ーンを原盤として用いることにより、格子深さや格子ピ
ッチ等の基本回折格子のパラメータを任意にコントロー
ルできるため、所望の特性を持つ基本回折格子が容易に
作成できる。
〔実施例〕
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。
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、荷電ビームm画法により基板I9上のフォトレジス
ト層20に所望のピンチを持つ回折格子を形成する。こ
こで作成する回折格子の断面形状はほぼ矩形であるが、
回折効率等の要求により、三角断面形状等を得たい場合
は、基板に半導体結晶を用いて、ここで作成した格子パ
ターンをマスクとして湿式エツチングを施し、エツチン
グレートの異方性を利用することにより、可能である。
次に、第6図(b)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。
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。
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。
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。
〔発明の効果〕
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。 ■、22・・・・・レーザ発振器 2・・・・・・・ビームスプリッタ 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 20・・・・・・・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・ 27・ 30・ 32・ ・スペーシャルホルダ ・コリメートレンズ ・基本回折格子 ・半導体レーザ基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上のレジスト層に荷電ビーム描画法により形
    成された格子パターン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。
JP63208198A 1988-08-24 1988-08-24 回折格子の製造方法 Pending JPH0258285A (ja)

Priority Applications (1)

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JP63208198A JPH0258285A (ja) 1988-08-24 1988-08-24 回折格子の製造方法

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JP63208198A JPH0258285A (ja) 1988-08-24 1988-08-24 回折格子の製造方法

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JPH0258285A true JPH0258285A (ja) 1990-02-27

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JP (1) JPH0258285A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5342877A (en) * 1992-07-06 1994-08-30 Eastman Chemical Company Blends of polyesters and alkylhydroxy (meth)acrylate compounds
JP2005331564A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Seiko Epson Corp 薄膜パターンの形成方法及びデバイス
JP2006013449A (ja) * 2004-05-26 2006-01-12 Ricoh Co Ltd 干渉露光装置

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