JPH0810281B2 - Holographic grating - Google Patents
Holographic gratingInfo
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- JPH0810281B2 JPH0810281B2 JP61194616A JP19461686A JPH0810281B2 JP H0810281 B2 JPH0810281 B2 JP H0810281B2 JP 61194616 A JP61194616 A JP 61194616A JP 19461686 A JP19461686 A JP 19461686A JP H0810281 B2 JPH0810281 B2 JP H0810281B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ホログラフィックに作成された回折格子において、回
折効率に偏光依存性を有するものがあり使い方によって
は回折効率が低下する。そこで偏光特性の異なる２枚の
ホログラムを積層することにより、偏光依存性が小さく
且つ回折効率の高い回折格子の形成を可能にしたもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Outline] Among holographically created diffraction gratings, some diffraction gratings have polarization dependence, and the diffraction efficiency decreases depending on the usage. Therefore, by stacking two holograms having different polarization characteristics, it is possible to form a diffraction grating having small polarization dependence and high diffraction efficiency.
本発明は薄膜ホログラムを用いた光学素子に係り、特
に偏光依存性が小さく回折効率の高いホログラフィック
回折格子に関する。The present invention relates to an optical element using a thin film hologram, and more particularly to a holographic diffraction grating having a small polarization dependence and a high diffraction efficiency.
コヒーレント光を用いる光学系、例えば光メモリ用ヘ
ッド、レーザ光走査装置等において、装置の小型軽量化
や低価格化を実現する手段として、例えばレンズや回転
ミラー、プリズム等の光学系の代わりに、薄膜ホログラ
ムを用いた光学素子を適用するための研究が進められて
いる。In an optical system using coherent light, such as an optical memory head, a laser beam scanning device, etc., a thin film is used as a means for realizing a small size, light weight, and low cost of the device, instead of an optical system such as a lens, a rotating mirror, or a prism. Research for applying an optical element using a hologram is under way.
第６図は従来のホログラフィック回折格子を示す斜視
図である。FIG. 6 is a perspective view showing a conventional holographic diffraction grating.
第６図において従来のホログラフィック回折格子（以
下回折格子は称する）１は、透明基板11と透明基板11に
被着された媒体12からなり、媒体12には表面レリーフ型
または位相型の回折格子13が形成されている。第６図
（ａ）に示す如くかかる回折格子13にＳ偏光波を照射す
ると、Ｓ偏光波の大半は実線で示す如く回折格子13によ
って回折され一部が破線で示す如く回折格子13を透過す
る。また第６図（ｂ）に示す如くかかる回折格子13にＰ
偏光波を照射すると、Ｐ偏光波の大半は実線で示す如く
回折格子13を透過し一部が破線で示す如く回折格子13に
よって回折される。In FIG. 6, a conventional holographic diffraction grating (hereinafter referred to as a diffraction grating) 1 comprises a transparent substrate 11 and a medium 12 adhered to the transparent substrate 11, and the medium 12 has a surface relief type or phase type diffraction grating. 13 are formed. When the diffraction grating 13 is irradiated with S-polarized waves as shown in FIG. 6 (a), most of the S-polarized waves are diffracted by the diffraction grating 13 as shown by the solid line and a part of the S-polarized wave passes through the diffraction grating 13 as shown by the broken line. . Further, as shown in FIG. 6 (b), the diffraction grating 13 has a P
When the polarized wave is irradiated, most of the P polarized wave is transmitted through the diffraction grating 13 as shown by the solid line and is partially diffracted by the diffraction grating 13 as shown by the broken line.
第７図はホログラフィック回折格子の偏光特性の一例
を示す図で、実線は一次回折光の回折効率、破線は透過
光の透過率を示す。FIG. 7 is a diagram showing an example of the polarization characteristics of the holographic diffraction grating, the solid line shows the diffraction efficiency of the first-order diffracted light, and the broken line shows the transmittance of the transmitted light.
従来の回折格子13における回折効率は第７図に実線で
示す如く、Ｓ偏光波に対しては高効率（約75％）である
がＰ偏光波に対して極めて低い（約20％）。なお回折格
子13における光の透過率は破線で示す如く、Ｐ偏光波に
対して高効率であるがＳ偏光波に対する透過率は極めて
低い。As shown by the solid line in FIG. 7, the diffraction efficiency of the conventional diffraction grating 13 is high for S-polarized waves (about 75%) but extremely low for P-polarized waves (about 20%). As shown by the broken line, the transmittance of light in the diffraction grating 13 is highly efficient for P-polarized waves, but extremely low for S-polarized waves.
Ｓ偏光波は回折せしめＰ偏光波は透過せしめるような
用途には、Ｓ偏光波を高効率で回折せしめＰ偏光波を高
効率で透過せしめる従来の回折格子は最適である。しか
し対象となる光が円偏光波やランダム偏光波の場合、第
７図に示すような偏光依存性の極めて大きい回折格子で
は、平均回折効率が43％程度にまで低下するという問題
があった。A conventional diffraction grating that diffracts S-polarized waves with high efficiency and transmits P-polarized waves with high efficiency is optimal for applications in which S-polarized waves are diffracted and P-polarized waves are transmitted. However, when the target light is a circularly polarized wave or a randomly polarized wave, there is a problem that the average diffraction efficiency is reduced to about 43% in a diffraction grating having a very large polarization dependency as shown in FIG.
第１図は本発明になる回折格子を示す模式図である。
なお全図を通し同じ対象物は同一記号で表している。FIG. 1 is a schematic diagram showing a diffraction grating according to the present invention.
Note that the same object is denoted by the same symbol throughout the drawings.
上記問題点はホログラフィックに作成され、コヒーレ
ント光を回折させる回折格子において、Ｓ偏光波を回折
しＰ偏光波を透過させる第１のホログラム4aと、Ｐ偏光
波を回折しＳ偏光波を透過させる第２のホログラム4bと
が、積層されてなる本発明の回折格子によって解決され
る。The above problem is created holographically, and in a diffraction grating that diffracts coherent light, a first hologram 4a that diffracts S-polarized waves and transmits P-polarized waves and a first hologram 4a that diffracts P-polarized waves and transmits S-polarized waves. The second hologram 4b and the second hologram 4b are solved by the laminated diffraction grating of the present invention.
第２図はPVCz系ホログラムの露光量と偏光特性を示す
図で、横軸は露光量、縦軸は回折効率、実線はＳ偏光波
に対する偏光特性、破線はＰ偏光波に対する偏光特性を
表わす。FIG. 2 is a diagram showing the exposure amount and polarization characteristics of a PVCz-based hologram. The horizontal axis shows the exposure amount, the vertical axis shows the diffraction efficiency, the solid line shows the polarization characteristics for S-polarized waves, and the broken line shows the polarization characteristics for P-polarized waves.
カルバゾール環を有する重合体、例えばポリビニルカ
ルバゾール（PVCz）を主剤とする媒体からなるホログラ
ムは、第２図に示す如くホログラムを形成する際の露光
量によって偏光特性が異なる。例えばホログラムを形成
するときの露光量が10mJ/cm2の場合、Ｓ偏光波の60％を
回折しＰ偏光波の70％を透過せしめる。またホログラム
を形成するときの露光量が100mJ/cm2の場合、Ｐ偏光波
の70％を回折しＳ偏光波の95％を透過せしめる。A hologram made of a medium having a carbazole ring-containing polymer such as polyvinyl carbazole (PVCz) as a main component has different polarization characteristics depending on the exposure amount when forming the hologram as shown in FIG. For example, when the exposure amount for forming a hologram is 10 mJ / cm 2 , 60% of S-polarized wave is diffracted and 70% of P-polarized wave is transmitted. When the exposure amount for forming the hologram is 100 mJ / cm 2 , 70% of the P polarized wave is diffracted and 95% of the S polarized wave is transmitted.
したがって第１図において媒体3aに形成される第１の
ホログラム4aの露光量を100mJ/cm2、媒体3bに形成され
る第２のホログラム4bの露光量を10mJ/cm2とすると、２
枚のホログラム4a、4bを積層してなる回折格子のＳ偏光
波に対する回折効率は95％×60％で57％、Ｐ偏光波に対
する回折効率は70％×70％で49％になり平均回折効率は
53％になる。Therefore, in FIG. 1, assuming that the exposure amount of the first hologram 4a formed on the medium 3a is 100 mJ / cm 2 and the exposure amount of the second hologram 4b formed on the medium 3b is 10 mJ / cm 2 ,
The diffraction efficiency of the diffraction grating formed by stacking the holograms 4a and 4b for S-polarized waves is 57% at 95% x 60%, and the diffraction efficiency for P-polarized waves is 49% at 70% x 70%, which is the average diffraction efficiency. Is
53%.
即ちカルバゾール環を有する重合体を主剤とする媒体
で形成され、ホログラムを形成する際の露光量を変えて
それぞれ異なる偏光特性を付与された、２枚のホログラ
ムを積層して構成された回折格子は、偏光依存性が無く
なって常に53％程度の高い回折効率を得ることができ
る。That is, a diffraction grating formed by stacking two holograms formed of a medium containing a polymer having a carbazole ring as a main component and having different polarization characteristics by changing the exposure amount when forming a hologram is , The polarization dependence is eliminated, and a high diffraction efficiency of about 53% can always be obtained.
以下添付図により本発明の実施例について説明する。
第３図は本発明の一実施例を示す分割斜視図、第４図は
本発明の他の実施例を示す分割斜視図、第５図は本発明
の変形例を示す分割斜視図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 3 is a divided perspective view showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a divided perspective view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a divided perspective view showing a modification of the present invention.
第３図において本実施例における回折格子５は、透明
基板11と透明基板11に被着された媒体3aと、媒体3aの上
に形成されたSiO2等からなる保護膜51と、その上に被着
された媒体3bと、更にその上に形成されたSiO2等からな
る保護膜52とで構成され、媒体3a、3bにはポリビニルカ
ルバゾール（PVCz）を主剤とする材料が用いられてい
る。In FIG. 3, the diffraction grating 5 in the present embodiment includes a transparent substrate 11, a medium 3a adhered to the transparent substrate 11, a protective film 51 made of SiO 2 or the like formed on the medium 3a, and a protective film 51 formed thereon. It is composed of the adhered medium 3b and a protective film 52 made of SiO 2 or the like formed thereon, and the medium 3a, 3b is made of a material containing polyvinylcarbazole (PVCz) as a main component.
媒体3aには保護膜51を形成する前に第１のホログラム
4aが形成され、その際の露光量は100mJ/cm2である。ま
た媒体3bには保護膜52を形成する前に第２のホログラム
4bが形成され、その際の露光量は10mJ/cm2である。Before forming the protective film 51 on the medium 3a, the first hologram
4a is formed, and the exposure amount at that time is 100 mJ / cm 2 . The second hologram is formed on the medium 3b before the protective film 52 is formed.
4b is formed, and the exposure amount at that time is 10 mJ / cm 2 .
また第４図において本実施例における回折格子６は、
透明基板61と透明基板61に被着された媒体3aと、媒体3a
の上に形成されたSiO2等からなる保護膜63で構成された
単層回折格子65と、透明基板62と透明基板62に被着され
た媒体3bと、媒体3bの上に形成されたSiO2等からなる保
護膜64で構成された単層回折格子66と、保護膜63と保護
膜64との間に介在し単層回折格子65と単層回折格子66と
を接合する接着剤層67からなり、媒体3a、3bにはポリビ
ニルカルバゾール（PVCz）を主剤とする材料が用いられ
ている。Further, in FIG. 4, the diffraction grating 6 in this embodiment is
Transparent substrate 61, medium 3a adhered to transparent substrate 61, and medium 3a
A single-layer diffraction grating 65 formed of a protective film 63 made of SiO 2 or the like formed on the transparent substrate 62, the medium 3b adhered to the transparent substrate 62, and the SiO formed on the medium 3b. A single-layer diffraction grating 66 composed of a protective film 64 composed of two or the like, and an adhesive layer 67 interposed between the protective film 63 and the protective film 64 to join the single-layer diffraction grating 65 and the single-layer diffraction grating 66. The medium 3a, 3b is made of a material containing polyvinyl carbazole (PVCz) as a main component.
媒体3aには保護膜63を形成する前に第１のホログラム
4aが形成され、その際の露光量は100mJ/cm2である。ま
た媒体3bには保護膜64を形成する前に第２のホログラム
4bが形成され、その際の露光量は10mJ/cm2である。Before forming the protective film 63 on the medium 3a, the first hologram
4a is formed, and the exposure amount at that time is 100 mJ / cm 2 . In addition, the second hologram before forming the protective film 64 on the medium 3b.
4b is formed, and the exposure amount at that time is 10 mJ / cm 2 .
このようにカルバゾール環を有する重合体を主剤とす
る媒体で形成され、ホログラムを形成する際の露光量を
変えてそれぞれ異なる偏光特性を付与された、２枚のホ
ログラムを積層して構成された回折格子は、偏光依存性
が無くなって常に53％程度の高い回折効率を得ることが
できる。As described above, a diffraction formed by stacking two holograms formed of a medium containing a polymer having a carbazole ring as a main component and having different polarization characteristics by changing the exposure amount at the time of forming a hologram. The grating has no polarization dependence and can always obtain a high diffraction efficiency of about 53%.
第５図はホログラムディスクに本発明になる回折格子
を適用した本発明の変形例である。例えば多方向走査の
可能なホログラムディスク７は第５図（ａ）に示す如
く、円形透明基板71と円形透明基板71の一面に形成され
たホログラム72からなり、ホログラム72は円周に沿って
配列された複数個（図では２種類）のファセット73、74
で構成されていて、ファセット73、74に対してそれぞれ
異なった回折方向が付与されている。FIG. 5 shows a modification of the present invention in which the diffraction grating of the present invention is applied to a hologram disc. For example, as shown in FIG. 5A, the hologram disc 7 capable of multi-directional scanning comprises a circular transparent substrate 71 and a hologram 72 formed on one surface of the circular transparent substrate 71, and the holograms 72 are arranged along the circumference. Multiple facets (two types in the figure)
The facets 73 and 74 are provided with different diffraction directions.
第５図（ａ）に示す如く光源75の偏光方向がファセッ
ト73に対してＳ偏光の場合は、光源75から出た光の大半
はファセット73によって回折され集束点76に集束する。
またホログラムディスクが回転し第５図（ｂ）に示す如
く光源75から出た光がファセット74に入射すると、光源
75の偏光方向がファセット74に対してＰ偏光になるた
め、光源75から出た光はファセット74によって回折され
集束点77に集束する。As shown in FIG. 5A, when the polarization direction of the light source 75 is S-polarized with respect to the facet 73, most of the light emitted from the light source 75 is diffracted by the facet 73 and focused on the focal point 76.
When the hologram disc rotates and the light emitted from the light source 75 enters the facet 74 as shown in FIG.
Since the polarization direction of 75 is P-polarized with respect to the facet 74, the light emitted from the light source 75 is diffracted by the facet 74 and focused on the focal point 77.
しかし従来の回折格子は第７図に示す偏光特性を有
し、Ｓ偏光波は高効率で回折するがＰ偏光波に対する回
折効率は極めて低い。バーコードリーダのように反射光
をもホログラムディスクによって回折させる場合、バー
コードからの反射光はラムダム偏光波で偏光依存性の極
めて大きい回折格子では、前述の如く平均回折効率が43
％程度にまで低下する。However, the conventional diffraction grating has the polarization characteristic shown in FIG. 7, and the S-polarized wave diffracts with high efficiency, but the diffraction efficiency for the P-polarized wave is extremely low. When the reflected light is also diffracted by a hologram disc like a bar code reader, the reflected light from the bar code is a Lambdam polarized wave and has a very large polarization dependence.
% To about 10%.
かかるホログラムディスクにおいて円形透明基板71の
一面に形成されるホログラム72として、本発明になる回
折格子を適用することによって平均回折効率を向上させ
ることが可能になる。By applying the diffraction grating of the present invention as the hologram 72 formed on one surface of the circular transparent substrate 71 in such a hologram disc, it is possible to improve the average diffraction efficiency.
即ち第５図（ｃ）において円形透明基板71の一面に形
成されるホログラム72は、媒体3a、保護膜81、媒体3b、
および保護膜82で構成され、媒体3a、3bにはポリビニル
カルバゾール（PVCz）を主剤とする材料が用いられてい
る。That is, in FIG. 5C, the hologram 72 formed on one surface of the circular transparent substrate 71 includes a medium 3a, a protective film 81, a medium 3b,
The medium 3a, 3b is made of polyvinylcarbazole (PVCz) as a main component.
媒体3aには保護膜81を形成する前に第１のホログラム
4a形成され、その際の露光量は100mJ/cm2である。ホロ
グラム4aはファセット73a、74aで構成されていて、ファ
セット73a、74aに対してそれぞれ異なった回折方向が付
与されている。また媒体3bには保護膜82を形成する前に
第２のホログラム4bが形成され、その際の露光量は10mJ
/cm2である。ホログラム4bはファセット73b、74bで構成
されていて、ファセット73b、74bに対してそれぞれ異な
った回折方向が付与されている。Before forming the protective film 81 on the medium 3a, the first hologram
4a is formed, and the exposure amount at that time is 100 mJ / cm 2 . The hologram 4a is composed of facets 73a and 74a, and different diffraction directions are given to the facets 73a and 74a. The second hologram 4b is formed on the medium 3b before forming the protective film 82, and the exposure amount at that time is 10 mJ.
/ cm 2 . The hologram 4b is composed of facets 73b and 74b, and different diffraction directions are given to the facets 73b and 74b.
このようにカルバゾール環を有する重合体を主剤とす
る媒体で形成され、ホログラムを形成する際の露光量を
変えてそれぞれ異なる偏光特性を付与された、２枚のホ
ログラムを積層して構成された本発明になる回折格子
を、ホログラムディスクに適用することによって常に53
％程度の高い回折効率を得ることができる。A book formed by laminating two holograms, which are formed of a medium containing a polymer having a carbazole ring as a main component and are given different polarization characteristics by changing the exposure amount when forming a hologram. By applying the invented diffraction grating to a hologram disc,
It is possible to obtain a diffraction efficiency as high as%.
上述の如く本発明によれば偏光依存性が小さく且つ回
折効率の高い回折格子を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a diffraction grating having a small polarization dependency and a high diffraction efficiency.
第１図は本発明になる回折格子を示す模式図、 第２図はPVCz系ホログラムの露光量と偏光特性を示す
図、 第３図は本発明の一実施例を示す分割斜視図、 第４図は本発明の他の実施例を示す分割斜視図、 第５図は本発明の変形例を示す分割斜視図、 第６図は従来のホログラフィック回折格子を示す斜視
図、 第７図はホログラフィック回折格子の偏光特性の一例を
示す図、 である。図において ５、６は回折格子、７はホログラムディスク、3a、3bは
媒体、4a、4bはホログラム、11、61、62は透明基板、5
1、52、63、64、81、82は保護膜、65、66は単層回折格
子、67は接着剤層、71は円形透明基板、72はホログラ
ム、73、74、73a、74a、73b、74bはファセット、75は光
源、76、77は集束点、をそれぞれ表す。FIG. 1 is a schematic diagram showing a diffraction grating according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing exposure amount and polarization characteristics of a PVCz hologram, and FIG. 3 is a perspective view showing division of an embodiment of the present invention. 5 is a perspective view showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view showing a modification of the present invention, FIG. 6 is a perspective view showing a conventional holographic diffraction grating, and FIG. 7 is a holographic diffraction grating. FIG. 4 is a diagram showing an example of polarization characteristics of a graphic diffraction grating. In the figure, 5 and 6 are diffraction gratings, 7 is a hologram disk, 3a and 3b are media, 4a and 4b are holograms, 11, 61 and 62 are transparent substrates, and 5
1, 52, 63, 64, 81, 82 are protective films, 65, 66 are single-layer diffraction gratings, 67 is an adhesive layer, 71 is a circular transparent substrate, 72 is a hologram, 73, 74, 73a, 74a, 73b, 74b is a facet, 75 is a light source, and 76 and 77 are focusing points, respectively.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 弘之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 稲垣 雄史 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−70269（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroyuki Ikeda, 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa, Fujitsu Limited (72) Inventor, Yushi Inagaki 1015, Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki, Kanagawa, Fujitsu Limited ( 56) References JP-A-58-70269 (JP, A)
Claims (2)
ト光を回折させる回折格子において、Ｓ偏光波を回折し
Ｐ偏光波を透過させる第１のホログラム（4a）と、Ｐ偏
光波を回折しＳ偏光波を透過させる第２のホログラム
（4b）とが、積層されてなることを特徴とするホログラ
フィック回折格子。1. A holographically produced diffraction grating for diffracting coherent light, wherein a first hologram (4a) for diffracting S-polarized wave and transmitting P-polarized wave and an S-polarized wave for diffracting P-polarized wave. And a second hologram (4b) for transmitting the light.
る媒体（3a、3b）で形成され、ホログラムを形成する際
の露光量を変えることによりそれぞれ異なる偏光特性を
付与された、２枚のホログラム（4a、4b）を有する特許
請求の範囲第１項記載のホログラフィック回折格子。2. Two holograms which are formed from a medium (3a, 3b) containing a polymer having a carbazole ring as a main component and are given different polarization characteristics by changing the exposure amount when forming the hologram. The holographic diffraction grating according to claim 1, having (4a, 4b).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61194616A JPH0810281B2 (en) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Holographic grating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61194616A JPH0810281B2 (en) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Holographic grating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6349706A JPS6349706A (en) | 1988-03-02 |
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ID=16327497
Family Applications (1)
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| JP61194616A Expired - Lifetime JPH0810281B2 (en) | 1986-08-20 | 1986-08-20 | Holographic grating |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0810281B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5870269A (en) * | 1981-10-23 | 1983-04-26 | Ricoh Co Ltd | Method for improving light utilization efficiency of low diffraction efficiency holograms |
-
1986
- 1986-08-20 JP JP61194616A patent/JPH0810281B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6349706A (en) | 1988-03-02 |
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