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光接続、光情報処理における波面制御用光学素子として、固定型と可変型のもつ優れた特徴を組み合わせたハイブリッド型の回折光学素子を提案し、その設計と製作を行った。複雑なパターンを再生する回折光学素子を高精度に二次元的に配列させ、液晶素子などの可変素子により入射光を制御することにより、従来では実現が困難であった高精度、高速動作の可変型回折光学素子が実現できる。
固定型には位相回折光学素子を電子ビーム描画装置により、サブミクロンの精度で描画し、高精度かつ高回折効率な素子を用いた。本研究においては、任意の再生パターンを再生する位相型計算機ホログラムと周期点像を再生するダンマン格子を作成し、最小線幅0.1μmの素子の製作に成功した。また、新たな計算機ホログラムの設計法として合成二重露光法を考案した。
可変型の部分には、液晶、有機非線形材料による変調を行うことを試みた。市販の液晶素子を空間光変調器として利用した。液晶空間光変調器は偏光制御による変調器として利用することができるので、偏光選択型ホログラムの使用を検討した。有機非線形材料による共振器構造素子を製作し、振幅、位相、波長シフト変調の利用を検討した。共振器構造において効率的な変調を可能にする誘電体多層膜の反射率の最適化を行った。
また、新しい設計手法として、新たにCoded Aperture手法を提案した。これは回折光学素子よりもスケールの大きい可変素子を開口制御として扱うことにより再生パターンの設計を容易にする。
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