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光学素子におけるナノテクノロジーの応用、とくに、光ディスク技術や光通信技術などの高性能化に寄与するナノ構造を有する回折光学素子の実現を可能にするために、最適化アルゴリズムを用いた超解像技術、および、ナノ構造製造技術について研究を行った。
1.超解像用マスクの最適設計法
ナノ構造の作製に用いるマスクは、作製上の制約から、二値振幅と2〜4諧調の位相値しか表現できない。そこで、平成13年度に開発した超解像の最適化アルゴリズムに変更を加え、この条件を組み込んだ。最適化アルゴリズム実行時に拘束条件を穏やかに加えることで、上記の条件を満たし、かつ従来と同程度の超解像パターン形成が可能な超解像用マスクが設計できることが判明した。
2.ベクトル回折理論の導入
ナノ構造の有する光学特性は、スカラー回折理論で求めるのは適切ではなく、ベクトル回折理論を用いる必要がある。そこで、ナノ構造光学素子の光学特性を調べるために、ベクトル回折理論としてRigorous Cuopled-Wave Analysisを導入した。これを用いて、ナノ構造光学素子の光学特性を調べ、ナノ構造に必要な空間的な周期とアスペクト比を求めた。
3.ナノ構造製造技術の開発
ナノ構造を有する回折光学素子を作製する技術として、超解像マスクからのパターン形成を、空間的にシフトしながら数回繰り返し行い、より微細なナノ構造を作製する技術を提案した。これは、従来の大量生産に用いられるエンボス法に比べて、高い精度で形状を作製でき、高いスループットが得られる点に特徴がある。
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