2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of ultimate diffraction grating of high diffraction order with high dispersion
| Project/Area Number |
15K13470
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
海老塚 昇 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (80333300)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山形 豊 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, チームリーダー (70261203)
佐々木 実 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70282100)
青木 和光 国立天文台, TMT推進室, 准教授 (20321581)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | Volume grating / Echelle spectroscopy / 厳密結合波解析（RCWA）法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
積層されたミラー基板を積層し、切断・研磨によるQuasi-Bragg (QB) 回折格子の製作方法を開発した。さらに、金厚さ0.5mmの石英基板60枚を積層したブロックを30度傾けて切断したQB 回折格子をプリズムおよび表面反射ミラーと貼り合わせてQB immersion 回折格子を試作した。回折像を観察した結果、Immersion 回折格子としての機能することを検証した。
ミラー面として低屈折率の媒質による全反射を利用するQB 回折格子、すなわちQB 回折格子として機能する高アスペクト比のVolume binary (VB) 回折格子によって、高い回折効率を達成できることを数値計算によって見出した。シリコンの高アスペクト比のVB回折格子をサイクルエッチングの工程において、酸素を僅かに入れることによって、溝側面の凹凸を40nm程度まで減らすことに成功した。さらに酸化処理によってシリコンの表面に酸化膜を形成させた後、除去する工程を数回繰り返すことによって、可視光においても散乱が少ない極めて滑らかな光学面を持つシリコンのVB回折格子を試作に成功した。
ノコギリ歯形状の格子の一方の面から入射した光束が、もう一方の面で反射するReflector facet transmission (RFT) gratingのプロトタイプとして、格子周期10.8μm、頂角約60°のV溝の回折格子の金型を、超精密加工装置に単結晶ダイアモンドバイトを取り付けてシェーパー加工によって試作した。金型の波面精度は可視光用の反射型回折格子用としても実用的な値であった。試作した金型を使用して、レプリカの加工実験を5回行った。しかし、満足な透過波面精度を達成することができなかった。レプリカ品について回折効率を測定した結果、ピークの効率が45~50%程度であった。数値計算によって効率の分光特性を調べたところ、設計より波長帯域がシフトしているために回折効率が低下していることがわかった。
|
