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第１章 回折光学素子の原理・現象とその理論
はじめに
1.1 回折格子の問題を扱うにあたって
1.2 格子方程式
1.3 角スペクトル
1.4 周期構造による回折波の表現
1.5 回折領域の分類
1.6 共鳴領域
1.7 回折効率
1.7.1 スカラー領域
1.7.2 共鳴領域
1.8 フーリエ光学での扱い
1.8.1 複素振幅透過法(Complex amplitude transmittance
method)
1.8.2 位相格子
1.8.2.1 ２値位相格子
1.8.2.2 マルチレベル位相格子
1.8.2.3 位相レベル数と回折効率
1.9 体積格子
1.10 サブ波長領域
1.11 もっと詳しく知りたい方に
第２章 回折光学素子の解析法
第1節 フーリエモード法
1.1 問題の定式化
1.2 格子層内の電磁場（TE波）
1.3 格子層内の電磁場（TM波）
1.4 境界値問題（TE波）
1.5 境界値問題（TM波）
1.6 マルチレベル格子の場合
1.7 フーリエモード法の実際の計算
1.8 フーリエモード法の限界
第２節 FDTD法
はじめに
1. マクスウェルの方程式の差分化
1.1 初期条件
1.2 境界条件
1.2.1 Mur の吸収境界条件
1.2.2 BerengerのPML
1.2.3 実際の計算に際して
第3節は著作権の都合上、掲載しておりません
第４節 回折光学素子の特性解明
１．レリーフ型の回折格子による平面波の散乱
1.1.完全導体の反射型格子
1.1.1.問題の設定
1.1.2.解法１：理論
1.1.3.解法２：計算機向きの算法
1.1.4.解法３：ｐ偏波の扱いかた
1.1.5.数値例
1.2.金属で作られた反射型格子
1.2.1.問題の設定
1.2.2.解法
1.2.3.p偏波の扱い方
1.2.4.数値例
1.3.コニカルマウント
1.3.1.問題の設定
1.3.2.解法
1.3.3.数値例
２．微細周期構造を持つ回折光学素子による平面波の散乱
2.1.偏波弁別素子
2.1.1.問題の設定
2.1.2.ＦＤ−ＴＤ法による解析
2.1.3.数値例
2.2.集光素子
2.2.1.問題の設定と解法
2.2.2.数値例
第３章 薄型スカラー回折光学素子設計の基礎
1. 薄型回折光学素子と回折の法則
2. Sweatt Modelと屈折の法則の一般化
3. 光路差関数と位相関数
4. 回折素子のアッベ数
5. 近軸領域の取り扱い
6. 非点光束の追跡
7. 回折面の設計と実際の形状への変換
8. 回折効率
9. プリズムの積層化による回折効率の改善
（付録-1）アイコナール関数による数学的取り扱い
（付録-2）薄型回折素子の判定条件
第４章 回折光学素子の作成技術とその形状測定
第１節 電子ビーム描画法による高効率回折光学素子の作製技術とその光学特性
1．はじめに
2．高効率回折光学素子の構造と特徴
3. ブレーズ化回折光学素子の回折効率
4．電子ビーム描画法によるブレーズ化回折光学素子の作製原理
5．高性能ブレーズ化回折光学素子の作製例
5.1 均一周期ブレーズ化グレーティング
5.2 ブレーズ化回折型マイクロレンズ
5.3 マルチレベル計算機ホログラム
6. まとめ
第2節 ガラス内部への回折光学素子作製技術
1.はじめに
2.レーザーパルスによる非線形光学効果
2.1.1光子吸収と多光子吸収
2.2.非線形光イオン化
2.2.1.多光子イオン化とトンネルイオン化
2.2.2.アバランシェイオン化
3.フェムト秒レーザーパルスによるガラス内部への構造変化の誘起
3.1.ボイド
3.2.屈折率変化の誘起
3.3.フィラメンテーションを用いた屈折率変化の誘起
3.4.2光束干渉
4.ガラス内部への回折光学素子の作製
4.1.回折格子の作製
4.1.1.薄い回折格子
4.1.2.体積型回折格子
4.1.3.2光束干渉法による回折格子の作製
4.1.4.ガラス表面へのホログラムの記録・再生
4.2.回折レンズ
4.2.1.振幅型回折レンズ
4.2.2.位相型ゾーンプレート
5.おわりに
第3節 グレイスケールリソグラフィーを用いた回折光学素子の作製
1 はじめに
2 グレイスケールマスク
2.1 HEBSガラスマスク
2.2 ハーフトーンクロムマスク
2.3 エマルジョンガラスマスク・写真フィルム
3 露光技術
4 露光プロセスの実例
5 形状の転写
5.1 プラズマエッチング
5.2 鋳型による形状転写
5.3 基板透過露光法
6．回折光学素子製作技術としての可能性と展望
第4節は著作権の都合上、掲載しておりません
第5節 レーザープローブによる断面・三次元形状測定
1. はじめに
2. 測定原理〜ステージ走査型レーザープローブ方式〜
3. 測定能力と精度
3.1 測定傾斜角について
3.2 ＸＹ分解能について
3.3 AF軸（Z軸）測定繰り返し再現性
4. 接触式表面粗さ計とのデータ相関性について〜非接触で唯一相関がとれる方法〜
5. 光学部品の測定例
5.1 非球面レンズ形状測定
5.2 マイクロレンズアレイ（MLA）の形状測定
5.3 液晶導光板の形状測定
5-4 回折格子の形状測定
6 おわりに
第6節 レーザ加工用回折型光学部品の開発と応用技術
はじめに
1. DOEについて
2. 多点分岐素子
2.1 光学設計
2.2 CO2レーザ用DOE多点分岐素子の作製とその評価
2.2.1 DOEの作製
2.2.2 光学評価
3. ビームホモジナイザ
3.1 光学設計
3.2 DOEホモジナイザの作製とその評価
3.2.1 DOEの作製
3.2.2 光学評価 おわりに
第５章 回折光学素子作製のための材料技術・設計
第１節は著作権の都合上、掲載しておりません
第2節 フォトポリマー
はじめに
1. ホログラムの記録形式と回折効率
2. 記録材料に求められる特性、性能
3. フォトポリマー
3.1 光架橋型フォトポリマー
3.1.1 ポリビニルカルバゾールを主成分とする材料
3.2 現像を要する光重合性フォトポリマー
3.2.1 ポリビニルカルバゾールを主成分とする材料
3.2.2 ホスト、ゲストモノマー系
3.2.3 ポラロイド社 DMP-128
3.3 自己現像型の光重合性フォトポリマー
3.3.1 アクリルアミド系材料
3.3.2 デュポン社のフォトポリマー
3.3.3 日本ペイント社のフォトポリマー
3.3.4 産総研とダイソー社で開発した材料
おわりに
第3節は著作権の都合上、掲載しておりません
第６章 回折光学素子の応用技術とそのポイント、留意点
第1節 回折格子のフロントライト光学系への応用
1.はじめに
2.導光を取り出す回折格子の理論
2.1導光を取り出す周期条件
2.2透過回折光に光量集中する形状条件
3.フロントライト用回折格子の設計
4.作製・評価
5.光利用効率について 6.まとめ
第２節 液晶回折格子素子の特性と光実装・光配線への応用
1 はじめに
2 液晶回折素子
2.1 回折特性
2.2 過渡応答特性
2.3 非対称性
3 VOAへの応用
4 アクティブ光配線への応用
5 まとめ
第3節 液晶光学素子の設計・製作と光ピックアップへの応用
1. 液晶光学素子の基礎
1.1 液晶光学素子の光学構造
1.2 ホモジェニアス型液晶素子とその特性
1.2.1 直線偏光の位相変調原理
1.2.2 ホモジェニアス（平行配向）型液晶素子とその動作
2. 液晶回折光学素子とその基礎特性
2.1 液晶回折格子
2.2 液晶フレネルゾーンプレート
3. 液晶アクティブ収差補正素子と光ピックアップへの応用
3.1 光ディスクにおけるコマ収差と液晶アクティブ収差補正
3.1.1 ディスクチルトによるコマ収差
3.1.2 液晶コマ収差補正素子とその特性
3.1.3 チルト補正効果
3.2 ブルーレイディスクにおける球面収差と液晶アクティブ収差補正
3.2.1 3次球面収差とその補正
3.2.2 球面収差補正効果
3.2.3 ハイブリッド化
まとめ（液晶光学素子を用いた設計の留意点）
第4節 レーザー加工への回折光学素子の応用
1. レーザー加工における課題と回折光学素子に対する期待
2. 回折光学素子によるビーム制御の形態
2.1 光軸と直交する面内のビーム制御
2.2 光軸方向のビーム制御
3. レーザー加工へ用いる回折光学素子
3.1 分類と特徴
3.2 設計
3.3 不要な回折ビームへの対処
3.4 作製
4. 回折光学素子使用上の留意点
4.1 回折ビームの位置合わせ
4.2 ０次ビーム
5. 各種レーザー加工への応用事例
5.1 Ｓｉウエハのレーザー孔開け
5.2 導電薄膜のレーザー切断
5.3 プリント回路へのレーザーはんだ付け
5.4 部品収納容器のレーザー封止
5.5 ガラス基板のレーザー割断
5.6 超短パルスレーザーを用いる加工
5.6.1 整形ビームによる孔開け
5.6.2 色収差補正
5.6.3 干渉ビームによるガラス内部改質
6. まとめと今後の展望
第5節 ホログラム光学素子のウェラブルディスプレイへの応用
1. 従来のHMD
2. ホログラムの特徴
2.1 ホログラムの原理
2.2 波面再現性
2.3 波長選択性
3. 設計
3.1 構成
3.2 HOE設計
3.3 製造光学系
3.4 シミュレーション
4. 試作
5. まとめ
第6節 ナノ微粒子分散フォトポリマーを用いた高効率ホログラフィック回折格子
はじめに
1. サンプルの作成と光散乱特性
2. 回折特性
3. ホログラム形成のメカニズム
おわりに |
