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JP2007234094A - Diffraction grating body, optical head device using the same, and method of manufacturing diffraction grating body - Google Patents

Diffraction grating body, optical head device using the same, and method of manufacturing diffraction grating body Download PDF

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JP2007234094A
JP2007234094A JP2006052053A JP2006052053A JP2007234094A JP 2007234094 A JP2007234094 A JP 2007234094A JP 2006052053 A JP2006052053 A JP 2006052053A JP 2006052053 A JP2006052053 A JP 2006052053A JP 2007234094 A JP2007234094 A JP 2007234094A
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JP
Japan
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diffraction grating
wavelength
light
layer
matching layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006052053A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Oto
正之 大戸
Kazuyuki Nakasendou
和之 中仙道
Hirotsugu Suzuki
博次 鈴木
Kiyokazu Yoshida
清和 吉田
Hiroshi Okamoto
弘志 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miyazaki Epson Corp
Original Assignee
Epson Toyocom Corp
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Publication date
Application filed by Epson Toyocom Corp filed Critical Epson Toyocom Corp
Priority to JP2006052053A priority Critical patent/JP2007234094A/en
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Abstract

【課題】異なる二つの波長の光線に対応した回折格子体において、最適な反射防止膜の設計を行い、光量損失を低減すると共に、回折格子体の製造歩留まりを向上させることを目的とする。
【解決手段】第一の回折格子10は、ガラスなどからなる基板9の表面上から順に、第一のマッチング層12とエッチングストップ層13とにより構成する第一の反射防止膜14と、回折格子凸部15と、カバー層16と第二のマッチング層17とにより構成する第二の反射防止膜18と、を積層したものである。また各層は第一のマッチング層12としてTa25を、エッチングストップ層13としてAl23を、回折格子凸部15としてTa25を、カバー層16としてTa25を、第二のマッチング層17としてSiO2を、それぞれ材料として使用した。
【選択図】図2
An object of the present invention is to design an optimal antireflection film in a diffraction grating body corresponding to light beams of two different wavelengths, to reduce the light amount loss, and to improve the manufacturing yield of the diffraction grating body.
A first diffraction grating includes, in order from the surface of a substrate made of glass or the like, a first antireflection film comprising a first matching layer and an etching stop layer, and a diffraction grating. A convex portion 15 and a second antireflection film 18 constituted by a cover layer 16 and a second matching layer 17 are laminated. The layers of Ta 2 O 5 as the first matching layer 12, a for Al 2 O 3 etching stop layer 13, the Ta 2 O 5 as a diffraction grating protrusions 15, the Ta 2 O 5 as the cover layer 16, the As the second matching layer 17, SiO 2 was used as a material.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は回折格子体及びこれを用いた光ヘッド装置と回折格子体の製造方法に関し、特に異なる二つの波長の光線に対応する回折格子体であって、一方の波長の光線は透過すると共に、他方の波長の光線は回折するよう機能する回折格子を備えた回折格子体及びこれを用いた光ヘッド装置と回折格子体の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a diffraction grating body, and an optical head device using the diffraction grating body and a method of manufacturing the diffraction grating body, particularly a diffraction grating body corresponding to light beams having two different wavelengths, and transmitting light beams having one wavelength. The present invention relates to a diffraction grating body including a diffraction grating that functions to diffract light of the other wavelength, an optical head device using the diffraction grating body, and a method of manufacturing the diffraction grating body.

光ディスク装置や光磁気ディスク装置に用いられる光ピックアップは、CDやDVDといった種類の異なる光ディスクに対応するため、波長の異なる複数の光線を使用する構造となっている。近年、モノリシック型集積型の2波長レーザが実用化され、一つの半導体基板上に二つの異なる波長(例えば、660nm、785nm)の光源を形成することができることから、光ピックアップは、更なる小型化が図られている。
更に、近年、Blu−ray DiscやHD DVD等の高密度光ディスクを記録再生可能な光ヘッド装置用に青紫色レーザー(405nm)を出射する半導体レーザーダイオードも開発されている。
一方、例えば波長λ1の光線、或いは波長λ2の光線を用いて、光ディスクに書き込まれた情報を再生するためには、光ディスクに形成したピットに照射するデータ読み書き用の光と、ピットの両脇の溝に照射するトラッキング用の光とが必要である。そこで、光ピックアップでは、光線を3ビーム化することが要求され、入射した光線をメインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光に回折する機能を有する。光線を3ビーム化する手段としては、一般的に回折格子体が使用されている。
Optical pickups used in optical disk devices and magneto-optical disk devices have a structure that uses a plurality of light beams having different wavelengths in order to support different types of optical disks such as CDs and DVDs. In recent years, monolithic integrated two-wavelength lasers have been put into practical use, and light sources having two different wavelengths (for example, 660 nm and 785 nm) can be formed on a single semiconductor substrate. Is planned.
Furthermore, in recent years, a semiconductor laser diode that emits a blue-violet laser (405 nm) has been developed for an optical head device capable of recording / reproducing a high-density optical disk such as a Blu-ray Disc or an HD DVD.
On the other hand, in order to reproduce the information written on the optical disk by using, for example, the light beam having the wavelength λ1 or the light beam having the wavelength λ2, the data read / write light irradiated on the pits formed on the optical disk, Tracking light to irradiate the grooves. Therefore, the optical pickup is required to make the light beam into three beams, and has a function of diffracting the incident light beam into zero-order light as a main beam and two ± first-order lights as side beams. In general, a diffraction grating is used as a means for converting the light into three beams.

図7、及び図8は、それぞれ従来の回折格子体の構造例を示す図である。図7に示した回折格子体1は、ガラスなどからなる基板2の一方の面の表面に、回折格子3を所定の溝の深さと繰り返しピッチで全面に形成したものである。回折格子体1は、図7(a)に示すように、第一の波長λ1の光線をそのまま透過し、図7(b)に示すように、第二の波長λ2の光線をメインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光に回折する機能を有する。
図8に示した回折格子体4は、ガラスなどからなる基板5の光線の入射面、及び出射面のそれぞれの表面に、第一の回折格子6、及び第二の回折格子7を所定の溝の深さと繰り返しピッチで全面に形成したものである。回折格子体4は、図8(a)に示すように、第一の波長λ1の光線をメインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光に回折し、図8(b)に示すように、第二の波長λ2の光線をメインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光に回折する機能を有する。そこで、第一の回折格子6は、第一の波長λ1の光線を回折すると共に、第二の波長λ2の光線をそのまま透過し、一方、第二の回折格子7は、第二の波長λ2の光線を回折すると共に、第一の波長λ1の光線をそのまま透過する。なお、図8においては、波長λ1と波長λ2の光線の光路を分離して記載しているが、これは説明を容易にするためで、実際は各波長の光線は同一の光路を伝搬する。
7 and 8 are diagrams showing examples of the structure of a conventional diffraction grating body. A diffraction grating body 1 shown in FIG. 7 has a diffraction grating 3 formed on the entire surface of a substrate 2 made of glass or the like with a predetermined groove depth and a repetitive pitch. As shown in FIG. 7A, the diffraction grating 1 transmits the light beam having the first wavelength λ1 as it is, and the light beam having the second wavelength λ2 becomes the main beam as shown in FIG. 7B. It has a function of diffracting into zero-order light and two ± first-order lights serving as side beams.
A diffraction grating body 4 shown in FIG. 8 has a first diffraction grating 6 and a second diffraction grating 7 formed in predetermined grooves on the light incident surface and the light exit surface of a substrate 5 made of glass or the like. It is formed on the entire surface with a depth and a repeating pitch. As shown in FIG. 8 (a), the diffraction grating body 4 diffracts the light beam having the first wavelength λ1 into 0th-order light as a main beam and two ± first-order lights as side beams. As shown in b), it has a function of diffracting the light beam having the second wavelength λ2 into zero-order light as a main beam and two ± first-order lights as side beams. Therefore, the first diffraction grating 6 diffracts the light beam having the first wavelength λ1 and transmits the light beam having the second wavelength λ2 as it is, while the second diffraction grating 7 has the second wavelength λ2. While diffracting the light beam, the light beam having the first wavelength λ1 is transmitted as it is. In FIG. 8, the optical paths of the light beams having the wavelengths λ1 and λ2 are shown separately. However, this is for ease of explanation, and the light beams of the respective wavelengths actually propagate through the same optical path.

回折格子体は、回折格子体を構成する基板の光線の入射面、或いは出射面のいずれか一方の面、もしくは、両面の表面に所定の屈折率を有する回折格子を所定の溝の深さと繰り返しピッチで全面に形成し、前記溝の深さと繰り返しピッチを適宜に設定することにより、所望の波長の光線に対して、入射した光線をメインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光とに回折するものである。
特許第3459777号 特開2001−281432公報 特開2002−214420公報
The diffraction grating body is formed by repeating a diffraction grating having a predetermined refractive index on one of the light incident surface and the light exit surface of the substrate constituting the diffraction grating body, or on both surfaces with a predetermined groove depth. By forming the entire surface with a pitch and appropriately setting the depth of the groove and the repetition pitch, the incident light beam with respect to a light beam of a desired wavelength is divided into two beams, a 0th-order light beam as a main beam and a side beam beam. Diffracted into ± first order light.
Japanese Patent No. 3457777 JP 2001-281432 A JP 2002-214420 A

二つの波長の光線に対応する回折格子は、一方の波長の光線は透過し、他方の波長の光線はメインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光に回折するが、回折の際に光量損失をいかに低減するかが課題となっている。
そこで、この問題を解決する手段として、例えば、特許文献1により開示されている手法がある。それによれば、波長660nmの第一の半導体レーザの光のみを回折するホログラム格子の溝の深さを、660nmの回折効率がほぼ0となり785nmで回折効率が大きくなる約1.7μmとし、波長785nmの第二の半導体レーザの光のみを回折するホログラム格子の溝の深さを、785nmの回折効率がほぼ0となり660nmで回折効率が大きくなる約1.4μmとすると所望の回折特性が得られると説明している。
The diffraction grating corresponding to the light beams of two wavelengths transmits the light beam of one wavelength, and the light beams of the other wavelength are diffracted into the zero-order light as the main beam and the two ± first-order lights as the side beams. The problem is how to reduce the light loss during diffraction.
Therefore, as a means for solving this problem, for example, there is a method disclosed in Patent Document 1. According to this, the depth of the groove of the hologram grating that diffracts only the light of the first semiconductor laser having a wavelength of 660 nm is set to about 1.7 μm where the diffraction efficiency at 660 nm is almost 0 and the diffraction efficiency is increased at 785 nm, and the wavelength is 785 nm. If the depth of the groove of the hologram grating that diffracts only the light of the second semiconductor laser is about 1.4 μm where the diffraction efficiency at 785 nm is almost 0 and the diffraction efficiency is large at 660 nm, the desired diffraction characteristics can be obtained. Explains.

しかし、格子の溝の深さを1.7μm、或いは1.4μmとすると、回折格子体は、理論的には光量損失を低減できるものの、格子の溝が深いため、エッチングなどの手法を用いて格子を形成した際に格子の形状が台形となってしまい、その台形の傾斜した部分において光量損失が生じて不具合となる。
また、例えば、特許文献2により開示されている手法では、第一の波長λ1の入射光を透過させると共に、第二の波長λ2の入射光を回折させる際に、回折格子を、回折格子の凸部と凹部の間で第一の波長λ1からなる透過光の位相差が2πとなるような溝の深さに設定するよう説明している。しかし、この場合においても回折格子の溝の深さは1.3μm程度となり、前述した特許文献1により開示されている手法と同様に回折格子が深いため光量損失が生じて不具合となる。
However, when the grating groove depth is 1.7 μm or 1.4 μm, the diffraction grating body can theoretically reduce the light loss, but the grating groove is deep, so that a technique such as etching is used. When the lattice is formed, the shape of the lattice becomes a trapezoid, and a light amount loss occurs in the inclined portion of the trapezoid, resulting in a problem.
Further, for example, in the technique disclosed in Patent Document 2, when the incident light having the first wavelength λ1 is transmitted and the incident light having the second wavelength λ2 is diffracted, the diffraction grating is projected. It is described that the groove depth is set such that the phase difference of the transmitted light having the first wavelength λ1 is 2π between the portion and the recess. However, even in this case, the depth of the groove of the diffraction grating is about 1.3 μm, and similarly to the method disclosed in Patent Document 1 described above, the diffraction grating is deep, causing a loss of light quantity, resulting in a problem.

そこで、回折格子が深いために生ずる光量損失を低減する手法として、例えば、特開2002−214420号公報に開示されている手法がある。それによれば、回折格子体は、回折格子を、高屈折率材料を用いて構成している。高屈折率材料として、例えばTa25(タンタルオキサイド)を用いると、Ta25膜の赤色光に対する屈折率nは、2程度となる。そこで、計算式を省略するが、所定の計算式に、n=2、及び赤色光の波長λ1=660nmを代入して最適な回折格子の溝の深さを求めると、回折格子の溝の深さは、660nmとなる。すなわち、従来の回折格子体は、屈折率nが1.5程度であり、回折格子の溝の深さは1.3μm程度必要であったことと比べて、この手法による回折格子の溝の深さは、半分の値となる。従って、エッチングなどの手法を用いて回折格子を形成した際に、回折格子の断面形状を矩形状に形成し易いことから、回折格子体は、回折格子の形状の傾斜した部分において生じる光量損失を低減できる。通常は、回折格子体のコストを低減するために、回折格子体を形成する基板には、安価なガラスや樹脂を用い、回折格子部分を形成する基材のみに高価な高屈折率材料を使用する。また、回折格子は、回折格子体を形成する基板の表面上に高屈折率材料を蒸着し、エッチングにより回折格子を形成する方法が一般的である。 Therefore, as a technique for reducing the light loss caused by the deep diffraction grating, for example, there is a technique disclosed in JP-A-2002-214420. According to this, the diffraction grating body is configured by using a high refractive index material. For example, when Ta 2 O 5 (tantalum oxide) is used as the high refractive index material, the refractive index n of the Ta 2 O 5 film with respect to red light is about 2. Therefore, although the calculation formula is omitted, substituting n = 2 and the wavelength of red light λ1 = 660 nm into the predetermined calculation formula to obtain the optimum groove depth of the diffraction grating, The thickness is 660 nm. That is, the conventional diffraction grating body has a refractive index n of about 1.5, and the groove depth of the diffraction grating is required to be about 1.3 μm. That is half the value. Therefore, when a diffraction grating is formed by using a technique such as etching, the diffraction grating body can easily form a rectangular cross-sectional shape. Can be reduced. Usually, in order to reduce the cost of the diffraction grating body, inexpensive glass or resin is used for the substrate on which the diffraction grating body is formed, and an expensive high refractive index material is used only for the base material on which the diffraction grating portion is formed. To do. The diffraction grating is generally formed by depositing a high refractive index material on the surface of the substrate on which the diffraction grating body is to be formed, and forming the diffraction grating by etching.

しかしながら、回折格子を形成するために高屈折率材料をエッチングする場合、エッチングにより形成する溝の深さの精度のばらつきは、蒸着の成膜精度と比較して非常に大きいため、エッチングにより形成する溝の深さの精度のばらつきにより回折格子体の製造歩留まりが低下するという問題を有していた。
また、上述したような回折格子部分に高屈折率材料を使用した回折格子体は、回折格子体を構成する基板と回折格子を形成する基材とが異なるため、基板と回折格子を形成する基材との間で反射が生じ光量損失が発生するので、境界面に反射防止膜が必要である。また、回折格子体と空気との境界面においても反射が生じて光量損失が発生するので、回折格子体表面上には、反射防止膜が必要である。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、異なる二つの波長の光線に対応した回折格子体において、最適な反射防止膜の設計を行い、光量損失を低減すると共に、回折格子体の製造歩留まりを向上させることを目的とする。
However, when a high refractive index material is etched to form a diffraction grating, the variation in the accuracy of the depth of the groove formed by etching is very large compared to the deposition accuracy of vapor deposition. There was a problem that the manufacturing yield of the diffraction grating body was lowered due to variations in the accuracy of the depth of the grooves.
In addition, a diffraction grating body using a high refractive index material for the diffraction grating portion as described above is different from the substrate forming the diffraction grating body and the base material forming the diffraction grating. Since reflection occurs between the materials and loss of light quantity occurs, an antireflection film is required on the boundary surface. Further, since reflection occurs at the boundary surface between the diffraction grating body and air and a light amount loss occurs, an antireflection film is necessary on the surface of the diffraction grating body.
The present invention has been made in view of such conventional problems, and in a diffraction grating corresponding to light beams having two different wavelengths, an optimal antireflection film is designed to reduce light loss, An object is to improve the manufacturing yield of the diffraction grating.

上記目的を達成するために本発明に係る回折格子体とその製造方法は、以下の構成をとる。
本発明における回折格子体は、回折格子体を構成する基板の入射面、及び出射面のそれぞれの表面上に、凸部と凹部を周期的に形成した第一の回折格子と第二の回折格子を備えた回折格子体であって、前記第一の回折格子は、第一の波長(λ1の波長)の光線をメインビームとなる0次光とサイドビームとなる二つの±1次光に回折すると共に、第二の波長(λ2の波長)の光線を透過させるものであり、前記第二の回折格子は、第二の波長の光線をメインビームとなる0次光とサイドビームとなる二つの±1次光に回折すると共に、第一の波長の光線を透過させるものであり、前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子は、前記基板と比べて高屈折率な材料により形成されると共に、前記基板と前記第一の回折格子との境界面、及び前記基板と前記第二の回折格子との境界面には、それぞれ第一の反射防止膜を形成し、前記第一の回折格子と空気との境界面、及び前記第二の回折格子と空気との境界面には、それぞれ第二の反射防止膜を形成していることを特徴としている。
これによれば、回折格子体を構成する基板の両面の表面上に回折格子を形成した構造の回折格子体において、基板と回折格子との境界面、及び回折格子と空気との境界面に反射防止膜を形成したので、回折格子体は、入射する光線の光量損失が低減でき、回折格子体を使用する上で大きな効果を発揮することができる。
In order to achieve the above object, a diffraction grating body and a manufacturing method thereof according to the present invention have the following configurations.
The diffraction grating body in the present invention includes a first diffraction grating and a second diffraction grating in which convex portions and concave portions are periodically formed on the respective surfaces of the incident surface and the exit surface of the substrate constituting the diffraction grating body. The first diffraction grating diffracts a light beam having a first wavelength (wavelength of λ1) into zero-order light as a main beam and two ± first-order lights as side beams. At the same time, the second diffraction grating transmits a light beam having a second wavelength (λ2 wavelength). The second diffraction grating has two light beams having a second wavelength which are a main beam and a zeroth-order light and a side beam. The first diffraction grating and the second diffraction grating are formed of a material having a higher refractive index than that of the substrate. And an interface between the substrate and the first diffraction grating, and the A first antireflection film is formed on each boundary surface between the plate and the second diffraction grating, and a boundary surface between the first diffraction grating and air, and between the second diffraction grating and air. A feature is that a second antireflection film is formed on each of the boundary surfaces.
According to this, in the diffraction grating body having a structure in which diffraction gratings are formed on both surfaces of the substrate constituting the diffraction grating body, reflection is performed on the boundary surface between the substrate and the diffraction grating and the boundary surface between the diffraction grating and air. Since the prevention film is formed, the diffraction grating body can reduce the light amount loss of incident light, and can exert a great effect in using the diffraction grating body.

また、本発明における回折格子体は、前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子を形成する高屈折率材料が、Ta25、或いはTiO2であることを特徴としている。
これによれば、回折格子体は、回折格子を構成する基材として、高屈折率材料を使用したので、高屈折率材料を使用しない従来の回折格子と比べて回折格子の溝を浅くすることができ、回折格子の溝が台形に傾斜することによる光量損失を低減することができる。
また、本発明における回折格子体は、前記第一の反射防止膜が、前記基板の表面上に第一のマッチング層を形成した後、該第一のマッチング層の表面上にエッチングストップ層を形成していることを特徴としている。
これによれば、回折格子体は、第一の反射防止膜にエッチングストップ層を含めたので、回折格子体の基板に高屈折率材料を蒸着し、エッチングにより回折格子を形成する際に、所定の溝の深さでエッチングを停止することができる。従って、回折格子体を製造する上で製造歩留まりが向上し、回折格子体のコストを低減する上で大きな効果を発揮することができる。
In the diffraction grating body of the present invention, the high refractive index material forming the first diffraction grating and the second diffraction grating is Ta 2 O 5 or TiO 2 .
According to this, since the diffraction grating body uses a high refractive index material as a base material constituting the diffraction grating, the groove of the diffraction grating is made shallower than a conventional diffraction grating that does not use a high refractive index material. Thus, it is possible to reduce a light amount loss due to the grooves of the diffraction grating being inclined in a trapezoidal shape.
In the diffraction grating according to the present invention, the first antireflection film forms an etching stop layer on the surface of the first matching layer after the first matching layer is formed on the surface of the substrate. It is characterized by that.
According to this, since the diffraction grating body includes the etching stop layer in the first antireflection film, a high refractive index material is vapor-deposited on the substrate of the diffraction grating body, and the diffraction grating is formed when the diffraction grating is formed by etching. The etching can be stopped at the depth of the groove. Therefore, the manufacturing yield is improved in manufacturing the diffraction grating body, and a great effect can be exhibited in reducing the cost of the diffraction grating body.

また、本発明における回折格子体は、前記第一のマッチング層の材料が、Ta25であり、前記エッチングストップ層の材料が、Al23、或いはMgF2であることを特徴としている。
これによれば、回折格子体は、エッチングストップ層の材料としてエッチングが困難なAl23、或いはMgF2を使用したので、エッチングにより回折格子を形成する際に、所定の溝の深さで確実にエッチングを停止することが可能となった。
また、本発明における回折格子体は、前記第二の反射防止膜が、前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子の表面上にカバー層を形成した後、該カバー層の表面上に第二のマッチング層を形成していることを特徴としている。
また、本発明における回折格子体は、前記カバー層の材料が、Ta25であり、前記第二のマッチング層の材料が、SiO2であることを特徴としている。
これによれば、回折格子体は、第二の反射防止膜にカバー層を含めたので、本実施形態のように回折格子の凸部と凹部の材質の構成が異なり、そのため空気に接触する材質の屈折率が相違し、通常の反射防止膜では有効な反射防止効果を得がたい場合であっても、効果的な反射防止膜を形成することが可能となった。
In the diffraction grating according to the present invention, the material of the first matching layer is Ta 2 O 5 , and the material of the etching stop layer is Al 2 O 3 or MgF 2 . .
According to this, since the diffraction grating body uses Al 2 O 3 or MgF 2 which is difficult to etch as the material of the etching stop layer, when the diffraction grating is formed by etching, the diffraction grating body has a predetermined groove depth. It became possible to stop etching reliably.
In the diffraction grating body according to the present invention, the second antireflection film forms a cover layer on the surfaces of the first diffraction grating and the second diffraction grating, and then on the surface of the cover layer. And a second matching layer is formed.
The diffraction grating according to the present invention is characterized in that the material of the cover layer is Ta 2 O 5 and the material of the second matching layer is SiO 2 .
According to this, since the diffraction grating body includes the cover layer in the second antireflection film, the structure of the material of the convex part and the concave part of the diffraction grating is different as in this embodiment, and therefore the material that comes into contact with air. Thus, even when it is difficult to obtain an effective antireflection effect with a normal antireflection film, an effective antireflection film can be formed.

また、本発明における回折格子体は、前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子を透過する光線が、凸部と凹部との間で位相差が2πとなるような回折格子の溝の深さであることを特徴としている。
また、本発明における回折格子体は、前記第一の波長が660nmであり、前記第二の波長が785nmであり、前記第一の回折格子の溝の深さは6845Å、回折格子凸部の幅は3.98μm、回折格子の繰り返しピッチは20.0μmであり、前記第二の回折格子の溝の深さは5670Å、回折格子凸部の幅は5.00μm、回折格子の繰り返しピッチは20.0μmであることを特徴としている。
これによれば、回折格子体は、回折格子体を透過する光線が、回折格子の凸部と凹部との間で位相差が2πとなるような回折格子の溝の深さに設定したので、回折格子体をそのまま透過する波長の光線の光量損失を低減すると共に、他方の波長の光線の回折効率も向上させることが可能となった。
The diffraction grating body according to the present invention is a diffraction grating groove in which a light beam transmitted through the first diffraction grating and the second diffraction grating has a phase difference of 2π between the convex portion and the concave portion. It is characterized by its depth.
In the diffraction grating body of the present invention, the first wavelength is 660 nm, the second wavelength is 785 nm, the groove depth of the first diffraction grating is 6845 mm, and the width of the diffraction grating convex portion. 3.98 μm, the repetition pitch of the diffraction grating is 20.0 μm, the groove depth of the second diffraction grating is 5670 mm, the width of the projection of the diffraction grating is 5.00 μm, and the repetition pitch of the diffraction grating is 20. It is 0 μm.
According to this, the diffraction grating body is set to the depth of the groove of the diffraction grating so that the light beam transmitted through the diffraction grating body has a phase difference of 2π between the convex part and the concave part of the diffraction grating. It is possible to reduce the light loss of the light beam having a wavelength that is transmitted through the diffraction grating as it is, and to improve the diffraction efficiency of the light beam having the other wavelength.

また、本発明における光ヘッド装置は、第一の波長および第二の波長の光線を出射する光源と、前記第一の波長および前記第二の波長の光線を光記録媒体に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報の記録・再生を行う光ヘッド装置であって、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、前記記載の回折格子体が設置されていることを特徴としている。
これによれば、光ヘッド装置は、前記記載の回折格子体を使用することにより、光源から出射する第一の波長および第二の波長の光線を容易に3ビーム化することができるので、光ヘッド装置を構成する上で大きな効果を発揮する。
An optical head device according to the present invention includes a light source that emits light beams having a first wavelength and a second wavelength, and an objective lens that focuses the light beams having the first wavelength and the second wavelength on an optical recording medium. An optical head device for recording / reproducing information on / from an optical recording medium, wherein the diffraction grating body described above is installed in an optical path between the light source and the objective lens. It is said.
According to this, the optical head device can easily convert the light beams of the first wavelength and the second wavelength emitted from the light source into three beams by using the diffraction grating body described above. It is very effective in configuring the head device.

また、本発明における回折格子体の製造方法は、回折格子体を構成する基板の入射面、及び出射面のそれぞれの表面上に、凸部と凹部を周期的に形成した第一の回折格子と第二の回折格子とを備えた回折格子体の製造方法であって、所定の寸法に加工した基板の一方の表面上に、第一のマッチング層を蒸着するステップと、蒸着した前記第一のマッチング層の表面上に、エッチングストップ層を蒸着するステップと、蒸着した前記エッチングストップ層の表面上に、回折格子となる高屈折率材料を蒸着するステップと、蒸着した前記高屈折率材料の表面上に、所定の寸法のマスクパターンを形成するステップと、前記マスクパターンが形成された回折格子体の表面上をエッチングストップ層までエッチングするステップと、エッチングした前記回折格子体の表面上に、カバー層を蒸着するステップと、蒸着した前記カバー層の表面上に、第二のマッチング層を蒸着するステップと、を含む第一の回折格子を形成する第一の工程と、回折格子体を構成する前記基板を反転させ、基板の他方の表面上に、第一のマッチング層を蒸着するステップと、蒸着した前記第一のマッチング層の表面上に、エッチングストップ層を蒸着するステップと、蒸着した前記エッチングストップ層の表面上に回折格子となる高屈折率材料を蒸着するステップと、蒸着した前記高屈折率材料の表面上に、所定の寸法のマスクパターンを形成するステップと、前記マスクパターンが形成された回折格子体の表面上をエッチングストップ層までエッチングするステップと、エッチングした前記回折格子体の表面上に、カバー層を蒸着するステップと、蒸着した前記カバー層の表面上に、第二のマッチング層を蒸着するステップと、を含む第二の回折格子を形成する第二の工程からなることを特徴としている。   In addition, the method for manufacturing a diffraction grating body in the present invention includes a first diffraction grating in which convex portions and concave portions are periodically formed on each of an incident surface and an output surface of a substrate constituting the diffraction grating body. A method of manufacturing a diffraction grating body comprising a second diffraction grating, comprising: depositing a first matching layer on one surface of a substrate processed into a predetermined dimension; Depositing an etching stop layer on the surface of the matching layer; depositing a high refractive index material to be a diffraction grating on the surface of the deposited etching stop layer; and depositing the surface of the deposited high refractive index material A step of forming a mask pattern having a predetermined dimension, a step of etching the surface of the diffraction grating on which the mask pattern is formed up to an etching stop layer, and before etching. Depositing a cover layer on the surface of the diffraction grating body, and depositing a second matching layer on the deposited surface of the cover layer to form a first diffraction grating. Reversing the substrate constituting the diffraction grating body and depositing a first matching layer on the other surface of the substrate, and an etching stop layer on the surface of the deposited first matching layer Depositing a high refractive index material to be a diffraction grating on the surface of the deposited etching stop layer, and forming a mask pattern of a predetermined dimension on the surface of the deposited high refractive index material Etching the surface of the diffraction grating on which the mask pattern is formed up to the etching stop layer; and on the surface of the etched diffraction grating A second step of forming a second diffraction grating comprising: depositing a cover layer; and depositing a second matching layer on the surface of the deposited cover layer. Yes.

これによれば、回折格子体は、第一の反射防止膜にエッチングストップ層を形成したので、回折格子体の基板に高屈折率材料を蒸着し、エッチングにより回折格子を形成する際に、所定の溝の深さでエッチングを停止することができる。従って、回折格子体は、製造する上で製造歩留まりが向上し、回折格子体のコストを低減する上で大きな効果を発揮することができる。   According to this, since the diffraction grating body has an etching stop layer formed on the first antireflection film, a high refractive index material is vapor-deposited on the substrate of the diffraction grating body, and a predetermined diffraction grating is formed when the diffraction grating is formed by etching. The etching can be stopped at the depth of the groove. Accordingly, the production yield of the diffraction grating body is improved, and a great effect can be exhibited in reducing the cost of the diffraction grating body.

以下、図示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明は、光量損失を低減して安定した回折格子性能を得るために、回折格子を高屈折率材料を用いて形成すると共に、回折格子体を構成する基板と回折格子を形成する高屈折率材料からなる基材との間に第一の反射防止膜を形成した。また、第一の反射防止膜は、マッチング層とエッチングストップ層とにより構成した。従って、回折格子体は、マッチング層により回折格子体を構成する基板と回折格子を形成する基材との間で発生する光線の反射を低減することが可能となった。また、回折格子体は、エッチングストップ層を形成したことにより、回折格子体を構成する基板の表面上に蒸着した高屈折率材料をエッチングして回折格子を形成する際に、精度の高いエッチングが行われ、安定した回折格子特性を得ることができるようになった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.
In order to reduce light loss and obtain stable diffraction grating performance, the present invention forms a diffraction grating using a high refractive index material, and forms a diffraction grating with a substrate constituting the diffraction grating body. A first antireflection film was formed between the substrate made of the material. The first antireflection film was composed of a matching layer and an etching stop layer. Therefore, the diffraction grating body can reduce reflection of light rays generated between the substrate constituting the diffraction grating body and the base material forming the diffraction grating by the matching layer. In addition, since the diffraction grating body is formed with an etching stop layer, high-refractive-index material deposited on the surface of the substrate constituting the diffraction grating body is etched to form a diffraction grating. As a result, stable diffraction grating characteristics can be obtained.

一方、回折格子体の表面上には、空気との境界で発生する反射を防止する第二の反射防止膜を形成すると共に、第二の反射防止膜を、マッチング層とカバー層とにより構成した。回折格子体に形成された回折格子は、凸部と凹部の材質の積層構成が異なり、通常の反射防止膜では有効な反射防止効果を得ることはできない。そこで、回折格子体の表面上には、カバー層を形成し、その上にマッチング層を形成して第二の反射防止膜とした。従って、本発明における回折格子体は、第一の反射防止膜、及び第二の反射防止膜を形成することにより回折格子体の光量損失を低減すると共に、回折格子体の製造歩留まりを改善することが可能となった。   On the other hand, on the surface of the diffraction grating body, a second antireflection film for preventing reflection generated at the boundary with air is formed, and the second antireflection film is constituted by a matching layer and a cover layer. . The diffraction grating formed on the diffraction grating body is different in the laminated structure of the material of the convex portion and the concave portion, and an effective antireflection effect cannot be obtained with a normal antireflection film. Therefore, a cover layer is formed on the surface of the diffraction grating, and a matching layer is formed thereon to form a second antireflection film. Therefore, the diffraction grating body in the present invention reduces the light loss of the diffraction grating body and improves the manufacturing yield of the diffraction grating body by forming the first antireflection film and the second antireflection film. Became possible.

図1は、本発明に係る回折格子体の実施形態を示す構造図である。本実施形態において説明する回折格子体8は、回折格子体8を構成する基板9の光線の入射面、及び出射面のそれぞれの表面上に、高屈折率材料からなる第一の回折格子10と第二の回折格子11を所定の溝の深さと繰り返しピッチで全面に形成した構造のものである。回折格子体8は、図1(a)に示すように、第一の波長λ1の光線を、メインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光に回折する機能を有する。また、回折格子体8は、図1(b)に示すように、第二の波長λ2の光線を、メインビームとなる0次光と、サイドビームとなる二つの±1次光に回折する機能を有する。そこで、第一の回折格子10は、第一の波長λ1の光線を回折すると共に、第二の波長λ2の光線をそのまま透過する。一方、第二の回折格子11は、第二の波長λ2の光線を回折すると共に、第一の波長λ1の光線をそのまま透過する。なお、図1においては、波長λ1と波長λ2の光線の光路を分離して記載しているが、これは説明を容易にするためで、実際は各波長の光線は同一の光路を伝搬する。また、本実施形態においては、第一の波長λ1の光線として、DVDに対応した波長である660nmの光線を、第二の波長λ2の光線として、CDに対応した波長である785nmの光線を、それぞれ設定している。   FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of a diffraction grating body according to the present invention. The diffraction grating body 8 described in the present embodiment includes a first diffraction grating 10 made of a high refractive index material on each of the light incident surface and the light exit surface of the substrate 9 constituting the diffraction grating body 8. In this structure, the second diffraction grating 11 is formed on the entire surface with a predetermined groove depth and repetition pitch. As shown in FIG. 1A, the diffraction grating body 8 has a function of diffracting a light beam having a first wavelength λ1 into zero-order light as a main beam and two ± first-order lights as side beams. . Further, as shown in FIG. 1B, the diffraction grating body 8 has a function of diffracting a light beam having the second wavelength λ2 into a zero-order light serving as a main beam and two ± first-order lights serving as side beams. Have Therefore, the first diffraction grating 10 diffracts the light beam having the first wavelength λ1 and transmits the light beam having the second wavelength λ2 as it is. On the other hand, the second diffraction grating 11 diffracts the light beam having the second wavelength λ2 and transmits the light beam having the first wavelength λ1 as it is. In FIG. 1, the optical paths of the light beams having the wavelengths λ1 and λ2 are shown separately, but this is for ease of explanation, and the light beams of each wavelength actually propagate through the same optical path. In the present embodiment, a light beam having a wavelength corresponding to DVD of 660 nm is used as a light beam having a first wavelength λ1, and a light beam having wavelength 785 nm is used as a light beam having a second wavelength λ2. Each is set.

図2は、本発明に係る回折格子体の回折格子部分の拡大図である。図2(a)は、図1に示した構造図の第一の回折格子10の拡大図を示し、図2(b)は、図1に示した第二の回折格子11の拡大図を示す。
図2(a)について説明する。図2(a)は、DVD用として用いられる660nmの波長の光線に対応する第一の回折格子の構成図である。第一の回折格子10は、ガラスなどからなる基板9の表面上から順に、第一のマッチング層12とエッチングストップ層13とにより構成する第一の反射防止膜14と、回折格子凸部15と、カバー層16と第二のマッチング層17とにより構成する第二の反射防止膜18と、を積層したものである。また、各層は、第一のマッチング層12としてTa25を、エッチングストップ層13としてAl23を、回折格子凸部15としてTa25を、カバー層16としてTa25を、第二のマッチング層17としてSiO2を、それぞれ材料として使用した。
FIG. 2 is an enlarged view of a diffraction grating portion of the diffraction grating body according to the present invention. 2A shows an enlarged view of the first diffraction grating 10 in the structural diagram shown in FIG. 1, and FIG. 2B shows an enlarged view of the second diffraction grating 11 shown in FIG. .
FIG. 2A will be described. FIG. 2A is a configuration diagram of a first diffraction grating corresponding to a light beam having a wavelength of 660 nm used for a DVD. The first diffraction grating 10 includes, in order from the surface of the substrate 9 made of glass or the like, a first antireflection film 14 composed of a first matching layer 12 and an etching stop layer 13, a diffraction grating convex portion 15, The second antireflection film 18 constituted by the cover layer 16 and the second matching layer 17 is laminated. Further, each layer, the Ta 2 O 5 as the first matching layer 12, a for Al 2 O 3 etching stop layer 13, the Ta 2 O 5 as a diffraction grating protrusions 15, the Ta 2 O 5 as the cover layer 16 As the second matching layer 17, SiO 2 was used as a material.

次に、第一の反射防止膜14について説明する。第一の反射防止膜14は、基板9と回折格子凸部15との間で光線が反射し、光量損失が発生することを防止する機能を有する。本発明においては、第一の反射防止膜14にエッチングストップ層13を含めたことが特徴である。回折格子体の製造方法については後述するが、回折格子は、ガラスなどからなる基板に高屈折率材料を蒸着した後、所定の形状にエッチングすることにより形成している。回折格子凸部15の高さは、回折格子が所定の機能を発揮する上で重要な要素であるが、エッチング精度は、一般的に蒸着の精度と比べて非常に劣っている。そこで、本発明においては、エッチング精度を向上させるため、基板9の表面上にエッチングストップ層13を形成して、エッチング精度がばらついても確実に所定の溝の深さでエッチングが停止するようにした。従って、エッチングストップ層13の材料は、回折格子凸部15を形成する高屈折率材料であるTa25に比べ、エッチングされ難い物質であるAl23とした。また、各層の膜厚については、一般的にマトリクス法と呼ばれる計算方法により計算され、本実施形態における最適値の例を算出すると以下のとおりであった。
第一のマッチング層(Ta25)=204Å
エッチングストップ層(Al23)=514Å
Next, the first antireflection film 14 will be described. The first antireflection film 14 has a function of preventing a light beam from being reflected between the substrate 9 and the diffraction grating convex portion 15 to cause a light amount loss. The present invention is characterized in that the first antireflection film 14 includes the etching stop layer 13. Although a method for manufacturing the diffraction grating will be described later, the diffraction grating is formed by depositing a high refractive index material on a substrate made of glass or the like and then etching it into a predetermined shape. The height of the diffraction grating convex portion 15 is an important factor for the diffraction grating to exhibit a predetermined function, but the etching accuracy is generally very inferior to the deposition accuracy. Therefore, in the present invention, in order to improve the etching accuracy, an etching stop layer 13 is formed on the surface of the substrate 9 so that the etching is surely stopped at a predetermined groove depth even if the etching accuracy varies. did. Therefore, the material of the etching stop layer 13 is Al 2 O 3 , which is a material that is difficult to be etched, compared to Ta 2 O 5 , which is a high refractive index material that forms the diffraction grating convex portion 15. The film thickness of each layer is calculated by a calculation method generally called a matrix method, and the example of the optimum value in the present embodiment is as follows.
First matching layer (Ta 2 O 5 ) = 204Å
Etching stop layer (Al 2 O 3 ) = 514 mm

次に、回折格子凸部15について説明する。本実施形態において、回折格子凸部15は、高屈折率材料により形成し、回折格子を透過する波長の光線が、回折格子の凸部と凹部との間で位相差が2πとなるような回折格子の溝の深さであるよう設定した。回折格子体の回折効率は、回折格子凸部15の高さhと、幅wとにより決定され、また、回折格子の繰り返しピッチpは、光ディスクの使用方法により決定される。回折格子凸部15は、光ディスクとしてDVDに対応している。
位相型回折効率は、回折効率をηm(反射を含まないm次回折効率)とすると、スカラ回折理論を用いて下記式(1)のように表すことができる。
Next, the diffraction grating convex portion 15 will be described. In the present embodiment, the diffraction grating convex portion 15 is formed of a high refractive index material, and a light beam having a wavelength transmitted through the diffraction grating is diffracted so that a phase difference between the convex portion and the concave portion of the diffraction grating is 2π. It was set to be the groove depth of the lattice. The diffraction efficiency of the diffraction grating body is determined by the height h and the width w of the diffraction grating convex portion 15, and the repetition pitch p of the diffraction grating is determined by the method of using the optical disk. The diffraction grating convex portion 15 corresponds to a DVD as an optical disk.
The phase-type diffraction efficiency can be expressed by the following equation (1) using scalar diffraction theory, where the diffraction efficiency is ηm (m-th order diffraction efficiency not including reflection).

Figure 2007234094

式(1)に示すΦ(x)は位相シフト関数である。位相シフト関数は回折格子の凸部高さhとピッチp及び幅wで表すことができる。すなわち所望の回折効率とピッチpを設定すれば式(1)より、前記高さh、及び幅wを算出することが出来る。本実施形態における回折格子体のパラメータを算出した結果は、以下のとおりであった。
h=6845Å、p=20.0μm、w=3.98μm
Figure 2007234094

Φ (x) shown in Equation (1) is a phase shift function. The phase shift function can be expressed by the height h of the diffraction grating, the pitch p, and the width w. That is, if the desired diffraction efficiency and pitch p are set, the height h and width w can be calculated from the equation (1). The result of calculating the parameters of the diffraction grating body in the present embodiment was as follows.
h = 6845 mm, p = 20.0 μm, w = 3.98 μm

次に、第二の反射防止膜18について説明する。第一の回折格子10の凸部は、Ta25からなるため、空気との境界で反射が約13%発生する。そこで、第二の反射防止膜18は、第一の回折格子10と空気との境界で光線が反射し、光量損失が発生することを防止する機能を有する。回折格子体は、第一の回折格子10の凸部と凹部の材質の構成が異なっており、通常の反射防止膜では有効な反射防止効果を得ることはできない。第一の回折格子10の凸部は、空気側から順に、Ta25(回折格子凸部15)、Al23(エッチングストップ層13)、Ta25(第一のマッチング層12)の各材料により構成する。一方、回折格子凹部は、空気側から順に、Al23(エッチングストップ層13)、Ta25(第一のマッチング層12)の各材料により構成する。従って、このように異なる多層構造を有すると、通常の反射防止膜では、所望の機能を得ることは困難である。そこで、回折格子体は、表面上に、一旦、カバー層16を形成し、カバー層16の表面上に第二のマッチング層17を形成して第二の反射防止膜18とした。また、各層の膜厚については、一般的にマトリクス法と呼ばれる計算方法により計算され、本実施形態における最適値の例を算出すると以下のとおりであった。
カバー層(Ta25)=853Å
第二のマッチング層(SiO2)=1251Å
Next, the second antireflection film 18 will be described. Since the convex portion of the first diffraction grating 10 is made of Ta 2 O 5, about 13% of reflection occurs at the boundary with air. Thus, the second antireflection film 18 has a function of preventing light rays from being reflected at the boundary between the first diffraction grating 10 and the air and causing loss of light quantity. In the diffraction grating body, the configuration of the material of the convex portions and the concave portions of the first diffraction grating 10 is different, and an effective antireflection effect cannot be obtained with a normal antireflection film. The convex portions of the first diffraction grating 10 are Ta 2 O 5 (diffraction grating convex portion 15), Al 2 O 3 (etching stop layer 13), Ta 2 O 5 (first matching layer 12) in order from the air side. ). On the other hand, the diffraction grating concave portion is composed of Al 2 O 3 (etching stop layer 13) and Ta 2 O 5 (first matching layer 12) in order from the air side. Therefore, it is difficult to obtain a desired function with a normal antireflection film having such a different multilayer structure. Therefore, the diffraction grating body is formed with the cover layer 16 once on the surface, and the second matching layer 17 is formed on the surface of the cover layer 16 to form the second antireflection film 18. The film thickness of each layer is calculated by a calculation method generally called a matrix method, and the example of the optimum value in the present embodiment is as follows.
Cover layer (Ta 2 O 5 ) = 853 mm
Second matching layer (SiO 2 ) = 1251Å

次に、図2(b)について説明する。図2(b)は、CD用として用いられる785nmの波長の光線に対応する第二の回折格子の構成図である。第二の回折格子11は、ガラスなどからなる基板9の表面上から順に、第一のマッチング層19とエッチングストップ層20とにより構成する第一の反射防止膜21と、回折格子凸部22と、カバー層23と第二のマッチング層24とにより構成する第二の反射防止膜25とを積層したものである。また、各層は、第一のマッチング層19としてTa25を、エッチングストップ層20としてAl23を、回折格子凸部22としてTa25を、カバー層23としてTa25を、第二のマッチング層24としてSiO2を、材料としてそれぞれ使用した。 Next, FIG. 2B will be described. FIG. 2B is a configuration diagram of a second diffraction grating corresponding to a light beam having a wavelength of 785 nm used for CD. The second diffraction grating 11 includes, in order from the surface of the substrate 9 made of glass or the like, a first antireflection film 21 composed of a first matching layer 19 and an etching stop layer 20, a diffraction grating convex portion 22, A second antireflection film 25 constituted by a cover layer 23 and a second matching layer 24 is laminated. Further, each layer, the Ta 2 O 5 as the first matching layer 19, a for Al 2 O 3 etch stop layer 20, the Ta 2 O 5 as a diffraction grating protrusions 22, the Ta 2 O 5 as a cover layer 23 As the second matching layer 24, SiO 2 was used as a material.

次に、第一の反射防止膜21について説明する。第一の反射防止膜21は、基板9と回折格子凸部22との間で光線が反射し、光量損失が発生することを防止する機能を有するが、本発明においては、第一の反射防止膜21にエッチングストップ層20を含めたことが特徴である。回折格子体の製造方法については後述するが、回折格子は、ガラスなどからなる基板に高屈折率材料を蒸着した後、所定の形状にエッチングすることにより形成している。回折格子凸部22の高さは、回折格子が所定の機能を発揮する上で重要な要素であるが、エッチング精度は、一般的に蒸着の精度と比べて非常に劣っている。そこで、回折格子体は、エッチング精度を向上させるため、基板9の表面上にエッチングストップ層20を形成して、エッチング精度がばらついても確実に所定の位置でエッチングが停止するようにした。従って、エッチングストップ層20の材料は、回折格子凸部22を形成する高屈折率材料であるTa25に比べ、エッチングされ難い物質であるAl23とした。また、各層の膜厚については、一般的にマトリクス法と呼ばれる計算方法により計算され、本実施形態における最適値の例を算出すると以下のとおりであった。
第一のマッチング層(Ta25)=204Å
エッチングストップ層(Al23)=514Å
Next, the first antireflection film 21 will be described. The first antireflection film 21 has a function of preventing a light beam from being reflected between the substrate 9 and the diffraction grating convex portion 22 and causing a loss of light quantity. In the present invention, the first antireflection film 21 is provided. The film 21 includes the etching stop layer 20. Although a method for manufacturing the diffraction grating will be described later, the diffraction grating is formed by depositing a high refractive index material on a substrate made of glass or the like and then etching it into a predetermined shape. The height of the diffraction grating convex portion 22 is an important factor for the diffraction grating to exhibit a predetermined function, but the etching accuracy is generally very inferior to the deposition accuracy. Therefore, in order to improve the etching accuracy, the diffraction grating has an etching stop layer 20 formed on the surface of the substrate 9 to ensure that the etching stops at a predetermined position even if the etching accuracy varies. Therefore, the material of the etching stop layer 20 is Al 2 O 3 , which is a material that is difficult to be etched, compared to Ta 2 O 5 , which is a high refractive index material that forms the diffraction grating convex portion 22. The film thickness of each layer is calculated by a calculation method generally called a matrix method, and the example of the optimum value in the present embodiment is as follows.
First matching layer (Ta 2 O 5 ) = 204Å
Etching stop layer (Al 2 O 3 ) = 514 mm

次に、回折格子凸部22について説明する。本実施形態において、回折格子凸部22は、高屈折率材料により形成し、回折格子を透過する波長の光線が、回折格子の凸部と凹部との間で位相差が2πとなるような回折格子の溝の深さであるよう設定した。回折格子体の回折効率は、回折格子凸部22の高さhと、幅wとにより決定され、また、回折格子の繰り返しピッチpは、光ディスクの使用方法により決定される。回折格子凸部22は、光ディスクとしてCDに対応している。
位相型回折格子の回折効率は、前述したように、回折効率をηm(反射を含まないm次回折効率)とすると、スカラ回折理論を用いて前記式(1)のように表すことができる。そこで、所望の回折効率とピッチpを設定し、式(1)より、前記高さh、及び幅wを算出する。本実施形態における回折格子体のパラメータを算出した結果は、以下のとおりであった。
h=5670Å、p=20.0μm、w=5.00μm
Next, the diffraction grating convex portion 22 will be described. In the present embodiment, the diffraction grating convex portion 22 is formed of a high refractive index material, and a light beam having a wavelength that passes through the diffraction grating is diffracted so that a phase difference between the convex portion and the concave portion of the diffraction grating is 2π. It was set to be the groove depth of the lattice. The diffraction efficiency of the diffraction grating body is determined by the height h and the width w of the diffraction grating convex portion 22, and the repetition pitch p of the diffraction grating is determined by the method of using the optical disk. The diffraction grating convex portion 22 corresponds to a CD as an optical disk.
As described above, the diffraction efficiency of the phase type diffraction grating can be expressed by the above equation (1) using the scalar diffraction theory when the diffraction efficiency is ηm (mth-order diffraction efficiency not including reflection). Therefore, a desired diffraction efficiency and pitch p are set, and the height h and the width w are calculated from the equation (1). The result of calculating the parameters of the diffraction grating body in the present embodiment was as follows.
h = 5670 mm, p = 20.0 μm, w = 5.00 μm

次に、第二の反射防止膜25について説明する。第二の回折格子11の凸部は、Ta25からなるため、空気との境界で反射が約13%発生する。そこで、第二の反射防止膜25は、第二の回折格子11と空気との境界面で光線が反射し、光量損失が発生することを防止する機能を有する。第二の回折格子11の凸部と凹部の材質の構成は異なっており、通常の反射防止膜では有効な反射防止効果を得ることはできない。第二の回折格子11の凸部は、空気側から順に、Ta25(回折格子凸部22)、Al23(エッチングストップ層20)、Ta25(第一のマッチング層19)の各材料により構成する。一方、回折格子凹部は、空気側から順に、Al23(エッチングストップ層20)、Ta25(第一のマッチング層19)の各材料により構成する。従って、回折格子体は、このように異なる多層構造を有すると、通常の反射防止膜では、所望の機能を得ることは困難である。そこで、回折格子体は、表面上に、一旦、カバー層23を形成し、カバー層23の表面上に第二のマッチング層24を形成して第二の反射防止膜25とした。また、各層の膜厚については、一般的にマトリクス法と呼ばれる計算方法により計算され、本実施形態における最適値の例を算出すると以下のとおりであった。
カバー層(Ta25)=853Å
第二のマッチング層(SiO2)=1251Å
Next, the second antireflection film 25 will be described. Since the convex portion of the second diffraction grating 11 is made of Ta 2 O 5, about 13% of reflection occurs at the boundary with air. Therefore, the second antireflection film 25 has a function of preventing the light beam from being reflected by the boundary surface between the second diffraction grating 11 and the air and causing a light amount loss. The configuration of the material of the convex portion and the concave portion of the second diffraction grating 11 is different, and an effective antireflection effect cannot be obtained with a normal antireflection film. The convex portions of the second diffraction grating 11 are Ta 2 O 5 (diffraction grating convex portion 22), Al 2 O 3 (etching stop layer 20), Ta 2 O 5 (first matching layer 19) in order from the air side. ). On the other hand, the diffraction grating recess is formed of Al 2 O 3 (etching stop layer 20) and Ta 2 O 5 (first matching layer 19) in order from the air side. Therefore, if the diffraction grating has such a different multilayer structure, it is difficult to obtain a desired function with a normal antireflection film. Therefore, the diffraction grating body is formed with the cover layer 23 once on the surface, and the second matching layer 24 is formed on the surface of the cover layer 23 to form the second antireflection film 25. The film thickness of each layer is calculated by a calculation method generally called a matrix method, and the example of the optimum value in the present embodiment is as follows.
Cover layer (Ta 2 O 5 ) = 853 mm
Second matching layer (SiO 2 ) = 1251Å

図3は、本発明に係る回折格子体の数値データの例を示す表図である。図3は、DVDに対応した第一の回折格子10のデータと、CDに対応した第二の回折格子11のデータを示しており、光ディスクの使用目的により、回折格子凸部高さ、幅が異なっている。図3に示すように、DVDに対応した回折格子、及びCDに対応した回折格子ともに、回折格子凸部高さは、高屈折率材料を用いない従来の回折格子体と比べて1/2程度となっており、回折格子体の光量損失を低減する上で有効である。   FIG. 3 is a table showing an example of numerical data of the diffraction grating body according to the present invention. FIG. 3 shows data of the first diffraction grating 10 corresponding to DVD and data of the second diffraction grating 11 corresponding to CD. Depending on the purpose of use of the optical disk, the height and width of the convex part of the diffraction grating are different. Is different. As shown in FIG. 3, both the diffraction grating corresponding to the DVD and the diffraction grating corresponding to the CD have a diffraction grating convex portion height that is about ½ that of a conventional diffraction grating body that does not use a high refractive index material. This is effective in reducing the light amount loss of the diffraction grating body.

図4は、本発明に係る回折格子体の透過光量の波長依存性の例を示すグラフ図である。図4は、DVDに対応した660nmの波長の光線を入射した際の回折格子体の0次透過光量の波長依存性を示す。また、図4は、回折格子の基材としてSiO2を用いた従来の回折格子体と、回折格子の基材として高屈折率材料であるTa25を用いた回折格子体について、シミュレーションにより求めた透過光量の波長依存性を示すものである。また、回折格子の基材として高屈折率材料であるTa25を用いた回折格子体については、本発明に係る回折格子体のように反射防止膜を形成した場合と、反射防止膜を形成しない場合について記載した。SiO2を用いた従来の回折格子体の場合、回折格子凸部の高さは、1.4μm程度となり、回折格子凸部の斜面の光量損失が大きくなるが、回折格子の基材としてTa25を用いた本発明に係る回折格子体は、回折格子凸部の高さが0.68μm程度となり、光量損失が約1.4%減少した。一方、図4に示すように、回折格子の基材として高屈折率材料であるTa25を使用した場合であっても、回折格子体は、本発明の実施形態において説明した反射防止膜を形成しないと、高屈折率材料を使用したことによる光量損失低減の効果は低下する。 FIG. 4 is a graph showing an example of the wavelength dependence of the amount of transmitted light of the diffraction grating body according to the present invention. FIG. 4 shows the wavelength dependence of the 0th-order transmitted light amount of the diffraction grating when a light beam having a wavelength of 660 nm corresponding to DVD is incident. FIG. 4 shows a simulation result of a conventional diffraction grating body using SiO 2 as the base material of the diffraction grating and a diffraction grating body using Ta 2 O 5 which is a high refractive index material as the base material of the diffraction grating. This shows the wavelength dependency of the obtained transmitted light amount. In addition, with respect to a diffraction grating using Ta 2 O 5 which is a high refractive index material as a base material of the diffraction grating, the antireflection film is formed as in the case where the antireflection film is formed like the diffraction grating according to the present invention. The case of not forming was described. For conventional diffraction grating member with SiO 2, the height of the diffraction grating protrusions, becomes about 1.4 [mu] m, although light loss slope of the diffraction grating protrusions increases, Ta 2 as the base material of the diffraction grating In the diffraction grating according to the present invention using O 5 , the height of the convex part of the diffraction grating was about 0.68 μm, and the light loss was reduced by about 1.4%. On the other hand, as shown in FIG. 4, even when Ta 2 O 5 which is a high refractive index material is used as the base material of the diffraction grating, the diffraction grating body is the antireflection film described in the embodiment of the present invention. Otherwise, the effect of reducing the amount of light loss due to the use of the high refractive index material is reduced.

以上、回折格子の構成について説明したが、高屈折率材料としては、他にTiO2なども使用可能であり、誘電体以外に樹脂などを使用してもよい。
また、エッチングストップ層として、Al23を使用したが、他にMgF2なども使用可能である。
また、第二のマッチング層として、SiO2を使用したが、他にMgF2のような低屈折率材料なども使用可能である。
Although the configuration of the diffraction grating has been described above, TiO 2 or the like can be used as the high refractive index material, and a resin or the like may be used in addition to the dielectric.
In addition, Al 2 O 3 is used as the etching stop layer, but MgF 2 or the like can also be used.
Further, although SiO 2 is used as the second matching layer, a low refractive index material such as MgF 2 can also be used.

次に、本発明に係る回折格子体の製造方法について説明する。
図5は、本発明に係る回折格子体の製造手順を示すフローチャートである。製造手順は、回折格子体を構成する基板の一方の面の表面上に、DVDに対応した第一の回折格子を形成する第一の工程と、他方の面の表面上に、CDに対応した第二の回折格子を形成する第二の工程とにより構成する。
第一の工程を説明すると、まず、ガラス、水晶などの結晶材や透明な樹脂などを用いて、回折格子体を構成する基板を所定の寸法に加工する(ステップ1)。次に、加工した基板の一方の面の表面上に、第一のマッチング層として、Ta25を204Åの膜圧になるよう蒸着する(ステップ2)。次に、蒸着した第一のマッチング層の表面上に、エッチングストップ層として、Al23を514Åの膜圧となるよう蒸着する(ステップ3)。次に、蒸着したエッチングストップ層の表面上に回折格子となるTa25を、6845Åの膜厚となるよう蒸着する。このTa25による蒸着膜の膜圧が、DVDに対応した回折格子の重要なパラメータとなる回折格子凸部の高さとなる。(ステップ4)。
Next, a method for manufacturing a diffraction grating body according to the present invention will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing a manufacturing procedure of the diffraction grating body according to the present invention. The manufacturing procedure corresponds to the first step of forming a first diffraction grating corresponding to DVD on the surface of one side of the substrate constituting the diffraction grating body and the CD on the surface of the other side. And a second step of forming a second diffraction grating.
The first process will be described. First, a substrate constituting the diffraction grating body is processed into a predetermined dimension using a crystal material such as glass or quartz, a transparent resin, or the like (step 1). Next, Ta 2 O 5 is deposited on the surface of one surface of the processed substrate as a first matching layer so as to have a film pressure of 204 kg (step 2). Next, on the surface of the first matching layer deposited, as an etching stop layer, the Al 2 O 3 is deposited to a film thickness of 514A (Step 3). Next, Ta 2 O 5 serving as a diffraction grating is deposited on the surface of the deposited etching stop layer so as to have a film thickness of 6845 mm. The film pressure of the deposited film by Ta 2 O 5 is the height of the convex part of the diffraction grating, which is an important parameter of the diffraction grating corresponding to DVD. (Step 4).

次に、蒸着したTa25の表面上に、回折格子を形成する際にエッチングを行うため、フォトレジスト、或いは金属膜などを用いて所定の寸法のマスクパターンを形成する。所定の寸法は、回折格子の凸部幅3.98μm、回折格子の繰り返しピッチ20.0μmである(ステップ5)。次に、マスクパターンが形成された回折格子体の表面上をエッチングストップ層までエッチングし、所定の高さの回折格子凸部を形成したのち、マスクパターンを剥離する。エッチングストップ層は、エッチングし難い材質で構成されており、エッチングがエッチングストップ層に達するとエッチングが停止される。(ステップ6)。次に、回折格子体の表面上にカバー層としてTa25を853Åの膜厚となるよう蒸着する(ステップ7)。最後に、カバー層の表面上に、第二のマッチング層としてSiO2を1251Åの膜厚となるよう蒸着して回折格子体の片面の蒸着が完了する(ステップ8)。 Next, in order to perform etching when forming a diffraction grating on the surface of the deposited Ta 2 O 5 , a mask pattern having a predetermined dimension is formed using a photoresist or a metal film. The predetermined dimensions are a convex portion width of 3.98 μm and a repetition pitch of 20.0 μm of the diffraction grating (step 5). Next, the surface of the diffraction grating body on which the mask pattern is formed is etched up to the etching stop layer to form a diffraction grating convex portion having a predetermined height, and then the mask pattern is peeled off. The etching stop layer is made of a material that is difficult to etch, and the etching is stopped when the etching reaches the etching stop layer. (Step 6). Next, Ta 2 O 5 is deposited as a cover layer on the surface of the diffraction grating so as to have a thickness of 853 mm (step 7). Finally, SiO 2 is deposited as a second matching layer on the surface of the cover layer so as to have a thickness of 1251 mm, thereby completing the deposition on one side of the diffraction grating (step 8).

次に、第二の工程を説明する。回折格子体を構成する前記基板を反転させ、基板の他方の表面上に、第一のマッチング層として、Ta25を204Åの膜圧になるよう蒸着する(ステップ9)。次に、蒸着した第一のマッチング層の表面上に、エッチングストップ層として、Al23を514Åの膜圧となるよう蒸着する(ステップ10)。次に、蒸着したエッチングストップ層の表面上に回折格子となるTa25を、5670Åの膜圧になるよう蒸着する。このTa25による蒸着膜の膜圧が、CDに対応した回折格子の重要なパラメータとなる回折格子凸部の高さとなる(ステップ11)。 Next, the second step will be described. The substrate constituting the diffraction grating is inverted, and Ta 2 O 5 is deposited on the other surface of the substrate as a first matching layer so as to have a film pressure of 204 Å (step 9). Next, on the surface of the first matching layer deposited, as an etching stop layer, the Al 2 O 3 is deposited to a film thickness of 514A (step 10). Next, Ta 2 O 5 serving as a diffraction grating is vapor-deposited on the surface of the vapor-deposited etching stop layer so as to have a film pressure of 5670Å. The film pressure of the deposited film by Ta 2 O 5 becomes the height of the diffraction grating convex portion which is an important parameter of the diffraction grating corresponding to CD (step 11).

次に、蒸着したTa25の表面上に、回折格子を形成する際にエッチングを行うため、フォトレジスト、或いは金属膜などを用いて所定の寸法のマスクパターンを形成する。所定の寸法は、回折格子の凸部幅5.00μm、回折格子の繰り返しピッチ20.0μmである(ステップ12)。次に、マスクパターンが形成された回折格子体の表面をエッチングストップ層までエッチングし、所定の高さの回折格子凸部を形成したのち、マスクパターンを剥離する。エッチングストップ層は、エッチングし難い材質で構成されており、エッチングがエッチングストップ層に達するとエッチングが停止される。(ステップ13)。次に、回折格子体の表面上にカバー層としてTa25を853Åの膜厚となるよう蒸着する(ステップ14)。最後に、カバー層の表面上に、第二のマッチング層としてSiO2を1251Åの膜厚となるよう蒸着して回折格子体が完成する(ステップ15)。なお、図5に示したフローチャートは、片面蒸着の製造手順について説明しているが、2回の工程にわたる前記片面蒸着の製造手順を同時に行うことにより、両面蒸着を同様に実行できる。 Next, in order to perform etching when forming a diffraction grating on the surface of the deposited Ta 2 O 5 , a mask pattern having a predetermined dimension is formed using a photoresist or a metal film. The predetermined dimensions are a projection width of 5.00 μm of the diffraction grating and a repetition pitch of 20.0 μm of the diffraction grating (step 12). Next, the surface of the diffraction grating body on which the mask pattern is formed is etched to the etching stop layer to form a diffraction grating convex portion having a predetermined height, and then the mask pattern is peeled off. The etching stop layer is made of a material that is difficult to etch, and the etching is stopped when the etching reaches the etching stop layer. (Step 13). Next, Ta 2 O 5 is deposited as a cover layer on the surface of the diffraction grating so as to have a thickness of 853 mm (step 14). Finally, SiO 2 is deposited on the surface of the cover layer as a second matching layer to a thickness of 1251 mm to complete the diffraction grating (step 15). Note that the flowchart shown in FIG. 5 describes the manufacturing procedure for single-sided vapor deposition, but double-sided vapor deposition can be performed in the same way by simultaneously performing the single-sided vapor deposition manufacturing procedure over two steps.

以上、本実施形態においては、回折格子体が、ガラスなどからなる基板の光線の入射面、及び出射面の両面の表面上に、回折格子を所定の高さと繰り返しピッチで全面に形成した構造の回折格子体について説明した。また、回折格子体が、ガラスなどからなる基板の一方の面の表面上に、回折格子を所定の高さとピッチで全面に形成した構造の回折格子体についても、本発明を同様に適用可能である。   As described above, in the present embodiment, the diffraction grating body has a structure in which the diffraction grating is formed on the entire surface of the light incident surface and the output surface of the substrate made of glass or the like at a predetermined height and a repetitive pitch. The diffraction grating body has been described. Further, the present invention can be similarly applied to a diffraction grating having a structure in which the diffraction grating is formed on the entire surface of one surface of a substrate made of glass or the like with a predetermined height and pitch. is there.

図6に示す光ヘッド装置26は、DVD用として660nmの波長λ1のレーザ光を発光する発光素子27aと、CD用として785nmの波長λ2のレーザ光を発光する発光素子27bが微小間隔離れた状態で、単一の筐体内に設けられて光源(発光部)27として構成されている。
前記光ヘッド装置26には、光学系として、前記回折格子体8が前記光源27の発光側の前方に配置され、その他偏光ビームスプリッタ(以下、PBSと称す)28、フロントモニター29、コリメータレンズ30、広帯域1/4波長板31、対物レンズ32、光ディスク記録媒体33及び受光部34が所定の位置に配置されている。
The optical head device 26 shown in FIG. 6 is in a state where a light emitting element 27a that emits laser light having a wavelength λ1 of 660 nm for DVD and a light emitting element 27b that emits laser light having a wavelength λ2 of 785 nm are used for CD. Thus, the light source (light emitting unit) 27 is provided in a single casing.
In the optical head device 26, as the optical system, the diffraction grating body 8 is disposed in front of the light emission side of the light source 27, and other polarizing beam splitter (hereinafter referred to as PBS) 28, front monitor 29, and collimator lens 30. The broadband quarter-wave plate 31, the objective lens 32, the optical disc recording medium 33, and the light receiving unit 34 are arranged at predetermined positions.

前記光源27の発光素子27a、27bの一方から発せられた直線偏光35のレーザ光は、前記回折格子体8を通過して3ビーム光となりPBS28に入射する。前記入射3ビーム光はPBS28のミラー面28aで約90%が光ディスク記録媒体33側へ反射し、約10%が透過してフロントモニター29で検出されて前記光源27から出射したレーザ光の強度等を制御する。前記PBS28のミラー面28aで反射した3ビーム光はコリメータレンズ30で平行光に調整され、広帯域1/4波長板31にて円偏光36のレーザ光に変換され、対物レンズ32で集光されて光ディスク記録媒体33の表面のピット33aにレーザ光のスポット光を形成する。そして、前記ピット33aで前記円偏光36は逆回転の円偏光37のレーザ光(戻りレーザ光)となって反射する。反射した戻りレーザ光は、対物レンズ32を通過し広帯域1/4波長板で前記直線偏光35とは直交関係となる直線偏光38に変換されてコリメータレンズ30を通り、PBS28を透過して、受光部34の受光素子へ入射する。   Laser light of linearly polarized light 35 emitted from one of the light emitting elements 27 a and 27 b of the light source 27 passes through the diffraction grating body 8 and becomes three-beam light and enters the PBS 28. About 90% of the incident three-beam light is reflected by the mirror surface 28a of the PBS 28 toward the optical disc recording medium 33 side, and about 10% is transmitted and detected by the front monitor 29. The intensity of the laser light emitted from the light source 27, etc. To control. The three-beam light reflected by the mirror surface 28a of the PBS 28 is adjusted to parallel light by the collimator lens 30, converted to circularly polarized laser light by the broadband quarter wavelength plate 31, and condensed by the objective lens 32. Laser light spot light is formed on the pits 33 a on the surface of the optical disk recording medium 33. The circularly polarized light 36 is reflected by the pits 33a as laser light (returned laser light) of reversely polarized circularly polarized light 37. The reflected return laser light passes through the objective lens 32, is converted into linearly polarized light 38 having a perpendicular relationship with the linearly polarized light 35 by the broadband quarter wave plate, passes through the collimator lens 30, passes through the PBS 28, and is received. Incident on the light receiving element of the unit 34.

前記受光部34の受光素子はピンフォトダイオードで形成されており、この素子で検知された信号に応じて対物レンズ32を光ディスク記録媒体33の表面に沿うトラッキング方向へ補正し、またディスク面に直交するフォーカシング方向へ補正することができる。
また、図示していないが、前記光ヘッド装置26には前記対物レンズ32を微動自在に支持するレンズホルダが設けられ、このレンズホルダを微駆動させる駆動手段が設けられている。前記駆動手段による動力により、対物レンズ5がトラッキング方向とフォーカシ
ング方向へ微駆動可能とされている。
The light receiving element of the light receiving unit 34 is formed of a pin photodiode, and the objective lens 32 is corrected in the tracking direction along the surface of the optical disk recording medium 33 according to the signal detected by this element, and is orthogonal to the disk surface. It is possible to correct in the focusing direction.
Although not shown in the drawing, the optical head device 26 is provided with a lens holder that supports the objective lens 32 in a finely movable manner, and is provided with driving means for finely driving the lens holder. The objective lens 5 can be finely driven in the tracking direction and the focusing direction by the power of the driving means.

なお、本発明に係る2波長に対応する回折格子体8における回折格子の凸部の幅と周期の比を変えることにより、回折効率を調整した回折格子体を構成する技術は、異なる2つの波長が、660nm波長と785nm波長の組み合わせだけに限定されず、405nm波長と660nm波長の組み合わせ、または405nm波長と785nm波長の組み合わせにおいても適用できる。   The technique for constructing a diffraction grating body in which the diffraction efficiency is adjusted by changing the ratio of the width and period of the convex portion of the diffraction grating in the diffraction grating body 8 corresponding to two wavelengths according to the present invention is different in two wavelengths. However, the present invention is not limited to the combination of the 660 nm wavelength and the 785 nm wavelength, and can be applied to the combination of the 405 nm wavelength and the 660 nm wavelength, or the combination of the 405 nm wavelength and the 785 nm wavelength.

本発明に係る回折格子体の実施形態を示す構造図である。1 is a structural diagram showing an embodiment of a diffraction grating body according to the present invention. 本発明に係る回折格子体の回折格子部分の拡大図である。It is an enlarged view of the diffraction grating part of the diffraction grating body which concerns on this invention. 本発明に係る回折格子体の数値データの例を示す表図である。It is a table | surface figure which shows the example of the numerical data of the diffraction grating body which concerns on this invention. 本発明に係る回折格子体の透過光量の波長依存性の例を示すグラフ図である。It is a graph which shows the example of the wavelength dependence of the transmitted light quantity of the diffraction grating body which concerns on this invention. 本発明に係る回折格子体の製造手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacture procedure of the diffraction grating body which concerns on this invention. 本発明に係る回折格子体が搭載された光ヘッド装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the optical head apparatus by which the diffraction grating body based on this invention is mounted. 従来の回折格子体の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional diffraction grating body. 従来の回折格子体の構造例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the conventional diffraction grating body.

符号の説明Explanation of symbols

1・・回折格子体、2・・基板、3・・回折格子、4・・回折格子体、5・・基板、6・・第一の回折格子、7・・第二の回折格子、8・・回折格子体、9・・基板、10・・第一の回折格子、11・・第二の回折格子、12・・第一のマッチング層、13・・エッチングストップ層、14・・第一の反射防止膜、15・・回折格子凸部、16・・カバー層、17・・第二のマッチング層、18・・第二の反射防止膜、19・・第一のマッチング層、20・・エッチングストップ層、21・・第一の反射防止膜、22・・回折格子凸部、23・・カバー層、24・・第二のマッチング層、25・・第二の反射防止膜、26・・光ヘッド装置、27・・光源、27a・・発光素子、27b・・発光素子、28・・偏光ビームスプリッタ、28a・・ミラー面、29・・フロントモニター、30・・コリメータレンズ、31・・広帯域1/4波長板、32・・対物レンズ、33・・光ディスク記録媒体、33a・・ピット、34・・受光部、35・・直線偏光、36・・円偏光、37・・円偏光、38・・直線偏光   1 .... Diffraction grating body 2 .... Substrate 3 .... Diffraction grating 4 .... Diffraction grating body 5 .... Substrate 6 ... First diffraction grating 7 .... Second diffraction grating 8. .Diffraction grating body 9 .. Substrate 10.. First diffraction grating 11.. Second diffraction grating 12.. First matching layer 13.. Etching stop layer 14. Anti-reflective coating, 15 .... Diffraction grating convex part, 16 .... Cover layer, 17 .... Second matching layer, 18 .... Second anti-reflective coating, 19 .... First matching layer, 20 .... Etching Stop layer 21... First antireflection film 22.. Diffraction grating convex part 23.. Cover layer 24.. Second matching layer 25.. Second antireflection film 26. Head device, 27 .... light source, 27a ... light emitting element, 27b ... light emitting element, 28 ... polarizing beam splitter, 28a -Mirror surface, 29-Front monitor, 30-Collimator lens, 31-Broadband quarter wave plate, 32-Objective lens, 33-Optical disk recording medium, 33a-Pit, 34-Light-receiving unit, 35 ... Linear polarization, 36 ... Circular polarization, 37 ... Circular polarization, 38 ... Linear polarization

Claims (10)

回折格子体を構成する基板の入射面及び出射面のそれぞれの表面上に、凸部と凹部を周期的に形成した第一の回折格子と第二の回折格子とを備えた回折格子体であって、
前記第一の回折格子は、第一の波長の光線をメインビームとなる0次光とサイドビームとなる二つの±1次光に回折すると共に、第二の波長の光線を透過させるものであり、
前記第二の回折格子は、第二の波長の光線をメインビームとなる0次光とサイドビームとなる二つの±1次光に回折すると共に、第一の波長の光線を透過させるものであり、
前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子は、前記基板と比べて高屈折率な材料により形成されると共に、前記基板と前記第一の回折格子との境界面、及び前記基板と前記第二の回折格子との境界面には、それぞれ第一の反射防止膜を形成し、前記第一の回折格子と空気との境界面、及び前記第二の回折格子と空気との境界面には、それぞれ第二の反射防止膜を形成していることを特徴とする回折格子体。
A diffraction grating body comprising a first diffraction grating and a second diffraction grating in which convex portions and concave portions are periodically formed on respective surfaces of an incident surface and an output surface of a substrate constituting the diffraction grating body. And
The first diffraction grating diffracts a light beam having a first wavelength into zero-order light serving as a main beam and two ± first-order light beams serving as side beams and transmits a light beam having a second wavelength. ,
The second diffraction grating diffracts a light beam having a second wavelength into zero-order light as a main beam and two ± first-order lights as side beams and transmits a light beam having the first wavelength. ,
The first diffraction grating and the second diffraction grating are formed of a material having a higher refractive index than the substrate, and a boundary surface between the substrate and the first diffraction grating, and the substrate A first antireflection film is formed on the boundary surface between the second diffraction grating and the boundary surface between the first diffraction grating and air, and the boundary surface between the second diffraction grating and air. The diffraction grating body is characterized in that a second antireflection film is formed.
前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子を形成する高屈折率材料は、Ta25、或いはTiO2であることを特徴とする請求項1に記載の回折格子体。 2. The diffraction grating body according to claim 1, wherein the high refractive index material forming the first diffraction grating and the second diffraction grating is Ta 2 O 5 or TiO 2 . 前記第一の反射防止膜は、前記基板の表面上に第一のマッチング層を形成した後、該第一のマッチング層の表面上にエッチングストップ層を形成したものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回折格子体。   The first antireflection film is obtained by forming a first matching layer on the surface of the substrate and then forming an etching stop layer on the surface of the first matching layer. Item 3. The diffraction grating body according to Item 1 or 2. 前記第一のマッチング層の材料は、Ta25であり、前記エッチングストップ層の材料は、Al23、或いはMgF2であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の回折格子体。 The material of the first matching layer is Ta 2 O 5 , and the material of the etching stop layer is Al 2 O 3 or MgF 2 . The diffraction grating body according to one item. 前記第二の反射防止膜は、前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子の表面上にカバー層を形成した後、該カバー層の表面上に第二のマッチング層を形成したものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の回折格子体。   The second antireflection film is formed by forming a cover layer on the surface of the first diffraction grating and the second diffraction grating, and then forming a second matching layer on the surface of the cover layer. The diffraction grating body according to any one of claims 1 to 4, wherein 前記カバー層の材料は、Ta25であり、前記第二のマッチング層の材料は、SiO2であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の回折格子体。 6. The diffraction grating according to claim 1, wherein the material of the cover layer is Ta 2 O 5 , and the material of the second matching layer is SiO 2. body. 前記第一の回折格子、及び前記第二の回折格子は、第一の回折格子、及び第二の回折格子を透過する光線が、凸部と凹部との間で位相差が2πとなるような回折格子の溝の深さであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の回折格子体。   The first diffraction grating and the second diffraction grating are such that the light beam transmitted through the first diffraction grating and the second diffraction grating has a phase difference of 2π between the convex portion and the concave portion. The diffraction grating body according to any one of claims 1 to 6, wherein the diffraction grating body has a groove depth of the diffraction grating. 前記第一の波長が660nmであり、前記第二の波長が785nmであり、前記第一の回折格子の溝の深さは6845Å、回折格子凸部の幅は3.98μm、回折格子の繰り返しピッチは20.0μmであり、前記第二の回折格子の溝の深さは5670Å、回折格子凸部の幅は5.00μm、回折格子の繰り返しピッチは20.0μmであることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の回折格子体。   The first wavelength is 660 nm, the second wavelength is 785 nm, the groove depth of the first diffraction grating is 6845 mm, the width of the diffraction grating convex part is 3.98 μm, and the repetition pitch of the diffraction grating The depth of the groove of the second diffraction grating is 5670 mm, the width of the convex part of the diffraction grating is 5.00 μm, and the repetition pitch of the diffraction grating is 20.0 μm. The diffraction grating body according to any one of claims 1 to 7. 第一の波長および第二の波長の光線を出射する光源と、前記第一の波長および前記第二の波長の光線を光記録媒体に集光する対物レンズとを備え、光記録媒体に情報の記録・再生を行う光ヘッド装置であって、
前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に、請求項1乃至8に記載の回折格子体が設置されている光ヘッド装置。
A light source that emits light beams of a first wavelength and a second wavelength; and an objective lens that focuses the light beams of the first wavelength and the second wavelength on an optical recording medium; An optical head device for recording / reproducing,
An optical head device in which the diffraction grating body according to claim 1 is installed in an optical path between the light source and the objective lens.
回折格子体を構成する基板の入射面、及び出射面のそれぞれの表面上に、凸部と凹部を周期的に形成した第一の回折格子と第二の回折格子とを備えた回折格子体の製造方法であって、
所定の寸法に加工した基板の一方の表面上に、第一のマッチング層を蒸着するステップと、蒸着した前記第一のマッチング層の表面上に、エッチングストップ層を蒸着するステップと、蒸着した前記エッチングストップ層の表面上に、回折格子となる高屈折率材料を蒸着するステップと、蒸着した前記高屈折率材料の表面上に、所定の寸法のマスクパターンを形成するステップと、前記マスクパターンが形成された回折格子体の表面をエッチングストップ層までエッチングするステップと、エッチングした前記回折格子体の表面上に、カバー層を蒸着するステップと、蒸着した前記カバー層の表面上に、第二のマッチング層を蒸着するステップと、を含む第一の回折格子を形成する第一の工程と、
回折格子体を構成する前記基板を反転させ、基板の他方の表面上に、第一のマッチング層を蒸着するステップと、蒸着した前記第一のマッチング層の表面上に、エッチングストップ層を蒸着するステップと、蒸着した前記エッチングストップ層の表面上に、回折格子となる高屈折率材料を蒸着するステップと、蒸着した前記高屈折率材料の表面上に、所定の寸法のマスクパターンを形成するステップと、前記マスクパターンが形成された回折格子体の表面をエッチングストップ層までエッチングするステップと、エッチングした前記回折格子体の表面上に、カバー層を蒸着するステップと、蒸着した前記カバー層の表面上に、第二のマッチング層を蒸着するステップと、を含む第二の回折格子を形成する第二の工程からなることを特徴とする回折格子体の製造方法。
A diffraction grating body comprising a first diffraction grating and a second diffraction grating each having a convex portion and a concave portion periodically formed on the incident surface and the outgoing surface of the substrate constituting the diffraction grating body. A manufacturing method comprising:
Depositing a first matching layer on one surface of the substrate processed to a predetermined dimension; depositing an etching stop layer on the deposited surface of the first matching layer; Depositing a high refractive index material to be a diffraction grating on the surface of the etching stop layer; forming a mask pattern of a predetermined dimension on the deposited surface of the high refractive index material; and Etching the surface of the formed diffraction grating to an etching stop layer; depositing a cover layer on the etched surface of the diffraction grating; and secondly depositing a cover layer on the surface of the deposited cover layer. Depositing a matching layer; and forming a first diffraction grating comprising:
Inverting the substrate constituting the diffraction grating, depositing a first matching layer on the other surface of the substrate, and depositing an etching stop layer on the surface of the deposited first matching layer A step of depositing a high refractive index material to be a diffraction grating on the surface of the deposited etching stop layer, and a step of forming a mask pattern having a predetermined dimension on the surface of the deposited high refractive index material Etching the surface of the diffraction grating body on which the mask pattern is formed up to an etching stop layer, depositing a cover layer on the etched surface of the diffraction grating body, and the surface of the deposited cover layer And depositing a second matching layer, and comprising a second step of forming a second diffraction grating. Method of manufacturing a diffraction grating body.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018025748A (en) * 2016-05-12 2018-02-15 Jxtgエネルギー株式会社 Optical phase difference member and projector
JP2019028083A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 Agc株式会社 Optical element
JP2019035947A (en) * 2017-08-16 2019-03-07 ルーメンタム オペレーションズ エルエルシーLumentum Operations LLC Multilayer thin film laminate for diffractive optical element
KR20190032217A (en) * 2017-09-18 2019-03-27 루멘텀 오퍼레이션즈 엘엘씨 Diffractive optical element
CN115933032A (en) * 2022-11-18 2023-04-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ultrahigh diffraction efficiency grating
US11644683B2 (en) 2020-06-17 2023-05-09 Himax Technologies Limited Optical element including at least two diffractive layers
US11686890B2 (en) 2017-08-16 2023-06-27 Lumentum Operations Llc Multi-level diffractive optical element thin film coating

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018025748A (en) * 2016-05-12 2018-02-15 Jxtgエネルギー株式会社 Optical phase difference member and projector
JP2019028083A (en) * 2017-07-25 2019-02-21 Agc株式会社 Optical element
JP2019035947A (en) * 2017-08-16 2019-03-07 ルーメンタム オペレーションズ エルエルシーLumentum Operations LLC Multilayer thin film laminate for diffractive optical element
US11543562B2 (en) 2017-08-16 2023-01-03 Lumentum Operations Llc Multi-layer thin film stack for diffractive optical elements
US11686890B2 (en) 2017-08-16 2023-06-27 Lumentum Operations Llc Multi-level diffractive optical element thin film coating
JP7383372B2 (en) 2017-08-16 2023-11-20 ルーメンタム オペレーションズ エルエルシー Multilayer thin film laminate for diffractive optical elements
KR20190032217A (en) * 2017-09-18 2019-03-27 루멘텀 오퍼레이션즈 엘엘씨 Diffractive optical element
US11762134B2 (en) 2017-09-18 2023-09-19 Lumentum Operations Llc Diffractive optical element
KR102649785B1 (en) * 2017-09-18 2024-03-20 루멘텀 오퍼레이션즈 엘엘씨 Diffractive optical element
US11644683B2 (en) 2020-06-17 2023-05-09 Himax Technologies Limited Optical element including at least two diffractive layers
CN115933032A (en) * 2022-11-18 2023-04-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ultrahigh diffraction efficiency grating

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