JP7151033B2 - Optical element manufacturing method - Google Patents
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Description
この発明は、回折光学素子等の微細構造を有する光学素子を製造するための光学素子製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element manufacturing method for manufacturing an optical element having a fine structure such as a diffractive optical element.
回折光学素子等の光学素子の製造は、ガラス素材を研磨や研削によって所定形状に加工し、コーティングや化学エッチング加工を施すことによって、微細構造を形成する方法が一般的である。その加工技術には一定の限界があり、所望の微細構造を有する光学素子を製造できない場合も多い。 Optical elements such as diffractive optical elements are generally manufactured by polishing or grinding a glass material into a predetermined shape, followed by coating or chemical etching to form a fine structure. The processing technology has certain limits, and in many cases it is not possible to manufacture an optical element having a desired microstructure.
近年は、微細構造を有する三次元構造物を形成する技術の一つとして、三次元プリンタの開発が進められている。この三次元プリンタは、その素材として例えばプラスチックや金属が用いられるのが一般的である。プラスチックの場合、ノズルから熱可塑性の樹脂を噴射して順次積層させる方法がある。また、金属の場合、ノズルから粉末状の金属を噴射するとともに、この粉末状の金属にレーザ光を当てて焼結させつつ積層する方法がある。これに対して、光学素子の材料として一般的に用いられるガラスは適切な積層方法がなく、微細構造を有するガラス製の三次元構造体は一般的に存在しなかった。 In recent years, three-dimensional printers have been developed as one of techniques for forming a three-dimensional structure having a fine structure. The three-dimensional printer generally uses, for example, plastic or metal as its material. In the case of plastic, there is a method of injecting thermoplastic resin from a nozzle to sequentially laminate layers. In the case of metal, there is a method of injecting powdered metal from a nozzle and irradiating the powdered metal with a laser beam to sinter and laminate the layers. On the other hand, there is no suitable lamination method for glass, which is generally used as a material for optical elements, and there has generally been no three-dimensional structure made of glass having a fine structure.
ガラスを素材とする三次元造形法を確立すべく、例えば下記非特許文献１においては、微細粒子状の石英ガラスと少量の液状ポリマーを混ぜて混合物とし、この混合物に光を照射して、照射部分の液状ポリマーを硬化させた硬化体を形成する。そして、この硬化体を溶媒に浸漬して、未硬化の液状ポリマーを除去する。さらに、この硬化体を加熱することによって、硬化した液状ポリマーを除去するとともに、微細粒状の石英ガラスを焼結して石英ガラスからなる三次元構造体を形成する。
In order to establish a three-dimensional fabrication method using glass as a material, for example, in Non-Patent
非特許文献１に係る構成は、石英ガラスの焼結の際に、除去したポリマーの部分に空洞が残留したり、この空洞が収縮する際にサイズ変化が生じたりすることが多く、構造体内部の完全性や寸法精度が要求される光学素子として適用することができない。
In the structure according to
そこで、この発明は、微細構造を有する三次元立体形状の光学素子を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a three-dimensional optical element having a fine structure.
上記の課題を解決するために、この発明においては、ケイ素化合物を含む溶媒中の所定箇所にレーザ光を照射し、その照射領域において前記溶媒を硬化させ、透明体からなる硬化体を形成する工程と、前記硬化体に対して、前記レーザ光の照射領域を移動させる工程と、を含み、前記硬化体の連続体である３次元立体形状の光学素子を形成する光学素子製造方法を構成した。 In order to solve the above problems, in the present invention, there is provided a step of irradiating a predetermined portion in a solvent containing a silicon compound with a laser beam, curing the solvent in the irradiated region, and forming a cured body composed of a transparent body. and a step of moving the irradiation area of the laser beam with respect to the cured body, thereby forming an optical element manufacturing method for forming an optical element having a three-dimensional shape as a continuous body of the cured body.
このように、溶媒をレーザ光の照射によって硬化させるとともに、その照射領域を移動させることによって、容易に三次元立体形状の光学素子を形成することができる。しかも、レーザ光は、光学系によってその波長程度まで集光することができるため、波長程度の微細構造を形成することができる。 In this manner, a three-dimensional optical element can be easily formed by curing the solvent by irradiating the laser light and moving the irradiated region. Moreover, since the laser light can be condensed to about the wavelength by the optical system, it is possible to form a fine structure of about the wavelength.
前記構成においては、前記溶媒が、［－Ｏ－Ｓｉ（ＣＨ３）２－Ｏ－］構造を含むシリコーンオイルであり、前記硬化体が、酸化ケイ素を含むのが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the solvent is a silicone oil containing a [--O--Si(CH 3 ) 2 --O--] structure, and the cured product contains silicon oxide.
このシリコーンオイルを採用すると、レーザ光の照射によって、Ｓｉ－Ｏ間の結合を残しつつ、Ｓｉ－Ｃ間の結合、及び、Ｃ－Ｈ間の結合を切ることができ、このシリコーンオイルから速やかにＳｉＯ２を含むガラスを生成することができる。 When this silicone oil is employed, the Si--C bond and the C--H bond can be cut by irradiation with a laser beam while leaving the Si--O bond. Glasses containing SiO 2 can be produced.
前記シリコーンオイルを用いる場合、前記レーザ光の波長を１０ｎｍ以上２７２ｎｍ以下の範囲内とすることができる。 When the silicone oil is used, the wavelength of the laser light can be in the range of 10 nm or more and 272 nm or less.
このシリコーンオイルのＳｉ－Ｃ間の結合エネルギーは約１０５ｋｃａｌ／ｍｏｌ、Ｃ－Ｈ間の結合エネルギーは約８１ｋｃａｌ／ｍｏｌである。波長が２７２ｎｍ以下のレーザ光は、約１０５ｋｃａｌ／ｍｏｌ以上のエネルギーを有しているため、このレーザ光の照射によって、Ｓｉ－Ｃ間の結合、及び、Ｃ－Ｈ間の結合をスムーズに切ることができる。なお、波長が１０ｎｍ未満のレーザ光は、レーザ装置に起因して十分な照射強度を得ることが難しくなるため好ましくない。 The bond energy between Si—C of this silicone oil is about 105 kcal/mol, and the bond energy between CH is about 81 kcal/mol. Laser light with a wavelength of 272 nm or less has an energy of about 105 kcal/mol or more, so that the irradiation of this laser light smoothly cuts the bonds between Si—C and the bonds between C—H. can be done. Note that laser light with a wavelength of less than 10 nm is not preferable because it is difficult to obtain sufficient irradiation intensity due to the laser device.
前記シリコーンオイルを用いる場合、前記レーザ光の波長を２７２ｎｍを越え１１００ｎｍ以下の範囲内とし、このレーザ光が集光されて前記照射領域において多光子遷移状態となることによって前記溶媒が硬化しており、前記レーザ光の入射方向を法線とする平面内における微細度が前記レーザ光の波長よりも小さい構成とすることもできる。 When the silicone oil is used, the wavelength of the laser light is in the range of more than 272 nm and 1100 nm or less, and the solvent is cured by condensing the laser light and creating a multiphoton transition state in the irradiation region. Alternatively, the fineness in a plane normal to the incident direction of the laser beam may be smaller than the wavelength of the laser beam.
集光されたレーザ光の照射領域においては、照射領域の中心部ほどビーム強度が高く、周囲に向かうほどビーム強度が低下する分布を有している。Ｓｉ－Ｃ間の結合、及び、Ｃ－Ｈ間の結合を切るためには、通常はこれらの結合エネルギーに対応する波長（例えば、Ｓｉ－Ｃ間の結合を切るためには２７２ｎｍ以下）のレーザ光を照射する必要がある。ところが、ビーム強度がある閾値を超えると、結合エネルギーに対応する波長よりも波長の長いレーザ光で結合を切ることができる多光子遷移（多光子吸収）状態となる。 The irradiation area of the condensed laser light has a distribution in which the beam intensity increases toward the center of the irradiation area and decreases toward the periphery. In order to cut Si--C bonds and C--H bonds, a laser with a wavelength corresponding to these bond energies (for example, 272 nm or less for cutting Si--C bonds) It is necessary to irradiate light. However, when the beam intensity exceeds a certain threshold, a multiphoton transition (multiphoton absorption) state occurs in which the bond can be broken by a laser beam having a longer wavelength than the wavelength corresponding to the bond energy.
この照射領域は、最小でレーザ光の波長程度まで絞ることができるが、集光されたビーム強度がある閾値を超える領域を、その照射領域の中心部に近い領域だけとすることができる。この場合、多光子遷移状態によって溶媒が硬化する領域はレーザ光の波長よりも狭く、このレーザ光の照射によって、高い微細度を有する硬化体を形成することができる。 This irradiation area can be narrowed down to the wavelength of the laser light at the minimum, but the area where the intensity of the condensed beam exceeds a certain threshold can be limited to the area near the center of the irradiation area. In this case, the region where the solvent is cured by the multiphoton transition state is narrower than the wavelength of the laser light, and a cured body having a high degree of fineness can be formed by the irradiation of this laser light.
なお、波長が１１００ｎｍより長くなると、多光子遷移状態を得るための必要光子数が増大し（例えば５光子等）、多光子遷移状態となりにくくなるため好ましくない。 If the wavelength is longer than 1100 nm, the number of photons required to obtain a multiphoton transition state increases (for example, 5 photons), making it difficult to obtain a multiphoton transition state, which is not preferable.
前記レーザ光の波長を２７２ｎｍを越え１１００ｎｍ以下の範囲内とした構成においては、前記レーザ光のパルス幅が０．１ピコ秒以上１０ピコ秒以下であるのが好ましい。 In the configuration in which the wavelength of the laser light is in the range of more than 272 nm and less than or equal to 1100 nm, the pulse width of the laser light is preferably 0.1 picoseconds or more and 10 picoseconds or less.
パルス幅をこの範囲内とすることにより、溶媒の硬化に伴う欠陥の発生や、硬化体の過熱に伴う問題を防止することができる。パルス幅が０．１ピコ秒より短いと、トンネル効果等の他の非線形現象により、Ｓｉ－Ｏ結合の切断等の欠陥を生じ得るため好ましくない。また、パルス幅が１０ピコ秒より長いと、硬化体が過熱して膨張し、所望の形状を得られにくくなるため好ましくない。なお、パルス幅を１ピコ秒以上１０ピコ秒以下とすると、前記欠陥の抑制の点でさらに好ましい。 By setting the pulse width within this range, it is possible to prevent defects due to curing of the solvent and problems due to overheating of the cured body. If the pulse width is shorter than 0.1 picoseconds, other nonlinear phenomena such as the tunnel effect may cause defects such as breakage of Si—O bonds, which is not preferable. On the other hand, if the pulse width is longer than 10 picoseconds, the cured body will overheat and expand, making it difficult to obtain a desired shape, which is not preferable. It is more preferable to set the pulse width to 1 picosecond or more and 10 picosecond or less in terms of suppressing the defects.
この発明では、ケイ素化合物を含む溶媒中の所定箇所にレーザ光を照射し、その照射領域において前記溶媒を硬化させ、透明体からなる硬化体を形成する工程と、前記硬化体に対して、前記レーザ光の照射領域を移動させる工程と、を含み、前記硬化体の連続体である３次元立体形状の光学素子を形成する光学素子製造方法を構成した。この製造方法によると、容易に三次元立体形状の光学素子を形成することができる。しかも、レーザ光は、光学系によってその波長程度まで集光することができるため、波長程度の微細構造を形成することができる。 In the present invention, a step of irradiating a predetermined location in a solvent containing a silicon compound with a laser beam to cure the solvent in the irradiated region to form a cured body composed of a transparent body; and a step of moving the irradiation area of the laser light, and forming an optical element having a three-dimensional shape as a continuous body of the cured body. According to this manufacturing method, a three-dimensional three-dimensional optical element can be easily formed. Moreover, since the laser light can be condensed to about the wavelength by the optical system, it is possible to form a fine structure of about the wavelength.
この発明に係る光学素子製造方法に用いられる製造装置（第一実施例）の概略図を図１に示す。この製造装置は、レーザ装置１０、照射光学系１１、及び、溶媒槽１２を主要な構成要素としている。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a manufacturing apparatus (first embodiment) used in the optical element manufacturing method according to the present invention. This manufacturing apparatus has a
レーザ装置１０として、第一実施例では、パルス発振のＮｄ：ＹＶＯ４レーザ（パルス幅：１０ピコ秒）を採用し、その第二高調波（波長：約５３０ｎｍ）を照射する構成とした。なお、レーザ装置１０の種類はこれに限定されず、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ等の他のレーザ装置を採用し、その第二高調波（波長：約５３０ｎｍ）を照射する構成とすることもできるが、波長が２７２ｎｍを越え１１００ｎｍ以下の範囲内とするのが好ましい。また、レーザ光のパルス幅は、適宜変更することができるが、０．１ピコ秒以上１０ピコ秒以下の範囲内とするのが好ましく、１ピコ秒以上１０ピコ秒以下の範囲内とするのがさらに好ましい。
In the first embodiment, as the
照射光学系１１は、第一実施例では、ミラー１３とレンズ１４によって構成されている。ミラー１３は可動式となっており（図１中の矢印ｒ１参照）、後述する溶媒槽１２内の溶媒１５のレーザ光Ｂによる照射領域Ｒ（図２参照）の水平方向位置を自在に調節することができる。レンズ１４はレーザ光Ｂの光軸方向に移動可能となっており（図１中の矢印ｒ２参照）、光軸方向の焦点位置を自在に調節することができる。ミラー１３及びレンズ１４を移動させるために、多軸稼動（例えば、ＸＹＺ軸稼動、又は、θ回転とｒＺ軸稼動）が可能な駆動系（図示せず）を採用することができる。なお、ミラー１３及びレンズ１４の位置や数は、レーザ装置１０と溶媒槽１２の位置関係等に対応して適宜変更することができる。
The irradiation
溶媒槽１２は、上面が開口し、溶媒１５で満たされた槽である。第一実施例では、溶媒１５としてシリコーンオイル（信越化学製）を使用した。このシリコーンオイルは、［－Ｏ－Ｓｉ（ＣＨ３）２－Ｏ－］構造を含んでいる。溶媒１５中には、この溶媒１５を硬化させた硬化体１６の台座となる基板１７が設けられている。第一実施例では、基板として所定形状に切断した板状のシリコンを採用しているが、この基板の種類は適宜変更することができる。図２に示すように、基板１７上にレーザ光Ｂがほぼ焦点を結ぶように、レンズ１４の位置が調節される。基板１７上の照射領域Ｒにおけるビーム径はＤ１である。
The
なお、第一実施例では、照射光学系１１のミラー１３及びレンズ１４の位置を移動させることによって、レーザ光Ｂの照射領域Ｒ及び焦点位置を調節する構成としたが、基板１７を多軸稼動（例えば、ＸＹＺ軸稼動、又は、θ回転とｒＺ軸稼動）（図１中の矢印ｒ３、ｒ４参照）が可能な駆動系（図示せず）を採用することもできる。
In the first embodiment, the positions of the
また、第一実施例では、レーザ装置１０からのレーザ光Ｂを集光して、基板１７の表面に直接照射する構成としたが、レーザ装置１０からのレーザ光Ｂをビームスプリッタ等の光学素子を用いて一旦分岐し、その分岐したレーザ光Ｂを干渉させ、その干渉光を基板１７の表面に照射してもよい。このようにすると、硬化体１６に所定の周期パターンを容易に形成することができる。また、レーザ光Ｂの光路中にアパチャーを設け、ビーム形状を所定の形状に成形してもよい。このようにすると、そのビーム形状に対応して所望の形状の溝等の構造体を形成することもできる。
In the first embodiment, the laser beam B from the
この製造装置を用いた光学素子製造方法のフローについて、図１及び図２中の符号を参照しつつ説明する。この製造方法は、ケイ素化合物を含む溶媒１５（ここではシリコーンオイル）中の所定箇所にレーザ光Ｂ（ここではＮｄ：ＹＶＯ４レーザの第二高調波）、を照射し、その照射領域Ｒにおいて溶媒を硬化させ、透明体からなる硬化体１６を形成する工程（第一工程）と、硬化体１６に対して、レーザ光Ｂの照射領域Ｒを移動させる工程（第二工程）と、を主要な構成要素としている。 The flow of the optical element manufacturing method using this manufacturing apparatus will be described with reference to the symbols in FIGS. 1 and 2. FIG. In this manufacturing method, a predetermined location in a solvent 15 (here, silicone oil) containing a silicon compound is irradiated with a laser beam B (here, the second harmonic of a Nd:YVO 4 laser), and in the irradiated region R, the solvent is cured to form a transparent cured body 16 (first step), and a step of moving the irradiation region R of the laser beam B with respect to the cured body 16 (second step). It is a component.
第一工程において集光されたレーザ光Ｂのビーム断面と、その断面内におけるビーム強度分布を図３に示す。集光されたレーザ光Ｂの照射領域Ｒにおいては、照射領域Ｒの中心部ほどビーム強度が高く、周囲に向かうほどビーム強度が低下する分布を有している。 FIG. 3 shows a beam cross section of the laser beam B condensed in the first step and the beam intensity distribution in the cross section. The irradiation region R of the condensed laser beam B has a distribution in which the beam intensity increases toward the center of the irradiation region R and decreases toward the periphery.
第一実施例で用いるシリコーンオイルは、既述の通り、［－Ｏ－Ｓｉ（ＣＨ３）２－Ｏ－］構造を含んでいる。このシリコーンオイルにレーザ光Ｂを照射することにより、次の反応式で示す反応が生じる。 The silicone oil used in the first embodiment contains the [--O--Si ( CH.sub.3) .sub.2 --O--] structure, as described above. By irradiating this silicone oil with laser light B, the reaction represented by the following reaction formula occurs.
［－Ｏ－Ｓｉ（ＣＨ３）２－Ｏ－］ｎ＋ｈν→ＳｉＯ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２
ここで、ｈはプランク定数、νはレーザ光Ｂの振動数である。
[—O—Si(CH 3 ) 2 —O—] n +hν→SiO 2 +H 2 O+CO 2
Here, h is Planck's constant and ν is the frequency of the laser beam B.
この反応は、シリコーンオイル中のＳｉ－Ｃ間の結合、及び、Ｃ－Ｈ間の結合を切って、ＳｉＯ２を含む硬化体１６を形成する、シリコーンオイルの分解反応である。この分解反応のためには、これらの結合エネルギーに対応する波長（例えば、Ｓｉ－Ｃ間の結合を切るためには２７２ｎｍ以下）のレーザ光Ｂを照射する必要がある。このため、本来は、波長が約５３０ｎｍのレーザ光Ｂを照射しても、シリコーンオイルの分解反応を生じさせることはできない。
This reaction is a decomposition reaction of silicone oil that cuts the bonds between Si—C and the bonds between C—H in the silicone oil to form a cured
ところが、このビーム強度がある閾値（図３中のＩｔｈ）を超えると、結合エネルギーに対応する波長よりも波長の長いレーザ光Ｂで結合を切ることができる多光子遷移（多光子吸収）状態となる。この多光子遷移は、例えば、Ｓｉ－Ｃ結合（約２７２ｎｍの光のエネルギーに対応）に波長が約５３０ｎｍのレーザ光を照射した際に、２光子が同時に作用して、あたかも各光子の２倍のエネルギーをもつ１光子がシリコーンオイル中の結合に作用するようにふるまう現象である。 However, when the beam intensity exceeds a certain threshold (Ith in FIG. 3), a multiphoton transition (multiphoton absorption) state in which the bond can be cut by laser light B having a longer wavelength than the wavelength corresponding to the bond energy is established. Become. In this multiphoton transition, for example, when a Si—C bond (corresponding to the energy of light of about 272 nm) is irradiated with a laser beam with a wavelength of about 530 nm, two photons act simultaneously, as if each photon is doubled. This is a phenomenon in which a single photon with an energy of 1 behaves like a bond in silicone oil.
レーザ光Ｂの照射領域Ｒは、最小でその波長程度まで絞ることができるが（図３中に示した直径Ｄ１の範囲）、集光されたビーム強度がある閾値を超える領域は、その照射領域Ｒの中心部（図３中に示した直径Ｄ２の範囲）に限られる。すなわち、多光子遷移状態によって溶媒１５であるシリコーンオイルが硬化する領域を、レーザ光Ｂの波長よりも狭くすることができ、このレーザ光Ｂの照射によって、波長よりも高い微細度を有する硬化体１６を形成することができる。 The irradiation region R of the laser beam B can be narrowed down to about the wavelength at the minimum (range of diameter D1 shown in FIG. 3), but the region where the focused beam intensity exceeds a certain threshold is the irradiation region It is limited to the central portion of R (the range of diameter D2 shown in FIG. 3). That is, the region in which the silicone oil, which is the solvent 15, is cured by the multiphoton transition state can be made narrower than the wavelength of the laser beam B, and the irradiation of the laser beam B produces a cured product having a fineness higher than the wavelength. 16 can be formed.
なお、上記においては、多光子遷移として２光子遷移の場合について説明したが、例えば、波長が約８００ｎｍのレーザ光Ｂを照射した際に、３光子が同時に作用して、あたかも各光子の３倍のエネルギーをもつ１光子がシリコーンオイル中の結合に作用するようにふるまう３光子遷移状態となるようにしてもよい。 In the above description, the case of two-photon transition is described as multi-photon transition. A three-photon transition state may be created in which a single photon with an energy of .lambda.
第二工程においては、照射光学系１１（ミラー１３及びレンズ１４）又は基板１７を駆動系によって駆動して、レーザ光Ｂの照射領域Ｒを移動させることによって、三次元立体構造を有する硬化体１６を形成する。上記の第一工程と第二工程は、光学素子の最終形状や構造の積層数に対応して、必要回数だけ繰り返される。
In the second step, the irradiation optical system 11 (
この硬化体１６には、レーザ光Ｂの波長と同程度かそれ以下の間隔の縞構造、凹凸構造等を形成することができる。このため、回折格子、レンズ、フォトニック結晶、メタマテリアル等の高性能光学素子を簡便に製造することができる。さらに、チップの中に複数の光学素子を組み込んだ光集積回路等の複雑な形状の光学素子も製造することができる。
In this
シリコーンオイル中には、このシリコーンオイルから製造された光学素子に所定の光学特性を与えるために、ネオジム等の添加剤を添加することがある。紫外光等の波長の短いレーザ光Ｂは、この添加剤との間で相互作用しやすく、その結果、シリコーンオイルの硬化に寄与するレーザ光Ｂが実質的に不足し、シリコーンオイルの硬化が遅れる問題が生じ得る。これに対し、多光子遷移に採用されるレーザ光Ｂは、波長が比較的長いため（２７２ｎｍを越え１１００ｎｍ以下の範囲内）、添加剤との間で相互作用が生じにくい。このため、レーザ光Ｂの照射によって、シリコーンオイルを速やかに、かつ確実に硬化させることができる。 Additives such as neodymium are sometimes added to the silicone oil in order to give predetermined optical properties to the optical element manufactured from this silicone oil. A short-wavelength laser beam B such as ultraviolet light tends to interact with the additive, resulting in a substantial shortage of the laser beam B that contributes to the curing of the silicone oil, delaying the curing of the silicone oil. Problems can arise. On the other hand, since the laser beam B used for multiphoton transition has a relatively long wavelength (in the range of more than 272 nm and less than or equal to 1100 nm), interaction with the additive is less likely to occur. Therefore, the irradiation of the laser beam B can cure the silicone oil quickly and reliably.
この発明に係る光学素子製造方法に用いられる製造装置（第二実施例）の概略図を図４に示す。この製造装置は、レーザ装置１０、照射光学系１１、及び、溶媒槽１２を主要な構成要素としている点で第一実施例に係る製造装置と共通する。その一方で、レーザ装置１０として、第一実施例ではＮｄ：ＹＶＯ４レーザ（波長：約５３０ｎｍ（第二高調波））を採用したのに対し、第二実施例では、パルス発振のＫｒＦレーザ装置（波長：約２４８ｎｍ）を採用した。以下においては、第一実施例と異なる部分を中心に説明する。
FIG. 4 shows a schematic diagram of a manufacturing apparatus (second embodiment) used in the optical element manufacturing method according to the present invention. This manufacturing apparatus is common to the manufacturing apparatus according to the first embodiment in that it has a
なお、レーザ装置１０の種類はこれに限定されず、ＫｒＦレーザ以外のエキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（波長：約２６５ｎｍ（第四高調波））、半導体レーザ等を採用することもできるが、波長が１０ｎｍ以上２７２ｎｍ以下の範囲内とするのが好ましい。
The type of the
波長が１０ｎｍ以上２７２ｎｍ以下の範囲のレーザ光Ｂのエネルギーは、シリコーンオイル中のＳｉ－Ｃ間、及び、Ｃ－Ｈ間の結合エネルギーよりも大きいため、これらの結合を速やかに切って、ＳｉＯ２を含む硬化体１６を形成する能力を有する。このため、シリコーンオイルにレーザ光Ｂが照射されると、そのレーザ光Ｂの強度と関係なく、その照射領域Ｒ内のシリコーンオイルが全て硬化してしまう。
Since the energy of the laser beam B with a wavelength in the range of 10 nm or more and 272 nm or less is larger than the bond energy between Si—C and between C—H in silicone oil, these bonds are quickly cut to form SiO 2 It has the ability to form a cured
そこで、第二実施例では、シリコーンオイルの液面直下に基板１７を配置することによって、基板１７上（又は基板１７上に形成された硬化体１６の直上）にシリコーンオイルの薄い層が形成されるようにし、その薄い層内において硬化体１６を形成するようにしている。
Therefore, in the second embodiment, a thin layer of silicone oil is formed on the substrate 17 (or directly above the cured
第二実施例においては、照射光学系１１のレンズ１４を省略できる場合がある。第二実施例では、集光することなくシリコーンオイルを硬化することが可能な波長のレーザ光Ｂを発振するレーザ装置１０を採用しているため、レーザ光Ｂの集光が必須ではないためである。
In the second embodiment, the
上記の実施形態は、いずれの点においても例示に過ぎず、微細構造を有する三次元立体形状の光学素子を提供する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、上記で説明した構成要素に、適宜変更を加えることができる。 The above-described embodiments are merely examples in any respect, and as long as the object of the present invention, which is to provide a three-dimensional three-dimensional optical element having a microstructure, can be solved, the components described above can be used. , may be modified accordingly.
１０ レーザ装置
１１ 照射光学系
１２ 溶媒槽
１３ ミラー
１４ レンズ
１５ 溶媒
１６ 硬化体
１７ 基板
Ｂ レーザ光
Ｒ 照射領域
10
Claims (4)
前記硬化体（１６）に対して、前記レーザ光（Ｂ）の照射領域（Ｒ）を移動させる工程と、
を含み、前記溶媒（１５）が、［－Ｏ－Ｓｉ（ＣＨ ３ ） ２ －Ｏ－］構造を含むシリコーンオイルであり、前記硬化体（１６）が、酸化ケイ素を含み、前記硬化体（１６）の連続体である３次元立体形状の光学素子を形成する光学素子製造方法。 A laser beam (B) is irradiated to a predetermined location in a solvent (15) containing a silicon compound, and the solvent (15) is cured in the irradiated region (R) to form a transparent cured body (16). process and
A step of moving the irradiation region (R) of the laser beam (B) with respect to the cured body (16);
wherein the solvent (15) is a silicone oil containing a [—O—Si(CH 3 ) 2 —O—] structure, the cured body (16) contains silicon oxide, and the cured body (16 ), a method for manufacturing an optical element for forming a three-dimensional three-dimensional optical element that is a continuum.
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