複数の周期性を有する次世代回折素子の高精度計測

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本研究では，複数の周期性を有する次世代回折素子の高精度な格子周期計測手法の開発を目指した．波長可変レーザーにおける波長制御の原理を逆問題的に捉え，高精度に波長と回転角を計測することで，回折素子の持つ複数の格子周期の一括計測が可能だと考えた．まず，半導体レーザーと光スペクトルアナライザ，オートコリメータからなる格子周期計測装置の開発を行った．リトロー型外部共振器を構成するように半導体レーザーと計測対象となる回折格子を設置した．さらに，格子の回転角はオートコリメータ（角度分解能0.05秒）で計測し，回転にともなう共振波長のシフトを光スペクトルアナライザ（波長計測分解能20 pm）で計測した．次に，実証実験として多重露光干渉リソグラフィーで作成した二重周期回折格子の格子周期計測を行った．作製した二重周期回折格子は，約1200 nmの格子周期と160, 314 μmていどの空間的なうなりの周期を合わせもっており，従来の計測手法では計測は困難である．しかし，提案手法では，元の格子周期に由来する2つの共振ピークがはっきりと計測できただけでなく，180秒という微小な回折格子の回転によって生じる数nmの共振波長のシフトも計測可能であった．結果として，格子周期の計測誤差が0.4%，リトロー角の計測誤差が0.6%以内という精度での二重周期回折格子の格子周期・リトロー角の一括計測に成功した．これらは，今後需要が高まると予想される複雑な多重周期構造の格子周期計測手法として，重要な研究成果である．