光学設計の基礎：回折格子の種類・材質

回折格子とは？

回折格子は、多数の溝が平行に刻まれた構造をしています。回折格子の役割は大きく2種類に分かれます。1つ目は、白色光を波長ごとに異なる角度に分ける役割（分光）、2つ目は、単色光に対しては0次光、±1次光、±2次光などの回折次数に応じた角度に伝搬させる役割（分岐）を持ちます。

回折の式

回折の式は下記の通りです。
　・格子ピッチ：ｐ
　・波長：λ
　・入射角：　θi
　・回折角：　θd
　・ｍ：回折次数

回折角θdは以下の式を満たします。
　　　sinθd-sinθi＝m・λ/ｐ

垂直入射の時、sinθi=0のため式は以下となります。
　　　sinθd＝m・λ/ｐ

この式より以下のことがわかります。
　①波長λが長い方が回折角θは大きい
　②格子ピッチｐが小さい方が回折角θは大きい
　③回折次数mが大きい方が回折角θは大きい

回折格子の種類

回折格子は、光学的な種類と形状的な種類に分けられます。

光学的な種類

透過型回折格子

光を透過させて分光する回折格子です。透明な基板に溝を刻んだ構造をしています。

反射型回折格子

光を反射させて分光する回折格子です。金属などの反射面に溝を刻んだ構造をしています。

形状的な種類

矩形回折格子

溝の断面が矩形になっている回折格子です。回折角度が左右対称です。（回折次数の符号に従った方向）

ブレーズド回折格子

溝の断面が鋸刃型になっている回折格子です。一定方向（回折次数の符号に従った方向）の回折効率を高めることが可能です。

回折格子の材質

光が反射または透過する材料であれば回折格子を製作可能ですが、回折格子の材質には、主にプラスチックとガラスが用いられます。

プラスチック

メリット: 成形により大量生産が可能であるため、製造コストが安価です。

デメリット: 耐熱性や耐薬品性に劣る場合があります。

ガラス

メリット: 耐熱性や耐薬品性に優れています。

デメリット: 主にフォトリソグラフィーで生産されるため、製造コストが高価です。

光学設計なら、光学レンズ設計.comまで

いかがでしたでしょうか。今回は、回折格子の種類・材質についてご紹介しました。

光学レンズ設計.comを運営するジュラロン工業株式会社では、光学レンズの設計はもちろん、金型製作・成形から組立まで一貫して対応しています。この一貫対応体制により、それぞれの工程で発生する誤差の傾向を把握しながら光学設計を行うなど、光学的な機能のみならず、生産性までもを考慮した光学設計を行うことが可能です。

単レンズからレンズユニットまで設計が可能ですので、光学レンズの開発設計でお困りの場合はお気軽にご相談ください。

＞＞レンズユニット開発サービスの詳細はこちら