[发明专利]太赫兹波用透镜和太赫兹波用透镜的制造方法

说明书

本发明的目的在于提供太赫兹波用透镜和太赫兹波用透镜的制造方法，太赫兹波用透镜对太赫兹波进行聚光或准直，太赫兹波用透镜包括具有形成有使太赫兹波的相位变化的凹凸结构的表面的基片，凹凸结构具有周期性地配置的多个支柱，凹凸结构具有分别有多个支柱的多个区域，支柱的基片的厚度方向的高度和直径按每个区域不同，彼此相邻的支柱的中心间的距离(周期)一定，厚度方向上的凹凸结构的外侧端部位于同一平面上。

技术领域

本发明涉及太赫兹波用透镜和太赫兹波用透镜的制造方法。

背景技术

近年来，利用能够进行安全且高精度的分析的太赫兹频段的电磁波(太赫兹波)的技术受到瞩目。为了利用太赫兹波，需要有用于对太赫兹波进行准直或聚光的聚光光学系统(透镜等)。为了避免聚光光学系统的大型化，优选尽量使用小型的透镜。在现有技术中，作为与普遍使用的球面镜相比小型同时为能够实现比较高的NA的透镜，已知有在基片表面形成有细微的凹凸结构(电介质凹凸结构排列)的平板状的平面透镜(超透镜)。

例如，在专利文献1(日本专利第6356557号公报)中公开有如下技术方式：准备在Si基片上依次形成有由SiO₂构成的阻蚀层和由Si构成的硅层的SOI基片，在SOI基片的硅层的表面形成与凹凸结构图案对应的掩模，通过蚀刻将未被掩模的硅层的部分除去，由此形成上述那样的凹凸结构。此外，在专利文献2(日本特开2007-57622号公报)中，公开有利用使用将激光干涉和激光加工组合的方法，在基片上形成调制空间结构的高度而得到的凹凸结构的技术方式。

发明内容

根据上述专利文献1中记载的技术方式，蚀刻在阻蚀层露出的阶段停止，因此能够使凹凸结构的高度(即，蚀刻深度)均匀。但是，用作阻蚀层SiO₂具有吸收太赫兹区域的光的特性，因此对太赫兹波用的光学元件不适合。此外，在上述专利文献2中记载的技术方式中，需要有高亮度的加工用激光和干涉用的掩模等，并且存在用于形成凹凸结构的工序复杂的问题。此外，由于凹凸结构的高度(最外面的位置)变得不整齐，还存在容易产生像差的问题。

本发明的一个方面的目的在于，提供能够实现小型化且抑制像差的产生的太赫兹波用透镜及其制造方法。

本发明的一个方面的太赫兹波用透镜是对太赫兹波进行聚光或准直的太赫兹波用透镜，包括具有形成有使太赫兹波的相位变化的凹凸结构的表面的基片，凹凸结构具有由周期性地配置的凸部或凹部构成的多个凹凸结构部，凹凸结构具有分别配置有多个凹凸结构部的多个区域，凹凸结构部的基片的厚度方向的高度和与厚度方向正交的方向的宽度按每个区域不同，彼此相邻的凹凸结构部的中心间的距离为一定，厚度方向上的凹凸结构的外侧端部位于同一平面上。

在上述太赫兹波用透镜，构成凹凸结构的凹凸结构部的高度和宽度按每个区域不同。由此，能够对透射的太赫兹波赋予按每个区域不同的相位差。此外，通过使用在表面形成有凹凸结构的基片，与球面镜等相比较能够降低透镜的厚度，因此能够实现透镜的小型化。进一步，通过使得厚度方向上的凹凸结构的外侧端部的高度位置整齐，能够抑制像差的产生。此外，在上述太赫兹波用透镜，通过使得彼此相邻的凹凸结构部的中心间的距离(即，各凹凸结构部的配置间隔(周期))一定，凹凸结构部的配置设计变得容易。

凹凸结构部既可以为凸部，也可以凹凸结构部的宽度越大，凹凸结构部的高度就越低。根据上述结构，能够通过利用蚀刻中的微负载效应，容易地形成凹凸结构部的高度和宽度按每个区域不同的凹凸结构。

凹凸结构部既可以为凹部，也可以凹凸结构部的宽度越大，凹凸结构部的高度就越高。根据上述结构，能够通过利用蚀刻中的微负载效应，容易地形成按每个区域凹凸结构部的高度和宽度不同的凹凸结构。

多个区域也可以由沿规定方向排列的第1区域～第N区域的N个(N为2以上的整数)区域构成，多个区域各自的有效折射率也可以随着从第1区域向第N区域去而逐步变小。根据上述结构，能够通过以随着从第1区域向第N区域去而有效折射率逐步变小的方式排列多个区域，使太赫兹波用透镜作为折射率分布型透镜发挥作用。