CN101652685B - 相位差板及其制造方法 - Google Patents

相位差板及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101652685B
CN101652685B CN2008800113197A CN200880011319A CN101652685B CN 101652685 B CN101652685 B CN 101652685B CN 2008800113197 A CN2008800113197 A CN 2008800113197A CN 200880011319 A CN200880011319 A CN 200880011319A CN 101652685 B CN101652685 B CN 101652685B
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
polarizer
wavelength
glass plate
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008800113197A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101652685A (zh
Inventor
小野元司
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.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Publication of CN101652685A publication Critical patent/CN101652685A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101652685B publication Critical patent/CN101652685B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3083Birefringent or phase retarding elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • C03C23/0005Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation
    • C03C23/0025Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments by irradiation by a laser beam
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1365Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

本发明提供价格低廉且具备高耐久性和宽频带性、可容易地制造的相位差板及其制造方法。本发明提供一种相位差板,该相位差板是厚度在0.1mm以上且在5mm以下的玻璃板,通过以下工序制成:将激光会聚照射于玻璃板,并同时通过扫描玻璃板或激光来形成沿扫描方向的拉伸应力分布,引起单轴性双折射,藉此提供用波长540nm的入射光测定的延迟值为80~450nm的相位差板。本发明还提供一种相位差板,该相位差板的用波长486nm的入射光测定的延迟值为100~150nm,且用波长656nm的入射光测定的延迟值为130~200nm。

Description

相位差板及其制造方法
技术领域
本发明涉及相位差板及相位差板的制造方法。
背景技术
为了控制光的相位或偏振,用于各种光学仪器的相位差板中,广泛使用作为双折射结晶的水晶或云母及单轴取向的高分子(液晶等)。在例如用于将直线偏振光转换为圆偏振光的1/4波长板中使用作为双折射结晶的水晶或云母时,沿平行于晶轴的方向切取这些结晶,对其进行镜面研磨,使相位差为1/4波长,从而制成相位差板。使用单轴取向高分子时,施加电场或拉伸等外力以进行取向处理,使其达到所要的相位差,从而制成相位差板。一般在高分子类的相位差板中,由于高分子的色散,波长越短则其双折射越大,波长越长则其双折射越小,具有与理想的相位差板相反的双折射。为解决该问题,专利文献1中记载了如下技术:使纤维素酯膜中包含一种化合物,该化合物具有至少2个芳香族环,其分子结构不会对2个芳香族环的构象造成空间位阻。此外,专利文献2、3中记载了如下技术:通过在聚合物中添加液晶,从而抑制因温度补偿效应所导致的双折射的变化,所述温度补偿效应是指随着液晶晶胞的折射率各向异性随温度的变化,延迟也随温度而变化的效应。
专利文献1:日本专利特开2001-91743号公报
专利文献2:日本专利特开平8-278410号公报
专利文献3:日本专利特开平8-190094号公报
发明的揭示
但是,水晶的晶体生长需要时间和成本,而云母是天然材料,因此数量有限。因此,这两种材料的材料价格本身都非常昂贵。此外,切取和研磨等后续工序也变得非常昂贵。
此外,取向高分子类相位差板具有能以低廉的价格制作这一优点,但用于使高分子沿单轴方向取向的电场或拉伸等难以控制,面内的相位差分布比上述的结晶型要大,且耐热性、光学耐久性、化学耐久性也差。
专利文献1中记载的发明中使用的纤维素酯膜会因其吸水性而发生水解、尺寸变形、取向驰豫等,无法在实用水平上长期保持相位差及其相位差色散,作为光学相位差板在耐久性方面存在问题。
此外,专利文献2、3揭示的发明中,在欲获得具有可耐实际应用的耐候性的相位差板时,有很高的可能性会成为玻璃化温度非常高的聚合物。而且,在液晶本身的价格方面,相对于作为相位差板原料的聚合物,液晶一般价格较高,存在可能会成为价格非常高的相位差板等问题。
如上所述,现状是不存在具备廉价性、高耐久性、宽频带性的相位差板。本发明是鉴于上述情况而完成的发明,其目的是提供价格低廉且具备高耐久性和宽频带性、可容易地制造的相位差板及其制造方法。
本发明提供一种相位差板,该相位差板是厚度在0.1mm以上且在5mm以下的玻璃板,所述玻璃板具有多个与所述玻璃板表面大致平行的带状的双折射区域,所述带状的双折射区域被形成为所述带状的双折射区域的轴方向相互一致,并且与所述玻璃板的表面大致平行,且所述相位差板的用波长540nm的入射光测定的延迟值为80~450nm。
此外,本发明提供所述相位差板,该相位差板的用波长486nm的入射光测定的延迟值为100~150nm,且用波长656nm的入射光测定的延迟值为130~200nm。
此外,本发明提供所述相位差板,该相位差板的用波长486nm的入射光测定的延迟值为200~300nm,且用波长656nm的入射光测定的延迟值为260~400nm。
此外,本发明提供所述相位差板,该相位差板的波长700~1200nm的光的透射率在20%以下。
此外,本发明提供所述相位差板,该相位差板的波长400nm以下的光的透射率在10%以下。
此外,本发明提供一种光学低通滤波器,该光学低通滤波器具有所述相位差板。
此外,本发明提供一种相位差板的制造方法,该方法的特征在于,利用透镜或凹面镜使激光会聚照射而聚焦在玻璃板内部或表面,通过扫描玻璃板或激光而沿着扫描方向形成拉伸应力分布,引起单轴性双折射。
此外,本发明提供相位差板的制造方法,其中,所述激光的扫描相对于所述玻璃板表面为平行直线。
此外,本发明提供相位差板的制造方法,其中,在不使距离玻璃板表面的焦点深度位置发生变化的情况下将所述激光的扫描重复多次。
此外,本发明提供相位差板的制造方法,其中,所述激光扫描中的所述距离玻璃板表面的焦点深度位置存在多个。
此外,本发明提供相位差板的制造方法,其中,利用分束元件将所述激光分成多束后对玻璃进行照射。
此外,本发明提供相位差板的制造方法,其中,所述激光是波长为190~1100nm、脉宽在1ns以上且在10ms以下、重复频率为f的激光,将对所述玻璃板的照射积分通量设为F(J/cm2)、将激光聚焦直径设为d(cm)、将扫描速度设为s(cm/s),则照射积分通量F与所述激光聚焦直径内的激光照射次数d·f/s的乘积F·d·f/s在76000J/cm2以下。
此外,本发明提供相位差板的制造方法,其中,所述激光是连续振荡的二氧化碳气体激光,将对所述玻璃板的照射功率密度设为PD(W/cm2)、将激光聚焦直径设为d(cm)、将扫描速度设为s(cm/s),则照射功率密度PD与所述激光聚焦直径通过时间d/s的乘积PD·d/s在120~200J/cm2以下。
利用本发明,可实现具备廉价、高耐久性、宽频带性的相位差板及相位差板的制造方法。此外,可将相位差板功能赋予具有其它光学功能的玻璃构件,对光学器件数量的削减和紧凑化作出贡献。
附图的简单说明
图1是表示本发明的相位差板制造方法的一例的示意图。
图2是表示本发明的相位差板的一例的示意图。
图3是表示本发明的相位差板制造方法的另一例的示意图。
图4是表示本发明的相位差板的另一例的示意图。
图5是表示本发明的实施例2和3中的照射功率密度×照射直径通过时间与延迟的关系的图。
图6是表示本发明的相位差板制造方法的另一例的示意图。
图7是表示本发明的激光照射部层叠数与延迟值的关系的图。
图8是表示本发明的实施例5中的偏振转换功能的图。
图9是表示本发明的激光输出功率和扫描速度与延迟值的关系的图。
符号说明
1:玻璃板
2:激光
3:透镜
4:激光扫描区域
5:分束元件
10:激光扫描区域周围的双折射区域
11:圆柱透镜(柱面透镜(cylindrical lens))
12:直线束
实施发明的最佳方式
本发明的相位差板由厚度在0.1mm以上且在5mm以下的玻璃板形成。玻璃板的厚度如果超过5mm,则可能无法实现光学器件的小型化,从光学器件的小型化的角度考虑,较好的是2mm以下的厚度。如果不到0.1mm,则可能无法保持作为相位差板的足够的强度。从保持强度的角度考虑,玻璃板的厚度较好为0.3mm以上。
本发明提供用波长540nm的入射光测定的延迟值为80~450nm、较好为134~271nm的相位差板。用波长540nm的入射光测定的延迟值如果为80~450nm,则可构成对于CCD等固体摄像元件的入射光或对于液晶投影仪或CD、DVD的拾取元件等的光源光具有多种相位差的相位差板。
而且,如果是用波长486nm的入射光测定的延迟值为100~150nm、且用波长656nm的入射光测定的延迟值为130~200nm的所述相位差板,则在整个可见光区域内具有作为1/4波长板的功能,可用作CCD等固体摄像元件或液晶投影仪、CD、DVD的拾取元件所需的光学器件的1/4波长板。
作为理想的1/4波长板,用波长486nm的入射光测定的延迟值为121.5nm,且用波长656nm的入射光测定的延迟值为164nm,但由于一般的物质具有正常的色散性,因此波长越短则折射率越大,其结果是,波长越短则延迟值越大。玻璃与以往的使用高分子等有机物的的情况不同,其折射率的色散较小。因此在使用玻璃时,可能会落在上述的用波长486nm的入射光测定的延迟值为100~150nm,且用波长656nm的入射光测定的延迟值为130~200nm的范围内。因此在使用玻璃时,与使用高分子等有机物的情况相比,可在宽频带内获得所要的延迟值。如果是该范围内的延迟值,则充分具有作为以整个可见光区域为对象的CCD等中使用的1/4波长板所需的功能。
此外,如果是用波长486nm的入射光测定的延迟值为200~300nm且用波长656nm的入射光测定的延迟值为260~400nm的所述相位差板,则具有足够的作为1/2波长板的功能,可用作液晶投影仪、CD、DVD的拾取元件所不可或缺的光学器件的1/2波长板。
本发明的相位差板还可具有波长700~1200nm的光的透射率在20%以下、较好为10%以下的近红外线截止滤波器功能。如果使用具有上述波长特性的相位差板,则可排除作为色调等画质下降的原因的近红外线对CCD等固体摄像元件的入射光的影响。如果相位差板具有近红外线截止滤波器功能,则可实现光学低通滤波器的构件数量削减和廉价化。
波长700~1200nm的光的透射率在20%以下的近红外线截止滤波器功能可通过形成反射上述波长的近红外线的金属膜、或使玻璃中含有吸收近红外线的金属离子来获得。
作为反射近红外线的金属膜的组成,可使用银等。形成金属膜的方法无特别限定,可使用物理蒸镀法或化学蒸镀法等干式镀敷。这里,物理蒸镀法(PVD)是指蒸镀法(真空蒸镀法、电子束蒸镀法、离子束蒸镀法)、离子镀法、溅射法等。作为溅射法,可例举DC溅射法、RF溅射法、磁控溅射法、ECR溅射法及离子束溅射法(激光烧蚀法)等。此外,化学蒸镀法(CVD)是指热CVD、等离子CVD、光CVD等。
其中,优选通过蒸镀法形成。此外,在能以良好的精度控制层厚方面,优选溅射法及离子镀法。
作为玻璃中含有的吸收近红外线的金属离子,可使用铜离子或铁离子。作为可使用的玻璃的种类无特别限定,可例举钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃或氟磷酸盐玻璃等。作为含有上述吸收近红外线的金属离子的玻璃,可例举含铁离子的钠钙玻璃或含铜离子的氟磷酸盐玻璃等。
通过对上述组成的玻璃板扫描激光,可制成一体地具有上述截止近红外线功能的相位差板。
此外,从色调等画质下降的角度考虑,本发明的相位差板最好具有波长400nm以下的光的透射率在10%以下、较好为5%以下的紫外线截止滤波器功能。作为紫外线截止滤波器,可例举在玻璃表面形成有电介质多层膜等的截止滤波器等。
以下利用附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示本发明的相位差板制造方法的一例的示意图。利用透镜3使能聚焦在玻璃板1内部的激光2会聚照射,在不使其焦点深度位置发生变化的情况下使玻璃板1从前方向深处沿Y方向直线扫描。其结果是,在玻璃板1内部受到激光2的直线状的照射的带状部分4中,在与扫描方向相同的方向上产生拉伸应力,在激光照射区域4的内部和激光照射区域4的周围10形成具有主轴(各向异性轴)的带状的双折射区域。
本发明的实施方式中,可以如上所述扫描玻璃板1本身,相反地,也可以将玻璃板1固定,以直线状扫描激光2。
图2是表示在与玻璃板1的表面大致平行的位置具有多个带状的双折射区域的相位差板的形态的一例的示意图。图1所示的相位差板的制造方法中,使玻璃板1沿Y方向直线扫描后,使玻璃板1移动一段距离,该距离使得通过激光照射而形成的双折射区域10与通过下一次的激光照射而形成的双折射区域10不重叠。然后再次使玻璃板1沿Y方向以直线状扫描。通过多次重复该操作,可获得在与玻璃板1的表面大致平行的位置具有多个带状的双折射区域的相位差板。
图3是表示利用分束元件5将激光2分成多束、利用该激光束一次性地制造大面积的相位差板的方法的一例的示意图。图3中,激光2通过分束元件5分成3束激光,通过透镜3会聚照射,在不使其焦点深度位置发生变化的情况下与图1同样地使玻璃板1从前方向深处沿Y方向以直线状扫描。因此,可在玻璃板1内部同时形成3条被激光直线状地照射的带状部分4。其结果是,在与玻璃板1或激光的扫描方向相同的方向上产生拉伸应力,在激光照射区域4的内部和周围同时形成3条具有主轴(各向异性轴)的带状的双折射区域。通过图3的相位差板的制造方法而得的相位差板的形态与图2基本相同。
图4是表示制作在玻璃板1的厚度方向(Z方向)上具有更大的延迟的相位差板时的相位差板的制造方法的一例的示意图。通过在玻璃板1的厚度方向内以层状形成多个双折射区域来增大延迟值。
通过改变图1~3的制造方法中的激光2的焦点深度位置,使玻璃板1从前方向深处沿Y方向以直线状扫描,或将玻璃板1固定,以直线状扫描激光,可容易地实现本方式。此时,从聚焦光束的像差的角度考虑,最好是从玻璃板1的较深的层开始形成双折射区域。此外,带状的多个双折射引起区域最好如图4所示,在玻璃板的厚度方向上不重叠。这是因为如果双折射引起区域在玻璃板的厚度方向上重叠,则总的双折射量呈条纹状,无法均一化。只要延迟是作为相位差板所要的值,则形成为层状的多个双折射引起区域既可以在玻璃板的厚度方向上连续,也可以各双折射区域在玻璃板的厚度方向上隔开间隔存在。
图6是表示本发明的相位差板制造方法的另一例的示意图。利用圆柱透镜(柱面透镜)11使能聚焦在玻璃板1内部的激光2会聚照射,在玻璃内部形成直线束12。在不使该直线束的深度位置发生变化的情况下,使玻璃板1沿着与直线束12的长边方向垂直的方向直线扫描。其结果是,在玻璃板1内部受到激光2的直线状扫描的平板状部分4中,在与扫描方向相同的方向上产生拉伸应力,形成具有主轴(各向异性轴)的平板状的双折射区域。
通过利用圆柱透镜以高激光束输出功率高速地进行扫描,可通过一次扫描得到具有高延迟的双折射区域,可高效地制作1/4波长板等相位差板。
此外,关于如二氧化碳气体激光之类的玻璃的吸收非常大的激光,如果对玻璃板照射二氧化碳气体激光,则玻璃板表面吸收激光,在玻璃板表面产生延迟。为获得比仅从玻璃板的一个表面照射二氧化碳气体激光而得的延迟更高的延迟,可以进一步从与玻璃板的一个表面相对的面照射二氧化碳气体激光。
从激光照射时到照射后为止,如果将玻璃冷却,则拉伸应力值增大,由此引起的双折射量提高,可制成相位差更大的相位差板。作为冷却的方法,可例举送风或用珀尔帖元件对玻璃保持件本身进行冷却的方法。
本发明中使用玻璃板可使用钠钙玻璃或硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等,但为了提高所用的激光波长下的吸收系数,也可以是掺入了少量的过渡金属的玻璃。此外,也可以是玻璃本身具有截止近红外线等特有功能的玻璃。
作为本发明中使用的激光,可使用能聚焦在玻璃板内部的激光以及玻璃的吸收率高的激光。
使用能聚焦在玻璃板内部的激光时,该激光必须是波长为190~1100nm、脉宽在1ns以上且在10ms以下、重复频率为f的激光,将对所述玻璃板的照射积分通量设为F(J/cm2)、将激光聚焦直径设为d(cm)、将扫描速度设为s(cm/s),则照射积分通量F与激光聚焦直径内的激光照射次数d·f/s的乘积F·d·f/s在76000J/cm2以下,较好是在50000J/cm2以下。这里,照射积分通量是每单位面积的一个脉冲的照射能量,是单位面积的平均输出功率除以重复频率而得的数值。此外,激光聚焦直径内的激光照射次数d·f/s表示激光在移动相当于其聚焦直径的距离的过程中有多少次脉冲照射。通过将该数值与上述照射积分通量相乘,得到一边扫描一边照射激光时照射在激光聚焦部位的单位面积上的总能量。
波长如果不到190nm,则光学器件的吸收大,需要特殊的激光照射光学系统,因此不佳。此外,如果超过1100nm,则不存在高输出功率的短脉冲激光,因此使用波长为190~1100nm的激光。脉宽如果不到1ns,则在照射能量引起热扩散前激光照射就已停止,因此热加工困难,无法赋予应力,因此难以使用。另一方面,脉宽如果在10ms以上,则脉冲的峰值功率(峰值)降低,无法赋予玻璃足够的热能,热加工困难。对玻璃板的照射积分通量F与照射直径内的照射次数d·f/s的乘积如果超过76000J/cm2,则会发生开裂,因此难以使用。照射积分通量F与照射直径内的照射次数d·f/s的乘积如果过小,则难以产生双折射区域,因此照射积分通量F与照射直径内的照射次数d·f/s的乘积较好为2000J/cm2以上,特好为5000J/cm2以上。
作为上述能在玻璃板内部聚焦的激光,合适的是准分子激光(KrF:波长248nm,ArF:波长193nm),也可使用具有玻璃的吸收率低的波长的YAG激光基本波(波长1064nm)或YAG激光的二倍频波(波长532nm)、YAG激光的三倍频波(波长355nm)、钛蓝宝石激光(波长800nm)等。上述激光中脉冲振荡的激光的峰值功率大,因此较佳,但也可使用连续振荡(CW)的激光。
此外,也可使用具有玻璃的吸收率高的波长的二氧化碳气体激光(波长10.6μm)。将二氧化碳激光对玻璃板的照射功率密度设为PD(W/cm2)、将激光聚焦直径设为d(cm)、将扫描速度设为s(cm/s),则照射功率密度PD与激光聚焦直径通过时间d/s的乘积在200J/cm2以下,较好的是在190J/cm2以下。这是因为如果超过200J/cm2,则玻璃板会产生裂纹等。
此外,对于二氧化碳气体激光,由于玻璃的吸收大,因此双折射区域仅限于玻璃表面。因此,图4所示的双折射形成区域的多层化只能形成于玻璃板的一个表面和与其相对的面这2层。因此,为了利用玻璃板的表面和与其相对的面这2层来获得80nm的延迟,需要形成每层40nm的延迟。因此,由表示照射功率密度×照射直径通过时间与延迟的关系的图5可知,作为照射功率密度PD与激光聚焦直径通过时间d/s的乘积所必需的数值是120J/cm2以上。这里,照射功率密度是单位面积的照射功率,是平均输出功率除以照射面积而得的数值。此外,激光聚焦直径通过时间d/s表示激光移动相当于其聚焦直径的距离所要的时间,通过将该值与上述照射功率密度相乘,得到一边扫描一边照射激光时照射在激光聚焦部位的单位面积上的总照射能量。
本发明的光学低通滤波器由相位差板、双折射板、红外线截止层和紫外线截止层构成。本发明的光学低通滤波器具有利用相位差板将直线偏振光转换为圆偏振光的功能、利用双折射板将被拍摄物体的像沿垂直方向和水平方向分离的功能、抑制伪色、利用红外线截止层抑制泛红等功能、等等,是CCD等摄像元件的前表面所具备的构件。用本发明的相位差板制作光学低通滤波器时包括以下工序:照射激光,制成延迟值为1/4波长的玻璃板,在该玻璃板上层叠红外线截止层和紫外线截止层,然后在其两面层叠水晶双折射板。
此外,也可通过以下工序制作:对含有铜离子或铁离子的玻璃照射激光,制成延迟值为1/4波长的玻璃板,在该玻璃板的两面层叠水晶双折射板。
如果通过本发明的制造法形成相位差板(1/4波长板),则可将普通的光学低通滤波器结构中使用的水晶1/4波长板、近红外截止滤波器、紫外线截止滤波器制成一块,因此可使光学低通滤波器薄型化,因此较佳。
〔实施例〕
以下揭示实施例对本发明进行更详细的说明。例1、2、4及5是实施例,例3是比较例。本发明的解释不受这些例子的任何限制。
(例1)
将脉冲YAG激光的三倍频波(波长355nm,脉宽25ns)在厚1mm的钠钙玻璃板上会聚照射成约φ1μm,扫描速度为5mm/s,聚光透镜采用NA0.42的物镜,在聚焦在距离玻璃板表面200μm的内部的状态下以直线状扫描玻璃板,引起双折射。然后,在聚焦于先前照射的部分的上方100μm的状态下,以与上述相同的条件照射YAG三倍频波激光。使用的YAG激光器是相干(coherent)公司制的AVIA-X,在平均输出功率1W、重复频率80KHz的条件下使用。如果采用王子计测仪器(王子計測機器社)公司制的双折射计(KOBRA-CCD),用波长540nm的入射光来测定激光照射部位的延迟,则确认可沿着激光照射部位在宽约100μm的区域内引起约100nm的延迟。此外,通过正交尼科耳观察,确认其主轴(各向异性轴)的方向是与玻璃板的扫描方向相同的方向。
(例2)
利用焦距100nm的透镜将CW振荡的二氧化碳气体激光(波长10.6μm)在厚3mm的钠钙玻璃板表面会聚照射成φ300μm的斑点,以8mm/s的扫描速度以直线状扫描玻璃板,引起双折射。从2W以0.5W的幅度逐渐增大激光的平均输出功率,用补偿法(Senarmont Method)测定照射部位的延迟。其结果是,延迟值随激光输出功率的增加而增加,以3.5W的功率照射时得到最大108nm的延迟值。照射功率密度×照射直径通过时间与延迟的关系示于图5。
此外,以3.5W的平均输出功率对玻璃板的表面照射激光后,也以3.5W的平均输出功率对玻璃板的背面照射激光,使其与表面上的经照射的部位重叠,结果,与仅进行单侧照射时相比,可获得约2倍的200nm的延迟值。此时的照射功率密度×照射直径通过时间为185.8J/cm2
对于引起的双折射,通过控制激光的平均输出功率及扫描速度、扫描方向,可控制其主轴的方向和延迟值。其结果是,可制成在任意方向上具有任意延迟值的相位差板。如此,可简单地赋予玻璃板所要的主轴方向和所要的相位差,由于本发明的相位差板是仅对玻璃照射激光而得到的相位差板,因此与其它的任何一种相位差板相比,其价格低廉且耐久性高。
(例3)
如果以4W以上的平均输出功率与例2同样地照射CW振荡的二氧化碳气体激光,则玻璃板产生裂纹。此时的照射功率密度×照射直径通过时间为212.3J/cm2
(例4)
用NA0.42的物镜将脉冲YAG激光的三倍频波(波长355nm,脉宽25ns)会聚照射在厚3mm的钠钙玻璃板内部,以激光输出功率2W、重复频率80KHz、扫描速度10mm/s的条件以直线状进行扫描,引起双折射。制作沿厚度方向以100μm的间隔照射激光(层叠)而得到的相位差板,测定层叠数与延迟值的关系。由其结果可知,层叠数与延迟值之间存在比例关系,通过增加层叠数,可增加延迟值,也可制作λ/2板。层叠数与延迟值之间的关系示于图7。
例1中以激光输出功率1W、扫描速度5mm/s引起双折射,因此如果不进行多次扫描,就无法制成具有约100nm的延迟的1/4波长板。但是,通过采用激光输出功率2W、扫描速度10mm/s的条件,可减少扫描次数,可高效地制作1/4波长板和1/2波长板。增加激光输出功率和扫描速度时的延迟值的增加情况示于图9。由图9可知,通过提高激光输出功率和扫描速度,可简单地增加延迟值,例如,如果使输出功率4W的激光会聚,以40mm/s进行扫描,则可引起单层(一次扫描)约100nm以上的延迟,能以单层制成1/4波长板。
(例5)
用NA0.42的物镜将脉冲YAG激光的三倍频波(波长355nm,脉宽25ns)会聚照射在厚3mm的钠钙玻璃板内部,以激光输出功率2W、重复频率80KHz、扫描速度10mm/s的条件以直线状进行扫描,引起双折射。在同一深度位置内以3mm扫描激光,以40μm的间隔实施上述操作100次,对由此制成的相位差板沿深度方向以100μm的间隔实施上述操作4次。其结果是,在3mm×3mm的区域内均匀地引起了116nm的延迟。对于由此制成的相位差板,使与该相位差板的主轴方向相同方向的波长488nm的直线偏振光和相对于该相位差板的主轴方向倾斜45度的波长488nm的直线偏振光入射,在出射部位配置偏振子,使偏振子旋转,从而监控透射光强度。其结果示于图8。
虚线是使与相位差板的主轴方向相同方向的偏振光入射的情况,实线是使相对于相位差板的主轴方向倾斜45度的偏振光入射的情况。倾斜45度的情况下,如图8所示,透射光强度不取决于偏振子的旋转角度,而是基本恒定,可知相位差板具有1/4波长板的功能,直线偏振光被转换为圆偏振光。
产业上利用的可能性
本发明固然可用作相位差板(波长板),也可用作相位掩模、液晶投影仪中使用的偏振光转换元件、固体摄像元件中使用的光学低通滤波器、光拾取元件、隔离器等光学器件。
另外,在这里引用2007年4月9日提出申请的日本专利申请2007-101982号的说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容作为本发明说明书的揭示。

Claims (1)

1.相位差板的制造方法,其特征在于,利用透镜或凹面镜使激光会聚照射,使激光聚焦在玻璃板内部或表面,通过扫描玻璃板或激光来形成双折射区域,引起单轴性双折射,
所述激光是波长为190~1100nm、脉宽在1ns以上且在10ms以下、重复频率为f的激光,将对厚度在0.1mm以上且在5mm以下的玻璃板的照射积分通量设为F、该F的单位是J/cm2、将激光聚焦直径设为d、该d的单位是cm、将扫描速度设为s、该s的单位是cm/s,则照射积分通量F与所述激光聚焦直径内的激光照射次数d·f/s的乘积F·d·f/s在2000J/cm2以上76000J/cm2以下。
CN2008800113197A 2007-04-09 2008-04-07 相位差板及其制造方法 Expired - Fee Related CN101652685B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP101982/2007 2007-04-09
JP2007101982 2007-04-09
PCT/JP2008/056895 WO2008126828A1 (ja) 2007-04-09 2008-04-07 位相差板およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101652685A CN101652685A (zh) 2010-02-17
CN101652685B true CN101652685B (zh) 2012-07-04

Family

ID=39863925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008800113197A Expired - Fee Related CN101652685B (zh) 2007-04-09 2008-04-07 相位差板及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8059337B2 (zh)
EP (1) EP2136224A4 (zh)
JP (1) JP5240190B2 (zh)
KR (1) KR20100014893A (zh)
CN (1) CN101652685B (zh)
TW (1) TW200900760A (zh)
WO (1) WO2008126828A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7633033B2 (en) 2004-01-09 2009-12-15 General Lasertronics Corporation Color sensing for laser decoating
WO2008118365A1 (en) 2007-03-22 2008-10-02 General Lasertronics Corporation Methods for stripping and modifying surfaces with laser-induced ablation
JP5136431B2 (ja) * 2009-01-15 2013-02-06 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
JP2010243850A (ja) * 2009-04-07 2010-10-28 Fujifilm Corp 多層複屈折バターン作製材料、及び多層複屈折パターンを有する物品の製造方法
JP5455706B2 (ja) * 2010-02-25 2014-03-26 キヤノン株式会社 固体撮像装置、撮像ユニット及び撮像装置
US10112257B1 (en) * 2010-07-09 2018-10-30 General Lasertronics Corporation Coating ablating apparatus with coating removal detection
JP2013224974A (ja) * 2010-08-20 2013-10-31 Asahi Glass Co Ltd 位相差板の製造方法および位相差板
WO2012099078A1 (ja) * 2011-01-20 2012-07-26 旭硝子株式会社 位相差板及び位相差板の製造方法
WO2013123973A1 (en) 2012-02-21 2013-08-29 Carl Zeiss Sms Ltd. Method and apparatus for compensating at least one defect of an optical system
US9895771B2 (en) 2012-02-28 2018-02-20 General Lasertronics Corporation Laser ablation for the environmentally beneficial removal of surface coatings
FR3006068B1 (fr) * 2013-05-24 2015-04-24 Saint Gobain Procede d'obtention d'un substrat
JP2015014740A (ja) * 2013-07-08 2015-01-22 日本電気硝子株式会社 光学素子及びその製造方法
US10086597B2 (en) 2014-01-21 2018-10-02 General Lasertronics Corporation Laser film debonding method
CN105336759B (zh) 2014-08-06 2018-06-29 上海和辉光电有限公司 显示面板
KR102063046B1 (ko) * 2017-07-10 2020-01-07 주식회사 엘지화학 원편광판

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736066A (en) * 1994-11-10 1998-04-07 Sumitomo Chemical Company, Limited Optically anisotropic film

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3689264A (en) * 1970-03-19 1972-09-05 Bell Telephone Labor Inc Method for increasing index of refraction in transparent bodies and its application to light guides and the like
DE3720028A1 (de) * 1987-06-16 1988-12-29 Philips Patentverwaltung Verfahren zur herstellung von lichtleitfasern
JP3610403B2 (ja) 1994-11-10 2005-01-12 住友化学株式会社 光学異方体フィルムとその製造方法および液晶表示装置
JPH08278410A (ja) 1995-04-10 1996-10-22 Sumitomo Chem Co Ltd 光学異方体フィルムとその製造方法および液晶表示装置
US5761111A (en) * 1996-03-15 1998-06-02 President And Fellows Of Harvard College Method and apparatus providing 2-D/3-D optical information storage and retrieval in transparent materials
JP3649835B2 (ja) * 1996-03-18 2005-05-18 独立行政法人科学技術振興機構 光導波路の作製方法
JP3461680B2 (ja) * 1997-03-13 2003-10-27 シャープ株式会社 光学素子の製造方法および画像表示装置
US6392683B1 (en) * 1997-09-26 2002-05-21 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Method for making marks in a transparent material by using a laser
JP3349422B2 (ja) * 1998-02-12 2002-11-25 科学技術振興事業団 光導波路アレイ及びその製造方法
US6573026B1 (en) * 1999-07-29 2003-06-03 Corning Incorporated Femtosecond laser writing of glass, including borosilicate, sulfide, and lead glasses
JP4163825B2 (ja) 1999-09-22 2008-10-08 富士フイルム株式会社 位相差板の製造方法
US6796148B1 (en) * 1999-09-30 2004-09-28 Corning Incorporated Deep UV laser internally induced densification in silica glasses
US6812983B2 (en) * 2000-05-17 2004-11-02 Fuji Photo Film Co., Ltd. Retardation plate and fabrication method thereof, and plate for circularly polarizing light, ½ wave plate and reflection-type liquid crystal display device utilizing the retardation plate
US7568365B2 (en) * 2001-05-04 2009-08-04 President & Fellows Of Harvard College Method and apparatus for micromachining bulk transparent materials using localized heating by nonlinearly absorbed laser radiation, and devices fabricated thereby
CA2396831A1 (en) * 2002-08-02 2004-02-02 Femtonics Corporation Microstructuring optical wave guide devices with femtosecond optical pulses
JP4603253B2 (ja) * 2002-10-04 2010-12-22 大日本印刷株式会社 光学素子およびそれを用いた液晶表示装置
JP2004252027A (ja) * 2003-02-19 2004-09-09 Citizen Watch Co Ltd 液晶装置製造方法と液晶装置
US7486705B2 (en) * 2004-03-31 2009-02-03 Imra America, Inc. Femtosecond laser processing system with process parameters, controls and feedback
US7586059B2 (en) * 2004-08-27 2009-09-08 Infineon Technologies Ag Lithography mask substrate labeling system
US7405883B2 (en) * 2004-12-03 2008-07-29 Ohara Inc. Optical component and method of manufacture of optical component
US7589039B2 (en) * 2004-12-29 2009-09-15 Corning Incorporated Synthetic silica having low polarization-induced birefringence, method of making same and lithographic device comprising same
JP2007034139A (ja) * 2005-07-29 2007-02-08 Enplas Corp 光学素子およびその製造方法
JP5113998B2 (ja) * 2005-09-26 2013-01-09 岡本硝子株式会社 異方性ガラスの製造方法、異方性ガラス及び、これを用いた偏光素子
JP2007101982A (ja) 2005-10-06 2007-04-19 Konica Minolta Medical & Graphic Inc 現像処理装置、現像処理方法及び画像記録装置
JP4761992B2 (ja) * 2006-02-10 2011-08-31 セントラル硝子株式会社 複屈折性の光学素子を有する撮像機およびその光学素子の製造方法
JP2007238342A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Okamoto Glass Co Ltd 複屈折を付与されたガラス材料の製造方法及び、その方法によって製造されるガラス材料

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5736066A (en) * 1994-11-10 1998-04-07 Sumitomo Chemical Company, Limited Optically anisotropic film
EP1329748A3 (en) * 1994-11-10 2005-02-02 Sumitomo Chemical Company, Limited Optically anisotropic film

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2007-86556A 2007.04.05

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2008126828A1 (ja) 2010-07-22
US8059337B2 (en) 2011-11-15
US20110252834A1 (en) 2011-10-20
JP5240190B2 (ja) 2013-07-17
CN101652685A (zh) 2010-02-17
TW200900760A (en) 2009-01-01
EP2136224A4 (en) 2011-05-25
WO2008126828A1 (ja) 2008-10-23
EP2136224A1 (en) 2009-12-23
KR20100014893A (ko) 2010-02-11
US20100033817A1 (en) 2010-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101652685B (zh) 相位差板及其制造方法
CN105499792B (zh) 基于双波长飞秒激光电子动态调控硅表面纳米柱制备方法
Jacobs et al. Liquid-crystal laser optics: design, fabrication, and performance
KR101013286B1 (ko) 레이저 가공 방법, 레이저 가공 장치 및 그 제조 방법
JP2014525141A5 (zh)
JP4528075B2 (ja) 光学材料のレーザー損傷評価方法
JP5998968B2 (ja) ガラス基板の切断方法、ガラス基板及び近赤外線カットフィルタガラス
CN102470482A (zh) 激光切割加工方法
TWI261397B (en) Narrow bandwidth high repetition rate optical parametric oscillator
CN212858217U (zh) 一种集成同轴视觉的激光切割光学系统
WO2017063686A1 (de) Polarisatoranordnung, euv-strahlungserzeugungsvorrichtung damit und verfahren zur linearen polarisation eines laserstrahls
JP2008233104A (ja) 光学材料のレーザー損傷評価方法
Vanda et al. Qualification of 1030 nm ultra-short-pulsed laser for glass sheet treatment in TGV process
CN110567927B (zh) 双光子显微成像系统
JP2005210103A5 (zh)
Vanda et al. Multiple pulse picosecond laser induced damage threshold on hybrid mirrors
CN101363798A (zh) 激光飞秒探针装置
JP2004133329A (ja) 非線形光学薄膜及びそれを用いた非線形光学素子並びにそれを用いた光スイッチ
JPH0899186A (ja) レーザ加工装置
Blaschke et al. Thickness dependence of damage thresholds for 193-nm dielectric mirrors by predamage sensitive photothermal technique
Kudryashov et al. 240-mm bimorph deformable mirror for wavefront correction at the PEARL facility
Lowdermilk Coatings for laser fusion
US20130301127A1 (en) Wave plate and method for producing wave plate
Muresan et al. Laser induced damage in optical glasses using nanosecond pulses at 1030 nm
RU2311668C1 (ru) Способ изготовления нелинейного составного преобразователя частоты с компенсацией угла сноса лазерного излучения

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120704

Termination date: 20150407

EXPY Termination of patent right or utility model