JP2003066232A - 複層回折型偏光子および複合型液晶素子 - Google Patents
複層回折型偏光子および複合型液晶素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】消光比の高いアイソレータを得る。
【解決手段】透光性基板４、５上に形成された複屈折性
材料層を加工して、断面形状が凹凸状の周期構造を有す
る回折格子１、２をそれぞれ作製し、回折格子１、２の
凹部に複屈折性材料層の常光屈折率に等しい屈折率を有
する等方性透明材料３を充填して偏光性の回折格子を構
成して、それぞれの偏光性の回折格子と透光性基板６と
を積層して複層回折型偏光子１００を得て、アイソレー
タとして用いる。
材料層を加工して、断面形状が凹凸状の周期構造を有す
る回折格子１、２をそれぞれ作製し、回折格子１、２の
凹部に複屈折性材料層の常光屈折率に等しい屈折率を有
する等方性透明材料３を充填して偏光性の回折格子を構
成して、それぞれの偏光性の回折格子と透光性基板６と
を積層して複層回折型偏光子１００を得て、アイソレー
タとして用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複層回折型偏光子
および複合型液晶素子に関し、特に光通信用のアイソレ
ータとして用いられる複層回折型偏光子および可変アッ
テネータとして用いられる複合型液晶素子に関する。
および複合型液晶素子に関し、特に光通信用のアイソレ
ータとして用いられる複層回折型偏光子および可変アッ
テネータとして用いられる複合型液晶素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤ、ＤＶＤなど光ディスクの情報読み
出し用光ヘッド装置において、例えば図１０に示す偏光
性の回折格子４００が偏光ビームスプリッタとして用い
られている。透光性基板４であるガラス基板の片面に、
常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）
を有する複屈折性材料層で回折格子１を形成し、断面形
状が凹凸状で段差ｄの周期構造となるようにする。
出し用光ヘッド装置において、例えば図１０に示す偏光
性の回折格子４００が偏光ビームスプリッタとして用い
られている。透光性基板４であるガラス基板の片面に、
常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）
を有する複屈折性材料層で回折格子１を形成し、断面形
状が凹凸状で段差ｄの周期構造となるようにする。
【０００３】周期構造の凹凸部を埋めるように常光屈折
率ｎｏとほぼ等しい屈折率ｎｓの等方性透明材料３を充
填し、透光性基板５であるガラス基板を等方性透明材料
３に重ねて偏光性の回折格子４００を形成する。ここ
で、｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄが入射光の波長λの半分とする
ことにより、常光偏光（常光屈折率を与える偏光方向）
の入射光は回折されずに直進透過し、異常光偏光（異常
光屈折率を与える偏光方向）の入射光は回折されて直進
透過しない、偏光性の回折格子となる。
率ｎｏとほぼ等しい屈折率ｎｓの等方性透明材料３を充
填し、透光性基板５であるガラス基板を等方性透明材料
３に重ねて偏光性の回折格子４００を形成する。ここ
で、｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄが入射光の波長λの半分とする
ことにより、常光偏光（常光屈折率を与える偏光方向）
の入射光は回折されずに直進透過し、異常光偏光（異常
光屈折率を与える偏光方向）の入射光は回折されて直進
透過しない、偏光性の回折格子となる。
【０００４】このような偏光性の回折格子を、波長帯域
１４００〜１７００ｎｍの光通信用のアイソレータとし
て使用したとき、消光比が充分得られない問題があっ
た。すなわち、特定の単一波長λ０に着目すると、直進
透過する第１の直線偏光（例えば常光偏光）の光量をＩ
１、第１の直線偏光と直交する偏光方向を有する第２の
直線偏光（異常光偏光）の回折されずに直進透過する光
量をＩ２とするとき、比率Ｉ２／Ｉ１（以下、消光比と
いう）が−２０ｄＢ以下となる。しかし、異常光偏光の
直進透過光の透過率はｃｏｓ２（０．５×π×λ０／
λ）で記述されるため、波長λがλ０と異なるほど入射
光に対しては回折されないで直進透過する成分が発生し
消光比が劣化する。
１４００〜１７００ｎｍの光通信用のアイソレータとし
て使用したとき、消光比が充分得られない問題があっ
た。すなわち、特定の単一波長λ０に着目すると、直進
透過する第１の直線偏光（例えば常光偏光）の光量をＩ
１、第１の直線偏光と直交する偏光方向を有する第２の
直線偏光（異常光偏光）の回折されずに直進透過する光
量をＩ２とするとき、比率Ｉ２／Ｉ１（以下、消光比と
いう）が−２０ｄＢ以下となる。しかし、異常光偏光の
直進透過光の透過率はｃｏｓ２（０．５×π×λ０／
λ）で記述されるため、波長λがλ０と異なるほど入射
光に対しては回折されないで直進透過する成分が発生し
消光比が劣化する。
【０００５】また、特定の単一波長に対して高い消光比
を実現するためには、凹凸状の周期構造の段差ｄを正確
に加工する必要があり、再現性よく消光比の高い偏光性
の回折格子を得ることは困難であった。
を実現するためには、凹凸状の周期構造の段差ｄを正確
に加工する必要があり、再現性よく消光比の高い偏光性
の回折格子を得ることは困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の実情に
鑑み、安定して高い消光比が実現できる複層回折型偏光
子およびそれを用いた複合型液晶素子を提供することを
目的とする。
鑑み、安定して高い消光比が実現できる複層回折型偏光
子およびそれを用いた複合型液晶素子を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１の偏光方
向を有する入射光に対しては回折格子として作用せず直
進透過し、第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を
有する入射光に対しては回折格子として作用して回折す
る複屈折性材料を備える偏光性の回折格子を、少なくと
も２つ積層したことを特徴とする複層回折型偏光子を提
供する。
向を有する入射光に対しては回折格子として作用せず直
進透過し、第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を
有する入射光に対しては回折格子として作用して回折す
る複屈折性材料を備える偏光性の回折格子を、少なくと
も２つ積層したことを特徴とする複層回折型偏光子を提
供する。
【０００８】また、電極付き透光性基板間に液晶層が挟
持されてなる液晶セルの少なくとも一方の透光性基板表
面に、上記の複層回折型偏光子が積層されている複合型
液晶素子を提供する。
持されてなる液晶セルの少なくとも一方の透光性基板表
面に、上記の複層回折型偏光子が積層されている複合型
液晶素子を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、第１の偏光方向を有す
る入射光に対しては回折格子として作用せず直進透過
し、第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する
入射光に対しては回折格子として作用して回折する複屈
折性材料を備える偏光性の回折格子を得て、この偏光性
の回折格子を２つ以上積層した複層回折型偏光子であ
る。このように構成することにより、消光比を高くする
効果を生ずる。
る入射光に対しては回折格子として作用せず直進透過
し、第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を有する
入射光に対しては回折格子として作用して回折する複屈
折性材料を備える偏光性の回折格子を得て、この偏光性
の回折格子を２つ以上積層した複層回折型偏光子であ
る。このように構成することにより、消光比を高くする
効果を生ずる。
【００１０】［第１の実施態様］図１は本発明の複層回
折型偏光子の構成の第１の実施態様を示す側面図であ
る。透光性基板４および透光性基板５のそれぞれの片面
に、常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎ
ｅ）の複屈折性材料層を、その進相軸（常光屈折率を示
す方向）が図１のＸ軸方向に揃うように形成する。次に
複屈折性材料層を、断面形状が段差ｄ１かつ格子ピッチ
ｐ１の凹凸状の周期構造を有する回折格子１と、断面形
状が段差ｄ２かつ格子ピッチｐ２の凹凸状の周期構造を
有する回折格子２とに加工する。
折型偏光子の構成の第１の実施態様を示す側面図であ
る。透光性基板４および透光性基板５のそれぞれの片面
に、常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎ
ｅ）の複屈折性材料層を、その進相軸（常光屈折率を示
す方向）が図１のＸ軸方向に揃うように形成する。次に
複屈折性材料層を、断面形状が段差ｄ１かつ格子ピッチ
ｐ１の凹凸状の周期構造を有する回折格子１と、断面形
状が段差ｄ２かつ格子ピッチｐ２の凹凸状の周期構造を
有する回折格子２とに加工する。
【００１１】その後、少なくともそれぞれの凹部に屈折
率ｎｓ（常光屈折率ｎｏまたは異常光屈折率ｎｅに等し
い）の等方性透明材料３を充填して偏光性の回折格子を
透光性基板４および透光性基板５上に形成した後、透光
性基板４と透光性基板５と透光性基板６とを積層して、
複層回折型偏光子１００とする。ここで、少なくともそ
れぞれの凹部にという意味は、凹部のみを充填してもよ
いし、凹凸部を埋めるように充填してもよい。なお等方
性透明材料とは、屈折率が等方的な透明材料のことであ
る。格子凹部の溝方向である格子長手方向は、透光性基
板４と透光性基板５との間で、平行であってもよいし、
直交していてもよいし、所定の角度をなしていてもよ
い。回折格子により発生する回折光は格子長手方向に直
交する方向であるため、回折格子１と回折格子２の格子
長手方向を所定の角度とすることにより回折光を所望の
方向に発生させることができる。
率ｎｓ（常光屈折率ｎｏまたは異常光屈折率ｎｅに等し
い）の等方性透明材料３を充填して偏光性の回折格子を
透光性基板４および透光性基板５上に形成した後、透光
性基板４と透光性基板５と透光性基板６とを積層して、
複層回折型偏光子１００とする。ここで、少なくともそ
れぞれの凹部にという意味は、凹部のみを充填してもよ
いし、凹凸部を埋めるように充填してもよい。なお等方
性透明材料とは、屈折率が等方的な透明材料のことであ
る。格子凹部の溝方向である格子長手方向は、透光性基
板４と透光性基板５との間で、平行であってもよいし、
直交していてもよいし、所定の角度をなしていてもよ
い。回折格子により発生する回折光は格子長手方向に直
交する方向であるため、回折格子１と回折格子２の格子
長手方向を所定の角度とすることにより回折光を所望の
方向に発生させることができる。
【００１２】ここで、例えば屈折率ｎｓが常光屈折率ｎ
ｏとほぼ等しい等方性透明材料３を用い、リタデーショ
ン値｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄ１および｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄ２
が入射光の波長の（ｍ＋１／２）倍（ｍは０または正の
整数）となる段差ｄ１およびｄ２とすることが次の理由
により好ましい。その理由とは、第２の偏光方向を有す
る入射光に対する直進透過光の光量比が最小となり、高
い消光比が得られるためである。ここで、（ｍ＋１／
２）倍とは、（ｍ＋１／２）の±１０％以内の倍率変化
を含んでいてもよく、本発明における効果は変わらな
い。
ｏとほぼ等しい等方性透明材料３を用い、リタデーショ
ン値｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄ１および｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄ２
が入射光の波長の（ｍ＋１／２）倍（ｍは０または正の
整数）となる段差ｄ１およびｄ２とすることが次の理由
により好ましい。その理由とは、第２の偏光方向を有す
る入射光に対する直進透過光の光量比が最小となり、高
い消光比が得られるためである。ここで、（ｍ＋１／
２）倍とは、（ｍ＋１／２）の±１０％以内の倍率変化
を含んでいてもよく、本発明における効果は変わらな
い。
【００１３】このような複層回折型偏光子１００に、異
常光偏光（Ｓ偏光）が入射した場合、図２に示すように
本発明における回折格子１および回折格子２からなるそ
れぞれの偏光性の回折格子は、凹凸状の周期構造により
屈折率ｎｅと屈折率ｎｓの位相変調型回折格子として作
用し回折光が発生する。以下において、回折格子１と
は、回折格子１からなる偏光性の回折格子１を意味し、
回折格子２についても同様である。
常光偏光（Ｓ偏光）が入射した場合、図２に示すように
本発明における回折格子１および回折格子２からなるそ
れぞれの偏光性の回折格子は、凹凸状の周期構造により
屈折率ｎｅと屈折率ｎｓの位相変調型回折格子として作
用し回折光が発生する。以下において、回折格子１と
は、回折格子１からなる偏光性の回折格子１を意味し、
回折格子２についても同様である。
【００１４】複層回折型偏光子において、回折効率の波
長依存性を抑制できるようにし、かつ加工段差を浅くで
きるようにするため、リタデーション値｜ｎｅ−ｎｓ｜
×ｄ １および｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄ２は出射光の波長の１
／２倍（ｍ＝０に相当）とすることが好ましい。ここで
も上述のように、１／２倍の±１０％以内の倍率変化を
含んでいてもよい。すなわち、０．５５〜０．４５の範
囲の倍率であればよい。
長依存性を抑制できるようにし、かつ加工段差を浅くで
きるようにするため、リタデーション値｜ｎｅ−ｎｓ｜
×ｄ １および｜ｎｅ−ｎｓ｜×ｄ２は出射光の波長の１
／２倍（ｍ＝０に相当）とすることが好ましい。ここで
も上述のように、１／２倍の±１０％以内の倍率変化を
含んでいてもよい。すなわち、０．５５〜０．４５の範
囲の倍率であればよい。
【００１５】ここで、回折格子１で回折されずに直進透
過した異常光偏光（Ｓ偏光）の一部は回折格子２で回折
されるため、複層回折型偏光子１００を直進透過する異
常光偏光は極めてわずかとなる。
過した異常光偏光（Ｓ偏光）の一部は回折格子２で回折
されるため、複層回折型偏光子１００を直進透過する異
常光偏光は極めてわずかとなる。
【００１６】一方、複層回折型偏光子１００に常光偏光
（Ｐ偏光）が入射した場合、図３に示すように本発明に
おける回折格子１および回折格子２は、凹凸状の周期構
造を有していても屈折率ｎｓの媒質と同等となり、入射
光は回折されず直進透過する。
（Ｐ偏光）が入射した場合、図３に示すように本発明に
おける回折格子１および回折格子２は、凹凸状の周期構
造を有していても屈折率ｎｓの媒質と同等となり、入射
光は回折されず直進透過する。
【００１７】したがって、常光偏光の透過率が９０％以
上で、常光偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する
異常光偏光の透過率が５％以下である回折格子１と回折
格子２とを積層することにより、異常光偏光の入射光に
おいては直進透過光が入射光の０．５％以下である複層
回折型偏光子が得られる。
上で、常光偏光の偏光方向と直交する偏光方向を有する
異常光偏光の透過率が５％以下である回折格子１と回折
格子２とを積層することにより、異常光偏光の入射光に
おいては直進透過光が入射光の０．５％以下である複層
回折型偏光子が得られる。
【００１８】ここで、図４の２種の回折格子パターンお
よび図１に示すように、回折格子１を格子ピッチｐ１で
格子長手方向の角度がＸ軸に対してθ１の直線格子と
し、回折格子２を格子ピッチｐ２で格子長手方向の角度
がＸ軸に対してθ２の直線格子とする。
よび図１に示すように、回折格子１を格子ピッチｐ１で
格子長手方向の角度がＸ軸に対してθ１の直線格子と
し、回折格子２を格子ピッチｐ２で格子長手方向の角度
がＸ軸に対してθ２の直線格子とする。
【００１９】一般に回折格子１で回折された光が回折格
子２でも回折されて、直進透過光に重畳すると結果的に
直進透過光成分が増加して消光比が劣化する。しかし、
格子ピッチｐ１と格子ピッチｐ２が異なるように、また
は格子長手方向の角度θ１と角度θ２とが異なるように
すれば、このような消光比の変化を防げる。すなわち、
構成要素である各回折格子の格子ピッチまたは格子長手
方向が一致しないように設定することが、回折格子１と
回折格子２との多重回折光が直進透過光に重畳せず、消
光比の劣化を招かず好ましい。たとえそれぞれの回折格
子の段差ｄ１とｄ２とが同じであっても、ｐ１とｐ２、
またはθ１とθ２とが異なっていれば、消光比は劣化し
ない。
子２でも回折されて、直進透過光に重畳すると結果的に
直進透過光成分が増加して消光比が劣化する。しかし、
格子ピッチｐ１と格子ピッチｐ２が異なるように、また
は格子長手方向の角度θ１と角度θ２とが異なるように
すれば、このような消光比の変化を防げる。すなわち、
構成要素である各回折格子の格子ピッチまたは格子長手
方向が一致しないように設定することが、回折格子１と
回折格子２との多重回折光が直進透過光に重畳せず、消
光比の劣化を招かず好ましい。たとえそれぞれの回折格
子の段差ｄ１とｄ２とが同じであっても、ｐ１とｐ２、
またはθ１とθ２とが異なっていれば、消光比は劣化し
ない。
【００２０】図５は本発明の複層回折型偏光子１００を
用いて、消光比の高いアイソレータとする場合の光学系
構成の一例を示す側面図である。複層回折型偏光子１０
０に常光偏光と異常光偏光とが混在した平行光が入射
し、出射側に集光レンズ７を配置した場合、複層回折型
偏光子１００を直進透過した常光偏光は集光レンズ７の
光軸上の焦点面に集光される。一方、複層回折型偏光子
１００で回折された異常光偏光は集光レンズ７の光軸外
の焦点面に集光される。
用いて、消光比の高いアイソレータとする場合の光学系
構成の一例を示す側面図である。複層回折型偏光子１０
０に常光偏光と異常光偏光とが混在した平行光が入射
し、出射側に集光レンズ７を配置した場合、複層回折型
偏光子１００を直進透過した常光偏光は集光レンズ７の
光軸上の焦点面に集光される。一方、複層回折型偏光子
１００で回折された異常光偏光は集光レンズ７の光軸外
の焦点面に集光される。
【００２１】したがって、集光レンズ７の光軸上の焦点
面に開口部を有する開口絞り８を配置することにより、
常光偏光のみを透過し異常光偏光を遮断するアイソレー
タとなる。ここで、開口絞り８の代わりに開口部に相当
する受光部を有する光検出器を配置することにより常光
偏光の成分のみを検出できる。また、光伝送用の光ファ
イバーのコア部を開口部の代わりに配置すれば常光偏光
のみを伝送できる。
面に開口部を有する開口絞り８を配置することにより、
常光偏光のみを透過し異常光偏光を遮断するアイソレー
タとなる。ここで、開口絞り８の代わりに開口部に相当
する受光部を有する光検出器を配置することにより常光
偏光の成分のみを検出できる。また、光伝送用の光ファ
イバーのコア部を開口部の代わりに配置すれば常光偏光
のみを伝送できる。
【００２２】図４に示す、格子長手方向の角度θ１で格
子ピッチｐ１の回折格子１と格子長手方向の角度θ２で
格子ピッチｐ２の回折格子２において、θ１＝θ２＝０
゜とし、ｐ２をｐ１の２倍とした場合、図５の集光レン
ズ７の焦点面に発生する直進透過光と回折光の集光位置
の一例を図６に示す。
子ピッチｐ１の回折格子１と格子長手方向の角度θ２で
格子ピッチｐ２の回折格子２において、θ１＝θ２＝０
゜とし、ｐ２をｐ１の２倍とした場合、図５の集光レン
ズ７の焦点面に発生する直進透過光と回折光の集光位置
の一例を図６に示す。
【００２３】常光偏光（Ｐ偏光）は回折格子１および回
折格子２により回折されず（０次回折光がさらに、０次
回折光となって）光軸上の◎で示される位置に集光され
る。これを、０次×０次と表現する。また、回折格子１
および回折格子２により、同じ符号でかつ同じ次数の光
として回折された（±１次回折光がさらに回折されて、
それぞれ±１次回折光となった）異常光偏光（Ｓ偏光）
は△または▽で示される位置に集光される。これを、１
次×１次、−１次×−１次と表現する。以下、同様であ
る。また、回折格子１により±１次光として回折される
が、回折格子２により回折されずに０次回折光となった
異常光偏光はで示される位置に集光される。
折格子２により回折されず（０次回折光がさらに、０次
回折光となって）光軸上の◎で示される位置に集光され
る。これを、０次×０次と表現する。また、回折格子１
および回折格子２により、同じ符号でかつ同じ次数の光
として回折された（±１次回折光がさらに回折されて、
それぞれ±１次回折光となった）異常光偏光（Ｓ偏光）
は△または▽で示される位置に集光される。これを、１
次×１次、−１次×−１次と表現する。以下、同様であ
る。また、回折格子１により±１次光として回折される
が、回折格子２により回折されずに０次回折光となった
異常光偏光はで示される位置に集光される。
【００２４】また、回折格子２により±１次光として回
折されるが、回折格子１により回折されない（０次回折
光）異常光偏光と、回折格子１および回折格子２により
異なる符号でかつ、異なる次数で回折された（＋１次回
折光が回折されて、−１次回折光となる、または−１次
回折光が回折されて＋１次回折光となる）異常光偏光は
□で示される位置に集光される。
折されるが、回折格子１により回折されない（０次回折
光）異常光偏光と、回折格子１および回折格子２により
異なる符号でかつ、異なる次数で回折された（＋１次回
折光が回折されて、−１次回折光となる、または−１次
回折光が回折されて＋１次回折光となる）異常光偏光は
□で示される位置に集光される。
【００２５】異常光偏光の回折方向は回折格子１と回折
格子２の格子長手方向の角度θ１、θ２により定まり、
回折光の集光位置の光軸からの距離は入射光の波長、格
子ピッチｐ１、ｐ２および集光レンズ７の焦点距離によ
り定まる。
格子２の格子長手方向の角度θ１、θ２により定まり、
回折光の集光位置の光軸からの距離は入射光の波長、格
子ピッチｐ１、ｐ２および集光レンズ７の焦点距離によ
り定まる。
【００２６】［第２の実施態様］次に、回折格子１と回
折格子２を構成する複屈折性材料層の段差ｄ１とｄ２と
を異なるようにすることが好ましい。さらに、入射光の
波長がλ１〜λ２の範囲にあるとき波長λ１、λ２と、
複屈折性材料層の常光屈折率と異常光屈折率との差△ｎ
との比、λ１／（２×△ｎ）とλ２／（２×△ｎ）との
間にｄ１およびｄ ２が存在することが好ましい。このよ
うに構成することが広い波長帯域の入射光に対しても比
較的高い消光比が得られる。
折格子２を構成する複屈折性材料層の段差ｄ１とｄ２と
を異なるようにすることが好ましい。さらに、入射光の
波長がλ１〜λ２の範囲にあるとき波長λ１、λ２と、
複屈折性材料層の常光屈折率と異常光屈折率との差△ｎ
との比、λ１／（２×△ｎ）とλ２／（２×△ｎ）との
間にｄ１およびｄ ２が存在することが好ましい。このよ
うに構成することが広い波長帯域の入射光に対しても比
較的高い消光比が得られる。
【００２７】この本発明の複層回折型偏光子における第
２の実施態様について説明する。本態様の複層回折型偏
光子に波長λの異常光偏光が入射した場合、回折格子１
および回折格子２によって回折されない直進透過光（０
次回折光）の透過率η０は、η０＝（ｃｏｓ（φ／
２））２により近似的に記述される。ここで、φ＝２×
π×△ｎ×ｄ／λ、△ｎ＝｜ｎｅ−ｎｓ｜＞０で、ｎｏ
とｎｓはほぼ等しく、また、回折格子１ではｄ＝ｄ１、
回折格子２ではｄ＝ｄ２とする。
２の実施態様について説明する。本態様の複層回折型偏
光子に波長λの異常光偏光が入射した場合、回折格子１
および回折格子２によって回折されない直進透過光（０
次回折光）の透過率η０は、η０＝（ｃｏｓ（φ／
２））２により近似的に記述される。ここで、φ＝２×
π×△ｎ×ｄ／λ、△ｎ＝｜ｎｅ−ｎｓ｜＞０で、ｎｏ
とｎｓはほぼ等しく、また、回折格子１ではｄ＝ｄ１、
回折格子２ではｄ＝ｄ２とする。
【００２８】入射光の波長がλ１〜λ２の範囲にあると
き、この波長帯域で高い回折効率を実現するためには、
ｄ１およびｄ２をλ１／（２×△ｎ）とλ２／（２×△
ｎ）との間の異なる値とすることが有効である。入射光
の波長が１４００〜１７００ｎｍの範囲にあるとき、△
ｎ＝０．１５の複屈折性材料を用いて凹凸状の周期構造
を形成し、段差をｄ１＝４．８μｍおよびｄ２＝５．５
μｍとした場合、異常光偏光の直進透過率η０の波長依
存性を計算した結果を図７に示す。なお、λ１／（２×
△ｎ）＝４．６７μｍ、λ２／（２×△ｎ）＝５．６７
μｍであり、ｄ １およびｄ２はその間の値となってい
る。
き、この波長帯域で高い回折効率を実現するためには、
ｄ１およびｄ２をλ１／（２×△ｎ）とλ２／（２×△
ｎ）との間の異なる値とすることが有効である。入射光
の波長が１４００〜１７００ｎｍの範囲にあるとき、△
ｎ＝０．１５の複屈折性材料を用いて凹凸状の周期構造
を形成し、段差をｄ１＝４．８μｍおよびｄ２＝５．５
μｍとした場合、異常光偏光の直進透過率η０の波長依
存性を計算した結果を図７に示す。なお、λ１／（２×
△ｎ）＝４．６７μｍ、λ２／（２×△ｎ）＝５．６７
μｍであり、ｄ １およびｄ２はその間の値となってい
る。
【００２９】図７において、単体の回折格子１および回
折格子２に対する異常光偏光の直進透過率η０をそれぞ
れ△と□とで、複層回折型偏光子１００全体の異常光偏
光の直進透過率η０を○で表わした。常光偏光の入射光
はほとんど回折されず、入射光の９０％以上が直進透過
するため、１４００〜１７００ｎｍの波長帯域で−３５
ｄＢ以下の消光比を有するアイソレータとなる。
折格子２に対する異常光偏光の直進透過率η０をそれぞ
れ△と□とで、複層回折型偏光子１００全体の異常光偏
光の直進透過率η０を○で表わした。常光偏光の入射光
はほとんど回折されず、入射光の９０％以上が直進透過
するため、１４００〜１７００ｎｍの波長帯域で−３５
ｄＢ以下の消光比を有するアイソレータとなる。
【００３０】なお、本発明の複層回折型偏光子１００を
直列にさらに積層することにより、いっそう高い消光比
が得られる。
直列にさらに積層することにより、いっそう高い消光比
が得られる。
【００３１】［第３の実施態様］次に、図８に複層回折
型偏光子１１０および１２０を液晶セル１３０と組み合
わせた本発明の第３の実施態様である複合型液晶素子の
構成例の側面図を示す。液晶セル１３０は、基板片面に
例えばＩＴＯからなる透明電極膜７１、７２および配向
処理された例えばポリイミドからなる配向膜（図示せ
ず）がそれぞれ形成された透光性基板６１と透光性基板
６２とを用い、液晶分子の配向方向が揃った例えばネマ
ティック液晶の液晶層９がシール材１０によりセル化封
入されて構成されている。
型偏光子１１０および１２０を液晶セル１３０と組み合
わせた本発明の第３の実施態様である複合型液晶素子の
構成例の側面図を示す。液晶セル１３０は、基板片面に
例えばＩＴＯからなる透明電極膜７１、７２および配向
処理された例えばポリイミドからなる配向膜（図示せ
ず）がそれぞれ形成された透光性基板６１と透光性基板
６２とを用い、液晶分子の配向方向が揃った例えばネマ
ティック液晶の液晶層９がシール材１０によりセル化封
入されて構成されている。
【００３２】図８に示すように、電極付き透光性基板間
に液晶層が挟持されてなる液晶セルの少なくとも一方の
透光性基板表面に、上記の実施態様で説明した複層回折
型偏光子が積層されている複合型液晶素子構成とするこ
とは、素子の小型化および安定した消光比が得られるた
め好ましい。
に液晶層が挟持されてなる液晶セルの少なくとも一方の
透光性基板表面に、上記の実施態様で説明した複層回折
型偏光子が積層されている複合型液晶素子構成とするこ
とは、素子の小型化および安定した消光比が得られるた
め好ましい。
【００３３】ここで、透明電極膜７１、７２には外部交
流電源１１より例えば、矩形波状の交流電圧が印加され
る。また、配向膜の配向処理方向を図８のＸ軸方向とす
ることで、電圧無印加時に液晶分子が液晶セル１３０内
で基板面に対して平行でかつ、Ｘ軸方向に配向する。液
晶分子の常光屈折率ｎｏ（ＬＣ）と異常光屈折率ｎ
ｅ（ＬＣ）との差を△ｎ（ＬＣ）とすると、液晶層の厚
さｄ（ＬＣ）を入射光の波長λに対して、△ｎ（ＬＣ）
×ｄ（ＬＣ）＝λ／２としている。
流電源１１より例えば、矩形波状の交流電圧が印加され
る。また、配向膜の配向処理方向を図８のＸ軸方向とす
ることで、電圧無印加時に液晶分子が液晶セル１３０内
で基板面に対して平行でかつ、Ｘ軸方向に配向する。液
晶分子の常光屈折率ｎｏ（ＬＣ）と異常光屈折率ｎ
ｅ（ＬＣ）との差を△ｎ（ＬＣ）とすると、液晶層の厚
さｄ（ＬＣ）を入射光の波長λに対して、△ｎ（ＬＣ）
×ｄ（ＬＣ）＝λ／２としている。
【００３４】また、液晶セル１３０に透明接着剤（図示
せず）などを用いて接合された複層回折型偏光子１１０
および１２０は、上記の第１および第２の実施形態で説
明した複層回折型偏光子であり、各複層回折型偏光子を
構成する複屈折性材料層の進相軸方向（常光屈折率を与
える方向）が図８のＸＹ平面内でＸ軸方向に対して、複
層回折型偏光子１１０では４５゜の角度をなすように、
複層回折型偏光子１２０では１３５゜の角度をなすよう
に形成されている。すなわち、複層回折型偏光子１１０
の２つの回折格子は直線状格子であり、その格子長手方
向はＸ軸方向に対していずれも４５゜の角度をなし、複
層回折型偏光子１２０の２つの回折格子も直線状格子
で、その格子長手方向はいずれもＸ軸方向に対して１３
５゜の角度をなしている。
せず）などを用いて接合された複層回折型偏光子１１０
および１２０は、上記の第１および第２の実施形態で説
明した複層回折型偏光子であり、各複層回折型偏光子を
構成する複屈折性材料層の進相軸方向（常光屈折率を与
える方向）が図８のＸＹ平面内でＸ軸方向に対して、複
層回折型偏光子１１０では４５゜の角度をなすように、
複層回折型偏光子１２０では１３５゜の角度をなすよう
に形成されている。すなわち、複層回折型偏光子１１０
の２つの回折格子は直線状格子であり、その格子長手方
向はＸ軸方向に対していずれも４５゜の角度をなし、複
層回折型偏光子１２０の２つの回折格子も直線状格子
で、その格子長手方向はいずれもＸ軸方向に対して１３
５゜の角度をなしている。
【００３５】このような構成の複合型液晶素子２００に
波長λの光が複層回折型偏光子１１０側から入射する
と、偏光方向がＸ軸と４５゜の角度をなす第１の直線偏
光は、複層回折型偏光子１１０により回折されずに透過
し、偏光方向がＸ軸と１３５゜の角度をなす第２の直線
偏光は、複層回折型偏光子１１０により回折されて透過
し、それぞれ液晶セル１３０に入射する。
波長λの光が複層回折型偏光子１１０側から入射する
と、偏光方向がＸ軸と４５゜の角度をなす第１の直線偏
光は、複層回折型偏光子１１０により回折されずに透過
し、偏光方向がＸ軸と１３５゜の角度をなす第２の直線
偏光は、複層回折型偏光子１１０により回折されて透過
し、それぞれ液晶セル１３０に入射する。
【００３６】液晶セル１３０への電圧無印加時には、第
１および第２の入射直線偏光に対して液晶セル１３０は
位相差πの位相板として作用する。すなわち、１／２波
長板として作用するため、複層回折型偏光子１１０によ
り回折されない直進透過光はＸ軸と１３５゜の角度をな
す直線偏光に変換され、複層回折型偏光子１１０により
回折された透過光はＸ軸と２２５゜の角度をなす直線偏
光に変換される。
１および第２の入射直線偏光に対して液晶セル１３０は
位相差πの位相板として作用する。すなわち、１／２波
長板として作用するため、複層回折型偏光子１１０によ
り回折されない直進透過光はＸ軸と１３５゜の角度をな
す直線偏光に変換され、複層回折型偏光子１１０により
回折された透過光はＸ軸と２２５゜の角度をなす直線偏
光に変換される。
【００３７】その結果、複層回折型偏光子１１０により
回折されない直進透過光は複層回折型偏光子１２０に常
光偏光として入射するため、回折されずに直進透過す
る。一方、複層回折型偏光子１１０により回折された光
は複層回折型偏光子１２０に異常光偏光として入射する
ため、回折される。したがって、複合型液晶素子２００
への入射光のうち、第１の直線偏光は回折されずに直進
透過し、第１の直線偏光の偏光方向に直交する偏光方向
を有する第２の直線偏光は回折されて出射する。ここ
で、複層回折型偏光子１１０を構成する回折格子と複層
回折型偏光子１２０を構成する回折格子の格子長手方向
とは異なるため、発生する多重回折光は直進透過する光
軸上の光に重畳しない。
回折されない直進透過光は複層回折型偏光子１２０に常
光偏光として入射するため、回折されずに直進透過す
る。一方、複層回折型偏光子１１０により回折された光
は複層回折型偏光子１２０に異常光偏光として入射する
ため、回折される。したがって、複合型液晶素子２００
への入射光のうち、第１の直線偏光は回折されずに直進
透過し、第１の直線偏光の偏光方向に直交する偏光方向
を有する第２の直線偏光は回折されて出射する。ここ
で、複層回折型偏光子１１０を構成する回折格子と複層
回折型偏光子１２０を構成する回折格子の格子長手方向
とは異なるため、発生する多重回折光は直進透過する光
軸上の光に重畳しない。
【００３８】また、液晶セル１３０への電圧印加時に
は、透明電極７１、７２に電圧が印加されるため、液晶
セル１３０内の液晶分子のダイレクター（異常光屈折率
ｎｅ（ＬＣ）が基板面に対して垂直方向に揃う。したが
って、液晶層は入射光の偏光方向に関係なくほぼ均一な
常光屈折率ｎｏ（ＬＣ）層として作用するため、入射光
は位相差変化を生じず偏光状態を保ったまま出射する。
は、透明電極７１、７２に電圧が印加されるため、液晶
セル１３０内の液晶分子のダイレクター（異常光屈折率
ｎｅ（ＬＣ）が基板面に対して垂直方向に揃う。したが
って、液晶層は入射光の偏光方向に関係なくほぼ均一な
常光屈折率ｎｏ（ＬＣ）層として作用するため、入射光
は位相差変化を生じず偏光状態を保ったまま出射する。
【００３９】その結果、複層回折型偏光子１１０により
回折されない直進透過光は複層回折型偏光子１２０に異
常光偏光として入射するため回折される。一方、複層回
折型偏光子１１０により回折された透過光は複層回折型
偏光子１２０に常光偏光として入射するため回折されな
い。したがって、複合型液晶素子２００への入射光の、
第１の直線偏光および第２の直線偏光のいずれも回折さ
れて出射する。すなわち、入射光はその偏光状態にかか
わらず回折され、直進透過する光軸上には存在しない。
回折されない直進透過光は複層回折型偏光子１２０に異
常光偏光として入射するため回折される。一方、複層回
折型偏光子１１０により回折された透過光は複層回折型
偏光子１２０に常光偏光として入射するため回折されな
い。したがって、複合型液晶素子２００への入射光の、
第１の直線偏光および第２の直線偏光のいずれも回折さ
れて出射する。すなわち、入射光はその偏光状態にかか
わらず回折され、直進透過する光軸上には存在しない。
【００４０】したがって、液晶セル１３０に印加する電
圧をオン・オフすることにより直進透過光と回折光とを
分離する図５に示す。図５において複層回折型偏光子１
００の代わりに複合型液晶素子２００を配置することに
より、消光比の高い偏光性のスイッチング素子が実現で
きる。また、印加電圧をオン・オフせずに、所定の大き
さの電圧を設定することにより特定偏光方向の直進透過
光量を所望の大きさに調整できるため、電圧可変アッテ
ネータとして機能する。
圧をオン・オフすることにより直進透過光と回折光とを
分離する図５に示す。図５において複層回折型偏光子１
００の代わりに複合型液晶素子２００を配置することに
より、消光比の高い偏光性のスイッチング素子が実現で
きる。また、印加電圧をオン・オフせずに、所定の大き
さの電圧を設定することにより特定偏光方向の直進透過
光量を所望の大きさに調整できるため、電圧可変アッテ
ネータとして機能する。
【００４１】図９に複層回折型偏光子１２０と液晶セル
１３０とを組み合わせた複合型液晶素子３００の他の構
成例を示す。複合型液晶素子３００の光入射側に、偏光
分離膜１２と全反射ミラー１３が形成されたプリズムに
１／２波長板１４が接合された偏光変換素子１５が配置
されている。
１３０とを組み合わせた複合型液晶素子３００の他の構
成例を示す。複合型液晶素子３００の光入射側に、偏光
分離膜１２と全反射ミラー１３が形成されたプリズムに
１／２波長板１４が接合された偏光変換素子１５が配置
されている。
【００４２】偏光変換素子１５に入射する２つの直線偏
光のうち、一方の直線偏光は偏光分離膜１２を透過し、
偏光方向が直交する他方の直線偏光は偏光分離膜１２と
全反射ミラー膜１３により反射された後１／２波長板１
４により偏光面（偏光方向）が９０°回転し、一方と同
じ偏光方向を有する直線偏光となって複合型液晶素子３
００に入射する。その結果、入射光の偏光状態にかかわ
らず挿入損失の少ないスイッチング素子やアッテネータ
が実現できる。
光のうち、一方の直線偏光は偏光分離膜１２を透過し、
偏光方向が直交する他方の直線偏光は偏光分離膜１２と
全反射ミラー膜１３により反射された後１／２波長板１
４により偏光面（偏光方向）が９０°回転し、一方と同
じ偏光方向を有する直線偏光となって複合型液晶素子３
００に入射する。その結果、入射光の偏光状態にかかわ
らず挿入損失の少ないスイッチング素子やアッテネータ
が実現できる。
【００４３】本実施態様では液晶セルの液晶分子の配向
方向を平行としたが、透光性基板６１と透光性基板６２
のそれぞれの配向膜の配向処理方向を特定の角度をなす
ようにすることにより、液晶層の厚さ方向の軸の回りに
液晶分子の配向がツイストした構造としてもよい。ま
た、配向膜の配向処理方法と液晶材料との選択により、
液晶分子の配向方向が一方の透光性基板面に対して垂直
で、他方の透光性基板面に対して平行となるいわゆるハ
イブリッド配向構造としてもよい。
方向を平行としたが、透光性基板６１と透光性基板６２
のそれぞれの配向膜の配向処理方向を特定の角度をなす
ようにすることにより、液晶層の厚さ方向の軸の回りに
液晶分子の配向がツイストした構造としてもよい。ま
た、配向膜の配向処理方法と液晶材料との選択により、
液晶分子の配向方向が一方の透光性基板面に対して垂直
で、他方の透光性基板面に対して平行となるいわゆるハ
イブリッド配向構造としてもよい。
【００４４】また、本実施態様では複層回折型偏光子１
１０と複層回折型偏光子１２０の複屈折性材料層の進相
軸が互いに直交する構成としたが、互いに平行な構成と
してもよい。この場合、直進透過光の透過率が液晶セル
への電圧非印加時に最小で、電圧印加時に最大となる。
また、液晶セルの透明電極膜７１、７２をパターニング
して各パターン電極に独立に電圧を印加することによ
り、パターニング形状に応じた直進透過光の空間的な透
過率を調整できる。
１０と複層回折型偏光子１２０の複屈折性材料層の進相
軸が互いに直交する構成としたが、互いに平行な構成と
してもよい。この場合、直進透過光の透過率が液晶セル
への電圧非印加時に最小で、電圧印加時に最大となる。
また、液晶セルの透明電極膜７１、７２をパターニング
して各パターン電極に独立に電圧を印加することによ
り、パターニング形状に応じた直進透過光の空間的な透
過率を調整できる。
【００４５】
【実施例】本実施例の複層回折型偏光子について、図１
を用いて説明する。ガラス基板からなる透光性基板４お
よび透光性基板５のそれぞれの片面上に、複屈折性材料
層として常光屈折率ｎｏ＝１．５５および異常光屈折率
ｎｅ＝１．７０の高分子液晶層を形成し、フォトリソグ
ラフィーとエッチングの技術により直線状の回折格子
１、２を形成した。回折格子１と２の格子ピッチｐ１、
ｐ２はそれぞれ２０μｍと４０μｍとし、それぞれの格
子長手方向は平行とし、回折格子１と２の高分子液晶層
のそれぞれの凹部深さ、すなわち段差ｄ１およびｄ２を
それぞれ４．８μｍおよび５．６μｍとした。
を用いて説明する。ガラス基板からなる透光性基板４お
よび透光性基板５のそれぞれの片面上に、複屈折性材料
層として常光屈折率ｎｏ＝１．５５および異常光屈折率
ｎｅ＝１．７０の高分子液晶層を形成し、フォトリソグ
ラフィーとエッチングの技術により直線状の回折格子
１、２を形成した。回折格子１と２の格子ピッチｐ１、
ｐ２はそれぞれ２０μｍと４０μｍとし、それぞれの格
子長手方向は平行とし、回折格子１と２の高分子液晶層
のそれぞれの凹部深さ、すなわち段差ｄ１およびｄ２を
それぞれ４．８μｍおよび５．６μｍとした。
【００４６】さらに、屈折率ｎｓ＝１．５５の均質透明
樹脂からなる等方性透明材料３を高分子液晶層の凹凸状
に加工された凹部に充填し、ガラス基板からなる透光性
基板６を積層して、回折格子１からなる偏光性の回折格
子と回折格子２からなる偏光性の回折格子とが積層され
た複層回折型偏光子１００を作製した。ここで高分子液
晶層は、配向膜（配向処理済み）が形成された基板間に
液晶モノマーの溶液を注入し、紫外線を照射して液晶モ
ノマーを重合固化することにより作製した。また、透光
性基板４および透光性基板６と、空気との界面には反射
防止膜が形成されている。
樹脂からなる等方性透明材料３を高分子液晶層の凹凸状
に加工された凹部に充填し、ガラス基板からなる透光性
基板６を積層して、回折格子１からなる偏光性の回折格
子と回折格子２からなる偏光性の回折格子とが積層され
た複層回折型偏光子１００を作製した。ここで高分子液
晶層は、配向膜（配向処理済み）が形成された基板間に
液晶モノマーの溶液を注入し、紫外線を照射して液晶モ
ノマーを重合固化することにより作製した。また、透光
性基板４および透光性基板６と、空気との界面には反射
防止膜が形成されている。
【００４７】このようにして得られた複層回折型偏光子
１００に波長が１４００〜１７００ｎｍ帯域の平行光を
入射したところ、常光偏光はほとんど回折されず入射光
の９７％が直進透過し、偏光方向が常光偏光と直交する
異常光偏光はほとんど回折され０．０５％以下が直進透
過した。図５に示すように集光レンズ７を用いて複層回
折型偏光子１００の透過光を焦点面に集光し、光軸上の
直進透過光のみが光ファイバのコア部（図示せず）に結
像するようにした。その結果、１４００〜１７００ｎｍ
の波長帯域で、異常光偏光の常光偏光に対する消光比が
−３０ｄＢ以下の高い消光比を有するアイソレータとな
った。
１００に波長が１４００〜１７００ｎｍ帯域の平行光を
入射したところ、常光偏光はほとんど回折されず入射光
の９７％が直進透過し、偏光方向が常光偏光と直交する
異常光偏光はほとんど回折され０．０５％以下が直進透
過した。図５に示すように集光レンズ７を用いて複層回
折型偏光子１００の透過光を焦点面に集光し、光軸上の
直進透過光のみが光ファイバのコア部（図示せず）に結
像するようにした。その結果、１４００〜１７００ｎｍ
の波長帯域で、異常光偏光の常光偏光に対する消光比が
−３０ｄＢ以下の高い消光比を有するアイソレータとな
った。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の複層回折
型偏光子は、広い波長帯域の入射光に対して高い消光比
を有するので、本発明の複層回折型偏光子を用いること
により、高性能のアイソレータが得られる。
型偏光子は、広い波長帯域の入射光に対して高い消光比
を有するので、本発明の複層回折型偏光子を用いること
により、高性能のアイソレータが得られる。
【００４９】さらに、この複層回折型偏光子と液晶セル
を一体化した本発明の複合型液晶素子は、液晶セルに印
加する電圧をオン・オフすることにより高い消光比を有
するスイッチング動作が実現できるため、本発明の複合
型液晶素子を用いることにより、高性能のスイッチング
素子が得られる。また、印加する電圧を所定の大きさに
設定することにより、特定偏光方向の直進透過光量を所
望の大きさに調整できるため、本発明の複合型液晶素子
を用いることにより、高性能の電圧可変アッテネータが
得られる。
を一体化した本発明の複合型液晶素子は、液晶セルに印
加する電圧をオン・オフすることにより高い消光比を有
するスイッチング動作が実現できるため、本発明の複合
型液晶素子を用いることにより、高性能のスイッチング
素子が得られる。また、印加する電圧を所定の大きさに
設定することにより、特定偏光方向の直進透過光量を所
望の大きさに調整できるため、本発明の複合型液晶素子
を用いることにより、高性能の電圧可変アッテネータが
得られる。
【図１】本発明の第１の実施態様の複層回折型偏光子の
構成例を示す側面図。
構成例を示す側面図。
【図２】図１に示す複層回折型偏光子に異常光偏光が入
射した場合の作用を示す側面図。
射した場合の作用を示す側面図。
【図３】図１に示す複層回折型偏光子に常光偏光が入射
した場合の作用を示す側面図。
した場合の作用を示す側面図。
【図４】図１に示す複層回折型偏光子を構成する２種の
回折格子パターンの一例を示す平面図。
回折格子パターンの一例を示す平面図。
【図５】図１に示す複層回折型偏光子が直進透過光と回
折光とを分離する光学系を構成する一例を示す側面図。
折光とを分離する光学系を構成する一例を示す側面図。
【図６】図１に示す複層回折型偏光子を透過した光の、
集光レンズの焦点面における直進透過光と回折光の集光
位置の一例を示す平面図。
集光レンズの焦点面における直進透過光と回折光の集光
位置の一例を示す平面図。
【図７】本発明の複層回折型偏光子における異常光偏光
透過率の波長依存性（計算値）の一例を示すグラフ。
透過率の波長依存性（計算値）の一例を示すグラフ。
【図８】本発明の第３の実施態様の複合型液晶素子の構
成例を示す側面図。
成例を示す側面図。
【図９】本発明の複合型液晶素子の他の構成例を示す側
面図。
面図。
【図１０】従来の複層回折型偏光子の構成例を示す側面
図。
図。
１、２：偏光性の回折格子
３：等方性透明材料
４、５、６、６１、６２：透光性基板
７：集光レンズ
８：開口絞り
９：液晶層
１０：シール材
１１：外部交流電源
１２：偏光分離膜
１３：全反射ミラー
１４：１／２波長板
１５：偏光変換素子
７１、７２：透明電極膜
１００、１１０、１２０、３００：複層回折型偏光子
１３０：液晶セル
２００：複合型液晶素子
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０
1/31 1/31
Ｆターム(参考） 2H049 AA03 AA13 AA37 AA43 AA45
AA50 AA59 AA64 BA05 BA42
BA45 BA47 BB03 BC25
2H079 AA02 BA02 CA05 CA06 CA08
DA08 EA13 EB17 KA08
2H091 FA07X FA07Z FA19X FA19Z
FB02 LA17
2H099 AA01 AA05 BA02 CA00 CA17
2K002 AA02 AB04 BA06 CA14 DA02
DA14 EA11 EB04 EB08 HA04
Claims (5)
- 【請求項１】第１の偏光方向を有する入射光に対しては
回折格子として作用せず直進透過し、第１の偏光方向と
直交する第２の偏光方向を有する入射光に対しては回折
格子として作用して回折する、複屈折性材料を備える偏
光性の回折格子を、少なくとも２つ積層したことを特徴
とする複層回折型偏光子。 - 【請求項２】偏光性の回折格子が下記のものである請求
項１に記載の複層回折型偏光子。 偏光性の回折格子：透光性基板上に形成された常光屈折
率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅ（ｎｏ≠ｎｅ）の複屈折
性材料層が、その断面形状を段差ｄの周期的な凹凸状に
加工されており、また、少なくとも凹部には屈折率がｎ
ｏまたはｎｅに等しい等方性透明材料が充填されてお
り、さらに、リタデーション値｜ｎｅ−ｎ ｏ｜×ｄが入
射光の波長λの（ｍ＋１／２）倍（ｍは０または正の整
数）である。 - 【請求項３】前記偏光性の回折格子における格子長手方
向または格子ピッチが、各偏光性の回折格子でそれぞれ
異なる請求項１または２に記載の複層回折型偏光子。 - 【請求項４】前記偏光性の回折格子における段差ｄが、
各偏光性の回折格子でそれぞれ異なる請求項１、２また
は３に記載の複層回折型偏光子。 - 【請求項５】電極付き透光性基板間に液晶層が挟持され
てなる液晶セルの少なくとも一方の透光性基板表面に、
請求項１から４のいずれかに記載の複層回折型偏光子が
積層されている複合型液晶素子。
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