JP2009265195A - Wavelength variable filter - Google Patents
Wavelength variable filter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009265195A JP2009265195A JP2008111911A JP2008111911A JP2009265195A JP 2009265195 A JP2009265195 A JP 2009265195A JP 2008111911 A JP2008111911 A JP 2008111911A JP 2008111911 A JP2008111911 A JP 2008111911A JP 2009265195 A JP2009265195 A JP 2009265195A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- polarizer
- wavelength
- polarizers
- modulation unit
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、透過する光の波長を特定の値及び/又は範囲に固定して又は可変的に制御するための波長可変フィルタに関する。 The present invention relates to a wavelength tunable filter for controlling or variably controlling the wavelength of transmitted light at a specific value and / or range.
従来、所望の波長領域の光を透過するために様々なバンドパスフィルタが使用されている。例えば、複屈折板を用いて狭帯域の光のみを透過させるバンドパスフィルタとしてリオフィルタが知られている(例えば、特許文献1〜3を参照)。図12は、リオフィルタの基本的構成を示している。同図に示すように、リオフィルタ1は、透過軸の平行な偏光子2a〜2dの間にそれぞれ複屈折板3a〜3cを、それらの結晶光学軸3a1〜3c1が前記偏光子の透過軸2a1〜2d1と45°をなすように配置する。複屈折板3a〜3cには、方解石や水晶等の一軸性結晶が用いられ、その厚さdi
は2i−1d(i=1〜3)となるように構成される。特許文献1では、リオフィルタが、背面に反射鏡を配設した液晶表示パネルにおいてRGBの三原色の色純度を高くするために、該液晶表示パネルの表面に積層されている。このリオフィルタを構成するプラスチックフィルムは、液晶表示パネルの背面側から反射される光の透過スペクトルのピークがRGBに対応するように、その光学位相差を決定する。
Conventionally, various band-pass filters are used to transmit light in a desired wavelength region. For example, a rio filter is known as a bandpass filter that transmits only narrow-band light using a birefringent plate (see, for example, Patent Documents 1 to 3). FIG. 12 shows a basic configuration of the Rio filter. As shown in the figure, the Rio filter 1 includes
Is configured to be 2 i-1 d (i = 1 to 3). In Patent Document 1, a rio filter is stacked on the surface of a liquid crystal display panel in order to increase the color purity of the three primary colors of RGB in a liquid crystal display panel having a reflecting mirror on the back. The plastic film constituting the rio filter determines its optical phase difference so that the peak of the transmission spectrum of light reflected from the back side of the liquid crystal display panel corresponds to RGB.
上記リオフィルタは、使用する複屈折板によって透過スペクトルが特定の波長に固定される。そこで、複屈折板に代えて液晶セルを2枚の偏光子の間に挟んだ波長可変型オプティカル・バンドパスフィルタが知られている(例えば、特許文献2,3を参照)。このバンドパスフィルタの構成を図13に示す。同図において、バンドパスフィルタ11は、偏光子12a〜12dに挟まれた液晶セル13a〜13cへの印加電圧を適当に設定することにより、透過スペクトル波長を変化させる。特に図13のバンドパスフィルタは、透過軸12a1、12b1を直交させて配置した所謂クロスニコルの偏光子12a、12b間の液晶セル13aと、透過軸12b1〜12d1を平行に配置した所謂平行ニコルの偏光子12b〜12dで挟んだ2枚の液晶セル13b、13cとを組み合わせることにより、可視領域に残る2つの単色光のうち一方を除去するように構成されている。
The rio filter has its transmission spectrum fixed at a specific wavelength by the birefringent plate used. Therefore, a wavelength tunable optical bandpass filter in which a liquid crystal cell is sandwiched between two polarizers instead of a birefringent plate is known (see, for example, Patent Documents 2 and 3). The configuration of this bandpass filter is shown in FIG. In the figure, the band pass filter 11 changes the transmission spectrum wavelength by appropriately setting the voltage applied to the liquid crystal cells 13a to 13c sandwiched between the
更に、図13と同様の構成において、偏光子の間に液晶セルと位相差フィルムとからなる複合層を挟んだ波長可変フィルタが知られている(例えば、特許文献4を参照)。この波長可変フィルタの構成を図14に示す。同図において、波長可変フィルタ21は、偏光子22a〜22dに挟まれた各液晶セル23a〜23cにそれぞれ位相差フィルム24a〜24cが重ねて配置されている。この位相差フィルムによって、液晶セルのセル厚を必要最小限に抑え、それによるリタデーション値の減少を補充し、液晶の応答性低下を回避しつつ、狭半値幅の透過率ピークを発生させる。また、液晶セルのセル厚を透過順にd、2d、1.5dに設定することにより、1つの電圧印加装置を共有して全液晶セルに同じ制御電圧を印加し、透過スペクトルの波長を調整することができる。
Furthermore, a wavelength tunable filter having a configuration similar to that in FIG. 13 is known in which a composite layer composed of a liquid crystal cell and a retardation film is sandwiched between polarizers (see, for example, Patent Document 4). The configuration of this wavelength tunable filter is shown in FIG. In the figure, the wavelength
また、入射光の位相を周期的に変調する光学素子として、光弾性変調(PEM:Photoelastic Modulator)素子が知られている。PEM素子は、石英等の等方性媒質からなる光変調部の一端に水晶等の圧電振動子を貼り付け、かつ他端を機械的にストッパに当接させて構成される(例えば、特許文献5を参照)。光変調部は、該光変調部の共振周波数で水晶振動子を励振すると、弾性歪みを生じて光の屈折率が所定の方向に変化する。これにより、透過光は、その偏光状態が直線偏光と楕円偏光との間で周期的に変調され、常光と異常光との位相差が一定の周波数で変化する。一般にPEM素子は、エリプソメータ等において薄膜や試料を測定する偏光変調分光に使用されている(例えば、特許文献6,7を参照)。 In addition, a photoelastic modulation (PEM) element is known as an optical element that periodically modulates the phase of incident light. A PEM element is configured by attaching a piezoelectric vibrator such as quartz to one end of an optical modulation unit made of an isotropic medium such as quartz and mechanically abutting the other end to a stopper (for example, Patent Documents). 5). When the light modulator excites the crystal resonator at the resonance frequency of the light modulator, elastic distortion occurs and the refractive index of light changes in a predetermined direction. Thereby, the polarization state of the transmitted light is periodically modulated between linearly polarized light and elliptically polarized light, and the phase difference between ordinary light and abnormal light changes at a constant frequency. In general, a PEM element is used for polarization modulation spectroscopy in which a thin film or a sample is measured in an ellipsometer or the like (see, for example, Patent Documents 6 and 7).
しかしながら、液晶セルは、ITO(インジウム錫酸化物)膜等での反射により透過光量に損失を生じることに加えて、特に紫外域〜青色の短波長域の光を吸収する性質がある。そのため、上述したように液晶セルを用いた波長可変フィルタは、短波長域での透過率が大幅に低下するという問題がある。 However, the liquid crystal cell has a property of absorbing light in a short wavelength range from ultraviolet to blue in addition to causing a loss in transmitted light amount due to reflection on an ITO (indium tin oxide) film or the like. Therefore, as described above, the wavelength tunable filter using the liquid crystal cell has a problem that the transmittance in a short wavelength region is significantly reduced.
更に、複数の液晶セルへの印加電圧を精密に制御するためには、液晶セル毎に独立した駆動制御回路が必要で、装置全体の構成及び制御が複雑になるという問題を生じる。しかも、液晶セルは、耐熱性が低く、透過波面収差が大きい等の問題がある。また、液晶セルは、その屈折率の印加電圧に対する応答が遅いため、印加電圧を連続的に変化させて透過波長を連続的に変化させることは、実用的に困難な場合がある。 Furthermore, in order to precisely control the voltage applied to the plurality of liquid crystal cells, an independent drive control circuit is required for each liquid crystal cell, which causes a problem that the configuration and control of the entire apparatus are complicated. Moreover, the liquid crystal cell has problems such as low heat resistance and large transmitted wavefront aberration. Moreover, since the liquid crystal cell has a slow response to the applied voltage of the refractive index, it may be practically difficult to continuously change the transmission wavelength by changing the applied voltage continuously.
また、リオフィルタ及び上述した従来の波長可変フィルタは、2つの偏光子及びその間に挟まれた複屈折板又は液晶セル等の位相子を1ブロックとして、これを光路に沿って直列に配置して多段に構成する。そのため、透過スペクトルをより急峻にして狭帯域な透過特性が得られる反面、部品点数が多くなり、フィルタ全体を長大化・大型化させるという問題がある。特に多段構造の可変波長フィルタは、光学的厚さ及び他の仕様の異なる複数の液晶セルが必要になるので、コストが増加する。 In addition, the Rio filter and the above-described conventional wavelength tunable filter have two polarizers and a phase shifter such as a birefringent plate or a liquid crystal cell sandwiched between them as one block, which are arranged in series along the optical path. Configure in multiple stages. For this reason, the transmission spectrum becomes steeper and narrow band transmission characteristics can be obtained, but there is a problem that the number of parts increases and the entire filter becomes longer and larger. In particular, a multi-wavelength variable wavelength filter requires a plurality of liquid crystal cells having different optical thicknesses and other specifications, which increases costs.
更に従来の波長フィルタは、偏光子として位相差フィルムのような吸収型偏光子を使用するので、光学的損失が大きい。これに対し、ワイヤグリット偏光子やフォトニック結晶偏光子、輝度向上フィルム等の反射型偏光子は、一般に低損失かつ広帯域な光学特性を有し、耐熱性に優れた特徴を有する。しかしながら、従来の各光学要素を光路に沿って直列に配置した多段構成の波長フィルタに反射型偏光子を用いると、不要な反射光が生じて迷光となるので、良好な光学特性を得られない。 Furthermore, since the conventional wavelength filter uses an absorptive polarizer such as a retardation film as the polarizer, the optical loss is large. On the other hand, reflective polarizers such as wire grid polarizers, photonic crystal polarizers, and brightness enhancement films generally have low loss and broadband optical characteristics, and are excellent in heat resistance. However, if a reflective polarizer is used in a wavelength filter having a multi-stage configuration in which conventional optical elements are arranged in series along the optical path, unnecessary reflected light is generated and stray light cannot be obtained. .
本願発明者らは、上述したように専らエリプソメータ等の偏光変調分光において位相差を測定するために使用されているPEM素子に着目した。そして、上述した従来の問題点に鑑み、PEM素子を利用した波長フィルタについて様々な検討を加えた結果、本発明を案出するに至ったものである。 As described above, the inventors of the present application paid attention to a PEM element used for measuring a phase difference exclusively in polarization modulation spectroscopy such as an ellipsometer. In view of the above-described conventional problems, the present invention has been devised as a result of various studies on wavelength filters using PEM elements.
そこで本発明の目的は、部品点数をできる限り少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制しつつ、多段構造のリオフィルタと同等に、透過スペクトルが急峻で狭帯域特性を発揮し得ると共に、PEM素子を利用することにより、紫外域〜青色の短波長域を含む広い波長域の光について、より簡単かつ高精度に透過波長を可変制御し得る波長可変フィルタを実現することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce the number of parts as much as possible and suppress the increase in the length and size of the entire apparatus, and can exhibit a narrow band characteristic with a sharp transmission spectrum, similar to a multistage rio filter. By using a PEM element, a wavelength tunable filter that can variably control the transmission wavelength of light in a wide wavelength range including a short wavelength range from ultraviolet to blue can be realized more easily.
本発明によれば、上記目的を達成するために、第1主面と第2主面との間に配置した平板状の光変調部と該光変調部の一端に接続された圧電振動子とを有するPEM素子と、第1主面及び第2主面に設けられた複数の偏光子と反射ミラーとを備え、光変調部に入射した光が、該光変調部の内部を偏光子と反射ミラーとの間で前記主面の法線方向に関して一定の角度をもって多重反射して透過し、光変調部から出射する波長可変フィルタが提供される。 According to the present invention, in order to achieve the above object, a plate-shaped light modulation unit disposed between the first main surface and the second main surface, and a piezoelectric vibrator connected to one end of the light modulation unit, And a plurality of polarizers and reflection mirrors provided on the first main surface and the second main surface, and light incident on the light modulation unit is reflected by the polarizer inside the light modulation unit There is provided a wavelength tunable filter that multiple-reflects and transmits with a certain angle with respect to the normal direction of the main surface with respect to the mirror and emits from the light modulation unit.
PEM素子の光変調部の内部を多重反射しながら透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子間の位相差は、該2つの偏光子間の光路長によって決定され、該位相差に対応して透過スペクトルのピーク波長が設定される。そして、PEM素子は、上述したように石英等の透明な等方性物質の一端に貼り付けた水晶等の圧電振動子を所定の電圧で励振させることにより、該石英に応力を付与して光弾性現象による光学的異方性を誘起させ、それにより複屈折性を生じさせて、透過光に位相差を与える。この位相差は、圧電振動子の発振周波数で周期的に変化するが、前記石英の厚さによってかつ/又は圧電振動子の印加電圧を変えることによって制御できる。従って、従来のリオフィルタと同様の構造において、透過スペクトル波長を自在に変化させ得る波長可変フィルタが実現される。 The phase difference between two polarizers adjacent to each other along the optical path of light that passes through the inside of the light modulation unit of the PEM element while being multiple-reflected is determined by the optical path length between the two polarizers. Correspondingly, the peak wavelength of the transmission spectrum is set. The PEM element, as described above, applies a stress to the quartz by exciting a piezoelectric vibrator such as quartz attached to one end of a transparent isotropic material such as quartz with a predetermined voltage. Optical anisotropy due to an elastic phenomenon is induced, thereby causing birefringence and giving a phase difference to transmitted light. This phase difference periodically changes with the oscillation frequency of the piezoelectric vibrator, but can be controlled by changing the applied voltage of the piezoelectric vibrator according to the thickness of the quartz. Therefore, a wavelength tunable filter capable of freely changing the transmission spectrum wavelength is realized with the same structure as the conventional rio filter.
また、共通した1つの光変調部の主面に設ける偏光子の数を増やすことによって、多段構造のリオフィルタと同等の構成が得られるから、部品点数を少なくしかつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。特に、部品点数が従来よりも格段に減少することによって、製造過程や使用済の廃棄品が及ぼす環境への影響が少なくなるという側面からも、極めて有利である。 In addition, by increasing the number of polarizers provided on the main surface of one common light modulation section, a configuration equivalent to a multistage rio filter can be obtained, so the number of components is reduced and the overall length and size of the apparatus are increased. Can be suppressed. In particular, it is extremely advantageous from the viewpoint that the influence of the manufacturing process and used waste on the environment is reduced when the number of parts is significantly reduced as compared with the prior art.
しかも、PEM素子は印加電圧の変化に対して応答特性が良いので、透過波長域を高速でかつ安定して変化させることができる。更に、PEM素子の前記透明な等方性物質からなる光変調部は、特に石英のような光吸収が極めて少ない材料を選択することによって、液晶セルを用いた従来の波長可変フィルタと異なり、紫外域〜青色の短波長域を含む広い波長域の光について十分な位相変調量及び高い透過率が得られる。また、PEM素子は、位相変調量が大きいので、波長可変フィルタの設計自由度を大きくすることができる。 In addition, since the PEM element has good response characteristics with respect to changes in the applied voltage, the transmission wavelength region can be changed at high speed and stably. Further, the light modulation part made of the transparent isotropic substance of the PEM element is different from the conventional wavelength tunable filter using a liquid crystal cell by selecting a material having extremely low light absorption such as quartz. A sufficient phase modulation amount and high transmittance can be obtained for light in a wide wavelength range including the short wavelength range from blue to blue. Moreover, since the PEM element has a large amount of phase modulation, the degree of freedom in designing the wavelength tunable filter can be increased.
或る実施例では、PEM素子の光変調部の内部を透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子間の位相差Γiが、該光路を透過する光の波長に対してΓi=2i−1×2π、(但し、i=1〜n、n:2以上の整数)の関係を満足することにより、常に2πの整数倍となるので、従来のリオフィルタと同様の可変バンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。 In some embodiments, a phase difference gamma i between two polarizers which are adjacent to each other along the optical path of the light transmitted through the interior of the light modulation unit of PEM devices, with respect to the wavelength of light transmitted through the optical path gamma i = 2 i−1 × 2π (where i = 1 to n, n: an integer equal to or greater than 2), so that it is always an integer multiple of 2π. Therefore, a variable band similar to the conventional rio filter Transmission characteristics as a pass filter can be obtained.
ここで更に、PEM素子の光変調部の内部を透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子間の少なくとも1つの位相差Γjが、光路を透過する光の波長に対してΓj=2j−1×2π−π、(但し、j=1〜m、m:自然数)の関係を満足することにより、可変波長域を拡大することができる。 Here Furthermore, at least one phase difference gamma j between two polarizers which are adjacent to each other along the optical path of the light transmitted through the interior of the light modulation unit of PEM devices, with respect to the wavelength of light transmitted through the optical path gamma j = 2 j−1 × 2π−π (where j = 1 to m, m: natural number), the variable wavelength region can be expanded.
更に別の実施例では、PEM素子の光変調部の内部を透過する光の光路に沿って隣接する2つの偏光子が平行ニコル又はクロスニコルの関係に配置されていることにより、従来のリオフィルタと同様の可変バンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。 In yet another embodiment, two adjacent polarizers are arranged in a parallel Nicol or crossed Nicol relationship along the optical path of light that passes through the inside of the light modulation unit of the PEM element. Similar transmission characteristics as a variable bandpass filter can be obtained.
或る実施例では、光の入射口と出射口とが互いに異なる主面に設けられることにより、入射光と出射光とをインライン配置することができる。別の実施例では、PEM素子の光変調部への光の入射口と出射口とが一方の主面に設けられることにより、入射光と出射光とを対向配置することができる。 In a certain embodiment, the incident light and the emitted light can be arranged in-line by providing the light incident port and the light emitting port on different main surfaces. In another embodiment, an incident port and an exit port for light to the light modulation unit of the PEM element are provided on one main surface, so that the incident light and the emitted light can be arranged to face each other.
或る実施例では、前記主面に設けられた偏光子がワイヤグリッド偏光子であると、該偏光子に入射する光をその偏光方向によって選択的に反射できるので、別個の反射手段を追加する必要がなく、部品点数をより少なくできると共に、p偏光及びs偏光のいずれについても高い透過率を発揮するので、高い光利用効率を得ることができる。 In one embodiment, when the polarizer provided on the main surface is a wire grid polarizer, light incident on the polarizer can be selectively reflected depending on the polarization direction, and thus a separate reflecting means is added. There is no need, the number of parts can be reduced, and high transmittance can be obtained for both p-polarized light and s-polarized light, so that high light utilization efficiency can be obtained.
別の実施例では、ワイヤグリッド偏光子である全ての偏光子が一方の主面に設けられ、光の出射口が他方の主面に設けられることにより、各偏光子から外部に透過する不要光を所望の出射光から確実に排除することができる。 In another embodiment, all the polarizers, which are wire grid polarizers, are provided on one main surface, and the light exit is provided on the other main surface, so that unnecessary light transmitted from each polarizer to the outside is provided. Can be reliably excluded from the desired outgoing light.
また、或る実施例では、PEM素子の光変調部の端面に設けられた垂直反射ミラーを更に有し、PEM素子の光変調部の内部を透過する光が垂直反射ミラーにより反射されて逆向きに進行することにより、フィルタ全体を短くして小型化することができる。 Further, in an embodiment, a vertical reflection mirror provided on the end face of the light modulation unit of the PEM element is further provided, and the light transmitted through the light modulation unit of the PEM element is reflected by the vertical reflection mirror and reversely directed. Thus, the entire filter can be shortened and downsized.
以下に、添付図面を参照しつつ、本発明による波長可変フィルタの好適な実施例を詳細に説明する。尚、各図において、類似の構成要素には同一又は類似の参照符号を付して表すことにする。 Exemplary embodiments of a tunable filter according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In each drawing, similar components are denoted by the same or similar reference numerals.
図1(A)〜(C)は、本発明による波長フィルタの第1実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ31は、一定の光学的厚さと該厚さに対する十分な長さとを有する位相子を備える。前記位相子はPEM素子32からなり、厚さ一定の平板状の石英からなる光変調部33と、その一端に接着された水晶振動子34とを有する。前記光変調部は、石英以外にCaF2 、Ge等の様々な公知の透明な等方性物質で形成される。前記水晶振動子は、水晶以外にチタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックスを用いた様々な公知の圧電振動子に置き換えることができる。
1A to 1C schematically show the configuration of a first embodiment of a wavelength filter according to the present invention. The
前記PEM素子は、光変調部33の他端が図示しないストッパに当接して変位しないように固定される。水晶振動子34は、対向する両面に形成された1対の電極35,35を有し、前記各電極は電源36に接続されている。水晶振動子34は、前記電源から所定の電圧を印加すると、前記ストッパへの向きに沿って図1(A)に矢印で示す方向に伸縮するように所定の周波数で励振する。光変調部33は、水晶振動子34の振動によって前記ストッパとの間で弾性変形することにより歪みを生じ、光の屈折率が所定の方向に周期的に変化する。従って、前記光変調部を透過する光は、その偏光状態が直線偏光と楕円偏光との間で周期的に変調され、常光と異常光との位相差が一定の周波数で変化する。電源36からの印加電圧は、前記各水晶振動子の振動を同期させるように制御する。
The PEM element is fixed so that the other end of the
本実施例では、光変調部33の上側主面の一方の端部(図中左側)33a側を光の入射口とし、かつ他方の端部(図中右側)33b側を光の出射口とし、該光変調部の内部を光が図中左から右へ進行するようにする。前記光変調部の上方には、第1〜第4偏光子37〜40と上側反射ミラー41,42とが配設される。前記第1〜第4偏光子及び上側反射ミラーは、前記光変調部の上側主面から僅かに離隔して配置した透明ガラス板43上に支持される。前記光の進行方向に沿って、第1及び第2偏光子37,38が連続して配置され、次に上側反射ミラー41を挟んで第3偏光子39と、更に上側反射ミラー42を挟んで第4偏光子40とが配置される。前記光変調部の下方には、その下側主面から離隔してかつその全長さ範囲に亘って、下側反射ミラー44が設けられる。下側反射ミラー44も、前記光変調部の下側主面から僅かに離隔して配置した支持板43上に支持される。
In the present embodiment, one end (left side in the figure) 33a side of the upper main surface of the
第1〜第4偏光子37〜40は、ワイヤグリッド偏光子からなる。ワイヤグリッド偏光子は、透明基板の表面に金属細線を周期的に透過波長よりも短い一定の周期で格子状に配列され、格子の周期方向と垂直な振動成分の光を反射し、かつ平行な振動成分の光を透過させるという特性を有する。本実施例では、波長フィルタ31への入射光L1と前記光変調部上面の法線とを含む平面(図1(B)の紙面)に対して垂直な直線偏光をs偏光として図中黒丸点●で、平行な直線偏光をp偏光として図中短い両端矢印で表す。前記第1〜第4偏光子は、その格子をPEM素子32の振動方向Qに対して45°の方向に配向する。前記各偏光子の格子の向きは、図1(A)の平面図において多数の平行な細線で表す。
The first to
前記各偏光子は、入射光をその偏光方向によって透過又は反射するように分光するものであれば、ワイヤグリッド偏光子以外の様々な公知の偏光子を用いることができる。このような偏光子として、例えばフォトニック結晶偏光子、樹脂材料からなる輝度向上フィルム等がある。前記各反射ミラーは、例えばAl,Ag,Au等の金属膜を前記ガラス板又は支持板の表面に蒸着等の方法で付着させることにより形成される。また、前記反射ミラーは、誘電体多層膜を積層することにより形成され、所望の直線偏光成分のみを選択的に反射して、他の直線偏光成分を反射しないように構成し、反射による損失をより少なくすることができる。 As each of the polarizers, various known polarizers other than the wire grid polarizer can be used as long as they split the incident light so as to be transmitted or reflected depending on the polarization direction. Examples of such a polarizer include a photonic crystal polarizer and a brightness enhancement film made of a resin material. Each of the reflection mirrors is formed by attaching a metal film such as Al, Ag, Au, or the like to the surface of the glass plate or the support plate by a method such as vapor deposition. The reflection mirror is formed by laminating dielectric multilayer films, and is configured to selectively reflect only a desired linearly polarized light component and not to reflect other linearly polarized light components. Can be less.
波長フィルタ31への入射光L1は、前記光入射口から光変調部33を透過し、下側反射ミラー44により該光変調部の主面の法線方向に関して所定の角度θをもって反射される。反射光は第1偏光子37に入射し、s偏光成分とp偏光成分とに分光される。s偏光成分は第1偏光子37を透過して、不要光として外部に出射する。p偏光成分は、前記第1偏光子により前記光変調部主面の法線方向に関して同じ反射角度θをもって反射され、光変調部33の内部を多重反射しながら透過する。隣接する2つの前記偏光子同士は、前記ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向を上述したように配向したことにより、それぞれ透過軸を互いに平行にした平行ニコルの関係に配置されている。
Incident light L1 to the
第1偏光子37から反射したp偏光は、光変調部33を透過し、その間にs偏光に変換され、下側反射ミラー44により反射されて再び前記光変調部を透過し、その間に再びp偏光に変換され、第2偏光子38に入射して反射する。次に、前記第2偏光子から反射したp偏光は、前記下側反射ミラーと上側反射ミラー41とにより3度反射されて、前記光変調部を2度往復透過し、第3偏光子39に入射して反射する。その間に前記光変調部を往復透過する毎に、p偏光はs偏光に、更にs偏光からp偏光に、2度繰り返して変換される。第3偏光子39から反射したp偏光は、下側反射ミラー44と上側反射ミラー42とにより7度反射されて、前記光変調部を4度往復透過し、第4偏光子40に入射して反射する。その間に光変調部33を往復透過する毎に、同様にp偏光はs偏光に、更にs偏光からp偏光に、4度繰り返して変換される。最後に、第4偏光子40から反射したp偏光は、再び下側反射ミラー44に反射されて前記光変調部を一度往復透過し、その間にp偏光からs偏光に変換され、更にs偏光からp偏光に戻されて、前記光出射口から外部に出射する。
The p-polarized light reflected from the
光変調部33は、その上側及び下側主面間を光が一度透過する間に180°の位相差が与えられるように構成される。従って、前記各偏光子は、前記光変調部内部を進行する光路に沿って隣接する2つの偏光子間、即ち第1偏光子37と第2偏光子38間、該第2偏光子と第3偏光子39間、及び該第3偏光子と第4偏光子40間の位相差が、順に360°、720°、1440°に、即ち2n−1×2π、(n:1〜3)となるように配置される。このように隣接する2つの前記偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、波長可変フィルタ31は、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。
The
別の実施例では、光変調部33の前記上側及び下側主面間を光が一度透過する間に与えられる位相差を90°に設定することができる。その場合、隣接する前記各2つの偏光子間で、前記光変調部を透過する光の反射回数を2倍にして、所望の位相差が得られるようにする。これにより、波長可変フィルタ31は、同様に隣接する2つの前記偏光子間の位相差を常に2πの整数倍に設定して、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性を得ることができる。
In another embodiment, the phase difference given while light is once transmitted between the upper and lower main surfaces of the
本実施例の波長可変フィルタ31は、水晶振動子34への印加電圧を変えてその共振周波数を変化させることにより、PEM素子32を透過する光の波長が変化するので、透過スペクトル波長を自在に変化させることができる。但し、光変調部33は、水晶振動子34の共振周波数に対応して振動するので、該光変調部を透過する光は、常光と異常光との位相差が一定の周波数で変化し、それに対応して透過スペクトルのピークの波長が周期的に変化することになる。
The wavelength tunable filter 31 of the present embodiment changes the wavelength of light transmitted through the
また、本実施例の波長可変フィルタ31は、このように光変調部33が共通化され、前記光路に沿って配置される偏光子の数に拘わらず、1つだけで済むので、部品点数を大幅に少なくし、かつ装置全体の長大化・大型化を抑制することができる。また、配置する偏光子の数を増やすことによって、より多段構成の波長可変フィルタが得られる。更に、光変調部33を構成する石英等の材料は、紫外域〜青色の短波長域でも高い透過率を発揮する。従って、短波長域を含む広い波長域の光について、透過波長を可変制御し得る波長可変フィルタが実現される。
Further, in the wavelength tunable filter 31 of this embodiment, the
図2(A)〜(D)は、波長可変フィルタ31の波長特性、即ち透過スペクトルのピークの透過率をシミュレーションした結果を示している。図2(A)〜(D)は、それぞれ光変調部33を透過して出射する光の光路に沿って図1(B)に示す各位置P1〜P4における光の波長に関する透過率の変化を示している。ここで、λ0は特定波長即ち入射光の波長であり、λは各位置P1〜P4における透過光又は出射光の波長である。同図において、実線は、前記PEM素子への印加電圧が0である場合の透過率であり、これを中心として破線で示すように左右に一定の周波数でシフトする。
2A to 2D show the results of simulating the wavelength characteristics of the wavelength
入射後に、第1偏光子37から反射した後の前記光路の位置P1では、光の透過率は全波長範囲において50%一定である(図2(A))。第2偏光子38から反射した後の前記光路の位置P2は、最初に隣接する前記偏光子間の透過特性を示し、前記特定波長の整数倍となる波長でピークを有する(図2(B))。次に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の1/2波長の整数倍の波長でピークを有するから、第3偏光子39から反射した後の前記光路の位置P3では、これと図2(B)とを重ね合わせた透過特性を示す(図2(C))。最後に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の1/4波長の整数倍の波長でピークを有するから、光変調部33から出射した位置P4では、更にこれを図2(C)に重ね合わせた透過特性を示す(図2(D))。このように隣接する前記偏光子間の各透過スペクトルのピークは、前記特定波長の整数倍の波長で全て重なるから、波長フィルタ31は、図2(D)に示すように、前記特定波長の整数倍で急峻なピークを有する透過特性が得られる。
After the incidence, at the position P1 of the optical path after being reflected from the
図3(A)〜(C)は、第1実施例の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長可変フィルタ311は、光の入射口及び出射口が、光変調部33の下側主面の一方の端部(図中左側)側と、他方の端部(図中右側)側とに設けられる点において、第1実施例と異なる。そのため、下側反射ミラー441は、前記光の入射口及び出射口の部分を空けて下側複屈折板34下面に設けられる。他の構成は、図1の波長フィルタ31と同一であるので、詳細な説明は省略する。
3A to 3C schematically show the configuration of a modification of the first embodiment. Tunable filter 31 1 of this embodiment, the entrance of light and the exit port, and one end portion of the lower principal surface of the optical modulation unit 33 (the left side in the drawing) side, the other end (right side in the drawing ) Side and the first embodiment is different from the first embodiment. Therefore, the lower
波長可変フィルタ311への入射光L1は、前記光入射口から光変調部33を透過して第1偏光子35に入射し、s偏光成分とp偏光成分とに分光される。s偏光成分は第1偏光子37を透過して、不要光として外部に出射する。p偏光成分は、前記第1偏光子により前記位相板主面の法線方向に関して同じ反射角度θをもって反射され、図1の実施例について説明したように光変調部33内部を多重反射しながら透過して、最後の第4偏光子40に入射する。前記第4偏光子から反射したp偏光は、前記光変調部を透過し、下側の前記光出射口から外部に出射する。
Incident light L1 to the wavelength
本実施例では、前記光の出射口が、前記第1〜第4偏光子とは反対側に設けられる。従って、出射光L2は、前記各偏光子から外部に出射する不要光から完全に分離され、その混入を確実に防止することができる。 In the present embodiment, the light emission port is provided on the side opposite to the first to fourth polarizers. Therefore, the emitted light L2 is completely separated from unnecessary light emitted from the respective polarizers to the outside, and the mixing thereof can be reliably prevented.
図4(A)〜(C)は、第1実施例の別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長可変フィルタ312は、光の出射口が光変調部33の下側主面の他方の端部(図中右側)付近に設けられる点において、第1実施例と異なる。下側反射ミラー442は、前記光の出射口の部分を空けて設けられる。他の構成は、図1の波長フィルタ31と同一であるので、詳細な説明は省略する。
4A to 4C schematically show the configuration of another modification of the first embodiment. Wavelength tunable filter 31 2 of the present embodiment, in that the exit port of the light is provided in the vicinity of the other end portion of the lower principal surface (the right side in the drawing) of the
波長可変フィルタ312への入射光L1は、図1の実施例と同様に、上側複屈折板33上面の前記光入射口から光変調部33を透過し、第1偏光子37によりs偏光成分とp偏光成分とに分光される。s偏光成分は第1偏光子37を透過して、不要光として外部に出射し、p偏光成分は、前記第1偏光子により反射されて前記光変調部の内部を多重反射しながら透過し、最後の第4偏光子40に入射する。前記第4偏光子から反射したp偏光は、前記光変調部を透過し、下側の前記光出射口から外部に出射する。
Incident light L1 to the wavelength tunable filter 31 2, similar to the embodiment of FIG. 1, it is transmitted through the upper
本実施例も、前記光の出射口が、前記第1〜第4偏光子とは反対に設けられる。従って、出射光L2は、前記各偏光子から外部に出射する不要光から完全に分離され、その混入を確実に防止することができる。 Also in this embodiment, the light emission port is provided opposite to the first to fourth polarizers. Therefore, the emitted light L2 is completely separated from unnecessary light emitted from the respective polarizers to the outside, and the mixing thereof can be reliably prevented.
図5(A)〜(C)は、第1実施例の更に別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長可変フィルタ313は、光の入射口が光変調部33の下面即ち下側複屈折板34の下面の一方の端部(図中左側)側に設けられる点において、第1実施例と異なる。そのため、下側反射ミラー443は、前記光の入射口の部分を空けて設けられる。他の構成は、図1の波長フィルタ31と同一であるので、詳細な説明は省略する。
5A to 5C schematically show the configuration of still another modified example of the first embodiment. Wavelength tunable filter 31 3 of this embodiment, in that the entrance of the light is provided on one end portion of the lower surface of the lower surface or
波長可変フィルタ313への入射光L1は、下側の前記光入射口から光変調部33を透過し、第1偏光子37によりs偏光成分とp偏光成分とに分光される。s偏光成分は第1偏光子37を透過して、不要光として外部に出射し、p偏光成分は、前記第1偏光子により反射されて前記光変調部内部を多重反射しながら透過し、最後の第4偏光子40に入射する。前記第4偏光子から反射したp偏光は、下側反射ミラー443により反射されて前記光変調部を往復透過し、上側の前記光出射口から外部に出射する。
Incident light L1 to the wavelength-variable filter 313 transmits
図6(A)〜(C)は、第1実施例の更に別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長可変フィルタ314は、図5の変形例において、光変調部33の上方に配置される第4偏光子401が、ワイヤグリット偏光子の格子の周期方向を図1の第4偏光子40のそれと直交する向きに配向した点において、第1実施例と異なる。
6A to 6C schematically show the configuration of still another modification of the first embodiment. Wavelength tunable filter 31 4 of the present embodiment, in the modification of FIG. 5, a
波長可変フィルタ314への入射光L1は、下側の前記光入射口から光変調部33を透過し、第1偏光子37に入射してs偏光成分とp偏光成分とに分光される。s偏光成分は第1偏光子37を透過して、不要光として外部に出射し、p偏光成分は、前記第1偏光子により反射されて前記光変調部の内部を多重反射しながら透過する。下側反射ミラー443に反射されて最後の第4偏光子401に入射したp偏光は、そのまま第4偏光子を透過して外部に出射する。他の構成は、図1の波長フィルタ31と同一であるので、詳細な説明は省略する。
Incident light L1 to the wavelength
図7(A)〜(C)は、第1実施例の更に別の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長可変フィルタ315は、第1〜第4偏光子37〜40及び上側反射ミラー41,42が、透明ガラス板ではなく、水晶等の光学結晶材料からなる固定位相板46上に支持されている点において、第1実施例と異なる。固定位相板46は、その光学軸46aが、光変調部33を透過する光の進行方向と直交する向きに配向されている。
FIGS. 7A to 7C schematically show the configuration of still another modification of the first embodiment. Wavelength tunable filter 31 5 of this embodiment, first to
これにより、本実施例の波長可変フィルタ315は、PEM素子32への印加電圧が0で水晶振動子34が励振していない状態において光変調部33を透過する光の透過スペクトルが、固定位相板46の位相差によって0以外の値に設定される。従って、PEM素子を用いた波長可変フィルタ315の透過特性から0点を排除することができる。
Thus, the wavelength tunable filter 31 5 of the present embodiment, the transmission spectrum of the light applied voltage to the
図8(A)〜(C)は、本発明による波長フィルタの第2実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長フィルタ51は、ワイヤグリッド偏光子からなる追加の偏光子52を光変調部33の下側に有する点において、第1実施例と異なる。追加偏光子52は、下側反射ミラー44を支持する透明ガラス板からなる支持板45上に、前記光路に沿って第1偏光子37の直ぐ上流側に配置される。追加偏光子52は、ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向が図1の前記第1偏光子のそれと直交する向きに配向されている。従って、追加偏光子52と第1偏光子37とは、クロスニコルの関係に配置される。他の構成は、図1の波長フィルタ31と同一であるので、詳細な説明は省略する。
FIGS. 8A to 8C schematically show the configuration of the second embodiment of the wavelength filter according to the present invention. The
波長フィルタ51への入射光L1は、上側の前記光入射口から光変調部33を透過し、追加偏光子52に入射してs偏光成分とp偏光成分とに分光される。p偏光成分は前記追加偏光子及び支持板45を透過して、不要光として外部に出射する。s偏光成分は、前記追加偏光子により反射されて前記光変調部の内部を多重反射しながら透過する。
Incident light L1 to the
追加偏光子52から反射したs偏光は、光変調部33を透過し、その間にp偏光に変換され、第1偏光子37に入射して反射する。第1偏光子37から反射したp偏光は、光変調部33を透過し、その間にs偏光に変換され、下側反射ミラー44により反射されて再び前記光変調部を透過し、その間に再びp偏光に変換され、第2偏光子37に入射して反射する。次に、前記第1偏光子から反射したp偏光は、前記下側反射ミラーと上側反射ミラー41とにより3度反射されて、前記光変調部を2度往復透過し、第3偏光子39に入射して反射する。その間に前記光変調部を往復透過する毎に、p偏光はs偏光に、更にs偏光からp偏光に、2度繰り返して変換される。前記第3偏光子から反射したp偏光は、前記下側反射ミラーと上側反射ミラー42とにより7度反射されて、前記光変調部を4度往復透過し、第4偏光子40に入射して反射する。その間に前記光変調部を往復透過する毎に、同様にp偏光はs偏光に、更にs偏光からp偏光に、4度繰り返して変換される。最後に、前記第4偏光子から反射したp偏光は、再び下側反射ミラー44に反射されて前記光変調部を一度往復透過し、その間にp偏光からs偏光に変換され、更にs偏光からp偏光に戻されて、前記光出射口から外部に出射する。
The s-polarized light reflected from the
上述したように、光変調部33は、その上側及び下側主面間を光が一度透過する間に180°の位相差が与えられる。従って、前記光変調部の内部を進行する光路に沿って最初に隣接する2つの偏光子52,35間の位相差は180°である。この後段に続いて隣接する各2つの偏光子37,38間、38,39間、及び39,40間の位相差は、順に360°、720°、1440°に、即ち2n−1×2π、(n:1〜3)となるように配置される。
As described above, the
このように隣接する偏光子間の位相差が2πの整数倍となる波長可変フィルタ51において、その1つの位相差を180°とすることにより、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られ、かつ可変波長域を拡大して広帯域化することができる。別の実施例では、追加偏光子を2つ以上に増やし、かつ各追加偏光子とそれに隣接する前記偏光子間の位相差Γjが、前記光路を透過する光の波長に対してΓj=2j−1×2π−π、(但し、j=1〜m、m:自然数)の関係を満足することにより、πの奇数倍となるように構成して、可変波長域をより拡大することができる。
In this way, in the wavelength
別の実施例では、追加偏光子52を第4偏光子40の後段に配置することができる。この場合、第4偏光子40と追加偏光子52とはクロスニコルの関係に配置され、それらの間の位相差は180°である。従って、同様に従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られ、可変波長域を拡大して広帯域化することができる。
In another embodiment, the
図9(A)〜(E)は、波長可変フィルタ51の波長特性、即ち透過スペクトルのピークの透過率をシミュレーションした結果を示している。図9(A)〜(E)は、それぞれ光変調部33を透過して出射する光の光路に沿って図8に示す各位置P1〜P5における光の波長に関する透過率の変化を示している。ここで、λ0は特定波長即ち入射光の波長であり、λは各位置P1〜P5における透過光又は出射光の波長である。同図において、実線は、前記PEM素子への印加電圧が0である場合の透過率であり、これを中心として破線で示すように左右に一定の周波数でシフトする。
9A to 9E show the results of simulating the wavelength characteristics of the wavelength
入射後に、追加偏光子52を透過した後の前記光路の位置P1では、光の透過率は全波長範囲において50%一定である(図9(A))。第1偏光子37から反射した後の前記光路の位置P2では、最初に隣接する前記偏光子間の透過特性を示し、前記特定波長の整数倍となる波長でピークを有する(図9(B))。次に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の1/2波長の整数倍の波長でピークを有するから、第2偏光子38から反射した後の前記光路の位置P3では、これと図9(B)とを重ね合わせた透過特性を示す(図9(C))。更に次に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の1/4波長の整数倍の波長でピークを有するから、第3偏光子39から反射した後の前記光路の位置P4では、これを図9(C)に重ね合わせた透過特性を示す(図9(D))。最後に隣接する前記偏光子間の透過特性は、前記特定波長の1/8波長の整数倍の波長でピークを有するから、光変調部33から出射した後の位置P5では、これを図9(D)に重ね合わせた透過特性を示す(図9(E))。このように隣接する前記偏光子間の各透過スペクトルのピークは、前記特定波長の整数倍の波長で全て重なるので、波長可変フィルタ51は、図9(E)に示すように、前記特定波長の整数倍で急峻なピークを有する透過特性が得られる。
At the position P1 of the optical path after passing through the
図10(A)〜(C)は、第2実施例の変形例の構成を概略的に示している。本実施例の波長可変フィルタ511は、追加偏光子521が光変調部33の下方に前記光路に沿って第2偏光子36の直ぐ下流側に配置されている点において、第1実施例と異なる。追加偏光子521は、ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向が図1の前記第1偏光子のそれと直交する向きに配向されている。従って、第2偏光子38と追加偏光子521とは、クロスニコルの関係に配置され、それらの間の位相差は180°である。追加偏光子521の下流側の第3,第4偏光子391,401は、該追加偏光子と平行ニコルの関係に配置されるように、ワイヤグリッド偏光子の格子の周期方向が図1の前記第3,第4偏光子のそれと直交する向きに配向される。
FIGS. 10A to 10C schematically show the configuration of a modification of the second embodiment. The wavelength
波長可変フィルタ511への入射光L1は、上側の前記光入射口から光変調部33を透過し、下側反射ミラー44により反射されて第1偏光子37に入射し、s偏光成分とp偏光成分とに分光される。s偏光成分は第1偏光子37を透過し、不要光として外部に出射する。p偏光成分は、前記第1偏光子により前記位相板主面の法線方向に関して同じ反射角度θをもって反射され、光変調部33の内部を多重反射しながら透過する。
Incident light L1 to the wavelength
第1偏光子37から反射したp偏光は、光変調部33を透過し、その間にs偏光に変換され、下側反射ミラー44により反射されて再び前記光変調部を透過し、その間にp偏光に変換され、第2偏光子38に入射して反射する。次に、前記第1偏光子から反射したp偏光は、光変調部33を透過し、その間にs偏光に変換され、追加偏光子521に入射する。追加偏光子521は、s偏光を反射し、それ以外の光を透過して、不要光として外部に出射する。
The p-polarized light reflected from the
追加偏光子521から反射したs偏光は、上側反射ミラー41と下側反射ミラー44とにより3度反射されて、前記光変調部を2度往復透過し、第3偏光子391に入射して反射する。その間に前記光変調部を往復透過する毎に、s偏光はp偏光に、更にp偏光からs偏光に、2度繰り返して変換される。前記第3偏光子から反射したs偏光は、前記上側反射ミラーと下側反射ミラー44とにより7度反射されて、前記光変調部を4度往復透過し、第4偏光子401に入射する。その間に前記光変調部を往復透過する毎に、同様にs偏光はp偏光に、更にp偏光からs偏光に、4度繰り返して変換される。第4偏光子401は、s偏光を反射し、それ以外の光を透過して、不要光として外部に出射する。第4偏光子401から反射したs偏光は、前記光変調部を透過し、その間にp偏光に変換されて、前記光出射口から外部に出射する。
S-polarized reflected from the
本実施例においても、隣接する偏光子間の位相差が2πの整数倍となる波長可変フィルタ511において、その1つの位相差を180°とすることにより、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られ、かつ可変波長域を拡大して広帯域化することができる。更に別の実施例では、追加偏光子を2つ以上に増やし、かつ各追加偏光子とそれに隣接する前記偏光子間の位相差Γjが、前記光路を透過する光の波長に対してΓj=2j−1×2π−π、(但し、j=1〜m、m:自然数)の関係を満足することにより、πの奇数倍となるように構成して、可変波長域をより拡大することができる。 Also in this embodiment, in the wavelength tunable filter 51 1 the phase difference between the adjacent polarizer is an integral multiple of 2 [pi, by that one of the phase difference and 180 °, conventional Rio filter similar to the bandpass Transmission characteristics as a filter can be obtained, and the variable wavelength range can be expanded to widen the band. In yet another embodiment, increasing the additional polarizer into two or more, and the phase difference gamma j between the polarizer adjacent thereto and each additional polarizer, gamma j with respect to the wavelength of light transmitted through the optical path = 2 j−1 × 2π−π (where j = 1 to m, m: natural number), so that the variable wavelength region is further expanded by being configured to be an odd multiple of π. be able to.
図11(A)〜(C)は、本発明による波長フィルタの第3実施例の構成を概略的に示している。本実施例の波長可変フィルタ61は、PEM素子62の長さが上記各実施例よりも短い。PEM素子62は、上記各実施例と同様に、厚さ一定の平板状の石英からなる光変調部63と、その一端に接着された水晶振動子64とを有する。
11A to 11C schematically show the configuration of a third embodiment of the wavelength filter according to the present invention. In the wavelength tunable filter 61 of this embodiment, the length of the
前記PEM素子は、光変調部63の他端が図示しないストッパに当接して変位しないように固定される。水晶振動子34は、所定の電圧を印加すると、前記ストッパへの向きに沿って図11(A)に矢印で示す方向に伸縮するように所定の周波数で励振する。光変調部63は、水晶振動子64の振動により光の屈折率が周期的に変化するので、該光変調部を透過する光は、その偏光状態が直線偏光と楕円偏光との間で周期的に変調され、常光と異常光との位相差が一定の周波数で変化する。
The PEM element is fixed so that the other end of the
本実施例では、光変調部63の下方及び上方の一方の端部(図中左側)側を光の入射口及び出射口とする。前記光変調部の上方には、第1〜第4偏光子65〜68と上側反射ミラー69とが、該光変調部の上側主面から僅かに離隔して配置した透明ガラス板70上に設けられる。前記光の進行方向に沿って、第1、第4及び第2偏光子65,68,66が連続して配置され、次に上側反射ミラー69を挟んで第3偏光子37が配置される。光変調部63の下方には、その下側主面から離隔して、前記光出射口の部分を空けて他の部分の全長さ範囲に亘って、下側反射ミラー70が設けられる。下側反射ミラー71も、前記光変調部の下側主面から僅かに離隔して配置した支持板72上に支持される。更に本実施例は、光変調部63の前記光入射口とは反対側の端面に垂直反射ミラー73が設けられている。第1〜第4偏光子65〜68は、ワイヤグリッド偏光子からなる。前記第1〜第4偏光子は、ワイヤグリッド偏光子の格子をPEM素子62の振動方向に対して45°の方向に配向する。
In the present embodiment, one end (left side in the figure) on the lower side and upper side of the
波長フィルタ61への入射光L1は、下方の前記光入射口から光変調部63を透過して第1偏光子65に入射し、s偏光成分とp偏光成分とに分光される。s偏光成分は第1偏光子65を透過し、不要光として外部に出射する。p偏光成分は、前記第1偏光子により前記光変調部の主面の法線方向に関して同じ反射角度θをもって反射され、後述するように光変調部63内部を多重反射しながら透過する。
Incident light L1 to the
第1偏光子65から反射したp偏光は、光変調部63を透過し、その間にs偏光に変換され、下側反射ミラー71により反射されて再び前記光変調部を透過し、その間に再びp偏光に変換され、第2偏光子66に入射して反射する。次に、前記第2偏光子から反射したp偏光は、前記下側反射ミラーと上側反射ミラー69とにより3度反射されて、前記光変調部を2度往復透過し、第3偏光子67に入射して反射する。その間に前記光変調部を往復透過する毎に、p偏光はs偏光に、更にs偏光からp偏光に、2度繰り返して変換される。前記第3偏光子から反射したp偏光は、前記下側反射ミラーと垂直反射ミラー73と上側反射ミラー69とにより8度反射されて、前記光変調部を4度往復透過し、第4偏光子68に入射して反射する。その間に前記光変調部を往復透過する毎に、同様にp偏光はs偏光に、更にs偏光からp偏光に、4度繰り返して変換される。最後に、前記第4偏光子から反射したp偏光は、再び下側反射ミラー71に反射されて前記光変調部を一度往復透過し、その間にp偏光からs偏光に変換されかつs偏光からp偏光に戻されて、前記光出射口から外部に出射する。
The p-polarized light reflected from the
光変調部63は、その上側及び下側主面間を光が一度透過する間に180°の位相差が与えられるように構成される。従って、前記各偏光子は、前記光変調部内部を進行する光路に沿って隣接する2つの前記偏光子間の位相差が、順に360°、720°、1440°に、即ち2n−1×2π、(n:1〜3)となるように配置される。このように2つの前記偏光子間の位相差が常に2πの整数倍となるので、波長可変フィルタ61は、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性が得られる。更に、本実施例は、光変調部63を透過する光が前記端面で折り返されて双方向に進行するので、上記各実施例よりも更に部品点数を大幅に少なくでき、かつ特に装置の長さ寸法を小型化することができる。
The
別の実施例では、光変調部63の前記上側及び下側主面間を光が一度透過する間に与えられる位相差を90°に設定することができる。その場合、隣接する前記各2つの偏光子間で、前記光変調部を透過する光の反射回数を2倍にして、所望の位相差が得られるようにする。これにより、波長可変フィルタ61は、同様に2つの前記偏光子間の位相差を常に2πの整数倍に設定して、従来のリオフィルタと同様のバンドパスフィルタとしての透過特性を得ることができる。
In another embodiment, the phase difference given while light is once transmitted between the upper and lower main surfaces of the
また、別の実施例において、波長可変フィルタ61は、第2実施例の追加偏光子を備えることができる。これにより、同様に、可変波長域を広帯域化することができる。
In another embodiment, the
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、その技術的範囲内で様々な変形又は変更を加えて実施することができる。例えば、各偏光子及び反射ミラーは、光変調部に関して上記各実施例以外の様々な位置に配置することができる。更に、前記偏光子及び反射ミラーの数を増やして、より多段の波長可変フィルタを構成することができる。また、各偏光子は、入射端及び出射端を除いて、吸収型偏光板と反射ミラーとを組み合わせて構成することもできる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications or changes within the technical scope thereof. For example, each polarizer and reflection mirror can be arranged at various positions other than the above embodiments with respect to the light modulation unit. Furthermore, the number of the polarizers and the reflection mirrors can be increased to configure a multistage wavelength tunable filter. Moreover, each polarizer can also be comprised combining an absorption type polarizing plate and a reflective mirror except for the incident end and the output end.
1…リオフィルタ、2a〜2d,12a〜12d,22a〜22d,35〜38,371,381,52,521,65〜68…偏光子、2a1〜2d1,12a1〜12d11…透過軸、3a〜3c…複屈折板、3a1〜3c1…光学軸、4…光軸、11…バンドパスフィルタ、13a〜13c,23a〜23c…液晶セル、21,31,311〜315,51,511,61…波長可変フィルタ、24a〜24c…位相差フィルム、32,62…PEM素子、33,34,63,64…光変調部、34,64…水晶振動子、37〜40,391,65〜68…偏光子、41,42,44,69,71,73…反射ミラー、43,70…透明ガラス板、45,72…支持板。
1 ...
Claims (9)
前記光変調部に入射した光が、該光変調部の内部を前記偏光子と前記反射ミラーとの間で前記主面の法線方向に関して一定の角度をもって多重反射して透過し、前記光変調部から出射することを特徴とする波長可変フィルタ。 A photoelastic polarization (PEM) element having a flat plate-like light modulation unit disposed between the first main surface and the second main surface and a piezoelectric vibrator connected to one end of the light modulation unit; A plurality of polarizers and reflecting mirrors provided on the main surface and the second main surface;
The light incident on the light modulator is transmitted through the light modulator by multiple reflection between the polarizer and the reflection mirror at a certain angle with respect to the normal direction of the main surface. A wavelength tunable filter that emits light from a portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008111911A JP2009265195A (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Wavelength variable filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008111911A JP2009265195A (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Wavelength variable filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009265195A true JP2009265195A (en) | 2009-11-12 |
Family
ID=41391163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008111911A Withdrawn JP2009265195A (en) | 2008-04-22 | 2008-04-22 | Wavelength variable filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009265195A (en) |
-
2008
- 2008-04-22 JP JP2008111911A patent/JP2009265195A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080198333A1 (en) | Polarization beam splitter and projection apparatus having the same | |
WO2002005020A1 (en) | Liquid crystal display device | |
WO2006090721A1 (en) | Wavelength converting optical device, laser light source and image display optical device | |
KR20060049201A (en) | Polarization beam splitter and liquid crystal projector apparatus | |
JP2009503608A (en) | Digitally switchable bandpass filter | |
CN102306900B (en) | External cavity broadband tunable laser with double gain mediums of polarization coupling | |
JP2000131684A (en) | Liquid crystal display element | |
WO2013122214A1 (en) | Optical film | |
JP2006047903A (en) | Polarized beam splitter and projection device having the same | |
US7961392B2 (en) | Polarization beam splitter and polarization conversion element | |
JP2003140134A (en) | Liquid crystal display device | |
JP6719763B2 (en) | High speed optical switching engine | |
JP5136185B2 (en) | Wavelength filter | |
JP2008135689A (en) | Laser light source device and image display device including the same | |
JP2008185768A (en) | Wavelength plate and optical device | |
JP2009237146A (en) | Wavelength filter | |
JPH10239518A (en) | Phase difference plate, and polarizing element using it | |
JP2009265197A (en) | Wavelength variable filter | |
JP2009265195A (en) | Wavelength variable filter | |
US8334938B2 (en) | Laminated thin film, phase plate, and reflective liquid crystal display apparatus | |
KR101424348B1 (en) | Polarizing element and liquid crystal display device including the same | |
JP2004334169A (en) | Beam multiplexing element, beam multiplexing method, beam separating element, beam separating method, and exciting light output device | |
JP2009237147A (en) | Wavelength filter | |
JP2011128459A (en) | Display device and liquid crystal display apparatus | |
JP2009265198A (en) | Wavelength filter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110418 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110519 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110729 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Effective date: 20110729 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20110819 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20120424 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20120619 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20120625 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120702 |
|
A072 | Dismissal of procedure |
Effective date: 20121023 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 |