JP2010185916A - Beam splitting film and beamsplitter using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の波長域の偏光ビームを所定の分岐比で、透過光と反射光に分岐するためのビームスプリット膜及びそれを用いたビームスプリッタに関するものである。 The present invention relates to a beam splitting film for splitting a polarized beam in a predetermined wavelength region into transmitted light and reflected light at a predetermined branching ratio, and a beam splitter using the beam splitting film.
光通信や光精密機器等の分野においては、光ビームを分岐するためのビームスプリッタが使用されている。ビームスプリッタは、光ビームを２つもしくはそれ以上に分割する光学素子であり、例えば、入射する光のＰ成分を透過させ、Ｓ成分を反射させることにより、２つに分割する偏光ビームスプリッタが知られている。 In fields such as optical communication and optical precision equipment, beam splitters for branching light beams are used. A beam splitter is an optical element that splits a light beam into two or more. For example, a polarization beam splitter that splits a light beam into two by transmitting the P component of incident light and reflecting the S component is known. It has been.
偏光ビームスプリッタに用いられる偏光分離膜としては、高屈折率材料からなる薄膜と、低屈折率材料からなる薄膜とを交互に積層した多層膜が知られている。特許文献１においては、高屈折率材料であるＰｂＦ２からなる薄膜と、低屈折率材料であるＮａ５Ａｌ３Ｆ１４からなる薄膜とを交互に２７層程度積層した偏光分離膜が記載されている。また、特許文献２においては、ＴｉＯ２の高屈折率層とＳｉＯ２の低屈折率層を積層した中央層と、その外側にそれぞれ設けられるＺｒＯ２の高屈折率層とＳｉＯ２の低屈折率層を積層した一対の第１の対称層と、その外側にそれぞれ設けられるＡｌ２Ｏ３の高屈折率層とＳｉＯ２の低屈折率層とを積層した一対の第２の対称層を備える偏光分離膜が記載されている。
As a polarization separation film used for a polarization beam splitter, a multilayer film in which thin films made of a high refractive index material and thin films made of a low refractive index material are alternately stacked is known.
一方、光通信の分野においては、光送信機から送出される信号光の強度をモニタするために、信号光の一部を分岐して取り出し、これをフォトダイオードに入射させる等の用途に用いられるビームスプリッタが知られている。このようなビームスプリッタにおいては、所定の波長域のビームを所定の分岐比で、透過光と反射光に分岐している。このようなビームスプリッタに用いられるビームスプリット膜は、上記の偏光ビームスプリッタに用いられる偏光分離膜と同様に、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの金属酸化物からなる薄膜を積層することにより構成することができる。 On the other hand, in the field of optical communication, in order to monitor the intensity of signal light transmitted from an optical transmitter, it is used for applications such as branching out a part of signal light and making it incident on a photodiode. Beam splitters are known. In such a beam splitter, a beam in a predetermined wavelength region is branched into transmitted light and reflected light at a predetermined branching ratio. The beam splitting film used for such a beam splitter is formed by laminating a thin film made of a metal oxide such as SiO 2 , TiO 2 , and Al 2 O 3 in the same manner as the polarizing separation film used for the polarizing beam splitter. Can be configured.
しかしながら、このような高屈折率材料からなる薄膜と、低屈折率材料からなる薄膜とを交互に積層させて構成したビームスプリット膜では、分岐比の波長依存性や、分岐比の入射角依存性が大きくなるという課題があることを、本発明者は見出した。 However, in the case of a beam split film configured by alternately laminating a thin film made of such a high refractive index material and a thin film made of a low refractive index material, the wavelength dependence of the branching ratio and the incident angle dependence of the branching ratio The present inventor has found that there is a problem that becomes large.
本発明の目的は、分岐比の波長依存性及び入射角依存性を小さくすることができるビームスプリット膜及びそれを用いたビームスプリッタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a beam splitting film capable of reducing the wavelength dependency and the incident angle dependency of the branching ratio, and a beam splitter using the beam splitting film.
本発明のビームスプリット膜は、偏光ビームの所定の波長域を所定の分岐比で、透過光と反射光に分岐するためのビームスプリット膜であって、高屈折率材料からなる第１の薄膜と、低屈折率材料からなる第２の薄膜と、高屈折率材料の屈折率と低屈折率材料の屈折率との間の範囲内である中間の屈折率を有する材料からなる第３の薄膜とを複数層積層した構造を有し、高屈折率材料がシリコンであり、低屈折率材料が、酸化珪素、フッ化マグネシウム、及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種であり、中間の屈折率を有する材料が、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種であることを特徴としている。 The beam splitting film of the present invention is a beam splitting film for branching a predetermined wavelength region of a polarized beam into transmitted light and reflected light at a predetermined branching ratio, and includes a first thin film made of a high refractive index material, A second thin film made of a low refractive index material, and a third thin film made of a material having an intermediate refractive index in a range between the refractive index of the high refractive index material and the refractive index of the low refractive index material; The high refractive index material is silicon, and the low refractive index material is at least one selected from silicon oxide, magnesium fluoride, and aluminum oxide, and has an intermediate refractive index. The material is at least one selected from titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and aluminum oxide.
本発明においては、高屈折率材料からなる第１の薄膜と、低屈折率材料からなる第２の薄膜と、中間の屈折率を有する材料からなる第３の薄膜とを複数層積層し、第１の薄膜を屈折率の大きなシリコンから形成しているので、分岐比の波長依存性及び入射角依存性を小さくすることができる。例えば、波長１５００〜１６００ｎｍの範囲において、分岐比の変動を３％以下にすることができる。また、分岐比の入射角依存性については、光の入射角中心を４５度に設計する場合、光の入射角度４２度〜４８度の範囲において、入射角依存性を３％以下にすることができる。
In the present invention, a first thin film made of a high refractive index material, a second thin film made of a low refractive index material, and a third thin film made of a material having an intermediate refractive index are laminated in layers. Since the
また、本発明においては、屈折率の大きなシリコンを第１の薄膜として用いているため、第１の薄膜と、第２の薄膜または第３の薄膜との間の屈折率の差を大きくすることができるので、積層する膜の層数を少なくすることができる。 In the present invention, since silicon having a large refractive index is used as the first thin film, the difference in refractive index between the first thin film and the second thin film or the third thin film is increased. Therefore, the number of layers to be stacked can be reduced.
また、各薄膜の厚みを薄くすることができるので、従来よりも膜全体の厚みを薄くすることができる。例えば、本発明においては、積層する膜の合計を１９層以下とすることができ、さらに好ましくは５〜１３層の範囲内の膜数とすることができる。また、積層する膜の合計膜厚は、３μｍ以下とすることができ、さらに好ましくは０．８〜２μｍの範囲内とすることができる。 Moreover, since the thickness of each thin film can be made thin, the thickness of the whole film can be made thinner than before. For example, in the present invention, the total number of laminated films can be 19 or less, more preferably the number of films within the range of 5 to 13 layers. Moreover, the total film thickness of the laminated | stacked film | membrane can be 3 micrometers or less, More preferably, it can be in the range of 0.8-2 micrometers.
また、本発明においては、第１の薄膜、第２の薄膜、及び第３の薄膜の３種類の薄膜を複数層積層して構成しているため、シリコンからなる第１の薄膜の合計の膜厚を広い範囲で調整することができる。このため、透過光と反射光の分岐比を広い範囲で調整することができる。例えば、透過光と反射光の分岐比（透過光：反射光）を、９８：２〜３０：７０の範囲で調整することができる。シリコンからなる第１の薄膜の合計の膜厚を薄くすることにより、分岐比における反射光の割合を高めることができる。また、シリコンからなる第１の薄膜の合計の膜厚を厚くすることにより、分岐比における透過光の割合を高めることができる。 In the present invention, the first thin film, the second thin film, and the third thin film are formed by laminating a plurality of thin films, so that the total of the first thin films made of silicon is formed. The thickness can be adjusted in a wide range. For this reason, the branching ratio of transmitted light and reflected light can be adjusted in a wide range. For example, the branching ratio of transmitted light and reflected light (transmitted light: reflected light) can be adjusted in the range of 98: 2 to 30:70. By reducing the total thickness of the first thin film made of silicon, the ratio of reflected light in the branching ratio can be increased. In addition, by increasing the total thickness of the first thin films made of silicon, the ratio of transmitted light in the branching ratio can be increased.
本発明において、分岐する偏光ビームは、特に限定されるものではなく、Ｐ偏光ビーム及びＳ偏光ビームのいずれについても分岐することが可能であるが、本発明のビームスプリット膜は、特にＰ偏光ビームを分岐するビームスプリット膜として有用である。 In the present invention, the polarization beam to be branched is not particularly limited, and both the P-polarized beam and the S-polarized beam can be branched. It is useful as a beam split film for branching.
本発明において、第１の薄膜は、シリコン薄膜から形成される。また、第２の薄膜は、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種から形成される。また、第３の薄膜は、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種から形成される。酸化アルミニウムは、第２の薄膜材料及び第３の薄膜材料として用いることができるが、第３の薄膜が、酸化アルミニウムを含む場合には、第２の薄膜は、酸化ケイ素またはフッ化マグネシウムから形成される。また、第２の薄膜が酸化アルミニウムから形成される場合には、第２の薄膜材料として酸化ケイ素及びフッ化マグネシウムは用いられず、また第３の薄膜として酸化アルミニウムは用いられない。 In the present invention, the first thin film is formed from a silicon thin film. The second thin film is formed of at least one selected from silicon oxide, magnesium fluoride, and aluminum oxide. The third thin film is formed of at least one selected from titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and aluminum oxide. Aluminum oxide can be used as the second thin film material and the third thin film material. When the third thin film contains aluminum oxide, the second thin film is formed from silicon oxide or magnesium fluoride. Is done. Further, when the second thin film is formed from aluminum oxide, silicon oxide and magnesium fluoride are not used as the second thin film material, and aluminum oxide is not used as the third thin film.
第２の薄膜を形成する材料としては、特に酸化ケイ素及び酸化アルミニウムが好ましく用いられる。これらの材料を用いることにより、耐候性を高めることができ、膜を形成する際の引張応力の発生を小さくすることができるので、剥離されにくい薄膜を形成することができる。 As a material for forming the second thin film, silicon oxide and aluminum oxide are particularly preferably used. By using these materials, weather resistance can be improved and the generation of tensile stress when forming a film can be reduced, so that a thin film that is difficult to peel can be formed.
第３の薄膜を形成する材料としては、特に、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及び酸化アルミニウムが好ましく用いられる。これらの材料を用いることにより、薄膜における光吸収の少ないビームスプリット膜を形成することができる。 As a material for forming the third thin film, tantalum oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and aluminum oxide are particularly preferably used. By using these materials, it is possible to form a beam split film with little light absorption in the thin film.
本発明においては、第１の薄膜に、第２の薄膜または第３の薄膜が隣接するように積層される。積層する各薄膜の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、５０〜３００ｎｍの範囲から選択することができる。 In the present invention, the first thin film is laminated so that the second thin film or the third thin film is adjacent to the first thin film. Although the thickness of each thin film to laminate | stack is not specifically limited, For example, it can select from the range of 50-300 nm.
本発明における第１の薄膜、第２の薄膜、及び第３の薄膜の膜厚を含む膜構成は、例えば、シミュレーションにより設計することができる。例えば、The Essential Macleod Thin Film Center Inc.、TF calc Software Spectra Inc.及びFilm Star FTG Software Associates等のメーカーより市販されているシミュレーションソフトを用いて設計することができる。 The film configuration including the film thicknesses of the first thin film, the second thin film, and the third thin film in the present invention can be designed by simulation, for example. For example, it can be designed using simulation software commercially available from manufacturers such as The Essential Macleod Thin Film Center Inc., TF calc Software Spectra Inc. and Film Star FTG Software Associates.
本発明のビームスプリッタは、偏光ビームの所定の波長域を所定の分岐比で、透過光と反射光に分岐するためのビームスプリッタであって、上記本発明のビームスプリット膜を備えることを特徴としている。 A beam splitter according to the present invention is a beam splitter for branching a predetermined wavelength region of a polarized beam into transmitted light and reflected light at a predetermined branching ratio, and includes the beam splitting film according to the present invention. Yes.
本発明のビームスプリッタは、上記本発明のビームスプリット膜を備えるものであるので、分岐比の波長依存性及び入射角依存性を小さくすることができる。また、透過光と反射光の分岐比を、広い範囲内から設定することができる。また、ビームスプリット膜において積層する膜の層数を少なくすることができ、積層する薄膜の厚みを薄くすることができるので、ビームスプリット膜の厚みを薄くすることができる。従って、製造工程を簡略化することができる。 Since the beam splitter of the present invention includes the beam splitting film of the present invention, the wavelength dependency and the incident angle dependency of the branching ratio can be reduced. Further, the branching ratio between the transmitted light and the reflected light can be set within a wide range. In addition, since the number of films to be laminated in the beam split film can be reduced and the thickness of the thin film to be laminated can be reduced, the thickness of the beam split film can be reduced. Therefore, the manufacturing process can be simplified.
本発明のビームスプリッタは、偏光ビームに対して、例えば、入射角中心が４０度〜５０度の範囲内となるようにビームスプリット膜が配置されているビームスプリッタに適用することができる。 The beam splitter of the present invention can be applied to, for example, a beam splitter in which a beam split film is arranged so that an incident angle center is in a range of 40 degrees to 50 degrees with respect to a polarized beam.
また、本発明のビームスプリッタは、対向する一対の透明部材間にビームスプリット膜を配置したビームスプリッタとすることができる。 The beam splitter of the present invention can be a beam splitter in which a beam split film is disposed between a pair of opposed transparent members.
本発明によれば、分岐比の波長依存性及び入射角依存性を小さくすることができる。 According to the present invention, the wavelength dependency and the incident angle dependency of the branching ratio can be reduced.
また、本発明によれば、分岐比を広い範囲内から選択することができる。 Further, according to the present invention, the branching ratio can be selected from a wide range.
また、本発明においては、積層する膜の層数を少なくすることができる。さらに積層する各薄膜の厚みを薄くすることができるので、ビームスプリット膜全体の厚みを薄くすることができる。 In the present invention, the number of layers to be stacked can be reduced. Furthermore, since the thickness of each thin film to be laminated can be reduced, the entire thickness of the beam splitting film can be reduced.
以下、本発明を具体的な実施形態及び実施例により説明するが、本発明は以下の実施形態及び実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific embodiments and examples, but the present invention is not limited to the following embodiments and examples.
図１は、本発明に従う一実施形態のビームスプリッタを示す模式的断面図である。図１に示すように、ビームスプリッタ４は、直角二等辺三角柱の形状を有するガラスなどの透光性材料からなるプリズム片２及び３を、ビームスプリット膜１を介して傾斜面同士で貼り合わせることにより構成されている。貼り合わせには、例えば紫外線硬化型接着剤を用いることができる。貼り合わせるプリズム片の一方の傾斜面上に、本発明に従うビームスプリット膜１を形成した後、プリズム片２及び３を貼り合わせることにより、プリズム片２及び３の傾斜面にビームスプリット膜１を配置することができる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a beam splitter according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
ビームスプリッタ４に、偏光ビームである入射光１０が入射すると、ビームスプリット膜１において所定の分岐比で透過光１０ａと反射光１０ｂに分岐される。本実施形態においては、ビームスプリット膜１に対し入射光１０の入射角中心がほぼ４５度となるように設定されている。ビームスプリット膜１の膜構成を適宜設定することにより、透過光１０ａと反射光１０ｂの分岐比を調整することができる。
When incident light 10 that is a polarized beam enters the
図２は、図１に示すビームスプリッタ４を用いた光送受信モジュールを示す模式図である。レーザーダイオード（ＬＤ）などを備える発光素子１１から、偏光ビームである光１０が出射され、集光レンズ１４を通り、入射光１０として、ビームスプリッタ４のビームスプリット膜１に入射する。ビームスプリット膜１に入射した入射光１０は、透過光１０ａと、反射光１０ｂに所定の分岐比で分岐される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical transceiver module using the
透過光１０ａは、集光レンズ１５を通り、光ファイバー１２の端部から入射し、光ファイバー１２内を伝搬し、所定の目的に使用される。
The transmitted light 10a passes through the
反射光１０ｂは、集光レンズ１６を通り、光検出器１３に入射する。光検出器１３で反射光１０ｂを検出することにより、例えば、透過光１０ａの波長特性のモニタリングなどを行うことができる。入射光の分岐の目的として、モニタリングを例示したが、本発明のビームスプリット膜及びビームスプリッタは、モニタリングの目的で入射光を分岐することに限定されるものではなく、光を分岐する目的で用途に用いることができる。
The reflected light 10 b passes through the
本発明のビームスプリット膜は、所定の波長域における分岐比の波長依存性が小さいので、透過光１０ａにおける波長特性と、反射光１０ｂにおける波長特性とを、より近似したものとすることができる。 Since the beam splitting film of the present invention has a small wavelength dependency of the branching ratio in a predetermined wavelength region, the wavelength characteristic in the transmitted light 10a and the wavelength characteristic in the reflected light 10b can be made more approximate.
また、入射光１０は、ある程度の広がりを持った光の束であるので、ビームスプリット膜１に対する入射角度には広がりがある。また、ビームスプリッタ４を配置する際、光の入射角について、ある程度の誤差が生じることを考慮しておく必要がある。本発明のビームスプリット膜は、分岐比の入射角依存性が小さいため、入射する偏光ビームの広がりやビームスプリッタの設置の際の位置ずれによる分岐比の変動が小さいため、透過光１０ａにおける波長特性と、反射光１０ｂにおける波長特性とを、より近似させたものとすることができ、正確なモニタリング等を行うことができる。
Further, since the
（実施例１〜２７及び比較例１〜２）
第１の薄膜、第２の薄膜、及び第３の薄膜として、表１に示す膜材質を用いて、表２〜表６に示す順序及び膜厚で、各薄膜をガラス基板上に形成し、ビームスプリット膜を形成した。
(Examples 1-27 and Comparative Examples 1-2)
Using the film materials shown in Table 1 as the first thin film, the second thin film, and the third thin film, each thin film is formed on the glass substrate in the order and film thickness shown in Tables 2 to 6. A beam splitting film was formed.
図３〜図６０に、実施例１〜２７及び比較例１〜２の分岐比の波長特性の波長依存性及び分岐比の波長特性の入射角依存性を示す。 3 to 60 show the wavelength dependence of the wavelength characteristics of the branching ratios of Examples 1 to 27 and Comparative Examples 1 and 2, and the incident angle dependence of the wavelength characteristics of the branching ratios.
なお、各実施例及び各比較例と図３〜図６０との対応関係は、表１に示す通りである。 The correspondence between each example and each comparative example and FIGS. 3 to 60 is as shown in Table 1.
各実施例及び各比較例において、各薄膜は、真空蒸着法により形成した。また、ビームスプリット膜全体の厚みは、表２〜表６に示す通りである。 In each example and each comparative example, each thin film was formed by a vacuum deposition method. Further, the thickness of the entire beam splitting film is as shown in Tables 2 to 6.
表２に示す実施例１〜８の各ビームスプリット膜は、Ｐ偏光ビームを、分岐比（透過光：反射光）＝９６：４で分岐するように設計されたものである。 Each of the beam split films of Examples 1 to 8 shown in Table 2 is designed to branch a P-polarized beam at a branching ratio (transmitted light: reflected light) = 96: 4.
表３に示す実施例９〜１６の各ビームスプリット膜は、Ｐ偏光ビームを、分岐比（透過光：反射光）＝６０：４０で分岐するように設計されたものである。 Each of the beam split films of Examples 9 to 16 shown in Table 3 is designed to branch a P-polarized beam at a branching ratio (transmitted light: reflected light) = 60: 40.
表４に示す実施例１７〜２４の各ビームスプリット膜は、Ｐ偏光ビームを、分岐比（透過光：反射光）＝４０：６０で分岐するように設計されたものである。 Each of the beam split films of Examples 17 to 24 shown in Table 4 is designed to branch a P-polarized beam at a branching ratio (transmitted light: reflected light) = 40: 60.
表５に示す実施例２５〜２７は、Ｓ偏光ビームを分岐するために設計されたものであり、実施例２５は分岐比（透過光：反射光）＝９６：４、実施例２６は分岐比（透過光：反射光）＝６０：４０、実施例２７は分岐比（透過光：反射光）＝４０：６０となるように設計されたものである。 Examples 25 to 27 shown in Table 5 are designed for branching the S-polarized beam. Example 25 is a branching ratio (transmitted light: reflected light) = 96: 4, and Example 26 is a branching ratio. (Transmitted light: reflected light) = 60: 40, Example 27 is designed to have a branching ratio (transmitted light: reflected light) = 40: 60.
表６に示す比較例１及び比較例２は、Ｐ偏光ビームを、分岐比（透過光：反射光）＝６０：４０となるように分岐するように設計されたビームスプリット膜である。 Comparative Example 1 and Comparative Example 2 shown in Table 6 are beam split films designed to branch a P-polarized beam so that the branching ratio (transmitted light: reflected light) = 60: 40.
なお、上記各実施例及び各比較例において用いた各薄膜の波長１５５０ｎｍにおける屈折率は以下の通りである。 In addition, the refractive index in wavelength 1550nm of each thin film used in each said Example and each comparative example is as follows.
Ｓｉ薄膜：３．５８３
ＳｉＯ２薄膜：１．４５０
ＭｇＦ２薄膜：１．３４０
Ａｌ２Ｏ３薄膜：１．６４３
Ｔａ２Ｏ５薄膜：２．１２８
ＴｉＯ２薄膜：２．３０９
Ｎｂ２Ｏ５薄膜：２．２２４
ＺｒＯ２薄膜：１．９９０
ＨｆＯ２薄膜：２．０２８
Si thin film: 3.583
SiO 2 thin film: 1.450
MgF 2 thin film: 1.340
Al 2 O 3 thin film: 1.643
Ta 2 O 5 thin film: 2.128
TiO 2 thin film: 2.309
Nb 2 O 5 thin film: 2.224
ZrO 2 thin film: 1.990
HfO 2 thin film: 2.028
表２及び図３〜図１８に示すように、Ｐ偏光ビームに対して、分岐比＝９６：４となるように設定された実施例１〜８のビームスプリット膜は、５層の膜から構成されており、１５００〜１６００ｎｍの波長領域において、分岐比の波長依存性が小さくなっている。また、入射角依存性においては、１５００ｎｍ、１５５０ｎｍ、及び１６００ｎｍの波長について、光入射角度による透過率の変化を求めているが、透過率の変化は、±３％以内であり、光入射角依存性が小さいことがわかる。 As shown in Table 2 and FIGS. 3 to 18, the beam splitting films of Examples 1 to 8 set to have a branching ratio = 96: 4 with respect to the P-polarized beam are composed of five layers. In the wavelength region of 1500-1600 nm, the wavelength dependence of the branching ratio is small. In addition, in the incident angle dependency, the change in transmittance according to the light incident angle is obtained for wavelengths of 1500 nm, 1550 nm, and 1600 nm. It turns out that the nature is small.
表３及び図１９〜図３４に示すように、Ｐ偏光ビームに対して分岐比＝６０：４０となるように設計された実施例９〜１６のビームスプリット膜は、１３層またはそれ以下で構成されており、１５００〜１６００ｎｍの波長域において、分岐比の波長依存性が小さいことがわかる。また、光入射角度による透過率の変化についても±３％以内であり、光入射角度依存性が小さいことがわかる。 As shown in Table 3 and FIGS. 19 to 34, the beam splitting films of Examples 9 to 16 designed to have a branching ratio = 60: 40 with respect to the P-polarized beam are composed of 13 layers or less. It can be seen that the wavelength dependence of the branching ratio is small in the wavelength range of 1500-1600 nm. Further, the change in transmittance due to the light incident angle is also within ± 3%, indicating that the dependency on the light incident angle is small.
表４及び図３５〜図５０から明らかなように、Ｐ偏光ビームに対して分岐比＝４０：６０となるように設計された実施例１７〜２４のビームスプリット膜は、１３層またはそれ以下の層から構成されており、１５００〜１６００ｎｍの波長域において、分岐比の波長依存性が小さいことがわかる。また、光入射角度による透過率の変化についても±３％以内であり、光入射角度依存性が小さいことがわかる。 As is apparent from Table 4 and FIGS. 35 to 50, the beam splitting films of Examples 17 to 24 designed to have a branching ratio = 40: 60 with respect to the P-polarized beam have 13 layers or less. It is comprised from a layer, and it turns out that the wavelength dependence of a branching ratio is small in the wavelength range of 1500-1600 nm. Further, the change in transmittance due to the light incident angle is also within ± 3%, indicating that the dependency on the light incident angle is small.
表５及び図５１〜図５６から明らかなように、Ｓ偏光ビームに対して分岐比＝９６：４、分岐比＝６０：４０、及び分岐比＝４０：６０となるようにそれぞれ設計された実施例２５〜２７のビームスプリット膜は、５層あるいは１３層から構成されており、１５００〜１６００ｎｍの波長域において波長依存性が小さいことがわかる。また、光入射角度による透過率の変化についても±３％以内であり、光入射角度依存性も小さいことがわかる。 As is clear from Table 5 and FIGS. 51-56, the implementations were designed to have a branching ratio = 96: 4, a branching ratio = 60: 40, and a branching ratio = 40: 60 for the S-polarized beam, respectively. It can be seen that the beam splitting films of Examples 25 to 27 are composed of five layers or thirteen layers, and the wavelength dependency is small in the wavelength region of 1500 to 1600 nm. It can also be seen that the change in transmittance due to the light incident angle is within ± 3%, and the dependency on the light incident angle is small.
表６及び図５７〜図６０から明らかなように、比較例１〜２のビームスプリット膜は、１５００〜１６００ｎｍの波長域における波長依存性が大きくなっており、また、光入射角度による透過率の変化も±３％以上であり、光入射角度依存性が非常に大きくなっていることがわかる。 As is clear from Table 6 and FIGS. 57 to 60, the beam split films of Comparative Examples 1 and 2 have a large wavelength dependency in the wavelength range of 1500 to 1600 nm, and the transmittance depending on the light incident angle is also large. The change is also ± 3% or more, and it can be seen that the light incident angle dependency is very large.
以上のことから、本発明に従い、第１の薄膜、第２の薄膜、及び第３の薄膜を複数層積層してビームスプリット膜を構成することにより、分岐比の波長依存性及び入射角依存性を小さくすることができる。 From the above, according to the present invention, the beam split film is formed by laminating a plurality of the first thin film, the second thin film, and the third thin film, whereby the wavelength dependency and the incident angle dependency of the branching ratio. Can be reduced.
なお、上記実施例においては、１５００〜１６００ｎｍの波長域について評価しているが、本発明のビームスプリット膜及びビームスプリッタは、上記の波長域を分岐することに限定されるものではなく、他の波長域の分岐にも用いることができるのはいうまでもない。 In addition, in the said Example, although evaluating about the wavelength range of 1500-1600 nm, the beam split film | membrane and beam splitter of this invention are not limited to branching said wavelength range, Needless to say, it can also be used for branching in the wavelength region.
また、偏光ビームのビームスプリット膜の入射角は、４５度を中心角度とするものについて示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。 Moreover, although the incident angle of the beam split film of the polarized beam is shown with the central angle being 45 degrees, the present invention is not limited to this.
１…ビームスプリット膜
２，３…プリズム片
４…ビームスプリッタ
１０…入射光
１０ａ…透過光
１０ｂ…反射光
１１…発光素子
１２…光ファイバー
１３…光検出器
１４，１５，１６…集光レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
高屈折率材料からなる第１の薄膜と、低屈折率材料からなる第２の薄膜と、前記高屈折率材料の屈折率と前記低屈折率材料の屈折率との間の範囲内である中間の屈折率を有する材料からなる第３の薄膜とを複数層積層した構造を有し、
前記高屈折率材料がシリコンであり、前記低屈折率材料が、酸化珪素、フッ化マグネシウム、及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種であり、前記中間の屈折率を有する材料が、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、及び酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種であることを特徴とするビームスプリット膜。 A beam splitting film for branching a predetermined wavelength region of a polarized beam into transmitted light and reflected light at a predetermined branching ratio,
A first thin film made of a high refractive index material, a second thin film made of a low refractive index material, and an intermediate range between the refractive index of the high refractive index material and the refractive index of the low refractive index material Having a structure in which a plurality of third thin films made of a material having a refractive index of
The high refractive index material is silicon, the low refractive index material is at least one selected from silicon oxide, magnesium fluoride, and aluminum oxide, and the material having the intermediate refractive index is titanium oxide, oxidized A beam splitting film characterized by being at least one selected from tantalum, niobium oxide, zirconium oxide, hafnium oxide, and aluminum oxide.
請求項１〜６のいずれか１項に記載のビームスプリット膜を備えることを特徴とするビームスプリッタ。 A beam splitter for branching a predetermined wavelength region of a polarized beam into transmitted light and reflected light at a predetermined branching ratio,
A beam splitter comprising the beam splitting film according to claim 1.
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