JP2016099533A - Apparatus for manufacturing optical functional element and method for manufacturing optical functional element using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学機能素子の製造装置およびこれを使用した光学機能素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical functional element manufacturing apparatus and an optical functional element manufacturing method using the same.
光学機能素子は、入射される光の偏光方向を回転させたり、所定方向の偏光のみを透過させるものであり、例えば偏光イメージングフィルタなどである。このため、光学機能素子は、入射される光の偏光方向を回転させるために、波長板ユニットを二次元に複数行複数列で配列してなるものである。個々の波長板ユニットは、高屈折率領域と低屈折率領域とが交互に且つ平行に形成されることで、複屈折を発現し、その光学軸が一方向となるように構成されている。 The optical functional element rotates the polarization direction of incident light or transmits only polarized light in a predetermined direction, such as a polarization imaging filter. For this reason, the optical functional element is formed by arraying wavelength plate units in a plurality of rows and columns in two dimensions in order to rotate the polarization direction of incident light. Each wave plate unit is configured such that high refractive index regions and low refractive index regions are formed alternately and in parallel, thereby exhibiting birefringence and having an optical axis in one direction.
このような波長板ユニットからなる光学機能素子の製造方法として、特許文献1の図1に示すように、レーザ出力部(励起光発生部3)からパルス光レーザを発生させるとともに波長板(直線偏光板8)に通過させ、波長板(直線偏光板8)に通過したパルス光レーザを集光部(レンズ6)で収束して透光材料(ガラス材料1)に照射する方法が開示されている。そして、透光材料(ガラス材料1)は、相対移動部(電動ステージ7)に載置されて、パルス光レーザの照射方向に対して垂直に移動するようされている。 As a method of manufacturing an optical functional element comprising such a wave plate unit, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, a pulsed laser is generated from a laser output unit (excitation light generation unit 3) and a wave plate (linearly polarized light) is produced. A method of irradiating the light-transmitting material (glass material 1) by converging the pulsed laser beam that has passed through the plate 8) and passed through the wavelength plate (linear polarizing plate 8) at the condensing part (lens 6). . The translucent material (glass material 1) is placed on the relative movement part (electrical stage 7) and moves perpendicularly to the irradiation direction of the pulsed light laser.
しかしながら、上記特許文献1に記載の製造方法だと、当該特許文献1の図5〜図11に示すように、屈折率変化領域での平行の線が一方向、つまり光学軸の方向が一方向のみとなる。波長板ユニットごとに光学軸の方向を変えるには、波長板ユニットごとにパルス光レーザの直線偏光の偏光方向を変える必要がある。波長板ユニットごとにパルス光レーザの直線偏光の偏光方向を変えるには、パルス光レーザが照射されている透光材料(ガラス材料1)を電動ステージで移動させながら、隣接する新たな波長板ユニットの形成される位置まで透光材料(ガラス材料1)が移動した際に、パルス光レーザをシャッターなどで遮断しながら、波長板(直線偏光板8)を回転させる必要がある。言い換えれば、波長板ユニットごとに光学軸方向が異なる光学機能素子を製造するには、上記特許文献1に記載の製造方法だと、透光材料(ガラス材料1)の移動に、シャッターによるパルス光レーザの遮断と波長板(直線偏光板8)の回転とを同期させる必要がある。 However, in the manufacturing method described in Patent Document 1, as shown in FIGS. 5 to 11 of Patent Document 1, the parallel lines in the refractive index change region are in one direction, that is, the direction of the optical axis is in one direction. It becomes only. In order to change the direction of the optical axis for each wave plate unit, it is necessary to change the polarization direction of the linearly polarized light of the pulsed laser for each wave plate unit. In order to change the polarization direction of the linearly polarized light of the pulsed light laser for each wavelength plate unit, while moving the translucent material (glass material 1) irradiated with the pulsed light laser on the electric stage, the adjacent new wavelength plate unit When the translucent material (glass material 1) moves to the position where the film is formed, it is necessary to rotate the wave plate (linear polarizing plate 8) while blocking the pulsed laser with a shutter or the like. In other words, in order to manufacture an optical functional element having a different optical axis direction for each wave plate unit, according to the manufacturing method described in Patent Document 1, the light transmitted by the light-transmitting material (glass material 1) is transferred to the pulsed light by the shutter. It is necessary to synchronize the cutoff of the laser and the rotation of the wave plate (linear polarizing plate 8).
このため、光学機能素子を上記特許文献1に記載の製造方法で製造するには、多くの操作が必要であり、製造時間を要するという問題がある。特に、多数の波長板ユニットからなる光学機能素子を上記特許文献1に記載の製造方法で製造するには、この問題が顕著になる。 For this reason, in order to manufacture an optical function element by the manufacturing method of the said patent document 1, many operations are required and there exists a problem that manufacturing time is required. In particular, when an optical functional element composed of a number of wave plate units is manufactured by the manufacturing method described in Patent Document 1, this problem becomes significant.
そこで、本発明は、短時間で製造可能な光学機能素子の製造装置およびこれを使用した製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical functional element manufacturing apparatus that can be manufactured in a short time and a manufacturing method using the same.
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る光学機能素子の製造装置は、光学軸方向が異なる複数の波長板ユニットを二次元に複数行複数列で配列してなる光学機能素子を、透光材料から製造するための光学機能素子の製造装置であって、
フェムト秒レーザを出力するレーザ出力部と、
上記レーザ出力部から出力されたフェムト秒レーザを収束させて上記透光材料に照射する集光部と、
上記透光材料の上記フェムト秒レーザが照射される面に固定される波長板アレイ/偏光子アレイと、
上記透光材料とこの透光材料に照射されるフェムト秒レーザとを相対移動させる相対移動部とを備え、
上記波長板アレイ/偏光子アレイが、二次元に複数行複数列で配列される波長板セル/偏光子セルを有し、
上記集光部が、上記収束によりフェムト秒レーザの波長板アレイ/偏光子アレイでの横断面が1つの波長板セル/偏光子セルに納まる大きさにするものであり、
上記相対移動部が、上記相対移動によりフェムト秒レーザを上記複数の波長板セル/偏光子セルに順次照射させるものである。
In order to solve the above problems, an optical functional element manufacturing apparatus according to claim 1 of the present invention includes an optical functional element in which a plurality of wavelength plate units having different optical axis directions are two-dimensionally arranged in a plurality of rows and a plurality of columns. An optical functional element manufacturing apparatus for manufacturing from a translucent material,
A laser output unit for outputting a femtosecond laser;
A condensing unit that converges the femtosecond laser output from the laser output unit and irradiates the translucent material;
A waveplate array / polarizer array fixed to the surface of the translucent material irradiated with the femtosecond laser;
A relative movement unit that relatively moves the translucent material and the femtosecond laser applied to the translucent material;
The wave plate array / polarizer array has wave plate cells / polarizer cells arranged two-dimensionally in a plurality of rows and columns,
The condensing part is sized so that the cross section of the wavelength plate array / polarizer array of the femtosecond laser can be accommodated in one wavelength plate cell / polarizer cell by the convergence.
The relative movement unit sequentially irradiates the plurality of wave plate cells / polarizer cells with the femtosecond laser by the relative movement.
また、本発明の請求項2に係る光学機能素子の製造装置は、請求項1に記載の光学機能素子の製造装置において、波長板ユニットが略矩形状であり、
上記集光部の材質および形状と、上記フェムト秒レーザのパラメータと、透光材料の材質との関係が、以下の式(1)を満たすものである。
An optical functional element manufacturing apparatus according to
The relationship between the material and shape of the condensing part, the parameters of the femtosecond laser, and the material of the translucent material satisfies the following expression (1).
(P−2d・tanθ)/P≧0.5・・・(1)
d:上記透光材料の上記フェムト秒レーザが照射される面から波長板ユニットが形成される位置までの距離
θ:上記フェムト秒レーザの光軸に対する収束角度
P:上記略矩形状の波長板ユニットにおける一辺の長さ
さらに、本発明の請求項3に係る光学機能素子の製造装置は、請求項1または2に記載の光学機能素子の製造装置において、波長板アレイ/偏光子アレイにおける波長板セル/偏光子セルが、ガラスをレーザ加工もしくはインプリント技術により製作されたもの、または、フォトニック結晶波長板であるものである。
(P-2d · tan θ) /P≧0.5 (1)
d: Distance from the surface of the translucent material irradiated with the femtosecond laser to the position where the wave plate unit is formed θ: Convergence angle with respect to the optical axis of the femtosecond laser P: Wave plate unit having the substantially rectangular shape Further, the optical functional element manufacturing apparatus according to
加えて、本発明の請求項4に係る光学機能素子の製造装置は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学機能素子の製造装置において、波長板アレイが、フェムト秒レーザの波長に対して位相差πまたはπ/2を有し、
上記波長板アレイにおける波長板セルの配列が、製造される光学機能素子における波長板ユニットの配列と同一である。
In addition, the optical functional element manufacturing apparatus according to
The arrangement of the wave plate cells in the wave plate array is the same as the arrangement of the wave plate units in the optical functional element to be manufactured.
また、本発明の請求項5に係る光学機能素子の製造方法は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光学機能素子の製造装置を使用するものである。
Moreover, the manufacturing method of the optical function element which concerns on
上記光学機能素子の製造装置およびこれを使用した光学機能素子の製造方法によると、光学機能素子を短時間で製造することができる。 According to the optical functional element manufacturing apparatus and the optical functional element manufacturing method using the same, the optical functional element can be manufactured in a short time.
以下、本発明の実施の形態に係る光学機能素子の製造装置およびこれを使用した製造方法について、図面に基づき説明する。
まず、光学機能素子の概略について説明する。
Hereinafter, an optical functional element manufacturing apparatus and a manufacturing method using the same according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, an outline of the optical functional element will be described.
この光学機能素子は、二次元に多数行多数列で配列される波長板ユニットからなるが、本実施の形態では説明および図面を簡単にするために、図1に示すように、6行6列で配列されたものとする。1つの波長板ユニット3は、矩形状であって、その光学軸4が一方向となるように構成されている。上記光学機能素子1を構成する多数(図1では6行6列で36個)の波長板ユニット3のうち、行および列で隣り合う4つの波長板ユニット3の光学軸4方向は、いずれも異なるとともに、規則的にされている。一例として、図1に示すように、行および列で隣り合う4つの波長板ユニット3の光学軸4は、互いに45°をなしている。このように光学軸4方向を規則的にするのは、光学機能素子1に入力された入射光の偏光方向を知るためである。具体的には、光学機能素子1に入射光が入力されると、入力された入射光の偏光方向と波長板ユニット3の光学軸4方向との関係により、入力された入射光の偏光方向が変化する。ここで、上記光学機能素子1に偏光子(ある特定方向の偏光方向しか透過させない光学的な素子)が設けられたもの、つまり偏光イメージングフィルタに、入射光が入力される場合について説明する。上記光学機能素子1を透過した入射光は、上記光学軸4方向に従って、さまざまな偏光方向を有するものに変換される。この変換された入射光のうち、ある特定方向の偏光方向のもののみが上記偏光子を透過する。このため、上記偏光イメージングフィルタを透過した入射光は、その偏光方向によって光強度が異なる。この光強度の異なりから、光学機能素子1に入力された入射光の偏光方向が明らかになる。
This optical functional element is composed of a wave plate unit that is two-dimensionally arranged in a large number of rows and a large number of columns. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, as shown in FIG. It is assumed that they are arranged in One
図1は上記光学機能素子1の光学軸4を両矢印で模式的に示した図であるが、実際の光学軸4は、ガラス(透光材料の一例である)に形成された屈折率変化領域(高屈折率部および低屈折率部からなる)の作用により定められる。この屈折率変化領域は、後述するように、フェムト秒レーザ(パルス幅が10−12秒〜10−15秒のパルス光レーザ)をガラスに照射することにより、当該フェムト秒レーザの集光位置に形成される。高屈折率部を線で表すと、図2に示すように、各波長板ユニット3に平行線が見られる。すなわち、この平行線が、酸素過剰により屈折率が高くなった高屈折率部11である。一方で、上記平行線以外が、酸素欠陥により屈折率が低くなった低屈折率部12である。上記高屈折率部11および低屈折率部12からなる屈折率変化領域は、高屈折率部11および低屈折率部12が交互に現れているので、周期構造であるといえる。この周期構造が、波長板としての機能を与える。また、図1と図2との比較から明らかなように、上記光学軸4方向は、上記高屈折率部11の平行線と平行な方向である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing the
次に、光学軸4方向が規則的にされた1つの単位である、行および列で隣り合う4つの波長板ユニット3に着目して、図3および図4に基づき説明する。
図3は行および列で隣り合う4つの波長板ユニット3を模式的に示した斜視図であり、図4は図3の4つの波長板ユニット3を実際に示した斜視図である。波長板ユニット3は、図4に示すように、複数の円柱状の屈折率変化領域(以下では単に円柱領域5という)が同一平面上で並列に(つまり筏状に)形成されたものである。各円柱領域5は、図5および図6に示すように、球状の屈折率変化領域5Sが直線状に連なってなるものである。この球状の屈折率変化領域5Sは、図5に示すように、一定の偏光を有するとともに収束されたフェムト秒レーザ34をガラス(透光材料の一例である)10に照射することにより、当該フェムト秒レーザ34の集光位置に形成される。したがって、上記各円柱領域5は、図6に示すように、上記フェムト秒レーザ34と、このフェムト秒レーザ34が照射されているガラス10とを相対移動させることにより、当該フェムト秒レーザ34の集光位置の軌跡に形成される。
Next, paying attention to the four
FIG. 3 is a perspective view schematically showing four
以下、上述した円柱領域5が形成される原理を用いた上記光学機能素子1の製造装置について、図7および図8に基づき説明する。なお、以下では、単なるフェムト秒レーザを符号31で表し、収束されたフェムト秒レーザを符号33で表し、一定の偏光を有するとともに収束されたフェムト秒レーザを符号34で表す。
Hereinafter, the manufacturing apparatus of the optical functional element 1 using the principle that the
図7に示すように、上記光学機能素子1の製造装置20は、フェムト秒レーザ31を出力するレーザ出力器(レーザ出力部の一例である)21と、このレーザ出力器21から出力されたフェムト秒レーザ31をガラス(透光材料の一例である)10に向けて反射させるミラー22と、このミラー22で反射されたフェムト秒レーザ31を収束させるレンズ(集光部の一例である)23と、上記ガラス10のフェムト秒レーザ33が照射される面に固定される波長板アレイ24と、この波長板アレイ24が固定された上記ガラス10を載置するとともに上記フェムト秒レーザ33,34に対して当該ガラス10を移動させ得る電動ステージ(相対移動部の一例である)27とを備える。
As shown in FIG. 7, the
上記波長板アレイ24は、図7に示すように、その周囲がマスク26で覆われることにより、収束されたフェムト秒レーザ33が直接ガラス10に照射されないようにされている。上記波長板アレイ24の上記ガラス10への固定は、例えば図8に示すように、上記波長板アレイ24とガラス10とが密着するように行われる。上記波長板アレイ24は、波長板セル25を二次元で多数行多数列に配列してなるものである。上記波長板セル25は、入力される偏光を変換する機能がある。すなわち、上記波長板セル25は、例えば、円偏光を直線偏光に変換したり、直線偏光を異なる角度の直線偏光に変換したりする。この機能を応用して、波長板セル25は、その光学軸25aに従って、その上記波長板アレイ24に照射されたフェムト秒レーザ33の偏光を様々に変換させる。例えば、波長板セル25は、フェムト秒レーザ33の直線偏光の偏光方向を異なる角度に変換したり、フェムト秒レーザ33の円偏光を様々な偏光方向の直線偏光に変換させたりする。
(1)波長板アレイ24に照射されるフェムト秒レーザ33が直線偏光の場合、フェムト秒レーザ33の波長に対して位相差πを与えるλ/2波長板の機能を備える波長板アレイ24を使用する。また、これら波長板セル25は、製造したい光学機能素子に対応した配列、すなわち、行および列で隣り合う4つで、光学軸25a方向がいずれも異なるとともに、規則的に配列されている。
(2)波長板アレイ24に照射されるフェムト秒レーザ33が円偏光の場合、フェムト秒レーザ33の波長に対して位相差π/2を与えるλ/4波長板の機能を備える波長板アレイ24を使用する。また、これら波長板セル25は、製造したい光学機能素子1に対応した配列、すなわち、行および列で隣り合う4つで、光学軸25a方向がいずれも異なるとともに、規則的に配列されている。
As shown in FIG. 7, the
(1) When the
(2) When the
上記レンズ23は、図8および図9に示すように、上記フェムト秒レーザ33の波長板アレイ24での横断面が1つの波長板セル25に納まる大きさまで、上記フェムト秒レーザ33を収束させるものである。なぜなら、収束されたフェムト秒レーザ33が複数の波長板セル25を透過すると、例えば図9の符号Nに示すように、適切な屈折率変化領域がガラス10に形成されないからである。1つのみの波長板セル25を透過したフェムト秒レーザ34は、一定の偏光を有することにより、ガラス10の所定深さdで球状の屈折率変化領域5Sを形成する。なお、この屈折率変化領域の周期構造は、フェムト秒レーザ34の有する偏光に依存する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
上記電動ステージ27は、図7に示すように、載置されたガラス10を移動させることにより、上記フェムト秒レーザ33,34と、このフェムト秒レーザ33,34が照射されているガラス10とを相対移動させるものである。この相対移動の方向には、少なくとも、フェムト秒レーザ33,34の光軸方向(Z軸方向ともいう)および当該光軸方向に垂直な方向(X軸方向またはY軸方向ともいう)を含む。上記相対移動により、上記ガラス10に、球状の屈折率変化領域5Sが連続的に形成されて、図8および図9に示すような円柱領域5が形成される。上記光軸方向に垂直な方向(X軸方向またはY軸方向)への相対移動により、フェムト秒レーザを隣り合う波長板セルに順次照射することになる。
As shown in FIG. 7, the
ここで、製造する光学機能素子1をCCDの偏光イメージングフィルタとする場合、図10に示すように、CCDの画素の一辺の長さをP、上記所定深さをd、上記フェムト秒レーザ34の光軸に対する収束角度をθとすると、上記レンズ23の材質および形状、フェムト秒レーザ31のパラメータ、並びにガラス10(例えばCCDのカバーガラス)の材質は、以下の式(1)を満たすように決定される。
Here, when the optical functional element 1 to be manufactured is a polarization imaging filter of a CCD, as shown in FIG. 10, the length of one side of the CCD pixel is P, the predetermined depth is d, and the
(P−2d・tanθ)/P≧0.5・・・(1)
このように決定されることにより、上記画素に対応する波長板ユニット3における屈折率変化領域の一辺の長さ比が0.5以上になるので、上記画素に対応する波長板ユニット3における屈折率変化領域の面積比が0.25以上になる。上記画素に対応する波長板ユニット3における屈折率変化領域の面積比が0.25以上であれば、製造される光学機能素子1は、CCDの偏光イメージングフィルタとして有効に動作する。
(P-2d · tan θ) /P≧0.5 (1)
By determining in this way, the length ratio of one side of the refractive index changing region in the
以下、上記製造装置20を使用した光学機能素子1の製造方法について説明する。
まず、周囲がマスク26で覆われた波長板アレイ24を、光学機能素子1にするガラス10に密着させるとともに治具などで固定する。そして、図7に示すように、このガラス10を電動ステージ27に載置する。
Hereinafter, a method for manufacturing the optical functional element 1 using the
First, the
次に、レーザ出力器21からフェムト秒レーザ31を出力させる。このフェムト秒レーザ31は、ミラー22で反射されてから、レンズ23で収束されて、波長板アレイ24に照射される。なお、波長板アレイ24に照射されるフェムト秒レーザ33は、図8および図9に示すように、その波長板アレイ24での横断面が1つの波長板セル25に納まる大きさとなるので、波長板セル25ごとに照射されることになる。
Next, the
波長板セル25に照射されたフェムト秒レーザ33は、その波長板セル25の光学軸25aに応じて、特定の偏光方向の直線偏光が得られる。具体的には、
(1)波長板アレイ24に照射されるフェムト秒レーザ33が直線偏光の場合、フェムト秒レーザ33の波長に対して位相差πを与えるλ/2波長板の機能を備える波長板アレイ24を使用すると、その光学軸25a方向に応じて、上記直線偏光が特定の偏光方向の直線偏光に変換される。
(2)波長板アレイ24に照射されるフェムト秒レーザ33が円偏光の場合、フェムト秒レーザ33の波長に対して位相差π/2を与えるλ/4波長板の機能を備える波長板アレイ24を使用すると、その光学軸25a方向に応じて、上記円偏光が特定の偏光方向の直線偏光に変換される。
The
(1) When the
(2) When the
その結果、波長板セル25を透過したフェムト秒レーザ34、つまり、特定の偏光方向を有するフェムト秒レーザ34は、ガラス10の所定深さdで球状の屈折率変化領域5Sを形成する。この球状の屈折率変化領域5Sは、その周期構造が上記特定の偏光方向に垂直な方位となる。次いで、電動ステージ27でガラス10を移動させることにより、球状の屈折率変化領域5Sが連続的に形成されて、円柱領域5が形成される。
As a result, the
ガラス10の移動により、図8および図9に示すように、フェムト秒レーザ34が隣り合う波長板セル25に順次照射されることになる。ここで、波長板セル25を透過したフェムト秒レーザ34が有する偏光は、当該波長板セル25に依存する。このため、フェムト秒レーザ33は、隣の波長板セル25(つまり光学軸25a方向の異なる波長板セル25)に照射されると、その偏光が異なることになるので、形成する円柱領域5の周期構造の方位も異なるものとなる。なお、隣り合う2つの波長板セル25にフェムト秒レーザ33が照射されると、フェムト秒レーザ33が複数の偏光を有することになるので、図9の符号Nに示すように、適切な屈折率変化領域(円柱領域5)が形成されない。
As the
このように、上記光学機能素子1の製造装置20およびこれを使用した製造方法によると、フェムト秒レーザ33が照射されたガラス10を電動ステージ27で移動させるだけで済むので、波長板アレイ24の回転およびシャッターを不要にし、結果として、光学機能素子1を短時間で製造することができる。
As described above, according to the
また、CCDの画素に対応する波長板ユニット3における屈折率変化領域の面積比が0.25以上になるので、CCDの偏光イメージングフィルタとして有効に動作する光学機能素子1を短時間で製造することができる。
In addition, since the area ratio of the refractive index change region in the
ところで、上記実施の形態では、行および列で隣り合う4つの波長板ユニット3の光学軸4は、互いに45°をなすとして説明したが、45°に限定されるものではなく、規則的な方向であればよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、相対移動部の一例として電動ステージ27について説明したが、移動させる対象を波長板アレイ24およびガラス10ではなくフェムト秒レーザ33にするものでもよい。
In the above embodiment, the
さらに、上記実施の形態では、透光部材の一例としてガラス10について説明したが、これに限定されるものではなく、光を透過させる部材であればよい。
加えて、上記実施の形態では、集光部の一例としてレンズ23について説明したが、これに限定されるものではなく、フェムト秒レーザ31を収束させるものであればよい。
Furthermore, although
In addition, in the above-described embodiment, the
また、上記実施の形態では、上記電動ステージ27による移動をX軸方向またはY軸方向として説明したが、X軸方向および/またはY軸方向にZ軸方向を組み合わせたものでもよい。
In the above embodiment, the movement by the
また、上記実施の形態では、上記光学機能素子1の製造装置20が備えるものとして、波長板セル25を二次元で多数行多数列に配列してなる波長板アレイ24について説明したが、偏光子セルを二次元で多数行多数列に配列してなる偏光子アレイであってもよい。この場合、波長板セル25の光学軸25aは、偏光子セルの透過軸となる。勿論、上記偏光子セルは、製造したい光学機能素子1に対応した配列、すなわち、行および列で隣り合う4つで、透過軸方向がいずれも異なるとともに、規則的に配列されている。これにより、偏光子アレイに照射されるフェムト秒レーザ33が円偏光の場合、偏光子セルの透過軸方向に平行な偏光方向の直線偏光のみが透過され、特定の偏光方向の直線偏光が得られる。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施の形態では、上記波長板アレイ24の上記ガラス10への固定が、例えば図8に示すように、上記波長板アレイ24とガラス10とが密着するように行われるとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、上記波長板アレイ24(偏光子アレイ)とガラス10との間に空隙があってもよい。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、上記波長板アレイ24について詳しく説明しなかったが、上記波長板アレイ24における波長板セル25の配列は、製造される光学機能素子1における波長板ユニット3の配列と同一である。これにより、より大きい光学機能素子1を製造することができる。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、上記波長板アレイ24について詳しく説明しなかったが、上記波長板アレイ24における波長板セル25は、ガラスをレーザ加工もしくはインプリント技術により製作されたもの、または、フォトニック結晶波長板である。これにより、極めて小さい波長板セル25が製作されるので、上記波長板アレイ24における波長板セル25が細かくなり、より多くの波長板ユニット3から構成される光学機能素子1を製造することができる。
Further, although the
1 光学機能素子
3 波長板ユニット
4 光学軸
5 円柱領域
5S 球状の屈折率変化領域
10 ガラス
11 高屈折率部
12 低屈折率部
21 レーザ出力器
22 ミラー
23 レンズ
24 波長板アレイ
25 波長板セル
26 マスク
27 電動ステージ
31 フェムト秒レーザ
33 収束されたフェムト秒レーザ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
フェムト秒レーザを出力するレーザ出力部と、
上記レーザ出力部から出力されたフェムト秒レーザを収束させて上記透光材料に照射する集光部と、
上記透光材料の上記フェムト秒レーザが照射される面に固定される波長板アレイ/偏光子アレイと、
上記透光材料とこの透光材料に照射されるフェムト秒レーザとを相対移動させる相対移動部とを備え、
上記波長板アレイ/偏光子アレイが、二次元に複数行複数列で配列される波長板セル/偏光子セルを有し、
上記集光部が、上記収束によりフェムト秒レーザの波長板アレイ/偏光子アレイでの横断面が1つの波長板セル/偏光子セルに納まる大きさにするものであり、
上記相対移動部が、上記相対移動によりフェムト秒レーザを上記複数の波長板セル/偏光子セルに順次照射させるものであることを特徴とする光学機能素子の製造装置。 An optical functional element manufacturing apparatus for manufacturing an optical functional element in which a plurality of wave plate units having different optical axis directions are arranged in a plurality of rows and columns in two dimensions, from a light-transmitting material,
A laser output unit for outputting a femtosecond laser;
A condensing unit that converges the femtosecond laser output from the laser output unit and irradiates the translucent material;
A waveplate array / polarizer array fixed to the surface of the translucent material irradiated with the femtosecond laser;
A relative movement unit that relatively moves the translucent material and the femtosecond laser applied to the translucent material;
The wave plate array / polarizer array has wave plate cells / polarizer cells arranged two-dimensionally in a plurality of rows and columns,
The condensing part is sized so that the cross section of the wavelength plate array / polarizer array of the femtosecond laser can be accommodated in one wavelength plate cell / polarizer cell by the convergence.
The apparatus for manufacturing an optical functional element, wherein the relative movement unit sequentially irradiates the plurality of wave plate cells / polarizer cells with the femtosecond laser by the relative movement.
上記集光部の材質および形状と、上記フェムト秒レーザのパラメータと、透光材料の材質との関係が、以下の式(1)を満たすものであることを特徴とする光学機能素子の製造装置。
(P−2d・tanθ)/P≧0.5・・・(1)
d:上記透光材料の上記フェムト秒レーザが照射される面から波長板ユニットが形成される位置までの距離
θ:上記フェムト秒レーザの光軸に対する収束角度
P:上記略矩形状の波長板ユニットにおける一辺の長さ The wave plate unit is substantially rectangular,
The optical functional element manufacturing apparatus, wherein the relationship between the material and shape of the condensing part, the parameters of the femtosecond laser, and the material of the translucent material satisfies the following expression (1): .
(P-2d · tan θ) /P≧0.5 (1)
d: Distance from the surface of the translucent material irradiated with the femtosecond laser to the position where the wave plate unit is formed θ: Convergence angle with respect to the optical axis of the femtosecond laser P: Wave plate unit having the substantially rectangular shape Length of one side in
上記波長板アレイにおける波長板セルの配列が、製造される光学機能素子における波長板ユニットの配列と同一であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学機能素子の製造装置。 The waveplate array has a phase difference of π or π / 2 with respect to the wavelength of the femtosecond laser;
The arrangement of the wave plate cells in the wave plate array is the same as the arrangement of the wave plate units in the optical function element to be manufactured. manufacturing device.
An optical functional element manufacturing method using the optical functional element manufacturing apparatus according to claim 1.
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