JP2019039940A - 円偏光入出力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型で多入力多出力の光スイッチを構成可能な円偏光入出力装置の提供。【解決手段】本発明の円偏光入出力装置は、厚さ方向に対し+θ及び−θの角度で傾斜する円偏光が入射されたときに円偏光を厚さ方向に回折させて出射する第1の偏光回折格子と、第1の偏光回折格子から厚さ方向と平行な方向で入射される円偏光に対し、回転方向を反転させた状態及び前記回転方向を維持させた状態のいずれかの状態で厚さ方向と平行な方向に出射する液晶偏光回転素子と、液晶偏光回転素子から厚さ方向と平行な方向で入射される円偏光を、回転方向に応じて厚さ方向と平行な方向から+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて出射する第2の偏光回折格子と、第1の偏光回折格子に対し、厚さ方向と平行な方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から円偏光を照射する円偏光照射部と、を備える。【選択図】図4
Description
本発明は、円偏光の回転方向及び回折方向を制御可能とし、光スイッチとして利用可能な円偏光入出力装置に関する。
従来の技術では、Micro Electro Mechanical Systems(MEMS)ミラーアレイやLiquid Crystal on Si(LCoS)液晶変調器をスイッチングエンジンとして光スイッチが構成されてきた。
しかし、これらのスイッチングエンジンでは、低損失に光を偏向できる角度が高々2°程度であることから、光ビームのスイッチングを行う場合、長大な光路長を確保する必要があり、光スイッチを小型化することが困難である。
しかし、これらのスイッチングエンジンでは、低損失に光を偏向できる角度が高々2°程度であることから、光ビームのスイッチングを行う場合、長大な光路長を確保する必要があり、光スイッチを小型化することが困難である。
こうしたことから、液晶変調器と、主に+1次と−1次の回折光が生じる偏光回折格子とで構成される光ビーム偏向器が提案されている(非特許文献1、図1参照)。
しかしながら、この提案では、図1に示すように1×N型(N≧2)の光スイッチに適用できるものの、2入力2出力の光スイッチや複数の入力ポートから複数の出力ポートへ光路の切替えを行う多入力多出力の光スイッチを構成することができない。なお、図1は、従来の光ビーム偏光器における偏光の入出力状況を説明する説明図である。
しかしながら、この提案では、図1に示すように1×N型(N≧2)の光スイッチに適用できるものの、2入力2出力の光スイッチや複数の入力ポートから複数の出力ポートへ光路の切替えを行う多入力多出力の光スイッチを構成することができない。なお、図1は、従来の光ビーム偏光器における偏光の入出力状況を説明する説明図である。
また、第1の偏光回折格子と液晶偏光回転素子と第2の偏光回折格子とで構成される偏光無依存の変調器が提案されている(非特許文献2、図2参照)。
しかしながら、この提案においても、図2に示すように1入力2出力の光スイッチに適用できるものの、前記2入力2出力の光スイッチや前記多入力多出力の光スイッチを構成することができない配置とされる。なお、図2は、従来の変調器における偏光の入出力状況を説明する説明図である。
しかしながら、この提案においても、図2に示すように1入力2出力の光スイッチに適用できるものの、前記2入力2出力の光スイッチや前記多入力多出力の光スイッチを構成することができない配置とされる。なお、図2は、従来の変調器における偏光の入出力状況を説明する説明図である。
これらの提案で用いられる偏光回折格子は、格子周期を短くすることによって回折角を5°以上とすることが可能であり、この利点を生かした小型で多入力多出力の光スイッチを構成可能な円偏光入出力装置の開発が求められる。
Jihwan Kim et al., "Wide-angle, nonmechanical beam steering using thin liquid crystal polarization gratings," Proceedings of SPIE, Vol. 7093, 709302
Chulwoo Oh et al., "Polarization-independent Modulation Using Standard Liquid Crystal Microdisplays and Polymer Polarization Gratings," 28th International Display Research Conference, 16.2, Orlando, Florida, United States, Nov 3-6, 2008)
本発明は、従来技術における前記諸問題を解決し、小型で多入力多出力の光スイッチを構成可能な円偏光入出力装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされ、θを3°〜60°のいずれかの角度として、厚さ方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜するビーム状の円偏光が前記入射面から入射されたときに前記円偏光を前記厚さ方向に回折させて出射面から出射可能とされる平板状の第1の偏光回折格子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記第1の偏光回折格子と対向して配され、前記第1の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向で前記入射面に入射される前記円偏光に対し、電圧印加に伴うオンオフ制御により、前記円偏光の回転方向を反転させた状態及び前記回転方向を維持させた状態のいずれかの状態とし、この状態の前記円偏光を前記出射面から前記厚さ方向と平行な方向に出射可能とされる平板状の液晶偏光回転素子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記液晶偏光回転素子と対向して配され、前記液晶偏光回転素子から前記厚さ方向と平行な方向で前記入射面に入射される前記円偏光を、前記回転方向に応じて、前記厚さ方向と平行な方向から+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて前記出射面から出射可能とされる平板状の第2の偏光回折格子と、を有する円偏光回転回折スイッチと、前記第1の偏光回折格子の前記入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる円偏光照射部と、を備えることを特徴とする円偏光入出力装置。
<2> 円偏光回転回折スイッチが、第1の偏光回折格子と液晶偏光回転素子と第2の偏光回折格子とをこの順で積層させて構成される前記<1>に記載の円偏光入出力装置。
<3> 第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対し+θの角度で傾斜する方向から円偏光を照射可能とされる円偏光照射部を第1の円偏光照射部としたとき、更に、前記第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる第2の円偏光照射部を有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<4> 更に、第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる第1の円偏光受光部と、前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる第2の円偏光受光部と、を備える前記<3>に記載の円偏光入出力装置。
<5> 1行1列目の円偏光回転回折スイッチの第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を行の方向とし、前記1行1列目の円偏光回転回折スイッチの前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を列の方向として、M及びNを2以上の整数として、M×N個の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態としてM行N列のマトリクス格子上に配され、1列目におけるM個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされるM個の円偏光照射部が配され、M行目におけるN個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされるN個の円偏光受光部が配される前記<1>から<2>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<6> 1行1列目の円偏光回転回折スイッチの第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を行の方向とし、前記1行1列目の円偏光回転回折スイッチの前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を列の方向として、Lを2以上の整数として2L個の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態としてL行L列の菱形格子上に配され、1列目におけるL個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされるL個の円偏光照射部が配され、L行目におけるL個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされるL個の円偏光受光部が配される前記<5>に記載の円偏光入出力装置。
<7> 第1の偏光回折格子の入射面及び第2の偏光回折格子の出射面の面内方向に隣接する複数の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子を、一体形成された1つの部材として共有するように構成される前記<5>から<6>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<8> 第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる円偏光受光部を有し、前記円偏光受光部の配置位置から前記円偏光受光部における前記円偏光の受光方向と反対方向に円偏光照射部から照射される円偏光と同一の円偏光を照射したとき、前記円偏光照射部から照射される前記円偏光とで共焦点が形成される位置に、円偏光回転回折スイッチが配される前記<1>から<2>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<9> 一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされ、角度θを3°〜60°のいずれかの角度とし、角度αを0°を超え45°以下のいずれかの角度とし、かつ、α+θを90°未満として、厚さ方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜するビーム状の円偏光が前記入射面から入射されたときに前記円偏光を前記厚さ方向に対し、前記角度αで傾斜する傾斜方向に回折させて出射面から出射可能とされる平板状の第1の偏光回折格子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記第1の偏光回折格子と対向して配され、前記第1の偏光回折格子から前記傾斜方向で前記入射面に入射される前記円偏光に対し、電圧印加に伴うオンオフ制御により、前記円偏光の回転方向を反転させた状態及び前記回転方向を維持させた状態のいずれかの状態とし、この状態の前記円偏光を前記出射面から前記傾斜方向に出射可能とされる平板状の液晶偏光回転素子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記液晶偏光回転素子と対向して配され、前記液晶偏光回転素子から前記傾斜方向で前記入射面に入射される前記円偏光を、前記回転方向に応じて、前記厚さ方向と平行な方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて前記出射面から出射可能とされる平板状の第2の偏光回折格子と、を有する円偏光回転回折スイッチと、前記第1の偏光回折格子の前記入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる円偏光照射部と、を備えることを特徴とする円偏光入出力装置。
<1> 一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされ、θを3°〜60°のいずれかの角度として、厚さ方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜するビーム状の円偏光が前記入射面から入射されたときに前記円偏光を前記厚さ方向に回折させて出射面から出射可能とされる平板状の第1の偏光回折格子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記第1の偏光回折格子と対向して配され、前記第1の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向で前記入射面に入射される前記円偏光に対し、電圧印加に伴うオンオフ制御により、前記円偏光の回転方向を反転させた状態及び前記回転方向を維持させた状態のいずれかの状態とし、この状態の前記円偏光を前記出射面から前記厚さ方向と平行な方向に出射可能とされる平板状の液晶偏光回転素子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記液晶偏光回転素子と対向して配され、前記液晶偏光回転素子から前記厚さ方向と平行な方向で前記入射面に入射される前記円偏光を、前記回転方向に応じて、前記厚さ方向と平行な方向から+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて前記出射面から出射可能とされる平板状の第2の偏光回折格子と、を有する円偏光回転回折スイッチと、前記第1の偏光回折格子の前記入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる円偏光照射部と、を備えることを特徴とする円偏光入出力装置。
<2> 円偏光回転回折スイッチが、第1の偏光回折格子と液晶偏光回転素子と第2の偏光回折格子とをこの順で積層させて構成される前記<1>に記載の円偏光入出力装置。
<3> 第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対し+θの角度で傾斜する方向から円偏光を照射可能とされる円偏光照射部を第1の円偏光照射部としたとき、更に、前記第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる第2の円偏光照射部を有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<4> 更に、第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる第1の円偏光受光部と、前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる第2の円偏光受光部と、を備える前記<3>に記載の円偏光入出力装置。
<5> 1行1列目の円偏光回転回折スイッチの第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を行の方向とし、前記1行1列目の円偏光回転回折スイッチの前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を列の方向として、M及びNを2以上の整数として、M×N個の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態としてM行N列のマトリクス格子上に配され、1列目におけるM個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされるM個の円偏光照射部が配され、M行目におけるN個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされるN個の円偏光受光部が配される前記<1>から<2>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<6> 1行1列目の円偏光回転回折スイッチの第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を行の方向とし、前記1行1列目の円偏光回転回折スイッチの前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を列の方向として、Lを2以上の整数として2L個の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態としてL行L列の菱形格子上に配され、1列目におけるL個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされるL個の円偏光照射部が配され、L行目におけるL個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされるL個の円偏光受光部が配される前記<5>に記載の円偏光入出力装置。
<7> 第1の偏光回折格子の入射面及び第2の偏光回折格子の出射面の面内方向に隣接する複数の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子を、一体形成された1つの部材として共有するように構成される前記<5>から<6>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<8> 第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる円偏光受光部を有し、前記円偏光受光部の配置位置から前記円偏光受光部における前記円偏光の受光方向と反対方向に円偏光照射部から照射される円偏光と同一の円偏光を照射したとき、前記円偏光照射部から照射される前記円偏光とで共焦点が形成される位置に、円偏光回転回折スイッチが配される前記<1>から<2>のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
<9> 一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされ、角度θを3°〜60°のいずれかの角度とし、角度αを0°を超え45°以下のいずれかの角度とし、かつ、α+θを90°未満として、厚さ方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜するビーム状の円偏光が前記入射面から入射されたときに前記円偏光を前記厚さ方向に対し、前記角度αで傾斜する傾斜方向に回折させて出射面から出射可能とされる平板状の第1の偏光回折格子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記第1の偏光回折格子と対向して配され、前記第1の偏光回折格子から前記傾斜方向で前記入射面に入射される前記円偏光に対し、電圧印加に伴うオンオフ制御により、前記円偏光の回転方向を反転させた状態及び前記回転方向を維持させた状態のいずれかの状態とし、この状態の前記円偏光を前記出射面から前記傾斜方向に出射可能とされる平板状の液晶偏光回転素子と、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記液晶偏光回転素子と対向して配され、前記液晶偏光回転素子から前記傾斜方向で前記入射面に入射される前記円偏光を、前記回転方向に応じて、前記厚さ方向と平行な方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて前記出射面から出射可能とされる平板状の第2の偏光回折格子と、を有する円偏光回転回折スイッチと、前記第1の偏光回折格子の前記入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる円偏光照射部と、を備えることを特徴とする円偏光入出力装置。
本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、小型で多入力多出力の光スイッチを構成可能な円偏光入出力装置を提供することができる。
(円偏光回転回折スイッチ)
本発明の円偏光入出力装置に用いられる円偏光回転回折スイッチについて、図3(a)〜(d)を参照しつつ説明をする。前記円偏光回転回折スイッチは、第1の偏光回折格子と、液晶偏光回転素子と、第2の偏光回折格子とを有する。
なお、図3(a)は、前記第1の偏光回折格子の機能を説明する説明図であり、図3(b)は、前記第2の偏光回折格子の機能を説明する説明図であり、図3(c)は、前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子の構成を説明する説明図であり、図3(d)は、前記液晶偏光回転素子の機能を説明する説明図である。
本発明の円偏光入出力装置に用いられる円偏光回転回折スイッチについて、図3(a)〜(d)を参照しつつ説明をする。前記円偏光回転回折スイッチは、第1の偏光回折格子と、液晶偏光回転素子と、第2の偏光回折格子とを有する。
なお、図3(a)は、前記第1の偏光回折格子の機能を説明する説明図であり、図3(b)は、前記第2の偏光回折格子の機能を説明する説明図であり、図3(c)は、前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子の構成を説明する説明図であり、図3(d)は、前記液晶偏光回転素子の機能を説明する説明図である。
第1の偏光回折格子101aは、平板状の偏光回折格子で構成される(図3(a)参照)。また、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされ、θを°3°〜60°、好適には5°〜60°のいずれかの角度として、厚さ方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜するビーム状の円偏光が前記入射面から入射されたときに前記円偏光を前記厚さ方向に回折させて出射面から出射可能とされる。
第1の偏光回折格子101aでは、前記入射面に対して垂直に右回り円偏光を入射させると、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向(図3(a)中のx方向)に対して、+θの角度で傾斜する+1次の左回り円偏光を前記出射面から出射可能とされる(図3(a)の上側参照)。
また、前記入射面に対して垂直に左回り円偏光を入射させると、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向(図3(a)中のx方向)に対して、−θの角度で傾斜する−1次の右回り円偏光を前記出射面から出射可能とされる(図3(a)の下側参照)。
即ち、第1の偏光回折格子101aでは、入射される円偏光の回転状態に応じて、±1次の方向に回折され、回転方向が入射前の回転方向と反対となる円偏光のみを出射する。
この状況は、入射及び出射の関係を反対としても同様である。
なお、図3(a)中、第1の偏光回折格子101aに付した矢印は、第1の偏光回折格子101aの周期方向ベクトルの向きを示している。
また、前記入射面に対して垂直に左回り円偏光を入射させると、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向(図3(a)中のx方向)に対して、−θの角度で傾斜する−1次の右回り円偏光を前記出射面から出射可能とされる(図3(a)の下側参照)。
即ち、第1の偏光回折格子101aでは、入射される円偏光の回転状態に応じて、±1次の方向に回折され、回転方向が入射前の回転方向と反対となる円偏光のみを出射する。
この状況は、入射及び出射の関係を反対としても同様である。
なお、図3(a)中、第1の偏光回折格子101aに付した矢印は、第1の偏光回折格子101aの周期方向ベクトルの向きを示している。
第2の偏光回折格子101bは、平板状の偏光回折格子で構成される(図3(b)参照)。また、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに液晶偏光回転素子103と対向して配され、液晶偏光回転素子103から第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向で前記入射面に入射される前記円偏光を、前記回転方向に応じて、前記厚さ方向と平行な方向から+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて前記出射面から出射可能とされる。
第2の偏光回折格子101bでは、前記入射面に対して、第2の偏光回折格子101bの厚さ方向(図3(b)中のx方向)に対し−θの角度で傾斜する左回り円偏光を入射させると、前記円偏光を右回り円偏光として前記厚さ方向に回折させて出射面から出射可能とされる(図3(b)の上側参照)。
また、前記入射面に対して、第2の偏光回折格子101bの厚さ方向(図3(b)中のx方向)に対し+θの角度で傾斜する右回り円偏光を入射させると、前記円偏光を左回り円偏光として前記厚さ方向に回折させて出射面から出射可能とされる(図3(b)の下側参照)。
即ち、第2の偏光回折格子101bでは、入射される円偏光の回転状態に応じて、±1次の方向に回折され、回転方向が入射前の回転方向と反対となる円偏光のみを出射する。
この状況は、入射及び出射の関係を反対としても同様である。
つまり、第2の偏光回折格子101bと、第1の偏光回折格子101aとは、周期方向ベクトルの向きが異なるのみで同様の構成及び機能を有する。
なお、図3(b)中、第2の偏光回折格子101bに付した矢印は、第2の偏光回折格子101bの周期方向ベクトルの向きを示している。
また、前記入射面に対して、第2の偏光回折格子101bの厚さ方向(図3(b)中のx方向)に対し+θの角度で傾斜する右回り円偏光を入射させると、前記円偏光を左回り円偏光として前記厚さ方向に回折させて出射面から出射可能とされる(図3(b)の下側参照)。
即ち、第2の偏光回折格子101bでは、入射される円偏光の回転状態に応じて、±1次の方向に回折され、回転方向が入射前の回転方向と反対となる円偏光のみを出射する。
この状況は、入射及び出射の関係を反対としても同様である。
つまり、第2の偏光回折格子101bと、第1の偏光回折格子101aとは、周期方向ベクトルの向きが異なるのみで同様の構成及び機能を有する。
なお、図3(b)中、第2の偏光回折格子101bに付した矢印は、第2の偏光回折格子101bの周期方向ベクトルの向きを示している。
第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bの構成を図3(c)に示す。
図3(c)に示すように、第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bでは、長鎖状の分子102a及び102bが、第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bの厚さ方向(図3(c)中のx方向)に対し面内で直交する一の方向(図3(c)中のy方向)に周期Λで周期的に回転して配向されて配されるとともに、これら長鎖状の分子102a及び102bの周期的な構造が、面内で前記一の方向と直交する他の方向(図3(c)中のz方向)に一定間隔で並設されて構成される。
また、第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bでは、回折角θが、通常の回折格子と同じく、光の波長をλとして次式(1)を満たすように構成される。
図3(c)に示すように、第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bでは、長鎖状の分子102a及び102bが、第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bの厚さ方向(図3(c)中のx方向)に対し面内で直交する一の方向(図3(c)中のy方向)に周期Λで周期的に回転して配向されて配されるとともに、これら長鎖状の分子102a及び102bの周期的な構造が、面内で前記一の方向と直交する他の方向(図3(c)中のz方向)に一定間隔で並設されて構成される。
また、第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bでは、回折角θが、通常の回折格子と同じく、光の波長をλとして次式(1)を満たすように構成される。
第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bとしては、このような特徴を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、特表2008−532085号公報等に記載される高回折角の偏光回折格子を用いることができる。
図3(d)に示すように、液晶偏光回転素子103は、平板状の液晶偏光回転素子で構成される。また、一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに第1の偏光回折格子101a(及び第2の偏光回折格子101b)と対向して配され、第1の偏光回折格子101aから第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図3(d)中のx方向)で前記入射面に入射される前記円偏光を前記出射面から前記厚さ方向と平行な方向に出射可能とされる。
ここで、液晶偏光回転素子103では、電圧を加えたオフ状態において、前記入射面に入射される前記円偏光に対し、前記回転方向を維持させて、前記円偏光を前記出射面から前記厚さ方向と平行な方向(図3(d)のx方向)に出射可能とされる(図3(d)の左上及び左下参照)。
また、電圧を加えないオン状態で、前記入射面に入射される前記円偏光に対し、前記回転方向を反転させて、前記円偏光を前記出射面から前記厚さ方向と平行な方向(図3(d)のx方向)に出射可能とされる(図3(d)の右上及び右下参照)。
また、電圧を加えないオン状態で、前記入射面に入射される前記円偏光に対し、前記回転方向を反転させて、前記円偏光を前記出射面から前記厚さ方向と平行な方向(図3(d)のx方向)に出射可能とされる(図3(d)の右上及び右下参照)。
液晶偏光回転素子103としては、このような特徴を有するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、xy平面内でy方向を向いたホモジニアス配向した液晶分子が電圧印可によって、xy平面内でx方向に傾く構成の液晶位相変調器等の公知の液晶偏光回転素子を用いることができる。なお、液晶の配向によっては、液晶偏光回転素子103に代えて、電圧を加えるとオン状態になり、電圧を加えないとオフ状態になるタイプの公知の液晶偏光回転素子も利用することができる。以降では、前記円偏光の回転方向を反転させる状態をオン状態とし、前記円偏光の回転方向を維持させる状態をオフ状態として説明する。
本発明の円偏光入出力装置では、以上に説明した円偏光回転回折スイッチを用いて、小型で多入力多出力の光スイッチを構成可能とする。即ち、前記円偏光回転回折スイッチでは、第1の偏光回折格子101a及び第2の偏光回折格子101bの回折角θを3°〜60°として、大きくとることができるため、本発明の円偏光入出力装置では、この特徴を利用して小型で多入力多出力の光スイッチを構成可能とする。
前記多入力多出力の光スイッチを構成する円偏光入出力装置としては、(1)1つの円偏光回転回折スイッチに対して2つの円偏光照射部が配される円偏光入出力装置と、(2)1つの円偏光回転回折スイッチに対して1つの円偏光照射部が配される円偏光入出力装置とに大別することができる。
以下では、前記(1)の一例として第1の実施形態に係る円偏光入出力装置を挙げ、また、前記(2)の例として第2、第3の実施形態に係る各円偏光入出力装置を挙げて、本発明の前記円偏光入出力装置に係る実施形態の例を説明する。
以下では、前記(1)の一例として第1の実施形態に係る円偏光入出力装置を挙げ、また、前記(2)の例として第2、第3の実施形態に係る各円偏光入出力装置を挙げて、本発明の前記円偏光入出力装置に係る実施形態の例を説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100を図4を参照しつつ説明する。なお、図4は、第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100の構成を説明する説明図である。
円偏光入出力装置100は、図4に示すように、第1の偏光回折格子101a、液晶偏光回転素子103及び第2の偏光回折格子101bを有する円偏光回転回折スイッチ106と、第1の円偏光照射部104aと、第2の円偏光照射部104bと、第1の円偏光受光部105aと、第2の円偏光受光部105bとを備え、2入力2出力の光スイッチを構成する。
第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100を図4を参照しつつ説明する。なお、図4は、第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100の構成を説明する説明図である。
円偏光入出力装置100は、図4に示すように、第1の偏光回折格子101a、液晶偏光回転素子103及び第2の偏光回折格子101bを有する円偏光回転回折スイッチ106と、第1の円偏光照射部104aと、第2の円偏光照射部104bと、第1の円偏光受光部105aと、第2の円偏光受光部105bとを備え、2入力2出力の光スイッチを構成する。
第1の円偏光照射部104aは、第1の偏光回折格子101aの入射面に対し、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図4中のx方向)に対し+θの角度で傾斜する方向からビーム状の円偏光を照射可能とされる。
また、第2の円偏光照射部104bは、第1の偏光回折格子101aの入射面に対し、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図4中のx方向)に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる。
また、第2の円偏光照射部104bは、第1の偏光回折格子101aの入射面に対し、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図4中のx方向)に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる。
第1の円偏光照射部104a及び第2の円偏光照射部104bとしては、前記円偏光を照射するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のレーザ光源及び偏光板等で構成される円偏光照射装置を用いることができる。
第1の円偏光受光部105aは、第2の偏光回折格子101bから第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図4中のx方向)に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる。
また、第2の円偏光受光部105bは、第2の偏光回折格子101bから前記厚さ方向と平行な方向(図4中のx方向)に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる。
また、第2の円偏光受光部105bは、第2の偏光回折格子101bから前記厚さ方向と平行な方向(図4中のx方向)に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる。
第1の円偏光受光部105a及び第2の円偏光受光部105bとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、受光した前記円偏光を目的とする状態の光として外部出力する公知の光出力装置を用いることができる。
第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100の動作について、図5(a)〜(d)を参照しつつ説明をする。なお、図5(a)〜(d)は、第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100の動作を説明する説明図(1)〜(4)である。
図5(a)に示すように、円偏光入出力装置100では、第1の円偏光照射部104aから、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(a)中のx方向)に対し+θの角度で傾斜する方向で、第1の偏光回折光子101aの入射面に対して左回り円偏光を照射すると、前記左回り円偏光が第1の偏光回折格子101aにより右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向(図5(a)中のx方向)に回折され、液晶偏光回転素子103に導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記右回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(a)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記右回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(a)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
一方、液晶偏光回転素子103が前記オン状態であると、図5(b)に示すように、液晶偏光回転素子103に導入される前記右回り円偏光は、液晶偏光回転素子103により前記左回り円偏光に回転方向が変換され、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(b)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(b)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
次に、図5(c)に示すように、円偏光入出力装置100では、第2の円偏光照射部104bから、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(c)中のx方向)に対し−θの角度で傾斜する方向で、第1の偏光回折光子101aの入射面に対して右回り円偏光を照射すると、前記右回り円偏光が第1の偏光回折格子101aにより左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向(図5(c)中のx方向)に回折され、液晶偏光回転素子103に導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記左回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(c)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記左回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(c)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
一方、液晶偏光回転素子103が前記オン状態であると、図5(d)に示すように、液晶偏光回転素子103に導入される前記左回り円偏光は、液晶偏光回転素子103により前記右回り円偏光に回転方向が変換され、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(d)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(d)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
以上のように、円偏光入出力装置100では、第1の円偏光照射部104aから円偏光回転回折スイッチ106に入力される円偏光を、液晶偏光回転素子103のオンオフ動作に基づき、第1の円偏光受光部105a及び第2の円偏光受光部105bの2つの出力先を選択して出力させるとともに、第2の円偏光照射部104bから円偏光回転回折スイッチ106に入力される円偏光を、液晶偏光回転素子103のオンオフ動作に基づき、第1の円偏光受光部105a及び第2の円偏光受光部105bの2つの出力先を選択して出力させることができ、第1の円偏光照射部104a及び第2の円偏光照射部104bの2つの入力を切替えて利用する2入力2出力の光スイッチとして構成することができる。
なお、円偏光入出力装置100では、第1の偏光回折格子101aの周期方向ベクトルの向きと、第2の偏光回折格子101bの周期方向ベクトルの向きとを反対方向に設定しているが(図4、図5(a)〜(d)参照)、これらの周期方向ベクトルの向きを同一方向に設定しても、2入力2出力の光スイッチとして構成することができる。
周期方向ベクトルの向きを同一方向に設定した変形例である円偏光入出力装置100’の動作について、図5(e)〜(h)を参照しつつ説明する。なお、図5(e)〜(h)は、第1の実施形態に係る円偏光入出力装置の変形例の動作を説明する説明図(1)〜(4)である。
周期方向ベクトルの向きを同一方向に設定した変形例である円偏光入出力装置100’の動作について、図5(e)〜(h)を参照しつつ説明する。なお、図5(e)〜(h)は、第1の実施形態に係る円偏光入出力装置の変形例の動作を説明する説明図(1)〜(4)である。
図5(e)に示すように、円偏光入出力装置100’では、第1の円偏光照射部104aから、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(e)中のx方向)に対し+θの角度で傾斜する方向で、第1の偏光回折光子101aの入射面に対して左回り円偏光を照射すると、前記左回り円偏光が第1の偏光回折格子101aにより右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向(図5(e)中のx方向)に回折され、液晶偏光回転素子103に導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記右回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(e)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記右回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(e)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
一方、液晶偏光回転素子103が前記オン状態であると、図5(f)に示すように、液晶偏光回転素子103に導入される前記右回り円偏光は、液晶偏光回転素子103により前記左回り円偏光に回転方向が変換され、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(f)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(f)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
次に、図5(g)に示すように、円偏光入出力装置100’では、第2の円偏光照射部104bから、第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(g)中のx方向)に対し−θの角度で傾斜する方向で、第1の偏光回折光子101aの入射面に対して右回り円偏光を照射すると、前記右回り円偏光が第1の偏光回折格子101aにより左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向(図5(g)中のx方向)に回折され、液晶偏光回転素子103に導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記左回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(g)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
このとき、液晶偏光回転素子103が前記オフ状態であると、前記左回り円偏光は、液晶偏光回転素子103をそのまま透過して、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記左回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記右回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(g)中のx方向)に対して−θの角度をもって回折され、第2の円偏光受光部105bに導入される。
一方、液晶偏光回転素子103が前記オン状態であると、図5(h)に示すように、液晶偏光回転素子103に導入される前記左回り円偏光は、液晶偏光回転素子103により前記右回り円偏光に回転方向が変換され、第2の偏光回折格子101bに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(h)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
第2の偏光回折格子101bに導入された前記右回り円偏光は、第2の偏光回折格子101bにより前記左回り円偏光に変換されるとともに第1の偏光回折格子101aの厚さ方向と平行な方向(図5(h)中のx方向)に対して+θの角度をもって回折され、第1の円偏光受光部105aに導入される。
以上のように、第1の偏光回折格子101aの周期方向ベクトルの向きと、第2の偏光回折格子101bの周期方向ベクトルの向きとを同一方向に設定した円偏光入出力装置100’においても、これら周期方向ベクトルの向きが反対方向に設定された円偏光入出力装置100と同様に、2入力2出力の光スイッチとして構成することができる。
また、第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100(及びその変形例である円偏光入出力装置100’)では、第1の偏光回折格子101a−液晶偏光回転素子103間、及び、液晶偏光回転素子103−第2の偏光回折格子101b間に間隔を空けて、これらを対向させた状態で説明をしたが、これらは、図6に示すように、第1の偏光回折格子101a、液晶偏光回転素子103及び第2の偏光回折格子101bの順で積層されて、一体の円偏光回転回折スイッチ106を構成してもよい。このような構成とすることで、より小型の光スイッチを構成することができる。なお、図6は、円偏光回転回折スイッチの構成例を説明する説明図である。
また、第1の実施形態に係る円偏光入出力装置100(及びその変形例である円偏光入出力装置100’)では、前記(1)の態様の最も簡素な例として、2入力2出力の光スイッチの構成例で説明を行ったが、2つの前記円偏光回転回折スイッチを1つの前記円偏光回転回折スイッチの2つの出力方向に配して、より多入力で多出力の光スイッチを構成することができる。
以下に説明する第2、第3の各実施形態においては、こうした多入力多出力の光スイッチの構成例として説明する。
以下に説明する第2、第3の各実施形態においては、こうした多入力多出力の光スイッチの構成例として説明する。
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る円偏光入出力装置110を図7を参照しつつ説明する。
円偏光入出力装置110では、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を行の方向とし、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を列の方向として、3×4=12個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−34(11〜34の数字は、行列の数字に対応する)が、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態として3行4列のマトリクス格子上に配される。
また、1列目における3個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−31の前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる3個の円偏光照射部104a〜104cが配され、3行目における4個の円偏光回転回折スイッチ106−31〜106−34の前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされる4個の円偏光受光部(105a〜105d)が配される。
第2の実施形態に係る円偏光入出力装置110を図7を参照しつつ説明する。
円偏光入出力装置110では、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を行の方向とし、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を列の方向として、3×4=12個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−34(11〜34の数字は、行列の数字に対応する)が、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態として3行4列のマトリクス格子上に配される。
また、1列目における3個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−31の前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる3個の円偏光照射部104a〜104cが配され、3行目における4個の円偏光回転回折スイッチ106−31〜106−34の前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされる4個の円偏光受光部(105a〜105d)が配される。
このように構成される円偏光入出力装置110では、各円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−34が、円偏光入出力装置100における円偏光回転回折スイッチ106と同様に動作し、3入力4出力の光スイッチを構成することができる。
なお、円偏光入出力装置110では、3入力4出力の光スイッチを構成することとしたが、本発明の円偏光入出力装置は、M及びNを2以上の整数としたM行N列のマトリクス格子に適用することで、任意のM入力N出力の光スイッチを構成することができる。
また、円偏光入出力装置110は、円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−34の周期ベクトルの向きを適宜変更することで、円偏光照射部104a〜104cを、前記厚さ方向と平行な方向に対し+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射することとし、円偏光受光部105a〜105dを、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を受光することとして、各要素の配置が変更されてもよい。
また、円偏光入出力装置110は、円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−34の周期ベクトルの向きを適宜変更することで、円偏光照射部104a〜104cを、前記厚さ方向と平行な方向に対し+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射することとし、円偏光受光部105a〜105dを、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を受光することとして、各要素の配置が変更されてもよい。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態に係る円偏光入出力装置120を図8を参照しつつ説明する。
円偏光入出力装置120は、円偏光入出力装置110と異なり、行の数と列の数とが同数とされる。
即ち、円偏光入出力装置120では、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を行の方向とし、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を列の方向として、3×3=9個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−33(11〜33の数字は、行列の数字に対応する)が、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態として3行3列の菱形格子上に配される。
また、1列目における3個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−31の前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる3個の円偏光照射部104a〜104cが配され、3行目における3個の円偏光回転回折スイッチ106−31〜106−33の前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされる3個の円偏光受光部105a〜105cが配される。
次に、第3の実施形態に係る円偏光入出力装置120を図8を参照しつつ説明する。
円偏光入出力装置120は、円偏光入出力装置110と異なり、行の数と列の数とが同数とされる。
即ち、円偏光入出力装置120では、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を行の方向とし、1行1列目の円偏光回転回折スイッチ106−11の前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を列の方向として、3×3=9個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−33(11〜33の数字は、行列の数字に対応する)が、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態として3行3列の菱形格子上に配される。
また、1列目における3個の円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−31の前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる3個の円偏光照射部104a〜104cが配され、3行目における3個の円偏光回転回折スイッチ106−31〜106−33の前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされる3個の円偏光受光部105a〜105cが配される。
このように構成される円偏光入出力装置120では、各円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−33が、円偏光入出力装置100における円偏光回転回折スイッチ106と同様に動作し、3入力3出力の光スイッチを構成することができる。
また、円偏光入出力装置120では、円偏光照射部104a〜104cと円偏光受光部105a〜105cとの間で、1対1の光接続を3!通りに設定することが可能であり、円偏光入出力装置110よりも用いる前記円偏光回転回折スイッチの数が少なく、より小型で効果的な光接続の設定を行うことができる。
また、円偏光入出力装置120では、円偏光照射部104a〜104cと円偏光受光部105a〜105cとの間で、1対1の光接続を3!通りに設定することが可能であり、円偏光入出力装置110よりも用いる前記円偏光回転回折スイッチの数が少なく、より小型で効果的な光接続の設定を行うことができる。
なお、円偏光入出力装置120では、3入力3出力の光スイッチを構成することとしたが、本発明の円偏光入出力装置は、Lを2以上の整数としたL行L列の菱形格子に適用することで、任意のL入力L出力の光スイッチを構成することができる。
また、円偏光入出力装置120は、円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−33の周期ベクトルの向きを適宜変更することで、円偏光照射部104a〜104cを、前記厚さ方向と平行な方向に対し+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射することとし、円偏光受光部105a〜105cを、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を受光することとして、各要素の配置が変更されてもよい。
また、円偏光入出力装置120は、円偏光回転回折スイッチ106−11〜106−33の周期ベクトルの向きを適宜変更することで、円偏光照射部104a〜104cを、前記厚さ方向と平行な方向に対し+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射することとし、円偏光受光部105a〜105cを、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を受光することとして、各要素の配置が変更されてもよい。
次に、第2,3の実施形態の変形例に係る円偏光入出力装置130について図9を参照しつつ説明する。なお、図9は、第2,3の実施形態の変形例に係る円偏光入出力装置の構成を説明する説明図である。
円偏光入出力装置130では、前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面の面内方向に隣接する複数の前記円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子を、一体形成された1つの部材として共有するように構成された一体型円偏光回転回折スイッチ107−1〜107−5を有して構成される。
ここで、一体型円偏光回転回折スイッチ107−1,107−3,107−5のそれぞれは、前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子が一体形成されるものの、5つに分割された液晶偏光回転素子に応じて、5つの前記円偏光回転回折スイッチとして機能する。
また、一体型円偏光回転回折スイッチ107−2,107−4のそれぞれについても、前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子が一体形成されるものの、4つに分割された液晶偏光回転素子に応じて、4つの前記円偏光回転回折スイッチとして機能する。
円偏光入出力装置130では、前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面の面内方向に隣接する複数の前記円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子を、一体形成された1つの部材として共有するように構成された一体型円偏光回転回折スイッチ107−1〜107−5を有して構成される。
ここで、一体型円偏光回転回折スイッチ107−1,107−3,107−5のそれぞれは、前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子が一体形成されるものの、5つに分割された液晶偏光回転素子に応じて、5つの前記円偏光回転回折スイッチとして機能する。
また、一体型円偏光回転回折スイッチ107−2,107−4のそれぞれについても、前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子が一体形成されるものの、4つに分割された液晶偏光回転素子に応じて、4つの前記円偏光回転回折スイッチとして機能する。
この円偏光入出力装置130では、一体型円偏光回転回折スイッチ107−1〜107−5が、それぞれ前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面の面内方向に隣接する複数の前記円偏光回転回折スイッチを間隔を設けずに一体に集積させて構成されるため、一体型円偏光回転回折スイッチ107−1〜107−5における前記円偏光回転回折スイッチの数を最適化することにより、より小型の光スイッチを構成することも可能となる。
また、円偏光入出力装置130では、一体型円偏光回転回折スイッチ107−1,107−5の中央に存在する1つの前記円偏光回転回折スイッチ、一体型円偏光回転回折スイッチ107−2,107−4の中央に存在する2つの前記円偏光回転回折スイッチ、及び一体型円偏光回転回折スイッチ107−3の中央に存在する3つの前記円偏光回転回折スイッチにより、円偏光入出力装置120と同様に3入力3出力の光スイッチを構成することができる。
円偏光入出力装置130では、円偏光照射部104b,104cが、前記3入力3出力の光スイッチに関与する前記円偏光回転回折スイッチに対して、一体型円偏光回転回折スイッチ107−1乃至107−2を介して間接的に円偏光を照射し、円偏光受光部105b,105cが前記3入力3出力の光スイッチに関与する前記円偏光回転回折スイッチに対して、一体型円偏光回転回折スイッチ107−4乃至107−5を介して間接的に円偏光を受光する態様とされるが、このような態様についても前記円偏光照射部及び前記円偏光受光部の一態様として、本発明の円偏光入出力装置の思想に含まれる。
円偏光入出力装置130では、円偏光照射部104b,104cが、前記3入力3出力の光スイッチに関与する前記円偏光回転回折スイッチに対して、一体型円偏光回転回折スイッチ107−1乃至107−2を介して間接的に円偏光を照射し、円偏光受光部105b,105cが前記3入力3出力の光スイッチに関与する前記円偏光回転回折スイッチに対して、一体型円偏光回転回折スイッチ107−4乃至107−5を介して間接的に円偏光を受光する態様とされるが、このような態様についても前記円偏光照射部及び前記円偏光受光部の一態様として、本発明の円偏光入出力装置の思想に含まれる。
次に、前記円偏光回転回折スイッチ、前記円偏光照射部及び前記円偏光受光部の好適な位置関係について図10を参照しつつ説明する。なお、共焦点に円偏光回転回折スイッチを配する構成を示す説明図である。
この例では、前記第2の偏光回折格子から前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる円偏光受光部105a(105b,105c)を有し、円偏光受光部105a(105b,105c)の配置位置から円偏光受光部105a(105b,105c)における前記円偏光の受光方向と反対方向に円偏光照射部104a(104b,104c)から照射される円偏光と同一の円偏光を照射したとき、円偏光照射部104a(104b,104c)から照射される前記円偏光とで共焦点が形成される位置に、前記円偏光回転回折スイッチが配される。
円偏光照射部104a(104b,104c)から照射される前記円偏光と、円偏光受光部105a(105b,105c)の配置位置から照射される前記円偏光とにおける光ビームのスポット半径を√2ω0とすると、共焦点での前記光ビームのスポット半径は、ωo程度に狭小化する。
このとき、レイリー範囲であるfは、下記式(2)のように表すことができる。
このとき、レイリー範囲であるfは、下記式(2)のように表すことができる。
円偏光照射部104a(104b,104c)から照射される、スポット直径2√2ωoの光ビームの波面は、共焦点位置に近づくにつれて平坦となる。その後、平坦化された前記光ビームの波面は、前記円偏光回転回折スイッチでの回折により、円偏光受光部105a(105b,105c)の配置位置に近づくにつれて円弧となり、再びスポット直径2√2ωoの光ビームとなる。
したがって、共焦点レンズ系の共焦点位置に前記円偏光回転回折スイッチを配置することで、回折損失が低減されて低損失なスイッチ動作が可能となる。
図10に示す例では、5つの前記一体型円偏光回転回折スイッチのうち、中央の一体型円偏光回転回折スイッチが共焦点位置に配されるように、左右2つずつの前記一体型円偏光回転回折スイッチ、円偏光照射部104a(104b,104c)及び円偏光受光部105a(105b,105c)が配されることが好ましい。つまり、前記円偏光回転回折スイッチが複数配される場合には、これら円偏光回転回折スイッチが複数配される領域の略中心位置が前記共焦点位置とされることが好ましい。
したがって、共焦点レンズ系の共焦点位置に前記円偏光回転回折スイッチを配置することで、回折損失が低減されて低損失なスイッチ動作が可能となる。
図10に示す例では、5つの前記一体型円偏光回転回折スイッチのうち、中央の一体型円偏光回転回折スイッチが共焦点位置に配されるように、左右2つずつの前記一体型円偏光回転回折スイッチ、円偏光照射部104a(104b,104c)及び円偏光受光部105a(105b,105c)が配されることが好ましい。つまり、前記円偏光回転回折スイッチが複数配される場合には、これら円偏光回転回折スイッチが複数配される領域の略中心位置が前記共焦点位置とされることが好ましい。
以上に説明した諸実施形態では、偏光回折格子に対して、右回り円偏光及び左回り円偏光を、前記偏光回折格子の厚さ方向に対し、角度θで傾斜させた方向で入出力させる構成を示したが、図11及び図12に示すように角度θ+α,θ−αで傾斜させた方向で入出力させることも可能である。この態様では、円偏光回転回折スイッチを構成する諸部材中で、前記円偏光が前記偏光回折格子の厚さ方向に対し角度αで傾斜する方向で伝搬する。角度αとしては、0°を超え45°以下であり、好適には、1°〜15°である。また、角度θ+αとしては、90°未満である。この態様とすると、反射光などの迷光が入りにくい利点がある。なお、図11及び図12は、角度θ+α、θ−αで傾斜させた方向で入出力させる状態を示す説明図(1)、(2)である。
なお、その他の事項については、前述の諸実施形態で説明した事項を適用することができる。
なお、その他の事項については、前述の諸実施形態で説明した事項を適用することができる。
100,100’110,120,130 円偏光入出力装置
101a 第1の偏光回折格子
101b 第2の偏光回折格子
102a,102b 長鎖状の分子
103 液晶偏光回転素子
104a〜c 円偏光照射部
105a〜d 円偏光受光部
106,106−11〜106−34 円偏光回転回折スイッチ
107−1〜107−5 一体型円偏光回転回折スイッチ
101a 第1の偏光回折格子
101b 第2の偏光回折格子
102a,102b 長鎖状の分子
103 液晶偏光回転素子
104a〜c 円偏光照射部
105a〜d 円偏光受光部
106,106−11〜106−34 円偏光回転回折スイッチ
107−1〜107−5 一体型円偏光回転回折スイッチ
Claims (9)
- 一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされ、θを3°〜60°のいずれかの角度として、厚さ方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜するビーム状の円偏光が前記入射面から入射されたときに前記円偏光を前記厚さ方向に回折させて出射面から出射可能とされる平板状の第1の偏光回折格子と、
一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記第1の偏光回折格子と対向して配され、前記第1の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向で前記入射面に入射される前記円偏光に対し、電圧印加に伴うオンオフ制御により、前記円偏光の回転方向を反転させた状態及び前記回転方向を維持させた状態のいずれかの状態とし、この状態の前記円偏光を前記出射面から前記厚さ方向と平行な方向に出射可能とされる平板状の液晶偏光回転素子と、
一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記液晶偏光回転素子と対向して配され、前記液晶偏光回転素子から前記厚さ方向と平行な方向で前記入射面に入射される前記円偏光を、前記回転方向に応じて、前記厚さ方向と平行な方向から+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて前記出射面から出射可能とされる平板状の第2の偏光回折格子と、を有する円偏光回転回折スイッチと、
前記第1の偏光回折格子の前記入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる円偏光照射部と、
を備えることを特徴とする円偏光入出力装置。 - 円偏光回転回折スイッチが、第1の偏光回折格子と液晶偏光回転素子と第2の偏光回折格子とをこの順で積層させて構成される請求項1に記載の円偏光入出力装置。
- 第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対し+θの角度で傾斜する方向から円偏光を照射可能とされる円偏光照射部を第1の円偏光照射部としたとき、更に、前記第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対し−θの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる第2の円偏光照射部を有する請求項1から2のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
- 更に、第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる第1の円偏光受光部と、前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる第2の円偏光受光部と、を備える請求項3に記載の円偏光入出力装置。
- 1行1列目の円偏光回転回折スイッチの第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を行の方向とし、前記1行1列目の円偏光回転回折スイッチの前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を列の方向として、M及びNを2以上の整数として、M×N個の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態としてM行N列のマトリクス格子上に配され、
1列目におけるM個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされるM個の円偏光照射部が配され、
M行目におけるN個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされるN個の円偏光受光部が配される請求項1から2のいずれかに記載の円偏光入出力装置。 - 1行1列目の円偏光回転回折スイッチの第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向を行の方向とし、前記1行1列目の円偏光回転回折スイッチの前記第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して−θの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向を列の方向として、Lを2以上の整数として2L個の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子の入射面及び前記第2の偏光回折格子の出射面を平行な状態としてL行L列の菱形格子上に配され、
1列目におけるL個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第1の偏光回折格子の入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされるL個の円偏光照射部が配され、
L行目におけるL個の前記円偏光回転回折スイッチの前記各第2の偏光回折格子から前記厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される前記円偏光の出射方向に前記円偏光を受光可能とされるL個の円偏光受光部が配される請求項5に記載の円偏光入出力装置。 - 第1の偏光回折格子の入射面及び第2の偏光回折格子の出射面の面内方向に隣接する複数の円偏光回転回折スイッチが、それぞれの前記第1の偏光回折格子及び前記第2の偏光回折格子を、一体形成された1つの部材として共有するように構成される請求項5から6のいずれかに記載の円偏光入出力装置。
- 第2の偏光回折格子から第1の偏光回折格子の厚さ方向と平行な方向に対して+θ及び−θのいずれかの角度で傾斜する方向に出射される円偏光の出射方向に配され、前記円偏光を受光可能とされる円偏光受光部を有し、
前記円偏光受光部の配置位置から前記円偏光受光部における前記円偏光の受光方向と反対方向に円偏光照射部から照射される円偏光と同一の円偏光を照射したとき、前記円偏光照射部から照射される前記円偏光とで共焦点が形成される位置に、円偏光回転回折スイッチが配される請求項1から2のいずれかに記載の円偏光入出力装置。 - 一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされ、角度θを3°〜60°のいずれかの角度とし、角度αを0°を超え45°以下のいずれかの角度とし、かつ、α+θを90°未満として、厚さ方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜するビーム状の円偏光が前記入射面から入射されたときに前記円偏光を前記厚さ方向に対し、前記角度αで傾斜する傾斜方向に回折させて出射面から出射可能とされる平板状の第1の偏光回折格子と、
一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記第1の偏光回折格子と対向して配され、前記第1の偏光回折格子から前記傾斜方向で前記入射面に入射される前記円偏光に対し、電圧印加に伴うオンオフ制御により、前記円偏光の回転方向を反転させた状態及び前記回転方向を維持させた状態のいずれかの状態とし、この状態の前記円偏光を前記出射面から前記傾斜方向に出射可能とされる平板状の液晶偏光回転素子と、
一の面が入射面とされ、前記一の面と対向する他の面が出射面とされるとともに前記液晶偏光回転素子と対向して配され、前記液晶偏光回転素子から前記傾斜方向で前記入射面に入射される前記円偏光を、前記回転方向に応じて、前記厚さ方向と平行な方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜する方向に回折させて前記出射面から出射可能とされる平板状の第2の偏光回折格子と、を有する円偏光回転回折スイッチと、
前記第1の偏光回折格子の前記入射面に対し、前記厚さ方向と平行な方向に対し+(θ+α)及び−(θ−α)のいずれかの角度で傾斜する方向から前記円偏光を照射可能とされる円偏光照射部と、
を備えることを特徴とする円偏光入出力装置。
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IL138895A (en) * | 2000-10-05 | 2005-08-31 | Elop Electrooptics Ind Ltd | Optical switching devices |
DE102009044910A1 (de) * | 2009-06-23 | 2010-12-30 | Seereal Technologies S.A. | Räumliche Lichtmodulationseinrichtung zum Modulieren eines Wellenfeldes mit komplexer Information |
US8982313B2 (en) * | 2009-07-31 | 2015-03-17 | North Carolina State University | Beam steering devices including stacked liquid crystal polarization gratings and related methods of operation |
US20110188120A1 (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Beam Engineering For Advanced Measurement Co. | Broadband optics for manipulating light beams and images |
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