JP5166052B2

JP5166052B2 - 偏光素子およびその製造方法

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Publication number: JP5166052B2
Application number: JP2008015587A
Authority: JP
Inventors: 敦渡部; 寿明曽根原; 精一横山; 義從三浦
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: JP2009175553A

Description

本発明は、偏光素子に関し、特に、十分な消光特性を持ち安価で量産性に優れた偏光素子に関する。

偏光素子は、光通信などに利用される光アイソレーター、液晶・電気光学結晶・ファラデーローテーターなどの組み合わせからなる光スイッチや電気磁気センサー等の偏光子、液晶パネルに用いられる偏光板として用いられる。偏光素子としては、従来から以下のものが知られている。

(偏光ガラス)
配向、分散された形状異方性を有する微細な金属粒子、例えば銀粒子や銅粒子、を分散含有するガラスは、その金属の光吸収波長帯が入射偏光方向によって異なるために偏光子になることが知られている。そのような偏光ガラスは、伸長されたハロゲン化銅粒子含有ガラス或いはハロゲン化銀粒子含有ガラスを還元することで作製できることも知られている。例えば、ハロゲン化銅粒子含有ガラスから偏光ガラスを作製する方法は、特許文献１に開示されている。

この方法は、ガラスの粘度が１０^７〜１０^１０Ｐａ・Ｓの範囲になる温度においてハロゲン化銅粒子を伸長し、次いで還元雰囲気下で熱処理することによりハロゲン化銅粒子を還元して、伸長された形状異方性の金属銅粒子を含有する偏光ガラスを製造するものである。偏光ガラスであるＣＵＰＯ（商品名）は、ガラス中に延伸させた金層銅が一方向に配列されることにより、偏光特性をもたせたガラスである。この偏光ガラスは、従来の有機物偏光素子と異なり耐熱性、耐湿性、耐化学薬品性、レーザに対する耐性に非常に優れている。さらに、この偏光ガラスは、３０ｄＢ以上の高消光比が得られることから光通信分野での光アイソレータの部品として用いられている。なお、偏光ガラスとしては、ガラス基板上にデポジション法を用いて、金属とガラスを交互に積層し、ガラス基板上で島状金属粒子がガラス相中に積層した、多層膜型偏光ガラス（特許文献２参照）も提案されている。

特許第２７４０６０１号特許第３７４０２４８号

ところで、偏光素子を、光アイソレーターや液晶パネルの偏光板に使う際の要求光学特性は、消光比２５ｄＢ以上の性能であり、偏光板の用途ではさらに大型化が要求される。ところが、偏光ガラスは、光学特性が高いが分散された金属粒子のアスペクト比の制御が難しく作り方が煩雑でコストが高く、製作寸法にも制約がある。そこで、本発明の目的は、大面積を安価で消光比が十分な偏光素子を提供することにある。

上述の課題を可決するための手段は、以下の通りである。
（１）光透過性を有する誘電体基体表面の少なくとも一部に、平面視が実質的に長方形状をなした凹部を設けることにより、平面視が市松模様状に配列された凹凸部を形成し、前記凹部底面と凸部上面とに金属層もしくは半導体層からなる偏光吸収膜を形成することにより、当該偏光吸収膜を上下に段差を持って市松模様状に設けてなる、矩形小片二層構造の偏光層を有することを特徴とする偏光素子。
（２）前記凹部と凸部とに設けられた金属層もしくは半導体層のうちの少なくとも一部のものについて、長手方向のプラズマ共鳴周波数が、特定の光の周波数と実質的に同一であることを特徴とする１の手段にかかる偏光素子。
（３）前記凹部と凸部とに設けられた金属層もしくは半導体層が、前記特定の周波数の光に対して透過性を有する誘電体層で被覆されていることを特徴とする１又は２の手段にかかる偏光素子。
（４）前記凹凸部と前記金属層もしくは半導体層とからなる偏光層が、前記誘電体基体表面に複数層重ねて形成されていることを特徴とする１乃至３のいずれかの手段にかかる偏光素子。
（５）１乃至４のいずれかの手段にかかる偏光素子を製造する偏光素子の製造方法において、前記誘電体基体表面の上の一部に凹凸部を形成する方法として、フォトリソグラフィー法を用いることを特徴とする偏光素子の製造方法。
（６）１乃至４のいずれかの手段にかかる偏光素子を製造する偏光素子の製造方法において、前記誘電体基体表面の上の一部に前記凹凸部を形成する方法として、ナノインプリントリソグラフィー法を用いることを特徴とする偏光素子の製造方法。
（７）１乃至４のいずれかの手段にかかる偏光素子を製造する偏光素子の製造方法において、前記金属層もしくは半導体層が、前記凹凸部に同時に形成されることを特徴とする偏光素子の製造方法。

上記解決手段によれば、例えば、１ステップのフォトリソグラフィやナノインプリントリソグラフィ技術によって誘電体基板に矩形の凹部と凸部を作り、金属薄膜を凹部凸部に一様に成膜し、さらに誘電体により上面を一様に覆うことにより、矩形金属膜が上下層で市松模様に投影される構成を成す偏光子を得ることが可能となる。金属粒子前駆体の延伸及び延伸金属粒子の析出、さらには矩形金属膜を上下層に形成する際に高精度なマスク合わせをするなどというような煩雑な工程を必要としないため、大型の高性能偏光素子や光アイソレーターを安価に提供することを可能にする。

本発明は、いわゆる金属ナノ粒子が起こすプラズマ共鳴の共鳴周波数の異方性を利用した偏光素子である。以下に金属ナノ粒子のプラズマ共鳴について簡潔に説明する。

金属ナノ粒子においては、微粒子表面の自由電子が入射光と相互作用し、電子の集団的振動である表面プラズモンが励起されることによって、特異な光学特性を示すことが知られている。その一つに、金属ナノ粒子の形状によって共鳴波長及び強度が変化する「局在表面プラズモン共鳴」と呼ばれる現象がある。金属ナノ粒子やナノ構造体のサイズが十分小さいとき、粒子に印加される電場は空間的に一様である。このような準静電近似が成り立つとすると、誘電体で取り扱われる静電場に対する応答によって光吸収現象を記述することが可能となる。この様な条件では、特定偏光方向で偏光特性が得られることが知られている。

一般に媒質中を距離ｚだけ伝搬した光の強度Ｉは、入射光Ｉ_０に対して次のように表せる。

ここで吸収係数と呼ばれるγ＝４πκ／λは、H.C. van de Halst; ”Light Scattering by Small Particles”(Wiley,1957)33頁において

の関係が与えられている。単位体積当たりの粒子数Ｎは粒子１個の体積Ｖを用いればＮ＝１／Ｖであるから、

と変形することができる。さらに一般に消滅断面積Ｃｅｘｔは散乱断面積（Ｃｓｃａ）と吸収断面積（Ｃａｂｓ）の和によって与えられるから、散乱断面積が無視できる場合、吸収係数γと吸収断面積Ｃａｂｓの間に以下の関係式が成立することがわかる。

単一粒子を考えた時、光の吸収断面積Ｃａｂｓは、外部印加電場Ｅ_０に対する形式的な誘電感受率χ_０を用いて

で与えられる。ただし、ｋは光の媒質中における波数、Ｖは粒子の体積、Ｉｍは複素数の虚数部をとることを意味する。通常、媒質である誘電体の誘電率εｍは実数であるとし、内部で吸収がある金属粒子の誘電率εは複素数（ε=ε’+jε’’）と考える。このとき
、吸収断面積（５）式は媒質の屈折率をｎｍとして（ｎｍ^２=εｍ）、

（６）のように書くことができる。(６)式において、Ｌは反電場係数を意味する。

上式（６）において分母が０となるときに、吸収が共鳴的に増大し、その条件を満たす反電場係数Ｌは

で与えられる。ここで誘電率の実部（ε’）、虚部（ε'’）はともに波長λの関数であ
るから、共鳴波長λを指定すれば、式（７）から、吸収断面積の最大を与える反電場係数Lを求めることができる。また、粒子（小片）が矩形形状の場合、矩形小片試料（長さ：
ｌ，幅：ｗ，厚さ：ｔ）の反電場係数は近似的に得ることができる。

長さ方向の反電場係数Ｌ_Ｌ

幅方向の反電場係数Ｌ_Ｗ

偏光子として消光特性を高く構成するには、光入射投影面で、上記矩形小片を長さ方向を揃えて、かつそれぞれの間に隙間が生じることなく整列させる必要がある。しかし、一平面上で矩形小片を隙間無く整列させることは、矩形小片それぞれを密接させることを意味し、その場合は、矩形小片としての機能を失わせ消光特性を発揮しなくなる。そこで、本発明は、複数平面に矩形小片を平面毎に互い違いに配置させ、光入射投影面で見ると、
矩形小片を隙間無く配置させた構成を作り出したのである。

図１は本発明の本実施の形態にかかる偏光素子の斜視図、図２は図１のII―II線断面図である。以下、図１、２を参照にしながら本発明の本実施の形態にかかる偏光素子１０を説明する。これらの図において、符号１は石英製のガラス基板からなる透明基板である。この透明基板１には、ともに平面視が同様の長方形状をなした凹部１ａと凸部１ｂとが、これらの長辺及び短辺が互いに共有して長辺方向及び短辺方向において交互に配置されるように形成されている。換言すると、これら凹部１ａと凸部１ｂとによって、平面視において、長辺方向が一方向に揃っている長方形が多数互い違いに配置されたいわゆる市松模様が構成されるようになっている。

前記凹部底面１ａ及び凸部上面１ｂの表面には、金属や半導体で構成される偏光吸収膜２ａ及び２ｂがそれぞれ形成されている。そして、これら偏光吸収膜２ａ及び２ｂが形成された凹部１ａを埋めるとともに、凸部１ｂの表面も覆うように保護層３が形成されている。凹部１ａの深さもしくは凸部１ｂの高さは、偏光吸収膜２ａ及び２ｂの厚さより大きく設定される。また、凹部１ａ及び凸部１ｂの平面視の形状は上述の通り、長方形状であり、その寸法は、適用する光の波長等に応じて設定されるが、準静電近似が成立する範囲では、長辺の長さ、短辺の長さ（幅）、深さが、適用する光の波長以下の程度とされる。

透明基板１の材質としては、石英ガラス、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウ酸塩ガラス等、また光通信波長帯での適用にはサファイヤ、シリコン等も挙げることができる。また、偏光吸収膜２ａ及び２ｂとしては、アルミニウム、金、銀、銅、コバルト、クロミウム、鉄、ゲルマニウム、ニッケル、鉛、白金、パラジウム、ロジウム、シリコン、タンタル、チタン、そしてタングステン等をそれらの合金を含め挙げることができる。なお、実施の形態にかかる偏光素子の製作は、半導体素子作製技術を応用できる。すなわち、一般的なフォトリソグラフィー法やナノインプリントリソグラフィで作製したマスクを利用し、基板をエッチングすることにより長方形（矩形）形状の凹凸部を形成し、周知の薄膜形成技術で凹凸部に金属膜等を形成し、さらに、保護層を形成等の工程を経ることにより得ることができる。

上記構成を有する実施の形態に係る偏光素子は、ナノレベルの寸法の形状異方性を有する金属粒子がガラス中に配向して分散されることで偏光特性を得ている従来の偏光ガラスと同様の光学的状態を作り出すことによって偏光特性を得るものである。すなわち、「形状異方性を有する金属粒子がガラス中に配向して分散される」という状態と光学的に等価な状態を、形状異方性を有する長方形状(矩形)の金属膜（吸収材料）を基板中に配向させて市松模様に矩形金属小片として整列配置させることにより創出している。これにより、高効率で再現性の良い偏光特性を得ることを可能にするものである。なお、形状異方性を有するとは、１を超えるアスペクト比を有することを意味する。尚、アスペクト比とは、平面視の長方形における縦辺(長辺)と横辺(短辺；幅)との長さの比を意味する。

上述のような長方形（矩形）という形状異方性を有する偏光吸収膜は、長辺方向と垂直な方向の振動面を有する光成分を多く通過させ、長辺方向と平行な方向の振動面を有する光成分をより多く吸収して通過を阻止するように寸法設定がなされる。すなわち、長辺方向のプラズマ共鳴周波数が、光の周波数（波長）と略同一であるように設定する。

［実施例１；波長１．３μｍ用偏光子の製造方法］
図３は本実施の実施例１にかかる偏光素子の製造方法の説明図である。以下、図３を参照にしながら、実施例１にかかる偏光素子の製造方法を説明する。図３において、厚さ１ｍｍ、直径１インチの合成石英ガラス（ＳｉＯ_２）基板１上の中央部１０ｍｍ角の範囲に、長さが１８０ｎｍ、幅が５０ｎｍの長方形の長辺方向が一方向に揃って多数互い違いに
配置されたいわゆる市松模様状のＣｒ薄膜のマスクパターン４を形成する（図３（ａ））。なお、Ｃｒ薄膜のマスクパターン４は、基板１上に、２０ｎｍ厚のＣｒ薄膜をスパッタリングで形成し、このＣｒ薄膜に周知のフォトリソグラフィ技術によってパターンを形成して得る。次に、このマスクパターン４をマスクにして、基板１にエッチングを施して凹部１ａを形成する（図３（ｂ））。このエッチングは、フリオン２３（ＣＨＦ_３）（以下、フリオンと表記）を利用する反応性イオンエッチ技術で行う。ここで、断面が正確な矩形となる凹溝を形成するため、反応性イオンエッチング装置としてＳａｍｃｏ社製、誘導結合型プラズマ（以下ＩＣＰと表記）型装置を利用する。

前記凹部１ａの幅、長さ及び深さは、幅が５０ｎｍ、長さが１８０ｎｍ、深さが３０ｎｍである。また、凹部１ａの形成の結果形成される凸部１ｂの形状も凹部１ｂと同様、幅が５０ｎｍ、長さが１８０ｎｍ（及び高さが１００ｎｍ）となっている。次に、基板１上に残ったＣｒ薄膜マスクパターン４を硝酸セリウムアンモン（（ＮＨ_４）_２Ｃｅ（ＮＯ_３）_６）で除去する（図３（ｃ））。次に、前記凹部底面１ａ及び凸部上面１ｂの表面に偏光吸収膜２ａ，２ｂを形成する。この偏光吸収膜２ａ，２ｂは、基板１の表面に、スパッタリング法で、銀（Ａｇ）膜を２０ｎｍ厚に成膜することにより形成する。すなわち、これにより、凹部底面１ａ及び凸部上面１ｂの表面には、幅が５０ｎｍ、長さが１８０ｎｍ、２０ｎｍ厚のＡｇ薄膜の長方形形状(＝矩形)の波長１．３μｍ用の偏光吸収膜２ａ，２ｂが形成される（ｄ）。つまり、凹部底面１ａ及び凸部上面１ｂにそれぞれ形成された偏光吸収膜２ａ，２ｂが、それぞれ３０ｎｍの段差を持って互い違いに配置されたいわば「矩形小片二層構造の市松模様状の構造体」が得られる。

次いで、上記Ａｇ薄膜層の偏光吸収膜２ａ，２ｂを保護し、偏光ガラスとしての機能を付与するために、前記偏光吸収膜２ａ，２ｂが形成された基板１上に、非晶質二酸化珪素（以下ａ−ＳｉＯ_２と表記）膜を、プラズマエンハンスト気相成長（以下、ＰＥＣＶＤと表記する）法によって堆積する。材料ガスは、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）、及び酸素（Ｏ_２）である。堆積厚さは２μｍである。本実施例では、研磨技術を利用し、研磨により光学的に平坦な表面を上部ａ−ＳｉＯ_２層１０に形成し、偏光ガラスシートとしての偏光素子１０を得る（ｅ）。

上述の通り、本実施の形態にかかる偏光素子は、基本的に、一回のフォトリソグラフィ工程及び一回の薄膜成膜工程、という非常に簡単な工程により製造することができる。すなわち、いわば二層構造の市松模様構造をなした偏光素子を非常に簡単に製造できる。つまり、薄膜の二層構造を得るためには、通常、一層目の薄膜を成膜した後、矩形にエッチングするための一層目用のフォトマスクを用いて必要な工程を実施し、その後更に二層目の薄膜を成膜した後、二層目を矩形にエッチングするための二層目用のフォトマスクを用いて一層目と同様の工程を行う必要がある。しかも、その際、一層目の矩形形状に合わせるための高度な位置合わせを必要とする。然るに、本実施の形態にかかる偏光素子は、一回のフォトリソグラフィ工程と、一回の金属膜成膜、という非常に単純な工程により矩形小片二層構造市松構成が得ることを可能にしている。なお、実施例１の製造方法によって製造された偏光素子１０の偏光吸収膜２ａ，２ｂの形状寸法及び消光特性を、後述する表１に示す。

［実施例２；波長１．５μｍ用偏光子の製造方法］
この実施例は、実施例１におけるＣｒ薄膜のマスクパターン４のパターニング工程を、ナノインプリントリソグラフィー技術を用いたパターニング技術で行う点を除き、実施例１とほぼ同様である。したがって、以下では、主にこのナノインプリント技術を用いてマスクパターン４を形成する工程を中心に説明する。まず、以下のようにして、ナノインプリントの型を得る。型用の石英ガラス基板を用意し、その上にＣｒ薄膜、電子線描画用レジスト膜を順次成膜する。次に、電子線描画装置で描画後レジスト膜を現像し、さらにＣ
ｒをエッチングして、石英ガラス上に矩形市松模様のＣｒマスクパターンを形成する。次いで、ＩＣＰ装置で石英ガラス基板をエッチングして、石英ガラス基板上に、幅が２６ｎｍ、長さが１８０ｎｍ、段差が３０ｎｍの矩形市松模様のパターンを形成し、Ｃｒマスクを除去し、ナノインプリントの型を得る。

次に、偏光素子用の石英ガラス基板を用意する。この石英ガラス基板上に、Ｃｒ薄膜及びＵＶ硬化樹脂のレジスト膜を順次形成する。次に、上述のナノインプリントの型を用いて上記ＵＶ硬化樹脂のレジスト膜をスタンピングして矩形市松模様を転写する。次に、上記ＵＶ硬化樹脂のレジスト膜にＵＶ光を照射して硬化させ、レジスト膜パターンを形成する。次に、このレジスト膜パターンをマスクにしてＣｒ薄膜をエッチングして、石英ガラス上にＣｒ薄膜マスクパターン４を形成する。その後は、実施例１と同様の方法で、石英ガラス基板のエッチング、Ｃｒマスクの除去、２０ｎｍ厚のＡｇ膜の成膜、そして、ａ−ＳｉＯ_２の成膜と表面の研磨を行い、幅が２６ｎｍ、長さが１８０ｎｍ、２０ｎｍ厚のＡｇ薄膜の長方形形状の波長１．５μｍ用の偏光吸収膜２ａ，２ｂが形成された「矩形小片二層構造の市松模様状の構造体」を持つ偏光素子１０を得る。実施例２の製造方法によって製造された偏光素子１０の偏光吸収膜２ａ，２ｂの形状寸法及び消光特性を、後述する表１に示す。

［実施例３〜５；波長０．５μｍ用(実施例３)、波長０．６μｍ用 (実施例４)、及び波長０．７μｍ用 (実施例５)偏光子の製造方法］
上述の実施例２の製造方法においては、偏光吸収膜２ａ、２ｂとしてスパッタリング法で作製したＡｇ薄膜層を用いたが、本実施例３〜５は、これに代えて、偏光吸収膜２ａ、２ｂとしてスパッタリング法で作製したアルミニウム（Ａｌ）薄膜層を用いるようにしたこと以外は実施例２の製造方法と同じであるので、その詳細説明は省略する。実施例３〜５の製造方法によって製造された「矩形小片二層構造の市松模様状の構造体」を持つ偏光素子１０のＡｌ薄膜からなる偏光吸収膜２ａ，２ｂの形状寸法及び消光特性を、表１に示す。

［実施例６；矩形小片二層構造の偏光層が２層重ねて設けられた偏光子の製造方法：波長１．５μｍ用］
上述の実施例１〜５は、矩形小片二層構造の偏光層が１層だけ設けられた例であるが、本実施例６は、この矩形小片二層構造の偏光層を２層、重ねて設けた例である。図４は実施例６にかかる偏光素子の製造方法の説明図である。図に示されるように、まず、実施例２の方法によって、偏光層が１層の偏光素子１０を形成する（図４（ａ））。次に、この偏光素子１０のａ−ＳｉＯ_２膜３の上に、Ｃｒ薄膜のマスクパターン１４を形成する。このＣｒ薄膜のマスクパターン１４は、実施例２において形成したＣｒ薄膜のマスクパターン４と同様の方法で形成する。すなわち、ａ−ＳｉＯ_２膜３の上に、２０ｎｍ厚のＣｒ薄膜をスパッタリングで形成し、このＣｒ薄膜に実施例２と同様にナノインプリントリソフラフィー技術を用い、長方形形状の偏光吸収膜２ａ，２ｂと長方形の長手方向が同一となり、且つ、形成されるパターンがほぼ偏光吸収膜２ａ，２ｂに重なるようにして形成する。

次に、このマスクパターン１４をマスクにして、ａ−ＳｉＯ_２膜３にエッチングを施して凹部１１ａを形成する（図４（ｂ））。前記凹部１ａの幅、長さ及び深さは、幅が２６ｎｍ、長さが１８０ｎｍ、深さが３０ｎｍである。また、凹部１ａの形成の結果形成される凸部１１ｂの形状も凹部１ｂと同様、幅が２６ｎｍ、長さが１８０ｎｍ（及び高さが３０ｎｍ）となっている。次に、基板１上に残ったパターン４を硝酸セリウムアンモンで除去する（図４（ｃ））。

次に、前記凹部１ａ及び凸部１ｂの表面に偏光吸収膜１２ａ，１２ｂを形成する。この
偏光吸収膜１２ａ，１２ｂは、基板１の表面に、スパッタリング法で、Ａｇ膜を２０ｎｍ厚に成膜することにより形成する。すなわち、これにより、凹部１１ａ及び凸部１１ｂの表面には、幅が２６ｎｍ、長さが１８０ｎｍ、２０ｎｍ厚のＡｇ薄膜の長方形形状の偏光吸収膜１２ａ，１２ｂが形成される（図４（ｄ））。つまり、凹部１１ａ及び凸部１１ｂにそれぞれ形成された偏光吸収膜１２ａ，１２ｂが、それぞれ３０ｎｍの段差を持って互い違いに配置される。

次いで、上記Ａｇ薄膜層の偏光吸収膜１２ａ，１２ｂを保護し、偏光ガラスとしての機能を付与するために、前記偏光吸収膜１２ａ，１２ｂが形成された基板１上に、ａ−ＳｉＯ_２膜１３を、ＰＥＣＶＤ法によって２μｍ堆積し、幅が２６ｎｍ、長さが１８０ｎｍ、２０ｎｍ厚のＡｇ薄膜の長方形形状の偏光吸収膜１２ａ，１２ｂが形成された「矩形小片二層構造の偏光層を２層重ねた矩形小片四層構造の市松模様状の構造体」を持つ偏光ガラスシートとしての偏光素子２０を得た（図４（ｅ））。

（消光比特性）
上述の実施例１、２、３、４、５、６の製造方法によって、赤外光用（波長１．３μｍと１．５μｍ）と、可視光用（波長０．５μｍ、０．６μｍと０．７μｍ）との偏光素子１０又は２０を作製し、さらに、その両面に反射防止コートを施したものについて、消光比の測定値を矩形小片の材質形状と共に表１に示す。偏光ガラスの消光比は、各波長のレーザー光をファイバコリメータによって平行光とし、これを位相補償器、グラントムソンプリズムを介して測定する偏光素子に垂直に入射し、光軸に垂直な面内で偏光ガラスを回転させ、まず最小透過光量Ｐ１を、次に偏光素子を９０度回転して最大透過光量Ｐ２を測定して、下式（１０）によって求めた。

上記実施例によれば、矩形小片二層構造で消光比２５ｄＢを得る事ができる。さらに高い消光比が望まれる用途には、矩形小片二層構造の偏光子を複数枚用いればよい。また、
実施例６により、矩形小片二層構造の偏光層を２層重ねた矩形小片四層構造とする事により５０ｄＢの消光特性を得られることが確認された。さらに、矩形小片二層構造を多層に重ねることにより、より高い消光比を得ることができることも確認されている。

産業上の利用分野

本願発明にかかる偏光素子は、光通信などに利用される光アイソレーター、液晶・電気光学結晶・ファラデーローテーターなどの組み合わせからなる光スイッチや電気磁気センサー等の偏光子、液晶パネルに用いられる偏光板等として利用できる。

本発明の実施の形態にかかる偏光素子の構成を示す斜視図である。図１のII−II線断面図である。本発明の実施例１にかかる偏光素子の製造方法の説明図である。本発明の実施例６にかかる偏光素子の製造方法の説明図である。

符号の説明

１透明基板
１ａ凹部
１ｂ凸部
２ａ偏光吸収膜
２ｂ偏光吸収膜
３保護層
４マスクパターン
１０偏光素子

Claims

光透過性を有する誘電体基体表面の少なくとも一部に、平面視が実質的に長方形状をなした凹部を設けることにより、平面視が市松模様状に配列された凹凸部を形成し、かつ、前記凹部底面と凸部上面とに金属層もしくは半導体層からなる偏光吸収膜を形成することにより、当該偏光吸収膜を上下に段差を持って市松模様状に設けてなる、矩形小片二層構造の偏光層を有することを特徴とする偏光素子。
前記凹部と凸部とに設けられた金属層もしくは半導体層のうちの少なくとも一部のものについて、長手方向のプラズマ共鳴周波数が、特定の光の周波数と実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載の偏光素子。
前記凹部と凸部とに設けられた金属層もしくは半導体層が、前記特定の周波数の光に対して透過性を有する誘電体層で被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の偏光素子。
前記凹凸部と前記金属層もしくは半導体層とからなる偏光層が、前記誘電体基体表面に複数層重ねて形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の偏光素子。
請求項１乃至４のいずれかに記載の偏光素子を製造する偏光素子の製造方法において、前記誘電体基体表面の上の一部に凹凸部を形成する方法として、フォトリソグラフィー法を用いることを特徴とする偏光素子の製造方法。
請求項１乃至４のいずれかに記載の偏光素子を製造する偏光素子の製造方法において、前記誘電体基体表面の上の一部に前記凹凸部を形成する方法として、ナノインプリントリソグラフィー法を用いることを特徴とする偏光素子の製造方法。
請求項１乃至４のいずれかに記載の偏光素子を製造する偏光素子の製造方法において、前記金属層もしくは半導体層が、前記凹凸部に同時に形成されることを特徴とする偏光素子の製造方法。