JPH01315704A - 誘電性積層偏光器 - Google Patents

誘電性積層偏光器

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JPH01315704A
JPH01315704A JP1089531A JP8953189A JPH01315704A JP H01315704 A JPH01315704 A JP H01315704A JP 1089531 A JP1089531 A JP 1089531A JP 8953189 A JP8953189 A JP 8953189A JP H01315704 A JPH01315704 A JP H01315704A
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JP
Japan
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refractive index
layer
thickness
low refractive
polarizing
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JP1089531A
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Inventor
Jacques Mouchart
ジヤツク・ムシヤール
Jacqueline Begel
ジヤクリーヌ・ベジエル
Eugene Duda
ウジエーヌ・デユダ
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Alcatel CIT SA
Original Assignee
Alcatel CIT SA
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Publication date
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は偏光器、（即ち）（及びより詳細には）偏光さ
れない光ビームまたは任意方向に偏光された光ビームを
受容し該光ビームを異なる２つの所定方向に直線（肩先
された２つの出力ビームに分割する装置に係る。
発」［プ１ゴＬ 光学器械の分野では偏光キューブ型の誘電性積層偏光器
が約４０年来公知である。
このような偏光器は、ＭａｃＮｅｉｌｌｅによって発明
されＢａｎｎ１Ｂによって製造された（明細書末尾に添
付の参考文献目録洲文献１及び２参照）。該偏光器は、
入射光ビームの２つの成分即ちｐ成分とＳ成分とを垂直
な２つの伝播方向に案内する。ｐ成分及びＳ成分は夫々
、電界の振動方向がビームの入射面に垂直な成分及び平
行な成分を意味する。この偏光器は、傾斜した入射角で
入射光がサボー１−を通るときにサポートに堆積された
薄膜積層体を通る光の反射及び透過が光の振動方向に従
って異なるという事実を利用したものである。
かかる偏光器は、斜辺面と指体される２つの斜角面を露
出させるように対角の２つの稜を通る平面に沿って切断
されたキューブの形状で通常はガラスから製造される。
これらの斜角面の少なくとも１つに偏光積層体を堆積さ
せる。キューブから製造された２つのプリズムの各々は
４５°の角をもち、従ってキューブ内部のこれらの斜角
面の１つにおける光の内面反射を完全に阻止するために
プリズムの斜辺面を互いに接着する必要がある。キュー
ブの入力面及び出力面は一般に反射防止処理されている
。
偏光積層体は一般に高屈折率ｎＨの層及び低屈折率ｎＢ
の層を交互に積層することによって形成される。実際に
、傾斜入射で層の光学的厚さを確実に１７４波長にする
ために堆積層の屈折率と該層を担持する（１つまたは複
数の）プリズムから成る基板の屈折率ｎｏとが充足すべ
き条件は文献（参考文献目録の文献１〜４）に明記され
ている。
所与の波長の光を所与の入射角で受容したときに層の２
つの面によって反射された光の２つの分画が逆相にある
ときにこの層の厚さは１７４波長と指体される。この層
の半分の厚さは１７８波長と指体される。
偏光器が有効であるためには、ｐ振動の透過率Ｔｐがほ
ぼ１でＳ振動Ｔｓの透過率が実質的に０になる必要があ
る。現存のすぐれた偏光器は透過率ｒｐが０．９７以上
で透過率Ｔｓが１０−２未満である。従ってＳ振動の相
対減衰は２０ｄＢ以上である。
広いスペクトル範囲で有効な誘電性多層偏光器は公知で
ある。残念ながら、このような偏光器は、偏光キューブ
の前面に垂直な入射の±２°２°という狭い角度範囲で
しか有効でない。より正確には、偏光器の前面に対する
入射角が２°を上回るとｐ振動について０．５ｄＢを上
回る挿入損が観察される。この損失は極めて大きい。
本発明の目的は特に、偏光されるビームのスペクトル幅
が狭くしかもこのビームの入射角が２゜以上変動すると
きに、ｐ振動の過度の透過損を阻止し得る誘電性積層偏
光器を提供することである。
本発明の別の目的は、約±１０°の広い角度範囲にわた
ってまたは実質的に単色の光に対して有効な（Ｎ光器を
提供することである。かかる偏光器は広角偏光器と指体
される。
広角偏光器の用途として、波長１，３ミクロン（μｍ）
または１．５５μｍで半導体レーザから放出される赤外
光ビームの偏向がある。かがるビームの利点は単色光を
与えることであるが、成度の拡がり角をもつという欠点
がある。従来のＭａｃＮｅｉｌｌｅ型偏光器を使用す型
上光器は、レーザービームを偏光器に通す前にコリメー
トするレンズ系を付加する必要がなる。広角偏光手段を
使用するとコリメータを削除でき従ってアセンブリがよ
り廉価で小型化され挿入損が最低限に抑制される。
介護し２ＪＬＬ 上記のごとき目的を達成するために本発明は、基板の斜
角面に交互に積層された低屈折率の誘電性層と高屈折率
の誘電性層とから成る積層体を含み、前記積層体が対称
形であり、ｖＩ層体の最初の層と最後の層とが同じ屈折
率をもつ半厚さの層から成ることを特徴とする誘電性積
層偏光器を提供する。
より詳細には本発明は特に、１つの波長をもつ光を偏向
するための誘電性情Ｍ偏光器であって、前記偏光器が、 一所定入射方向に近い方向に沿って伝播する光線を含む
光から成る入射ビームを形成または透過する入力手段と
、 一前記入射方向に対する斜角面を前記入射ビームの進路
上に有する透明基板と、 一前記斜角面に形成され誘電性薄層から構成された偏光
積層体とを含み、前記誘電性薄層は、前記光に対して第
１屈折率及び第２屈折率を夫々有する第１屈折率の偏光
層及び第２屈折率の偏光層から成り、前記斜角面に異な
る厚さで交互に積層されており、前記層の連続体はベー
スシーケンスの反復的連続の形態であり、ベースシーケ
ンスの各々は、交互に積層された複数の前記第１屈折率
の誘電性薄層と第２屈折率の誘電性薄層とから成り、前
記シーケンスを構成する各層の屈折率及び厚さがすべて
のシーケンスにおいて同じであり、前記入射方向が前記
斜角面と前記偏光層とに垂直な方向に対して入射角を形
成し、前記入射角は入射面内に存在し、前記波長及び前
記偏光層の屈折率及び厚さに対する前記入射角の相対値
は、前記偏光積層体が前記入射ビームを交叉開光をもつ
透過ビームと反射ビームとに分割するような値であり、 前記ベースシーケンスは、第２屈折率の光学的厚さをも
つ前記第２屈折率の偏光層１つと該第２屈折率の偏光層
の両側に配置され各々が第１屈折率の光学的厚さをもつ
互いに等しい半厚さの第１屈折率の漏光層２つとから構
成された対称形シーケンスであり、連続する２つのベー
スシーケンス間の界面の各々において前記半厚さの第１
屈折率の層が２つずつ結合して全厚さの第１屈折率の偏
光層１つを形成することを特徴とする誘電性ｖＸ層ｆ荷
光器を提供する。
その結果、偏光積層体は前記偏光層の対称連続体を形成
する。この連続体の最初の層及び最後の層は半厚さの第
１屈折率の層から成り、該最初の層と最後の層との間に
全厚さの第２屈折率の偏光層と第１屈折率の偏光層とが
交互に配置されている。半厚さの最初の層及び最後の層
には第２屈折率の層が隣接している。
適当な条件下で本発明のいくつかの好ましい実施Ｂ様が
得られる。その−例によれば、前記第１屈折率及び第２
屈折率が夫々低屈折率及び高屈折率であり、ベース厚さ
−が低屈折率の割きＰの関数として式 ％式％ 一前記ベース厚さ−が相対的全厚さＷｌ／ＷＯであり、
前記ベースシーケンスの光学的全厚さＭｌ　＝　２ｎｅ
［ｌ　＋ｎｅＨを基準厚さ一〇で除算した比に等しく、
−前記低屈折率の割合Ｐは低屈折率の光学的厚さの相対
比Ｐｉ／ＰＯであり、この値は、前記ベースシーケンス
の光学的厚さ［２ｎｅ［ｌ　＋　ｎｅＨ］中の前記低屈
折率層の光学的厚さ２ｎｅＢの全体の割合ＰＬ　＝　２
ｎｅＢ／［ＺｎｅＢ＋ｎｅｌｌ］から算定され、基準の
割合ＰＯに対する前記全体の割合Ｐ１の比ＰＩ／ＰＯに
等しく、−前記基準厚さ阿０及び前記基準の割合ＰＯは
、高屈折率偏光層と全厚さの低屈折率偏光層とが前記光
及び前記入射角へ〇に対する１７４波長層であるような
１つの厚層偏光器から成る基準偏光器において決定され
、前記基準厚さ１ｌＩＯ及び前記基準の割合ＰＯは夫々
、前記基準偏光器の前記ベースシーケンスの光学的全厚
さ［２ｎｅＢＯ＋　ｎｅＨｏ］及び低屈折率光学的厚さ
全部の割合２ｎｅＢＯ／［２ｎｅＢＯ＋　ｎｅＨｏ］に
相当する。
基準偏光器の偏光積層体を屈折率ｎｏをもつ透明ブロッ
クに埋設するときに上記等式を以下のごとく使用する。
低屈折率偏光層及び高屈折率（肩先層の材料として夫々
、屈折率ｎＢ及びｎｌｌを有する材料を選択する。また
入射角＾Ｏを選択する。前記波長に以下の係数を夫々乗
算することによって前記完全厚さの低屈折率偏光Ｊ１２
ｎｅＢＯ及び前記１７４波長の高屈折率層の最適厚さが
得られる。
０．２５（１−ｎｏ２ｓｉｎ２＾０／ｎＢ２）−’／”
０．２５（１−ｎｏ２ｓｉｎ２八０／ｎｌｌ”）す／２
これらの厚さを計算した後に、前記基準厚さと前記基準
の割合とが以下の等式から得られる。
ＷＯ＝　２ｎｅＢＯ＋　ｎｅＨｏ ＰＯ＝　２ｎｅＢＯ／ＷＯ これらの値に基づいてｊ１択された低屈折率層の相対的
割６　ｐがペースの相対的厚さ誓を決定し、従って偏光
層の光学的厚さ２ｎｃＢ及びｎｅ）Ｉが決定され、ベー
スシーケンスが完全に決定される。
別の２つの好ましい実施態様によれば前記低屈折率の割
合Ｐは０．８〜１．５であり前記入射角＾Ｏは２０゜〜
７０’である。
ＩＬ昨 添付図面に示す非限定具体例に基づいて本発明をより詳
細に以下に説明する。複数の図において同じ素子は同じ
参照符号で示される０図示の好適具体例は前記の好まし
い実施態様の構造を含む。
記載の素子を技術的に等価の機能をもつ素子によって代
替できることは理解されよう。
第１図に示す偏光２；は、 前記入射ビーム１６を前記ブロックに透過する前記入力
手段を構成するために前記入射方向１４に実質的に垂直
な入力面１２と、 前記透過ビーム２８の進路上に配置された透過出力面２
６と、 前記反射ビーム２０の進路上に配置された反射出力面１
８とを含み、 前記出力面２６．１８の少なくとも一方は該出力面が配
置された進路上の前記透過ビームまたは反射ビームに実
質的に垂直である。
前記斜角面４を得るために、ブロックは２つのプリズム
８，１０から構成される。双方のプリズムは複屈折しな
いように選択された同じガラスから成る。プリズム８は
前記入射方向１４に垂直な前記入力面１２を含む。入射
方向は入射ビーム１６の方向と一致し図では水平方向で
ある。このプリズムは前記基板を構成し斜角面４を担持
し、また反射ビームを利用するときには、好ましくは反
射ビーム２０に垂直になるように選択された反射出力面
１８をもつ。この偏光積層体２２は前記斜角面に形成さ
れる。
プリズム１０は接着剤層２４によって積層体に固定され
ている。透過ビームを利用するときにはプリズムが、好
ましくは透過ビーム２８に垂直になるように遇択された
透過出力面２６をもつ。
接着剤層２４は低屈折率偏光層の屈折率と基板の屈折率
とに近い値で好ましくは両者の中間の屈折率をもつ、基
板の屈折率は積層体２２の高屈折率偏光層の屈折率と低
屈折率偏光層の屈折率との中間の値が好ましい。入力面
１２及び出力面１８．２６に（図示しない）反射防止層
を堆積させてもよい。
第２図に示すごとく偏光ｔｉｉ体２２においては、基板
の斜角面４を出発点として、半厚さの低屈折率Ｊ３３０
、高屈折率層３１、全厚さの低屈折率層３２、高屈折率
層３３、全厚さの低屈折率層３４１６１、が交互に積層
され、最後の高屈折率層の上に最終層として半厚さの低
屈折率層（図示せず）が設けられている。全厚さの低屈
折率層の各々、例えば層３２は２つの半厚さの低屈折率
層例えば層４０と４２との和から成り、積層体２２は、
各々が中間に高屈折率層例えば層３１をサンドイッチし
た２つの半厚さの低屈折率層例えばＭ２Ｏと４０とから
構成された等しいシーケンスの連続体から構成されたと
考えてよい。
ベースシーケンスの前記に定義した厚さが積層体の全体
厚さに対して平均で約２〜３％以上の精度で維持される
限り、個々の層の厚さに１０％内外の変動があっても英
資的な効率損はない。
第３図及び第４図は、夫々が同じ堆積層をもつ３つの例
Ｃ１，Ｃ２及びＣ３に対応する反射ビーム及び透過ビー
ム中のＳ偏光振動及びｐ偏光振動をデシベルで示す透過
率ブＯッ１−ｓｌ　、ｓ２．ｓ３及びｐｉ、ｐ２１ｐ３
を示す、これらの堆積層は波長が１となるように設計さ
れ以下の材料を使用する。
低屈折率偏光層にはＳｉＯ□（口１３＝１．４５）、高
屈折率偏光層にはＴｉＯ□（ｎｌｌ＝　２．２）、基普
にはガラス（ｎｏ＝１．７）。ガラスはフランスの会社
５ｏｖｉｒｅｌの０２０５０型である。
入力面１２とプリズム８の斜角面４との間の角度は５０
°であった。
Ｃ１の場合：Ｐ＝　１（ｎｅ）　　　Ｂ＝　０．１９４
４及び（ｎｅ）Ｉｌ＝　０．２５９６Ｃ２の場合：Ｐ＝
　１．１５（ｎｅ）　８＝　０．２４８５及び（ｎｅ）
Ｈ＝　０．２２３７０３の場合：Ｐ＝　１．３０（ｎｅ
＞　８＝　０．３１６２及び（ｎｅ）Ｈ＝　０．１７８
９である。
１１個のベースシーケンスが存在しな。
グラフでは、外部入射ビームの伝播方向と入力面１２に
対する垂線との間の角度がＸ軸に沿ってプロットされて
いる。例えば、この入力入射角が１０゜に等しいとき、
積層体に対する入射角となる前記入射角＾Ｏは５５．８
６°である。
本発明の理解及び実施に役立つ参考文献を以下に示す。
ｌ　ＭａｃＮｅｉｌｌｅ、Ｓ、Ｍ、　”Ｂｅａ＋ｎ　５
ｐｌｉｔｔｅｒ”　ｔｌｓＰ２４０３７３１゜９　Ｊｕ
ｌｙ　１９４６゜ ２、Ｂａｎｎｉｎｇ、Ｍ、　”Ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｍ
ｅｔｈｏｄｓ　ｏｒ　ｍａｋｉｎｇａｎｄ　ｕｓｉｎｇ
　ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ　ｆｉｌｔｅｒｓ、”　Ｊ、　
Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ。
八ｍ、、　　３７．　　ｐｐ、７９２〜７９７（１９４
７）。
３、　　Ｍａｃｌｅｏｃｌ、　　Ｉｔ、＾、　　Ｔｈ１
ｎ　　Ｆｉｌｍ　　０ｐｔｉｃａｌ　　Ｆｉｌｔｅｒｓ
。
５ｅｃｏｎｄ　ｅｄｉｔｉｏｎ、　Ｍａｃｍｉｌｌａｎ
　ＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ（１９８６）。
４、　Ｎｅｔｔｅｒｆｉｅ！ｄ、Ｒ，Ｉ’、　”Ｐｒａ
ｃｔｉｃａｌ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｐｏ−１ａｒｉｚ
ｉｎｇ　ｂｅａｍ−ｓｐｌｉｔｔｃｒｓ、’　０ｐｔｉ
ｃａ　Ａｃｔａ、　２４゜ｐｌ、６９〜７９（１９７７
）。
５、　Ｍｏｕｃｈａｒｔ、Ｊ、　　”０ｐｔｉｃａｌ　
　ｃｏａｔｉｎｇｓ　　ｏｒ　　ｐｅｒｉｏｄｉｃｓｔ
ｒｕｃｔｕｒｅ、　Ｉ：Ｃｌ＋ａｒａｃＬｅｒｉｓＬｉ
ｃ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ−八ｐｐｌ。
Ｏｐｔ、２０．ｐｐ、４２０１〜４２０６（１９８６）
。
６、ｔ（ｃｒｐｉｎ、＾、Ｃ，Ｒ，Δｃａｄ、Ｓｃｉ、
２２５．ｐ、１８２（１９４７）。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の偏光器の断面図、第２図は第１図の細
部Ｈの拡大図、第３図はＳ偏光に関する透過率プロワ１
−を示す３つのグラフ、第４図はｐ偏光に関する透過率
ブロワＩ−を示す３つのグラフである。 ４・・・・・・斜角面、８，１０・・・・・・プリズム
、１２・・・・・・入力面、１４・・・・・・入射方向
、１６・・・・・・入射ビーム、１８・・・・・・反射
出力面、２０・・・・・・反射ビーム、Ｚ２・・・・・
・偏光積層体、２４・・・・・・接着剤層、２６・・・
・・・透過出力面、２８・・・・・・透過ビーム。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板の斜角面に交互に積層された低屈折率の誘電
    性層と高屈折率の誘電性層とから成る積層体を含み、前
    記積層体が対称形であり、積層体の最初の層と最後の層
    とが同じ屈折率をもつ半厚さの層から成ることを特徴と
    する誘電性積層偏光器。
  2. （２）１つの波長をもつ光を偏向するための誘電性積層
    偏光器であって、前記偏光器が、−所定入射方向に近い
    方向に沿って伝播する光線を含む光から成る入射ビーム
    を形成または透過する入力手段と、 −前記入射方向に対する斜角面を前記入射ビームの進路
    上に有する透明基板と、 −前記斜角面に形成され誘電性薄層から構成された偏光
    積層体とを含み、前記誘電性薄層は、前記光に対して第
    １屈折率及び第２屈折率を夫々有する第１屈折率の偏光
    層及び第２屈折率の偏光層から成り、前記斜角面に異な
    る厚さで交互に積層されており、前記層の連続体はベー
    スシーケンスの反復的連続の形態であり、ベースシーケ
    ンスの各々は、交互に積層された複数の前記第１屈折率
    の誘電性薄層と第２屈折率の誘電性薄層とから成り、前
    記シーケンスを構成する各層の屈折率及び厚さがすべて
    のシーケンスにおいて同じであり、前記入射方向が前記
    斜角面と前記偏光層とに垂直な方向に対して入射角を形
    成し、前記入射角は入射面内に存在し、前記波長及び前
    記偏光層の屈折率及び厚さに対する前記入射角の相対値
    は、前記偏光積層体が前記入射ビームを交叉偏光をもつ
    透過ビームと反射ビームとに分割するような値であり、 前記ベースシーケンスは、第２屈折率の光学的厚さをも
    つ前記第２屈折率の偏光層１つと該第２屈折率の偏光層
    の両側に配置され各々が第１屈折率の光学的厚さをもつ
    互いに等しい半厚さの第１屈折率の偏光層２つとから構
    成された対称形シーケンスであり、連続する２つのベー
    スシーケンス間の界面の各々において前記半厚さの第１
    屈折率の層が２つずつ結合して全厚さの第１屈折率の偏
    光層１つを形成することを特徴とする誘電性積層偏光器
    。
  3. （３）前記第１屈折率及び第２屈折率が夫々低屈折率及
    び高屈折率であり、ベース厚さＷが低屈折率の割合Ｐの
    関数として式 １／Ｗ＝１．９２−０．７７Ｐ で与えられ、 −前記ベース厚さＷが相対的全厚さＷ１／Ｗ０であり、
    前記ベースシーケンスの光学的全厚さＷ１＝２ｎｅＢ＋
    ｎｅＨを基準厚さＷ０で除算した比に等しく、−前記低
    屈折率の割合Ｐは低屈折率の光学的厚さの相対比Ｐ１／
    Ｐ０であり、この値は、前記ベースシーケンスの光学的
    厚さ［２ｎｅＢ＋ｎｅＨ］中の前記低屈折率層の光学的
    厚さ２ｎｅＢの全体の割合Ｐ１＝２ｎｅＢ／［２ｎｅＢ
    ＋ｎｅＨ］から算定され、基準の割合Ｐ０に対する前記
    全体の割合Ｐ１の比Ｐ１／Ｐ０に等しく、−前記基準厚
    さＷ０及び前記基準の割合Ｐ０は、高屈折率偏光層と全
    厚さの低屈折率偏光層とが前記光及び前記入射角Ａ０に
    対する１／４波長層であるような１つの薄層偏光器から
    成る基準偏光器において決定され、前記基準厚さＷ０及
    び前記基準の割合Ｐ０は夫々、前記基準偏光器の前記ベ
    ースシーケンスの光学的全厚さ［２ｎｅＢ０＋ｎｅＨ０
    ］及び低屈折率光学的厚さ全部の割合２ｎｅＢ０／［２
    ｎｅＢ０＋ｎｅＨ０］に相当することを特徴とする請求
    項２に記載の偏光器。
  4. （４）前記低屈折率の割合Ｐが０．８〜１．５の範囲で
    あることを特徴とする請求項３に記載の偏光器。
  5. （５）前記入射角Ａ＿０が２０°〜７０°であることを
    特徴とする請求項４に記載の偏光器。
  6. （６）前記斜角面と前記偏光積層体とが埋設された透明
    ブロックから成り、前記ブロックが、−前記入射ビーム
    を前記ブロック内部に透過せしめる入力手段を構成すべ
    く前記入射方向に実質的に垂直な入力面と、 −前記透過ビームの進路上に配置された透過出力面と、 −前記反射ビームの進路上に配置された反射出力面とを
    含み、 前記出力面の少なくとも１つはその進路上に該出力面が
    配置された前記透過ビームまたは前記反射ビームに実質
    的に垂直であることを特徴とする請求項２に記載の偏光
    器。
JP1089531A 1988-04-08 1989-04-07 誘電性積層偏光器 Pending JPH01315704A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8804671A FR2629924B1 (fr) 1988-04-08 1988-04-08 Polariseur a couches dielectriques
FR8804671 1988-04-08

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ID=9365119

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JP1089531A Pending JPH01315704A (ja) 1988-04-08 1989-04-07 誘電性積層偏光器

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US (1) US4966438A (ja)
EP (1) EP0336334B1 (ja)
JP (1) JPH01315704A (ja)
AT (1) ATE98380T1 (ja)
AU (1) AU610715B2 (ja)
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