JPH0212106A - 複屈折回折格子型偏光子 - Google Patents

複屈折回折格子型偏光子

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JPH0212106A
JPH0212106A JP63164049A JP16404988A JPH0212106A JP H0212106 A JPH0212106 A JP H0212106A JP 63164049 A JP63164049 A JP 63164049A JP 16404988 A JP16404988 A JP 16404988A JP H0212106 A JPH0212106 A JP H0212106A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体レーザを利用した各種光装置に使用す
る複屈折偏光板、特に偏光方向によって回折効率の異な
る格子型偏光板に関する。
(従来の技術) 偏光素子、特に偏光ビームスプリッタは、直交する偏光
間で光の伝搬方向を異ならしめることによって特定の偏
光を得る素子である。このような素子は、光フアイバ通
信用光源モジュールや光デイスク用光ヘッドなどに、光
アイソレータや光サーキュレータを構成する部品として
使われている。
従来、偏光ビームスプリッタとしては、グラントムソン
プリズムやロッションプリズムなど、複屈折の大きな結
晶の光反射面における偏光による透過ないしは全反射の
違いを利用し光路を分離するもの、またはガラスなどの
等方性光学媒質でできた全反射プリズム反射面に誘電体
多層膜を設け、この誘電体多層膜の偏光による屈折率の
違いを利用して、光を全反射ないしは透過させるものが
多く使用されている。しかしながら、これらの素子は大
型であること、生産性が低いこと、値段が高いことなど
の欠点がある。
一方、複屈折回折格子型偏光子は光学的異方性をもつ結
晶の光学軸と平行な主面に、周期的なイオン交換領域を
設け、かつイオン交換を施した領域上に誘電体膜を形成
したものであり、偏光による回折□効率の違いを利用し
て光路を分離するものである。この複屈折回折格子型偏
光子は従来の偏光素子に比べて、小型であること、生産
性が高いこと、安価であることなどの利点がある。例え
ば、ニオブ酸リチウムの主面に周期的にプロトンイオン
交換を施すと、プロトンイオン交換を施した領域では波
長1.3pmの異常光線に対する屈折率が約0.09増
加し、常光線に対する屈折率が約0.04減少する。従
って、プロトンイオン交換を施した領域の誘電体膜厚を
、プロトンイオン交換を施していない領域の誘電体膜厚
に比べて厚くし、プロトンイオン交換を施した領域の常
光線に対する屈折率の減少を相殺することによって、常
光線の1次以上の回折効率及び異常光線の0次の回折効
率を共に零にすることができ、偏光子になる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、複屈折回折格子型偏光子の表面は結晶基
板と誘電体膜という二つの異なった物質によって構成さ
れているため、反射防止膜を作成する際に、二種類の屈
折率の膜をそれぞれ異なった厚さで誘電体膜上及び結晶
基板上に付ける必要があり、製作行程が複雑になるとい
う問題点があった。
本発明の目的は、複屈折回折格子型偏光子において、反
射防止膜の製作行程を簡素化し、安価で低挿入損失の複
屈折回折格子型偏光子を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、光学的異方性を持つ結晶板の主面に、周期を
有するイオン交換領域の光学的回折格子を形成し、かつ
イオン交換を施した領域上に誘電体膜を設けた複屈折回
折格子型偏光子において、上記誘電体膜として屈折率が
結晶基板の屈折率に近いものを用い、さらにこの格子の
表面全体に均一な厚さの反射防止膜を形成したことを特
徴とする複屈折回折格子型偏光子である。
(作用) 本発明においては、複屈折回折格子型偏光子の誘電体膜
として上記の屈折率を持つものを用いることにより、結
晶基板と誘電体膜の間の反射をほぼ零にしている。これ
により、格子の表面は光学的には単一の物質で構成され
ているのと等価になる。従って、結晶基板と空気の間の
通常の反射防止膜を一様に付けるだけで偏光子全体の反
射防止膜とすることができ、反射防止膜の製作行程が大
幅に簡素化される。
(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第2図は本発明の複屈折回折格子型偏光子の実施例の
斜視図である。1は光学的異方性を持つ結晶基板であり
、本実施例ではニオブ酸リチウムのY板を用いている。
2はプロトンイオン交換領域であり、この交換領域を周
期的に形成しである。さらに、このプロトンイオン交換
領域上には、屈折率が基板1の屈折率に近い誘電体膜3
が設けてあり、光学的回折格子を形成している。このよ
うな屈折率を持つ誘電体としては、例えばニオブ酸すチ
” ム(LiNbO3)、酸化二オフ(Nb205)、
酸化ジルコニウム(Zr02)、酸化テルル(Te02
)などがある。
この回折格子には第1図の断面図で示すように反射防止
膜4が基板1上及び誘電体膜3上に同じ厚さだけ付けら
れている。この反射防止膜4は、屈折率が基板1の屈折
率の平方根に近いものを用い、膜厚は光の波長を反射防
止膜4の屈折率の4倍で除した値にする。このような屈
折率を持つものとしては、石英(8102)、ふり化マ
グネシウム(MgF2)などがある。
このようにすると、よく知られているように空気と基板
1の間の反射率は零になるので、誘電体膜3がない部分
からの反射はなくすことができる。また、基板1と誘電
体3の屈折率がほぼ等しいので、基板1と誘電体3の境
界での反射はほぼ零になり、さらに誘電体膜3と空気の
境界での反射も、基板1と空気の間と同じ反射防止膜4
によってほぼ零にすることができる。従って、単一の膜
厚の反射防止膜4を一様に付けるだけで、基板1と誘電
体膜3の二つの異なった物質によって構成されている偏
光子表面からの反射を同時になくすことができる。
この反射防止膜4は等価な位相変化を与える多層膜で構
成してもよい。また、格子の表面が空気以外の物質と接
している場合には反射防止膜4の屈折率をその物質の屈
折率と基板1の屈折率の積の平方根に近い値にすればよ
い。
この回折格子の0次の回折光強度は、 C082(n[ΔnTp + (nd−1)T、]/λ
)で与えられる。但し、λは光の波長、Δnはプロトン
イオン交換領域3の屈折率変化、Tpはプロトンイオン
交換領域2の深さ、n、は誘電体膜3の屈折率、Tdは
誘電体膜4の厚さである。光の波長を1.3pmとする
と、基板1の屈折率は約2.2、プロトンイオン交換に
よる屈折率の変化は、異常光線に対しては約+0.09
であり、常光線に対しては約−0,04であるから、こ
の回折格子の0次の回折光強度が、異常光線に対して0
、常光線に対して1になり偏光子として動作するために
は、プロトン交換領域2の深さを5pm、誘電体膜3の
厚さを0.1611m程度にすればよい。
本偏光子は薄いニオブ酸リチウム結晶板にバッチプロセ
スによって大量に形成できるため、薄型で安価な偏光子
を得ることができる。
(発明の効果) 以上に述べたように、本発明によれば高消光比低挿入損
失の薄型偏光素子を得ることができ、さらにはバッチ処
理により大量安価な偏光素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の複屈折回折格子型偏光子の実施例の断
面図であり、第2図は斜視図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光学的異方性を持つ結晶板の主面に、周期を有するイオ
    ン交換領域の光学的回折格子を形成し、かつイオン交換
    を施した領域上に誘電体膜を設けた複屈折回折格子型偏
    光子において、上記誘電体膜として屈折率が結晶基板の
    屈折率に近いものを用い、さらにこの格子の表面全体に
    反射防止膜を形成したことを特徴とする複屈折回折格子
    型偏光子。
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