JPH03284705A

JPH03284705A - 偏光ビームスプリッタ

Info

Publication number: JPH03284705A
Application number: JP8673490A
Authority: JP
Inventors: Sadaji Inoue; 井上　貞二
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-16

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、偏光ビームスプリッタに関し、特に広帯域に
亘って優れた分離比を有する偏光ビームスプリッタに関
する。

（従来の技術）Ｐ波を透過し、Ｓ波を反射することによって、Ｐ波とＳ
波を分離する偏光ビームスプリッタとして第６図に示す
ものが知られている。

この従来の偏光ビームスプリッタｂｓは、一対の三角柱
形状のガラス基体１０１．１０２を接着剤１０７を介し
て立方体状に接着するとともに、一方のガラス基体１０
１の接着面に誘電体釜ＥＨ１０４を積層して構成される
。

前配誘電体多ｌ膜１０４、高屈折率材料（Ｈ）からなる
層と低屈折率材料（Ｌ）からなる層とを交互に積層した
ものが用いられる。例えば、高屈折率材料として二酸化
ジルコン（ｎ＝１．８５）、低屈折率材料として二酸化
ケイ素（Ｎ＝１．４６＞を４分の１波長層の膜厚で（Ｈ
，Ｌ）７８積層してなる誘電体多層膜１０４を前記一方
のガラス基体１０１に蒸着した従来の偏光ビームスプリ
ツタｂｓの分光反射率曲線を第７図に示した。

第７図に示す分光反射率曲線によれば偏光ビームスプリ
ッタは、Ｐ波を透過し、Ｓ波を反射する実用上使用可能
な波長範囲Ｘが１７０ｎｍ　（約１２８０ｎｍ〜約１４
５０ｎｍ）程度しかなく、またＰ波とＳ波の分離比が一
２５ｄＢ程度しか得られなかった。

そこで、使用可能な波長範囲Ｘを広げるとともに、分離
比を向上せしめるために、誘電体多層膜の屈折率差を拡
大することが行われている。即ち、高屈折率材料として
硫化亜鉛（ｎ＝２．３５）、低屈折率材料としてクリオ
ライト（ｎ＝１．３５）を用いて、前述したと同様な膜
構成の偏光ビームスプリッタによる計算分光反射率曲線
を第８図に示した。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、第８図に示す如く、屈折率差を拡大して
も実用上使用可能な波長範囲×が約２５Ｑｎｍ（約１２
７０ｎｍ〜約１５２０ｎｍ）Ｌか得ることが出来ず、１
つの偏光ビームスプリッタで５００ｎｍ以上の広帯域を
カバーすることが出来ず、汎用性に劣るという不具合が
あった。

そこで本発明の目的は広帯域に亘って使用することが出
来、汎用性の高い偏光ビームスプリッタを提供するにあ
る。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成すべく本発明の偏光ビームスプリッタは
、第１透光性基体と、この第１透光性基体に接着される
第２透光性基体との間の接着部に誘電体多層膜を介在さ
せてなる偏光ビームスプリッタにおいて、前記誘電体多
層膜は、第１透光性基体側に付着した第１透光性基体側
誘電体多層膜と、第２透光性基体側に付着した第２透光
性基体側誘電体多層膜とからなり、前記第１透光性基体
側誘電体多層膜及び第２透光性基体側誘電体多層膜は各
々高屈折率層、中屈折率層及び低屈折率層を備えてなり
、前記第１透光性基体側誘電体多層膜の蒸着時の中心波
長と、前記第２透光性基体側誘電体多層膜の蒸着時の中
心波長とを異ならせたことを特徴とする。

（作用）誘電体多層膜を第１透光性基板側に付着した第１透光性
基体側誘電体多層膜と、第２透光性基板側に付着した第
２透光性基体ａ誘電体多層膜から構成するとともに、前
記第１透光性基体側誘電体多ＷｔＭ及び第２透光性基体
側誘電体多ｌ膜を各々高屈折率層、中屈折率層及び低屈
折率層から構成し、前記第１透光性基体側誘電体多層膜
の蒸着時の中心波長と、前記第２透光性基体側誘電体多
層膜の蒸着時の中心波長とを異ならせて偏光ビームスプ
リッタを構成したため、広帯域に亘ってＰ波とＳ波と分
離することが出来る。

（実施例）以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図は実施例に係わる偏光ビームスプリッタの概略構
成を示す膜構成である。

第１図に示す如く本発明に係わる偏光ビームスプリッタ
ＢＳは、直角三角柱プリズムからなる第１透光性基体１
と、この第１透光性基体１と同様な直角三角柱プリズム
からなる第２透光性基体２とを備えてなる。これらの第
１及び第２透光性基体１，２の斜面１Ｓ、２８間には、
第１透光性基体１の斜面１Ｓに蒸着される第１透光性基
体側誘電体多層１１５と、この第１透光性基体側誘電体
多１１１１５の蒸着時の中心波長と異なる蒸着時の中心
波長を有し、第２透光性基体２の斜面２Ｓに蒸着される
第２透光性基体側誘電体多層膜６とからなる誘電体長Ｈ
ＭＡを介在させる。

そして第１及び第２透光性基体１．２の斜面ＩＳ、２Ｓ
に接着剤７を充填して立方状に接着する。

尚、この接着によって第１ｙ、電体多層膜５と第２誘電
体多層膜６との間にも接着剤３が介在する。

前記第１及び第２透光性基体１．２は共にガラス材、本
実施例ではＦＤ−２（ＨＯＹＡ株式会社商品名：ｎ＝１
．６２　ａｔ　１３００ｎｍ）からなり、また、前記接
着剤７は光学ボンド（３０５２Ｃスリ一ボンド商品名）
を用いた。ここで偏光ビームスプリッタＢＳの接合面へ
の入射角度が４５°の場合に、Ｐ波が広帯域に亘って高
透過率を有し、透過変動を少なくするためには第１及び
第２透光性基体１．２の屈折率を１．６１〜１．６４の
範囲にすることが好ましい。

第２図は第１透光性基体側誘電体多層膜の構成を示す図
である。

図中、５１及び５２はそれぞれ本実施例では０Ｈ−５（
オプトライン商品名　屈折率ｎ＝２．０６　ａｔ　１３
００ｎｍ）からなる第１高屈折率層（以下箱１Ｈ！と記
す）及び同一材料からなる第２＾屈折率！！（以下箱υ
１と記す。なお、第１Ｈ層とは膜厚が異なる。）、５Ｃ
はフッ化マグネシウム（例えばメルクＡｒｔ５８３４商
品名　屈折率ｎ＝１．３４　ａｔ　１３００ｎｍ）から
なる低屈折率材料層く以下Ｌｌｌと記す）、５３はＨＩ
ＩとＬ層との中間の屈折率を有する二酸化ケイ素（例え
ばメルクＡｒｔ７５３７商品名　屈折率ｎ＝１゜４５　
ａｔ　１３００ｎｍ＞からなる中屈折率層（以下ＭＩＩ
と記す。）である。

第１透光性基体１の斜面１Ｓに８層５１を周知の真空蒸
着法により成膜する。その成膜においては、電子ビーム
加熱法を用い、蒸着時の中心波長（以下λと記す）２２
５０ｎｍでλ／８の膜厚で蒸着し、次にＭ層５３を電子
ビーム加熱を用い、λ＝２２５０でλ／４の膜厚で蒸着
する。次に第２Ｈ層５２をλ＝２２５０ｎｍでλ／４の
膜厚で蒸着する。これを繰り返して第２Ｈ層５２とＭ層
５３を９１１まで蒸着し、第１誘電体多層１１５Ａを構
成する。次に１層５Ｃを抵抗加熱法あるいは電子ビーム
加熱法によってλ＝２２５０でλ／８の膜厚で蒸着する
。次に第２Ｈ層５２とＭ層５３とをλ＝２２５０でλ／
４の膜厚で１８１ｉまで積層する。次に第１Ｈ層５１を
λ−２２５０ｎｍでλ／８蒸着する。なお、第２Ｈ層５
２、Ｍｌｆ５３及びＬＩＩ５Ｃも第１）−１１ｉ５１と
同様に周知の真空蒸着法により成膜した。このようにし
て第２誘電体多層１１５Ｂを構成する。以上の第１誘電
体多層膜５Ａ、中間膜であるＬｌｌ’５Ｃ及び前記中間
膜５Ｃより、Ｐ波透過率の波長による変動を小さくする
ことが出来る。

第３図は第１透光性基体側誘電体多［１膜５の計算分光
反射率曲線を示す図である。

図中、ＰはＰ成分の反射率を示し、ＳはＳ成分の反射率
を示す。

第２透光性基体側誘電体多１１６は、第１透光性基体側
誘電体多層ｓ１５と同様な構成を有し、膜厚のみ異なる
。即ち、λ＝１８５０ｎｍで蒸着する。

第４図はす第２透光性基体側誘電体多１膜の計算分光反
射率曲線を示す図である。

図中、ＰはＯ成分の反射率を示し、ＳはＳ成分の反射率
を示す。

以上の第１透光性基体１及び第２透光性基体２は接着剤
７である光学ボンド（３０４１スリ一ボンド商品名）を
介して第１図に示す如く接着される。

第５図は本実施例に係わる偏光ビームスプリッタの赤外
域の分光透過率を示す図である。

図中ＰはＰ成分の透過率を示し、ＳはＳ成分の透過率を
示す。本実施例の偏光ビームスプリッタＢＳによれば、
１ｌ１００ｎから１６５０ｎｍｔで５００ｎｍ以上の広
帯域に亘ってＳ成分は透過光がなく、Ｐ成分は９５％以
上の透過率を得ることが出来る。

波長１３００ｎｍと１５５０ｎｍのレーザ光の測定によ
ると偏光ビームスプリッタＢＳの特性として重視される
透過率消光比は、両波長とも一４０ｄＢ以上である。

以上において、蒸着時の中心波長とは、偏光ビームスプ
リッタに構成した時に１３００ｎｍ又は１５５０ｎｍで
Ｓ成分が全反射する様に設計された膜厚を垂直入射の光
学モニターと干渉フィルタλｎｍで各々の誘電体膜を制
ａする場合における干渉フィルタのλのことを言う。

尚、以上において、第１透光性基体側誘電体多層ｌＩ５
及び第２透光性基体側誘電体多１１膜６をそれぞれ別ロ
フトで形成したが、真空チャンバー内の膜厚のバラツキ
を少なくするための真空蒸着装置内のシャヘイ板を取り
外し、膜厚のバラツキを生ずる如く配置すれば、同ロフ
トで蒸着時の中心波長の異なるものを作ることが出来る
。あるいは蒸発源からの一方の被蒸着物の距離を変えて
も同様に蒸着時の中心波長の異なるものを作ることがで
きる。

また、上述した実施例によれば、第１及び第２８１１５
１．５２、Ｍ層５３及びＬ層５Ｃに膜応力の度合が小さ
く出来、各々の膜応力をうち消し合う構成にしたため、
接着剤７と、第１透光性基体側誘電体多層膜５及び第２
透光性基体側誘電体多誘電体躾を劣化させる湿気に強い
。従って接着剤７の吸水性を考慮する必要がなく、接着
剤７の選択の幅が広がるという利点を有する。

尚、以上において、８層にはＴｉＯ２，０Ｈ−３（オプ
トライン　商品名）等に代えることが出来る。

（考案の効果）以上の説明から明らかな如く本発明によれば、第１透光
性基体と、この第１透光性基体に接着される第２透光性
基体との間の接着部に誘電体多層膜を介在させてなる偏
光ビームスプリッタにおいて、前記誘電体多層膜を、第
１透光性基体側に付着した第１透光性基体側誘電体多層
膜と、第２透光性基体側に付着した第２透光性基体側誘
電体多ＭＭとから構成するとともに、前記第１透光性基
体側誘電体多層膜及び第２透光性基体側誘電体多ｍ１ｌ
ｌを各々高屈折率層、中屈折率層及び低屈折率層から構
成し、前記第１透光性基体側誘電体多層膜の蒸着時の中
心波長と、前記第２透光性基体側誘電体多層膜の蒸着時
の中心波長とを異ならせて偏光ビームスプリッタを構成
したため、広帯域に亘ってＰ波とＳ波を分離することが
出来、従って汎用性の高い偏光ビームスプリッタを提供
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる偏光ビームスプリッタの一実施
例を示す構成図、第２図は第１透光性基体側透光性基体
側誘電体多層膜の構成図、第３図は第１透光性基体側誘
電体多層膜の計算分光反射率曲線を示す図、第４図は第
２透光性基体側誘電体多層膜の計算分光反射率曲線を示
す図、第５図は本発明の一実施例に係わる偏光ビームス
プリッタの分光透過率曲線を示す図、第６図は従来の偏
光ビームスプリッタの構成図、第７図及び第８図は従来
の偏光ビームスプリッタの分光反射率曲線を示す図であ
る。１・・・第１透光性基体２・・・第２透光性基体３・・・接着剤４・・・誘電体多層膜５・・・第１透光性基体側誘電体多層膜６・・・第２透
光性基体側誘電体多層膜Ｈ・・・高屈折率層し・・・低屈折率層Ｍ・・・中屈折率層第２図

Claims

【特許請求の範囲】第１透光性基体と、この第１透光性基体に接着される第
２透光性基体との間の接着部に誘電体多層膜を介在させ
てなる偏光ビームスプリッタにおいて、前記誘電体多層膜は、第１透光性基体側に付着した第１
透光性基体側誘電体多層膜と、第２透光性基体側に付着
した第２透光性基体側誘電体多層膜とからなり、前記第
１透光性基体側誘電体多層膜及び第２透光性基体側誘電
体多層膜は各々高屈折率層、中屈折率層及び低屈折率層
を備えてなり、前記第１透光性基体側誘電体多層膜の蒸
着時の中心波長と、前記第２透光性基体側誘電体多層膜
の蒸着時の中心波長とを異ならせたことを特徴とする偏
光ビームスプリッタ。