JPH04174404A - 偏光ビームスプリッタ - Google Patents
偏光ビームスプリッタInfo
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- JPH04174404A JPH04174404A JP2301649A JP30164990A JPH04174404A JP H04174404 A JPH04174404 A JP H04174404A JP 2301649 A JP2301649 A JP 2301649A JP 30164990 A JP30164990 A JP 30164990A JP H04174404 A JPH04174404 A JP H04174404A
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- Japan
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- polarizing beam
- beam splitter
- polarizing
- diffused layer
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/142—Coating structures, e.g. thin films multilayers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、入射する偏光ビームの偏波面の方向によって
透過又は反射する偏光ビームスプリッタに関する。
透過又は反射する偏光ビームスプリッタに関する。
背景技術
互いに９０度異なる方向の偏光面をもつ２つの直線偏光
の一方は透過し、他方は反射する偏光ビームスプリッタ
は、光の分離器又は進行方向変換器として光学応用製品
に多く使用されている。このような偏光ビームスプリッ
タは、ウォラストンプリズムのように方解石又は水晶等
により形成することができるが、プリズムに誘電体をコ
ーティングして形成することもできる。
の一方は透過し、他方は反射する偏光ビームスプリッタ
は、光の分離器又は進行方向変換器として光学応用製品
に多く使用されている。このような偏光ビームスプリッ
タは、ウォラストンプリズムのように方解石又は水晶等
により形成することができるが、プリズムに誘電体をコ
ーティングして形成することもできる。
第４図は、プリズムによる従来の偏光ビームスプリッタ
の構造を示している。第４図において、偏光ビームスプ
リッタ１は、２個の直角プリズム１ａ及び１ｂの傾斜面
を誘電体膜でコーティングして、その傾斜面同志を接着
して形成される。このプリズム１は、その接着面（以下
、誘電体膜と称する）ｌｃが、図の縦方向に偏光面を有
する直線偏光（以下、Ｓ偏光と称する）を透過させ、横
方向に偏光面を有する直線偏光（以下、Ｐ偏光と称する
）を反射させるように組み合わされている。
の構造を示している。第４図において、偏光ビームスプ
リッタ１は、２個の直角プリズム１ａ及び１ｂの傾斜面
を誘電体膜でコーティングして、その傾斜面同志を接着
して形成される。このプリズム１は、その接着面（以下
、誘電体膜と称する）ｌｃが、図の縦方向に偏光面を有
する直線偏光（以下、Ｓ偏光と称する）を透過させ、横
方向に偏光面を有する直線偏光（以下、Ｐ偏光と称する
）を反射させるように組み合わされている。
さらに誘電体膜ＩＣは、入射光Ａの入射方向に対して４
５度の角度になるように配置されている。
５度の角度になるように配置されている。
今、Ｓ偏光Ａがプリズム１に入射するとこれを透過し、
その後１／４波長板２を透過してミラー３で反射する。
その後１／４波長板２を透過してミラー３で反射する。
ミラー３で反射した反射光は、再び１／４波長板２を透
過してプリズム１に戻る。
過してプリズム１に戻る。
この１／４波長板２は、透過する光の１／４の光路長の
厚さをもち、図のように２回透過すると直線偏光の偏光
面を９０度変換する性質をもつ。従って、反射光はＰ偏
光となり、誘電体膜ＩＣで反射して、Ｐ偏光Ｂが図に示
すようにＳ偏光Ａの入射方向とは直角の方向に反射する
。
厚さをもち、図のように２回透過すると直線偏光の偏光
面を９０度変換する性質をもつ。従って、反射光はＰ偏
光となり、誘電体膜ＩＣで反射して、Ｐ偏光Ｂが図に示
すようにＳ偏光Ａの入射方向とは直角の方向に反射する
。
ところが、このような従来の偏光ビームスプリッタは、
製造及び部品の組立・調整に手間がかかり、自動化しに
くいという問題があった。そのうえ原理的に３次元構造
のため小型化、特に薄型化が困難であるという欠点があ
った。
製造及び部品の組立・調整に手間がかかり、自動化しに
くいという問題があった。そのうえ原理的に３次元構造
のため小型化、特に薄型化が困難であるという欠点があ
った。
発明の目的
そこで本発明の目的は、組立・調整の必要がなく、かつ
２次元的構造のめ小型化の容易な偏光ビームスプリッタ
を提供することにある。
２次元的構造のめ小型化の容易な偏光ビームスプリッタ
を提供することにある。
発明の構成
本発明による偏光ビームスプリッタは、所定方向に沿っ
た偏光面の直線偏光ビームは透過し、前記所定方向とは
異なる偏光面の直線偏光ビームは反射する境界面を形成
する第１及び第２領域を有するビームスプリッタであっ
て、 前記第１及び第２領域は、ニオブ酸リチウム基板上にチ
タンを拡散してチタン拡散層を形成し、前記チタン拡散
層の一部にプロトン交換処理を施すことによって形成さ
れた構成となっている。
た偏光面の直線偏光ビームは透過し、前記所定方向とは
異なる偏光面の直線偏光ビームは反射する境界面を形成
する第１及び第２領域を有するビームスプリッタであっ
て、 前記第１及び第２領域は、ニオブ酸リチウム基板上にチ
タンを拡散してチタン拡散層を形成し、前記チタン拡散
層の一部にプロトン交換処理を施すことによって形成さ
れた構成となっている。
発明の作用
本発明による偏光ビームスプリッタにおいては、ニオブ
酸リチウム基板上にチタンを拡散してチタン拡散層を形
成し、そのチタン拡散層の一部にプロトン交換処理を施
すことによって形成された２つの領域の境界面において
、所定方向に沿った偏光面の直線偏光ビームは透過し、
所定方向とは異なる偏光面の直線偏光ビームは反射する
。
酸リチウム基板上にチタンを拡散してチタン拡散層を形
成し、そのチタン拡散層の一部にプロトン交換処理を施
すことによって形成された２つの領域の境界面において
、所定方向に沿った偏光面の直線偏光ビームは透過し、
所定方向とは異なる偏光面の直線偏光ビームは反射する
。
実施例
以下、第１ないし第３図を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図（ａ）ないしくｅ）は本発明による偏光ビームス
プリッタの製造工程を示している。同図（ａ）は強誘電
体であるＹ−ｃｕｔニオブ酸リチウム（、ＬｉＮｂ０３
）基板（以下、単に基板と略称する）である。この基
板の一方の表面は鏡面状に研磨されていてこの研磨面が
光路となる。同図（ｂ）はこの研磨面にスパッタリング
等によりチタンを蒸着して、約２００人の厚さの薄膜チ
タンを形成したものである。同図（Ｃ）は上記薄膜チタ
ンを１０００℃程度の温度で加熱して基板の内部に拡散
させてチタン拡散層を形成したものである。
プリッタの製造工程を示している。同図（ａ）は強誘電
体であるＹ−ｃｕｔニオブ酸リチウム（、ＬｉＮｂ０３
）基板（以下、単に基板と略称する）である。この基
板の一方の表面は鏡面状に研磨されていてこの研磨面が
光路となる。同図（ｂ）はこの研磨面にスパッタリング
等によりチタンを蒸着して、約２００人の厚さの薄膜チ
タンを形成したものである。同図（Ｃ）は上記薄膜チタ
ンを１０００℃程度の温度で加熱して基板の内部に拡散
させてチタン拡散層を形成したものである。
次に、このチタン拡散層の表面の１部の領域をタンタル
等の耐酸性の金属で同図（ｄ）に示すようにマスクして
、安息香酸、ビロリン酸等によってマスクされてない領
域をプロトン交換する。同図（ｅ）は、上記マスクによ
ってプロトン交換されなかったチタン拡散領域（以下、
チタン領域と称する）とチタン拡散後プロトン交換によ
って形成された領域（以下、プロトン交換領域と称する
）とが境界面で２分された様子を示している。
等の耐酸性の金属で同図（ｄ）に示すようにマスクして
、安息香酸、ビロリン酸等によってマスクされてない領
域をプロトン交換する。同図（ｅ）は、上記マスクによ
ってプロトン交換されなかったチタン拡散領域（以下、
チタン領域と称する）とチタン拡散後プロトン交換によ
って形成された領域（以下、プロトン交換領域と称する
）とが境界面で２分された様子を示している。
チタン領域、プロトン交換領域及び基板は、光線を略Ｘ
軸上または略Ｘ−Ｙ平面上を伝搬させた場合、それぞれ
常光線と異常光線に対する屈折率が異なる。本実施例で
は次のようになっている。
軸上または略Ｘ−Ｙ平面上を伝搬させた場合、それぞれ
常光線と異常光線に対する屈折率が異なる。本実施例で
は次のようになっている。
チタン領域の常光線に対する屈折率ｎｏは２．２９であ
り、異常光線に対する屈折率ｎｅは２．２１である。プ
ロトン交換領域のｎｏは２． ２４６で、ｎ６は２．３
３である。また、基板のｎｏは２．２８６であり、ｎｅ
は２．２０である。
り、異常光線に対する屈折率ｎｅは２．２１である。プ
ロトン交換領域のｎｏは２． ２４６で、ｎ６は２．３
３である。また、基板のｎｏは２．２８６であり、ｎｅ
は２．２０である。
第１図（ａ）ないしくｅ）の工程によって形成された偏
光ビームスプリッタ９の構造の断面図を第２図（ａ）及
び（ｂ）に示す。同図で基板９ｄの面にチタン領域９ｂ
とプロトン交換領域９ａとが境界面９Ｃで２分されてい
る。
光ビームスプリッタ９の構造の断面図を第２図（ａ）及
び（ｂ）に示す。同図で基板９ｄの面にチタン領域９ｂ
とプロトン交換領域９ａとが境界面９Ｃで２分されてい
る。
このような偏光ビームスプリッタ９を第３図に示す。こ
の図は偏光ビームスプリッタ９を拡散薄膜側から見た図
であり、基板（図示せず）の材料には上記したようにＸ
方向伝搬のＹ−ｃｕｔニオブ酸リチウムが用いられてい
る。
の図は偏光ビームスプリッタ９を拡散薄膜側から見た図
であり、基板（図示せず）の材料には上記したようにＸ
方向伝搬のＹ−ｃｕｔニオブ酸リチウムが用いられてい
る。
第３図において、Ｓ偏光（ＴＥモード）である入射ビー
ムＡは偏光ビームスプリッタ９の境界面９Ｃに対して、
θ１の入射角でプロトン交換領域９ａに入射する。この
入射ビームＡは境界面９ｃにおいて図のＸ方向に屈折し
つつチタン領域９ｂを透過する。このときの境界面９ｃ
と屈折ビームとのなす角度を、θ２とする。
ムＡは偏光ビームスプリッタ９の境界面９Ｃに対して、
θ１の入射角でプロトン交換領域９ａに入射する。この
入射ビームＡは境界面９ｃにおいて図のＸ方向に屈折し
つつチタン領域９ｂを透過する。このときの境界面９ｃ
と屈折ビームとのなす角度を、θ２とする。
チタン領域９ｂから出た屈折ビームは、１／４動
波長板２を透過して直線偏光から円偏光に汽虐、ミラー
３で反射する。反射後再び１／４波長板２を透過して、
円偏光がチタン領域９ｂから出た直わ 線傷光とは偏光面が９０度勲り、即ちＰ偏光（１Ｍモー
ド）となってチタン領域９ｂに戻る。ビームは境界面９
ｃに対して、屈折重大なる領域から小なる領域へ入射す
ることから、この戻りビームＢが全反射するためのθ２
の範囲は、次の式を満足する必要がある。
３で反射する。反射後再び１／４波長板２を透過して、
円偏光がチタン領域９ｂから出た直わ 線傷光とは偏光面が９０度勲り、即ちＰ偏光（１Ｍモー
ド）となってチタン領域９ｂに戻る。ビームは境界面９
ｃに対して、屈折重大なる領域から小なる領域へ入射す
ることから、この戻りビームＢが全反射するためのθ２
の範囲は、次の式を満足する必要がある。
０くθ２≦ＣＯ８’ （ｎｏＰ／ｎｏＴ）常光線に対
するプロトン交換領域９ａ及びチタン領域９ｂの屈折率
は、 ｎｏＰ−２，２４６、ｎｏＴ−２，２９であり、異常光
線に対する各々の屈折率は、ｎｅＰ＝２． ３３、 ｎ
ｅＴ−２，２１であるから、全反射角即ち屈折角θ２は
上式より、０くθ２≦１１．２’ となる。なお、θ２は第３図に示す如く境界面９ＣとＸ
方向とのなす角でもあり、即ち偏光ビームスプリッタ９
の屈折及び戻りビームの光路との変位角を表わしている
。又、入射角θ１は、１８．５＠＜０１≦２１．５’ となる。この式の１８．５°の数値は、θ２が０となる
条件より求めたものである。
するプロトン交換領域９ａ及びチタン領域９ｂの屈折率
は、 ｎｏＰ−２，２４６、ｎｏＴ−２，２９であり、異常光
線に対する各々の屈折率は、ｎｅＰ＝２． ３３、 ｎ
ｅＴ−２，２１であるから、全反射角即ち屈折角θ２は
上式より、０くθ２≦１１．２’ となる。なお、θ２は第３図に示す如く境界面９ＣとＸ
方向とのなす角でもあり、即ち偏光ビームスプリッタ９
の屈折及び戻りビームの光路との変位角を表わしている
。又、入射角θ１は、１８．５＠＜０１≦２１．５’ となる。この式の１８．５°の数値は、θ２が０となる
条件より求めたものである。
従って、入射角θ１及び偏光ビームスプリッタ９の上記
変位角を適切に選ぶことにより、入射ビームＡを透過し
て、戻りビームＢを入射ビームＡの方向とは異なる方向
に反射することができる。
変位角を適切に選ぶことにより、入射ビームＡを透過し
て、戻りビームＢを入射ビームＡの方向とは異なる方向
に反射することができる。
なお、上記実施例では、Ｙ−ｃ ｕ ｔ ＬｉＮｂ０
３を基板とし、光線が略Ｘ軸上あるいは略Ｘ−Ｙ平面上
を伝搬する場合について述べたが、Ｚ＝ｃ ｕｔ Ｌ
ｉＮｂ０３を基板とした場合、光線はＸ−Ｙ平面上を伝
搬するため、第３図における入射光Ａを１Ｍモードとす
れば出射光ＢはＴＥモードとして得ることができ、同様
に偏光ビームスプリッタとして機能する。
３を基板とし、光線が略Ｘ軸上あるいは略Ｘ−Ｙ平面上
を伝搬する場合について述べたが、Ｚ＝ｃ ｕｔ Ｌ
ｉＮｂ０３を基板とした場合、光線はＸ−Ｙ平面上を伝
搬するため、第３図における入射光Ａを１Ｍモードとす
れば出射光ＢはＴＥモードとして得ることができ、同様
に偏光ビームスプリッタとして機能する。
発明の詳細
な説明したように、本発明による偏光ビームスプリッタ
においては、ニオブ酸リチウム基板上にチタン拡散層を
形成し、そのチタン拡散層の一部にプロトン交換領域を
形成する。これら２つの領域の境界面において、所定方
向に沿った偏光面の直線偏光ビームは透過し、所定方向
とは異なる偏光面の直線偏光ビームは反射する。
においては、ニオブ酸リチウム基板上にチタン拡散層を
形成し、そのチタン拡散層の一部にプロトン交換領域を
形成する。これら２つの領域の境界面において、所定方
向に沿った偏光面の直線偏光ビームは透過し、所定方向
とは異なる偏光面の直線偏光ビームは反射する。
このように、薄型の基板に一体化した構造になっている
ので、組立・調整の必要がなく、かつ２次元的構造の小
型の偏光ビームス゛プリッタを得ることができるのであ
る。
ので、組立・調整の必要がなく、かつ２次元的構造の小
型の偏光ビームス゛プリッタを得ることができるのであ
る。
さらに、同一基板上に先導波路及び偏光ビームスプリッ
タを一体化して形成するので、光集積回路化するにも適
している。
タを一体化して形成するので、光集積回路化するにも適
している。
第１図（ａ）ないしくｅ）は本発明の偏光ビームスプリ
ッタの製造方法を示す図、第２図（ａ）及び（ｂ）は第
１図（ｅ）に示す偏光ビームスプリッタの断面図、第３
図は本発明の実施例の偏光ビームスプリッタ、第４図は
従来の偏光ビームスブ析ツタの構造図である。 主要部分の符号の説明 ９・・・・・・偏光ビームスプリッタ ９ａ・・・・・・プロトン交換領域 ９ｂ・・・・・・チタン領域 ９ｃ・・・・・・境界面
ッタの製造方法を示す図、第２図（ａ）及び（ｂ）は第
１図（ｅ）に示す偏光ビームスプリッタの断面図、第３
図は本発明の実施例の偏光ビームスプリッタ、第４図は
従来の偏光ビームスブ析ツタの構造図である。 主要部分の符号の説明 ９・・・・・・偏光ビームスプリッタ ９ａ・・・・・・プロトン交換領域 ９ｂ・・・・・・チタン領域 ９ｃ・・・・・・境界面
Claims (1)
- 所定方向に沿った偏光面の直線偏光ビームは透過し、前
記所定方向とは異なる偏光面の直線偏光ビームは反射す
る境界面を形成する第１及び第２領域を有する偏光ビー
ムスプリッタであって、前記第１及び第２領域は、ニオ
ブ酸リチウム基板上にチタンを拡散してチタン拡散層を
形成し、前記チタン拡散層の一部にプロトン交換処理を
施すことによって形成されたことを特徴とする偏光ビー
ムスプリッタ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301649A JPH04174404A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 偏光ビームスプリッタ |
| EP91109268A EP0484626B1 (en) | 1990-11-07 | 1991-06-06 | Polarizing beam splitter |
| US07/967,528 US5319494A (en) | 1990-11-07 | 1992-10-28 | Light waveguide type polarized light beam splitter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2301649A JPH04174404A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 偏光ビームスプリッタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04174404A true JPH04174404A (ja) | 1992-06-22 |
Family
ID=17899480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2301649A Pending JPH04174404A (ja) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | 偏光ビームスプリッタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5319494A (ja) |
| EP (1) | EP0484626B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04174404A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5367403A (en) * | 1992-04-08 | 1994-11-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical element and method of fabricating the same |
| JP2679570B2 (ja) * | 1993-04-02 | 1997-11-19 | 日本電気株式会社 | 偏光分離素子 |
| US5749132A (en) * | 1995-08-30 | 1998-05-12 | Ramar Corporation | Method of fabrication an optical waveguide |
| US5834055A (en) * | 1995-08-30 | 1998-11-10 | Ramar Corporation | Guided wave device and method of fabrication thereof |
| IN190212B (ja) * | 1996-07-23 | 2003-07-05 | Samsung Electronics Co Ltd | |
| US7092419B2 (en) | 2001-09-10 | 2006-08-15 | San Jose Systems, Inc. | Wavelength agile laser |
| US6987784B2 (en) * | 2001-09-10 | 2006-01-17 | San Jose Systems, Inc. | Wavelength agile laser |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3401590A (en) * | 1965-03-01 | 1968-09-17 | Sylvania Electric Prod | Optical coupler |
| US3563633A (en) * | 1968-06-27 | 1971-02-16 | Eastman Kodak Co | Phase-compensated trihedral reflectors for interferometer systems |
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1992
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0484626B1 (en) | 1995-11-29 |
| EP0484626A1 (en) | 1992-05-13 |
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