JPH08211217A - Diffraction grating type polarizer and its production - Google Patents

Diffraction grating type polarizer and its production

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JPH08211217A
JPH08211217A JP1485395A JP1485395A JPH08211217A JP H08211217 A JPH08211217 A JP H08211217A JP 1485395 A JP1485395 A JP 1485395A JP 1485395 A JP1485395 A JP 1485395A JP H08211217 A JPH08211217 A JP H08211217A
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JP
Japan
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optical element
refractive index
birefringent material
diffraction grating
type polarizer
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JP1485395A
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Inventor
Shinji Iwatsuka
信治 岩塚
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TDK Corp
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Abstract

PURPOSE: To facilitate the production management and design of a diffraction grating type polarizer and to improve the stability of its performance in terms of the lapse of time. CONSTITUTION: This diffraction grating type polarizer consists of first regions where first optical elements 3, double refraction materials 1 and second optical elements 4 are joined in this order through adhesive layers and second regions where the first optical elements 3 and the second optical elements 4 are joined through adhesive layers. The refractive index nE1 of the first optical elements 3 constituting the first and second regions, the refractive index nE2 of the second optical elements 4, the refractive indices nB1 , nB2 for the two intrinsic linearly polarized light of the double refraction materials 1 and the thickness dB of the double refraction materials 1 nearly satisfy (nB2 -nE2 )dB=(M+1/2)λ(where M is an arbitrary number, λ is the wavelength of light) and nB1 =nE1 =nE2 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、従来の偏光子に代わる
量産性に優れた回折格子型偏光子及びその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diffraction grating type polarizer excellent in mass productivity as an alternative to a conventional polarizer and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
偏光子としては次のような種々のものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the problems to be solved by the invention
The following various polarizers are known.

【0003】(1)いわゆるポライロイド板と呼ばれる
二色性偏光子: このタイプの偏光子は,消光比が低く
損失が大きいため,光アイソレータのような精密な光部
品には使用するのが困難であった。
(1) Dichroic polarizer known as a so-called polaroid plate: This type of polarizer has a low extinction ratio and a large loss, so that it is difficult to use it for a precision optical component such as an optical isolator. there were.

【0004】(2)複屈折結晶を用いた偏光プリズム:
このタイプの偏光子は,水晶、方解石、フッ化マグネ
シウムなどの複屈折性の材料を用い、それらを結晶軸に
対して所定の角度で切り出してプリズム状に加工しなけ
ればならないため、材料コストが高く且つ製造が容易で
なかった。
(2) Polarizing prism using a birefringent crystal:
This type of polarizer uses a birefringent material such as quartz, calcite, magnesium fluoride, etc., and these must be cut out at a predetermined angle with respect to the crystal axis and processed into a prism shape, so the material cost is low. It was expensive and not easy to manufacture.

【0005】(3)複屈折結晶板: このタイプの偏光
子は,一方の偏光のビームを位置ずれさせることにより
1つの偏光を選択する機能を有するもので、平行ビーム
系で使用するには板厚を厚くする必要があり,薄型にす
ることが困難であった。
(3) Birefringent crystal plate: This type of polarizer has a function of selecting one polarization by shifting the beam of one polarization, and is a plate for use in a parallel beam system. It was necessary to increase the thickness and it was difficult to reduce the thickness.

【0006】(4)偏光ガラス: このタイプの偏光子
は,特性が優れており又薄型にもできるが、製作が難し
く高価であった。
(4) Polarizing glass: This type of polarizer has excellent characteristics and can be made thin, but it is difficult to manufacture and expensive.

【0007】一方,上述の偏光子に代わるものとして,
小形で量産性が高いことを特徴とする複屈折性回折格子
型偏光子が知られている。
On the other hand, as an alternative to the above-mentioned polarizer,
A birefringent diffraction grating type polarizer is known which is small in size and has high mass productivity.

【0008】(5)複屈折性回折格子型偏光子: この
タイプの偏光子は,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り,以下のものが知られてい
る。
(5) Birefringent Diffraction Grating-Type Polarizer: This type of polarizer separates optical paths by utilizing the difference in diffraction efficiency due to polarized light, and the following are known.

【0009】(5−1)特開昭63−55501による
もの: ニオブ酸リチウムにプロトンイオン交換を施す
ことにより回折格子を形成した偏光子である。しかしな
がら,この偏光子は,回折格子を形成するニオブ酸リチ
ウムの単結晶基板が高価なため安価に製造することがで
きないという問題や、偏光の位相差を高精度で制御する
ことが困難なため再現性良く安定的に製造することがで
きないという問題があった。
(5-1) According to JP-A-63-55501: A polarizer having a diffraction grating formed by subjecting lithium niobate to proton ion exchange. However, this polarizer has a problem that it cannot be manufactured at low cost because the single crystal substrate of lithium niobate that forms the diffraction grating is expensive, and it is difficult to control the polarization phase difference with high accuracy. There was a problem that it could not be manufactured stably with good performance.

【0010】(5−2)特開平2−156205号によ
るもの: 光学異方性を持つ結晶板の主面に設けた周期
的な溝の底に誘電体層を設けた偏光子である。しかしな
がら,この偏光子は,安価に製造することはできるが,
溝の深さ及び誘電体層の厚さを精密に制御することが困
難なため,偏光の位相差を高精度で制御することができ
ず,(51)と同様に再現性良く安定的に製造すること
ができなかった。
(5-2) According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-156205: A polarizer in which a dielectric layer is provided at the bottom of periodic grooves provided on the main surface of a crystal plate having optical anisotropy. However, although this polarizer can be manufactured at low cost,
Since it is difficult to precisely control the groove depth and the thickness of the dielectric layer, it is not possible to control the polarization phase difference with high precision, and as in (51), it is possible to manufacture with good reproducibility and stability. I couldn't.

【0011】(5−3)特開平6−308326号によ
るもの: 本発明者による(5−2)の偏光子の改良発
明である。この偏光子は,図6に示したように光学素子
10の上面に接合された均一な厚さの複屈折材料1に対
して光学素子10へ貫通する溝加工を施し,その後,こ
の溝を接着性充填剤12で埋めたものであるから,溝の
深さにかかわらず複屈折材料1の厚さを一定にすること
ができる。従って,溝の深さの精度に対する偏光子の性
能の依存性が排除されている。
(5-3) According to Japanese Patent Laid-Open No. 6-308326: It is an improved invention of the polarizer of (5-2) by the present inventor. In this polarizer, as shown in FIG. 6, the birefringent material 1 having a uniform thickness bonded to the upper surface of the optical element 10 is grooved to penetrate the optical element 10, and then the groove is bonded. The birefringent material 1 can be made to have a constant thickness regardless of the depth of the groove, because the birefringent material 1 is filled with the conductive filler 12. Therefore, the dependence of the performance of the polarizer on the accuracy of the groove depth is eliminated.

【0012】しかしながら,この偏光子の場合,その性
能が溝に充填された接着性充填剤の屈折率に依存するた
め,一定の性能を有する偏光子を安定的に製造するため
には接着性充填剤の混合比(接着性充填剤の成分である
混合物の混合比)及び硬化条件等を一定に管理する必要
があり、その管理が容易でなかった。又,この偏光子に
は次のような問題点もあった。
However, in the case of this polarizer, its performance depends on the refractive index of the adhesive filler filled in the groove, and therefore, in order to stably manufacture a polarizer having a certain performance, the adhesive filler is used. The mixing ratio of the agents (mixing ratio of the mixture which is a component of the adhesive filler), the curing conditions, and the like need to be constantly controlled, which is not easy to control. In addition, this polarizer has the following problems.

【0013】(1)所望の性能を有する偏光子を得るた
めには,接着性充填剤の屈折率を高精度で調整する必要
があり,その調整の精度が良くなかった。例えば特公昭
63−28448に示されているエポキシ樹脂硬化物の
屈折率調整方法に於いては、屈折率の調整可能な精度は
0.001程度である。
(1) In order to obtain a polarizer having desired performance, it is necessary to adjust the refractive index of the adhesive filler with high precision, and the precision of the adjustment is not good. For example, in the method of adjusting the refractive index of the epoxy resin cured product disclosed in JP-B-63-28448, the accuracy with which the refractive index can be adjusted is about 0.001.

【0014】(2)硬化前に硬化後の屈折率を正確に予
想することが困難なため,偏向子の設計効率が良くなか
った(相当回数の、試作が必要だった)。
(2) Since it was difficult to accurately predict the refractive index after curing before curing, the design efficiency of the deflector was not good (a considerable number of trials were required).

【0015】(3)接着性充填剤が樹脂材料であるた
め、耐環境性が悪く経時的に接着性充填剤の屈折率が変
化し、偏光子の性能が低下(消光比の低下)することが
あった。
(3) Since the adhesive filler is a resin material, the environment resistance is poor and the refractive index of the adhesive filler changes over time, and the performance of the polarizer deteriorates (the extinction ratio decreases). was there.

【0016】そこで、本発明は(53)の偏光子に於け
る接着性充填剤に依存する上記問題点を改善し、製造管
理及び設計が容易で,経時的な性能の安定性の高い回折
格子型偏光子及びその製造方法を提供することを目的と
する。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems depending on the adhesive filler in the polarizer of (53), facilitates manufacturing control and design, and has a highly stable performance with time. An object of the present invention is to provide a type polarizer and a manufacturing method thereof.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の回折格子
型偏光子は,第1の光学素子、複屈折材料、第2の光学
素子とがこの順で接着層を介して接合されている第1の
領域と、第1の光学素子、第2の光学素子とが接着層を
介して接合されている第2の領域とからなり、且つ前記
第1の領域、第2の領域を構成する第1の光学素子の屈
折率nE1、第2の光学素子の屈折率nE2、複屈折材料の
2つの固有の直線偏光に対する屈折率nB1、nB2、及び
複屈折材料の厚さdB が、 (nB2−nE2)dB =(M+1/2)λ(ここにMは任
意の整数、λは光の波長) 及び nB1=nE1=nE2 をほぼ満足すること特徴とするものである。
In the diffraction grating type polarizer according to claim 1, the first optical element, the birefringent material and the second optical element are bonded in this order through an adhesive layer. It comprises a first region and a second region in which the first optical element and the second optical element are bonded to each other via an adhesive layer, and constitutes the first region and the second region. refractive index of the first optical element n E1, the thickness of the refractive index n B1, n B2, and the birefringent material to the refractive index n E2, 2 one unique linear polarization of the birefringent material of the second optical element d B , (N B2 −n E2 ) d B = (M + 1/2) λ (where M is an arbitrary integer and λ is the wavelength of light) and n B1 = n E1 = n E2 are substantially satisfied. It is a thing.

【0018】請求項2記載の回折格子型偏光子は,請求
項1記載の回折格子型偏光子に於いて第1の光学素子及
び第2の光学素子の双方が同一材質の光学ガラスであり
且つ複屈折材料が水晶であることを特徴とするものであ
る。
A diffraction grating type polarizer according to a second aspect is the diffraction grating type polarizer according to the first aspect, in which both the first optical element and the second optical element are optical glass made of the same material, and The birefringent material is quartz.

【0019】請求項3記載の回折格子型偏光子の製造方
法は,2つの固有の直線偏光に対する屈折率nB1、nB2
を有する複屈折材料と、nB1とほぼ同一の屈折率nE1
有する第1の光学素子を,第1の接着剤を介在して接合
する工程と、前記接合前もしくは接合後に屈折率nB2
有する前記複屈折材料と、nB1とほぼ同一の屈折率nE2
を有する第2の光学素子に於いて,複屈折材料の厚さd
B が (nB2−nE2)dB =(M+1/2)λ(ここにMは任
意の整数、λは光の波長) を満足するように複屈折材料を研磨する工程と、前記複
屈折材料に第1の光学素子に達する深さで一定間隔を有
する複数個の第1の溝を形成する工程と、第2の光学素
子に前記第1の溝の深さとほぼ同一の深さで一定間隔を
有する複数個の第2の溝を形成する工程と,前記第1の
溝を形成した部材と前記第2の溝を形成した部材のそれ
ぞれの凹凸部を第2の接着剤を介在して嵌合させ接合す
る工程とからなることを特徴とするものである。請求項
4記載の回折格子型偏光子の製造方法は,請求項3記載
の回折格子型偏光子に於いて第1の光学素子及び第2の
光学素子の双方が同一材質の光学ガラスであり且つ複屈
折材料が水晶であることを特徴とするものである。
A method of manufacturing a diffraction grating type polarizer according to a third aspect of the present invention is a method of manufacturing two types of linearly polarized light having refractive indices n B1 and n B2.
And a first optical element having a refractive index n E1 having substantially the same refractive index n E1 as that of n B1 and a refractive index n B2 before or after the bonding. And a refractive index n E2 that is substantially the same as n B1.
In the second optical element having, the thickness d of the birefringent material
B is (n B2 -n E2) d B = (M + 1/2) λ ( where M is an arbitrary integer, lambda is the wavelength of light) and polishing the birefringent material so as to satisfy, the birefringent A step of forming a plurality of first grooves in the material having a constant interval at a depth reaching the first optical element; and a second optical element having a constant depth substantially equal to the depth of the first groove. A step of forming a plurality of second grooves having a space, and the concave and convex portions of each of the member having the first groove and the member having the second groove, with a second adhesive interposed. It is characterized by comprising a step of fitting and joining. A method of manufacturing a diffraction grating type polarizer according to a fourth aspect is the diffraction grating type polarizer according to the third aspect, wherein both the first optical element and the second optical element are optical glass made of the same material, and The birefringent material is quartz.

【0020】[0020]

【作用】請求項1記載の回折格子型偏光子について、回
折格子型偏光子の動作原理と合わせて説明する。
The diffraction grating type polarizer according to claim 1 will be described together with the operation principle of the diffraction grating type polarizer.

【0021】図1のように第1の領域8と第2の領域9
を有する偏光子に於いて第1の領域8を透過する光と第
2の領域9を透過する光の位相差をφとすると0次回折
光の強度、すなわち直進する光の透過率Tは偏光子の厚
さが充分薄い場合、次の近似式で与えられる。
As shown in FIG. 1, a first area 8 and a second area 9
If the phase difference between the light passing through the first region 8 and the light passing through the second region 9 is φ, the intensity of the 0th-order diffracted light, that is, the transmittance T of the light traveling straight ahead is Is sufficiently thin, it is given by the following approximate expression.

【0022】T=cos2(φ/2) ここで、2つの直交する直線偏光の一方の直線偏光に対
する位相差をφ1、透過率をT1、他方の直線偏光に対
する位相差をφ2、透過率をT2とすれば、T1がほぼ
1(φ1がほぼ0deg)で、T2がほぼ0(φ2がほ
ぼ180deg)の場合に偏光子として動作する。通
常,T1の制御は比較的容易なため,T2を制御する精
度が問題となる。
T = cos 2 (φ / 2) where the phase difference between one of the two orthogonal linearly polarized lights is φ1, the transmittance is T1, the phase difference between the other linearly polarized light is φ2, and the transmittance is If it is T2, it operates as a polarizer when T1 is approximately 1 (φ1 is approximately 0 deg) and T2 is approximately 0 (φ2 is approximately 180 deg). Usually, since the control of T1 is relatively easy, the accuracy of controlling T2 becomes a problem.

【0023】つまり、消光比T2/T1の値を小さい場
合に、偏光子として動作する。従って、T1がほぼ1と
すれば,T2の値が0に近づくようにφ2の値を高精度
で制御しなければならない。例えば消光比を0.000
5以下にするためにはφ2が180±2.6degとな
るように制御する必要がある。
That is, when the extinction ratio T2 / T1 is small, it operates as a polarizer. Therefore, if T1 is approximately 1, the value of φ2 must be controlled with high accuracy so that the value of T2 approaches 0. For example, an extinction ratio of 0.000
In order to make it 5 or less, it is necessary to control φ2 to be 180 ± 2.6 deg.

【0024】一方,本発明の回折格子型偏光子に於いて
は,第1の領域を構成する複屈折材料(厚さdB )の屈
折率nB1,nB2と第2の領域を構成する第2の光学素
子の屈折率nE2の差によって上述の位相差φが生じさせ
ている。
On the other hand, in the diffraction grating type polarizer of the present invention, the birefringent material (thickness d B ) constituting the first region constitutes the second region and the refractive indices n B1 and n B2 . The above-mentioned phase difference φ is caused by the difference in the refractive index n E2 of the second optical element.

【0025】請求項1記載の回折格子型偏光子によれ
ば、第1の光学素子の屈折率nE1と第2の光学素子の屈
折率nE2がほぼ同一で、接合層による影響が小さい(接
合層の厚さが薄いためその影響が小さい)ため、φ1,
φ2は次の式で与えられる。
According to the diffraction grating type polarizer of the first aspect, the refractive index n E1 of the first optical element and the refractive index n E2 of the second optical element are substantially the same, and the influence of the bonding layer is small ( Since the thickness of the bonding layer is thin, its effect is small).
φ2 is given by the following equation.

【0026】 φ1={360deg×(nB1−nE2)dB }/λ φ2={360deg×(nB2−nE2)dB }/λ ここで,複屈折材料の屈折率nB1と第2の光学素子の
屈折率nE2をほぼ同一にすれば,φ1については,特に
制御を必要としない。φ2については,複屈折材料の屈
折率nB1と第2の光学素子の屈折率nE2はその材質よ
って定まるため、複屈折材料の厚さdB を精度良く製作
するだけでφ2を高精度で制御することができる。
Φ1 = {360 deg × (n B1 −n E2 ) d B } / λ φ2 = {360 deg × (n B2 −n E2 ) d B } / λ where the refractive index n B1 of the birefringent material and the first If the refractive indices n E2 of the second optical elements are made substantially the same, φ1 does not require any particular control. Regarding φ2, since the refractive index n B1 of the birefringent material and the refractive index n E2 of the second optical element are determined depending on the material, φ2 can be accurately manufactured by simply manufacturing the thickness d B of the birefringent material. Can be controlled.

【0027】又,製作前に,第2の光学素子の屈折率n
E2と複屈折材料の一方の屈折率nB2とを精密に測定でき
るので,偏光子の設計(複屈折材料の厚さdBの設定
等)及び位相差φ2の制御が容易となる。
Also, before fabrication, the refractive index n of the second optical element is
Since E2 and the refractive index n B2 of one of the birefringent materials can be accurately measured, it becomes easy to design the polarizer (setting the thickness d B of the birefringent material, etc.) and control the phase difference φ 2.

【0028】請求項2記載の回折格子型偏光子によれ
ば、第1の光学素子と第2の光学素子の双方が同一材質
の光学ガラスを用いたことにより、より精密(実用レベ
ルで±0.0002の精度)な屈折率の制御が可能とな
る。又、光学ガラスの屈折率は、水晶の屈折率と一致さ
せ易いため、φ1が0degになるように光学ガラスの
屈折率を制御することが,より容易となる。更に、光学
ガラス及び水晶は耐環境性も優れているため、経時的に
屈折率が変化し偏光子の性能が低下(消光比の低下)す
ることがほとんどない。
According to the diffraction grating type polarizer of the second aspect, since both the first optical element and the second optical element use the optical glass made of the same material, it is more precise (± 0 at a practical level). It is possible to control the refractive index with an accuracy of 0.0002). Further, since the refractive index of the optical glass easily matches the refractive index of the crystal, it becomes easier to control the refractive index of the optical glass so that φ1 becomes 0 deg. Further, since the optical glass and the crystal are also excellent in environmental resistance, the refractive index is hardly changed with time and the performance of the polarizer is hardly deteriorated (the extinction ratio is decreased).

【0029】請求項3記載の回折格子型偏光子の製造方
法によれば、請求項1記載の回折格子型偏光子を、再現
性良く安定的に製造することができる。
According to the manufacturing method of the diffraction grating type polarizer of the third aspect, the diffraction grating type polarizer of the first aspect can be stably manufactured with good reproducibility.

【0030】請求項4記載の回折格子型偏光子の製造方
法によれば、請求項2記載の回折格子型偏光子を、再現
性良く安定的に製造することができる。
According to the manufacturing method of the diffraction grating type polarizer of the fourth aspect, the diffraction grating type polarizer of the second aspect can be stably manufactured with good reproducibility.

【0031】[0031]

【実施例】本実施例の偏光子について、その製造工程に
従って図面を参照して説明する。
EXAMPLE The polarizer of this example will be described with reference to the drawings in accordance with its manufacturing process.

【0032】工程1:2つの固有の直線偏光に対する屈
折率nB1、nB2を有する複屈折材料と、nB1とほぼ同一
の屈折率nE1、nE2を有する第1の光学素子、第2の光
学素子を用意する。この複屈折材料を、 (nB2−nE2)dB =(M+1/2)λ(ここにMは任
意の整数、λは光の波長) を満足する厚さdB になるように均一な厚さに研磨す
る。
Step 1: a birefringent material having refractive indices n B1 and n B2 for two unique linearly polarized lights, and a first optical element having a refractive index n E1 and n E2 substantially the same as n B1 ; Prepare the optical element of. This birefringent material is made uniform to have a thickness d B that satisfies (n B2 −n E2 ) d B = (M + ½) λ (where M is an arbitrary integer and λ is the wavelength of light). Grind to thickness.

【0033】工程2:図2に示したように、屈折率nE1
の第1の光学素子3と複屈折材料1を接着剤(第1の接
着層2を形成する)を用いて接合する。工程1で行っ
た、複屈折材料1を所定の厚さへ研磨する工程は、本工
程(接合工程)の後に行っても良い。
Step 2: As shown in FIG. 2, the refractive index n E1
The first optical element 3 and the birefringent material 1 are bonded with an adhesive (forming the first adhesive layer 2). The step of polishing the birefringent material 1 to a predetermined thickness, which is performed in step 1, may be performed after this step (bonding step).

【0034】工程3:図3のように、ダイシングソ−や
外周切断機等により複屈折材料1に間隔w1で幅w2の
第1の溝6を複数個形成する。ここで、w1はw2より
わずかに狭くすることが好ましい。又、第1の溝6の深
さを複屈折材料1を貫通して第1の光学素子3に達する
ように定める。この工程で除去されなかった複屈折材料
1の厚さは、第1の溝6の深さにかかわらず常に一定と
なる。
Step 3: As shown in FIG. 3, a plurality of first grooves 6 having a width w2 are formed in the birefringent material 1 at intervals w1 by using a dicing saw, a peripheral cutting machine or the like. Here, it is preferable that w1 be slightly narrower than w2. Further, the depth of the first groove 6 is determined so as to penetrate the birefringent material 1 and reach the first optical element 3. The thickness of the birefringent material 1 not removed in this step is always constant regardless of the depth of the first groove 6.

【0035】工程4:工程3とは別に、図4に示したよ
うに、複屈折材料1の一方の屈折率nB1とほぼ同一の屈
折率nE2を有する第2の光学素子4に、ダイシングソ−
や外周切断機等により工程3で形成した第1の溝と同一
形状(溝の間隔、幅、深さが同一)の第2の溝7を形成
する。
Step 4: Separately from Step 3, as shown in FIG. 4, a dicing solution is applied to the second optical element 4 having a refractive index n E2 that is substantially the same as one refractive index n B1 of the birefringent material 1. −
A second groove 7 having the same shape (same groove interval, width, and depth) as the first groove formed in the step 3 is formed by using an outer peripheral cutting machine or the like.

【0036】工程5:図5に示したように、工程3で作
製した第1の光学素子3、複屈折材料1及び第1の接着
層2からなる部分(図3)と、工程4で作製した第2の
光学素子4からなる部分(図4)にそれぞれ設けられて
いる凹凸部分を、接着剤(第2の接着層5を形成する)
を介在して嵌合させ接合する。
Step 5: As shown in FIG. 5, a portion (FIG. 3) composed of the first optical element 3, the birefringent material 1 and the first adhesive layer 2 produced in the step 3 and the step 4 is produced. The concave and convex portions provided on the respective portions formed of the second optical element 4 (FIG. 4) are adhesive (form the second adhesive layer 5).
And fit and join.

【0037】このようにして得られた偏光子は、2つの
固有の直線偏光に対し次のように動作する。尚,ここで
接着層の厚さは十分に薄く無視できるものとする。
The polarizer thus obtained operates as follows for two unique linearly polarized lights. The thickness of the adhesive layer is assumed to be sufficiently thin and can be ignored.

【0038】(1)nB1に対する直線偏光 複屈折材料1の一方の屈折率nB1と第1の光学素子3、
第2の光学素子4の屈折率nE1、nE2はほぼ同じ屈折率
であり、領域1と領域2を通過する光の位相差φ1はほ
ぼ0degとなり光は回折せず損失なく直進する。
(1) Linearly polarized light with respect to n B1 One refractive index n B1 of the birefringent material 1 and the first optical element 3,
The refractive indices n E1 and n E2 of the second optical element 4 are almost the same, and the phase difference φ1 of the light passing through the regions 1 and 2 is almost 0 deg, and the light does not diffract and goes straight without loss.

【0039】(2)nB2に対する直線偏光 複屈折材料1の一方の屈折率nB2と第2の光学素子4の
屈折率nE2は、 (nB2−nE2)dB =(M+1/2)λ(ここにMは任
意の整数、λは光の波長) をほぼ満足しているので、領域1と領域2とを通過する
光の位相差φ2はほぼ180degとなり光は回折す
る。
(2) Linearly polarized light with respect to n B2 The refractive index n B2 of one of the birefringent materials 1 and the refractive index n E2 of the second optical element 4 are (n B2 −n E2 ) d B = (M + 1/2) ) (Where M is an arbitrary integer and λ is the wavelength of light) is substantially satisfied, so that the phase difference φ2 of the light passing through the regions 1 and 2 becomes approximately 180 deg and the light is diffracted.

【0040】ここで、複屈折材料としては透明な複屈折
材料であればあらゆるものを使用することができる。代
表的な材料として水晶、方解石、サファイア、ADP、
KDP、ルチルなどがあるが,特に安価で加工が容易な
水晶は,本発明の複屈折材料として好適である。
As the birefringent material, any transparent birefringent material can be used. Typical materials are quartz, calcite, sapphire, ADP,
Although there are KDP, rutile, and the like, quartz, which is particularly inexpensive and easy to process, is suitable as the birefringent material of the present invention.

【0041】第1の光学素子、第2の光学素子としては
透明な等方性材料であればあらゆるものを使用できる
が、屈折率を高精度で制御することができる光学ガラス
を使用することが好ましい。又,第1の光学素子と第2
の光学素子は屈折率が同一であれば材質は異なってもよ
いが、同一の材質であることが好ましい。
As the first optical element and the second optical element, any transparent isotropic material can be used, but optical glass whose refractive index can be controlled with high precision is used. preferable. Also, the first optical element and the second
The optical elements may be made of different materials as long as they have the same refractive index, but the same material is preferable.

【0042】又,複屈折材料として水晶を使用し,第1
の光学素子、第2の光学素子として同一材質の光学ガラ
スを使用すれば,光学ガラスの屈折率nE1,nE2は、水
晶の一方の屈折率nB1に一致させ易いため位相差φを0
degにすることがより容易となる。
Further, quartz is used as the birefringent material, and the first
If optical glasses made of the same material are used as the second optical element and the second optical element, the phase difference φ is 0 because the refractive indexes n E1 and n E2 of the optical glass easily match one of the refractive indexes n B1 of the crystal.
It is easier to make the deg.

【0043】第1の接着層と第2の接着層については厚
さが十分薄ければ、接着層の屈折率は回折格子型偏光子
の性能にほとんど影響しないが、第1の光学素子、第2
の光学素子と接着層との境界部での光の散乱損失及び反
射損失を低減するためには、接着層の屈折率と第1の光
学素子及び第2の光学素子の屈折率が同一であることが
望ましい。つまり,接着層の屈折率と第1の光学素子及
び第2の光学素子の屈折率が異なる場合には,溝加工を
施した凹部の面の粗さに応じた,散乱損失及び反射損失
を生じるが,接着層の屈折率と第1の光学素子及び第2
の光学素子の屈折率を同一にすれば,屈折率の異なる境
界部が無くなるため散乱損失及び反射損失を抑制するこ
とができる。
If the thickness of the first adhesive layer and the second adhesive layer is sufficiently thin, the refractive index of the adhesive layer has almost no influence on the performance of the diffraction grating type polarizer, but the first optical element, Two
In order to reduce light scattering loss and reflection loss at the boundary between the optical element and the adhesive layer, the refractive index of the adhesive layer and the refractive index of the first optical element and the second optical element are the same. Is desirable. That is, when the refractive index of the adhesive layer and the refractive index of the first optical element and the second optical element are different, scattering loss and reflection loss occur depending on the roughness of the surface of the grooved recess. Is the refractive index of the adhesive layer and the first optical element and the second
If the refractive indexes of the optical elements are the same, there is no boundary portion having a different refractive index, so that scattering loss and reflection loss can be suppressed.

【0044】次に、複屈折材料としてxカット水晶板
を、第1の光学素子、第2の光学素子として材質FEL
1の光学ガラスを用いた場合について具体的数値を示し
説明する。ここで、波長1550nmにおいて水晶の常
光の屈折率はnB1=1.52781、異常光の屈折率は
B2=1.53630、FEL1の屈折率はnE1=nE2
=1.52854であった。
Next, an x-cut quartz plate is used as a birefringent material, and a material FEL is used as the first optical element and the second optical element.
A case where the optical glass No. 1 is used will be described by showing specific numerical values. Here, at a wavelength of 1550 nm, the refractive index of the ordinary light of the crystal is n B1 = 1.52781, the refractive index of the extraordinary light is n B2 = 1.53630, and the refractive index of FEL1 is n E1 = n E2.
= 1.52854.

【0045】まず、水晶板の厚さdBが100μm
((nB2−nE2)dB =λ/2の関係式より算出した)
となるように工程1の研磨処理を行った。
First, the thickness d B of the crystal plate is 100 μm.
((N B2 -n E2) was calculated from the d B = λ / 2 of the equation)
The polishing process of step 1 was performed so that

【0046】次に、接着剤としては屈折率が1.53の
エポキシ樹脂を用いて水晶板と光学ガラスを接合する工
程2の接合工程を行った。
Next, a joining step of Step 2 for joining the crystal plate and the optical glass was performed using an epoxy resin having a refractive index of 1.53 as the adhesive.

【0047】続いて、w1、w2を約100μm、溝の
深さを約150μmとして工程3と工程4の溝加工を行
った。
Subsequently, the groove processing of step 3 and step 4 was performed with w1 and w2 set to about 100 μm and the groove depth set to about 150 μm.

【0048】最後に、工程2で用いたものと同じ接着剤
(屈折率が1.53のエポキシ樹脂)を用いて工程5の
接合工程を行った。
Finally, the bonding step of step 5 was performed using the same adhesive (epoxy resin having a refractive index of 1.53) as that used in step 2.

【0049】このようにして作製した回折格子型偏光子
の光学特性を評価したところ、消光比0.0001の優
れた特性が得られた。
When the optical characteristics of the diffraction grating type polarizer produced as described above were evaluated, excellent characteristics with an extinction ratio of 0.0001 were obtained.

【0050】尚、光学ガラスの屈折率はロットにより多
少のばらつきがあるため、ロットごとに屈折率を測定
し、測定した光学ガラスの屈折率に応じて複屈折材料の
厚さdBを決定するのが望ましい。更に,上記実施例で
は,(nB2−nE2)dB =(M+1/2)λの式で,M
=0としたが,通常nB2>nE2の場合はM=0,nB2
E2の場合はM=−1とすることが望ましく,この場
合,動作する波長帯域が最も広くなる。
Since the refractive index of the optical glass varies depending on the lot, the refractive index is measured for each lot, and the thickness d B of the birefringent material is determined according to the measured refractive index of the optical glass. Is desirable. Further, in the above embodiment, Mn is expressed by the formula (n B2 −n E2 ) d B = (M + 1/2) λ.
However, when n B2 > n E2 , M = 0, n B2 <
In the case of n E2 , it is desirable to set M = −1, and in this case, the operating wavelength band becomes the widest.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明は,上述のとおり構成されている
ので,次に記載する効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0052】(1)複屈折材料の厚さだけを精度良く製
作するだけで、特性の良い回折格子型偏光子を再現性良
く安定的に製造することができる。
(1) A diffraction grating type polarizer having excellent characteristics can be stably manufactured with good reproducibility only by precisely manufacturing the thickness of the birefringent material.

【0053】(2)製作前に,主要構成部材である光学
素子及び複屈折材料の屈折率を精密に測定することがで
きるため,回折格子型偏光子の設計及び位相差の制御が
容易となる。
(2) Since the refractive indexes of the optical element and the birefringent material, which are the main constituent members, can be precisely measured before fabrication, it is easy to design the diffraction grating type polarizer and control the phase difference. .

【0054】(3)主要構成部材として,耐環境性の優
れた光学素子及び複屈折材料を使用しているため,経時
的な変化により回折格子型偏光子の性能が低下すること
がほとんどない。
(3) Since the optical element and the birefringent material having excellent environment resistance are used as the main constituent members, the performance of the diffraction grating type polarizer hardly deteriorates due to changes over time.

【0055】(4)光学素子として光学ガラス,複屈折
材料として水晶を用いれば,回折格子型偏光子の設計及
び位相差の制御がより容易となる。又、耐環境性もより
向上する。
(4) When optical glass is used as the optical element and quartz is used as the birefringent material, it becomes easier to design the diffraction grating type polarizer and control the phase difference. Also, the environmental resistance is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】回折格子型偏光子の動作原理を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the operating principle of a diffraction grating type polarizer.

【図2】本発明の偏光子の製造例の工程2を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing step 2 of the production example of the polarizer of the present invention.

【図3】本発明の偏光子の製造例の工程3を示す断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing step 3 of a production example of a polarizer of the present invention.

【図4】本発明の偏光子の製造例の工程4を示す断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing step 4 of the production example of the polarizer of the present invention.

【図5】本発明の偏光子の製造例の工程5を示す断面図
である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing step 5 of a production example of a polarizer of the present invention.

【図6】従来の偏光子を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional polarizer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 複屈折材料 2 第1の接着層 3 第1の光学素子 4 第2の光学素子 5 第2の接着層 6 第1の溝 7 第2の溝 8 第1の領域 9 第2の領域 10 光学素子 11 接着剤 12 接着性充填剤 1 Birefringent Material 2 First Adhesive Layer 3 First Optical Element 4 Second Optical Element 5 Second Adhesive Layer 6 First Groove 7 Second Groove 8 First Region 9 Second Region 10 Optics Element 11 Adhesive 12 Adhesive filler

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の光学素子、複屈折材料、第2の光
学素子とがこの順で接着層を介して接合されている第1
の領域と、第1の光学素子、第2の光学素子とが接着層
を介して接合されている第2の領域とからなり、且つ前
記第1の領域、第2の領域を構成する第1の光学素子の
屈折率nE1、第2の光学素子の屈折率nE2、複屈折材料
の2つの固有の直線偏光に対する屈折率nB1、nB2、及
び複屈折材料の厚さdB が、 (nB2−nE2)dB =(M+1/2)λ(ここにMは任
意の整数、λは光の波長) 及び nB1=nE1=nE2 をほぼ満足すること特徴とする回折格子型偏光子。
1. A first optical element, a birefringent material, and a second optical element, which are bonded in this order via an adhesive layer.
And a second region in which the first optical element and the second optical element are bonded together via an adhesive layer, and the first region and the second region are formed. refractive index n E1 of the optical element, the refractive index of the second optical element n E2, the refractive index for the two specific linear polarization of the birefringent material n B1, n B2, and the thickness d B of the birefringent material, (N B2 −n E2 ) d B = (M + 1/2) λ (where M is an arbitrary integer, λ is the wavelength of light) and n B1 = n E1 = n E2 Type polarizer.
【請求項2】 請求項1記載の回折格子型偏光子に於い
て第1の光学素子及び第2の光学素子の双方が同一材質
の光学ガラスであり且つ複屈折材料が水晶であることを
特徴とする請求項1記載の回折格子型偏光子。
2. The diffraction grating type polarizer according to claim 1, wherein both the first optical element and the second optical element are optical glass made of the same material, and the birefringent material is quartz. The diffraction grating type polarizer according to claim 1.
【請求項3】 2つの固有の直線偏光に対する屈折率n
B1、nB2を有する複屈折材料と、nB1とほぼ同一の屈折
率nE1を有する第1の光学素子を,第1の接着剤を介在
して接合する工程と、前記接合前もしくは接合後に屈折
率nB2を有する前記複屈折材料と、nB1とほぼ同一の屈
折率nE2を有する第2の光学素子に於いて,複屈折材料
の厚さdB が (nB2−nE2)dB =(M+1/2)λ(ここにMは任
意の整数、λは光の波長) を満足するように複屈折材料を研磨する工程と、前記複
屈折材料に第1の光学素子に達する深さで一定間隔を有
する複数個の第1の溝を形成する工程と、第2の光学素
子に前記第1の溝の深さとほぼ同一の深さで一定間隔を
有する複数個の第2の溝を形成する工程と,前記第1の
溝を形成した部材と前記第2の溝を形成した部材のそれ
ぞれの凹凸部を第2の接着剤を介在して嵌合させ接合す
る工程とからなることを特徴とする回折格子型偏光子の
製造方法。
3. Refractive index n for two unique linearly polarized lights
A step of joining a birefringent material having B1 and n B2 and a first optical element having a refractive index n E1 substantially the same as that of n B1 via a first adhesive, and before or after the joining In the birefringent material having a refractive index n B2 and the second optical element having a refractive index n E2 substantially the same as n B1 , the thickness d B of the birefringent material is (n B2 −n E2 ) d B = (M + 1/2) λ (where M is an arbitrary integer, λ is the wavelength of light), the step of polishing the birefringent material, and the depth of the birefringent material reaching the first optical element. And forming a plurality of first grooves having a constant interval, and a plurality of second grooves having a constant interval in the second optical element at a depth substantially equal to the depth of the first groove. And the step of forming the first groove and the concave and convex portions of the member in which the first groove is formed and the member in which the second groove is formed, with a second adhesive interposed. A method of manufacturing a diffraction grating type polarizer, comprising the steps of existing and fitting and joining.
【請求項4】 請求項3記載の回折格子型偏光子に於い
て第1の光学素子及び第2の光学素子の双方が同一材質
の光学ガラスであり且つ複屈折材料が水晶であることを
特徴とする請求項3記載の回折格子型偏光子の製造方
法。
4. The diffraction grating type polarizer according to claim 3, wherein both the first optical element and the second optical element are optical glass made of the same material, and the birefringent material is quartz. The method for producing a diffraction grating type polarizer according to claim 3.
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