JPH09258024A - 偏光素子 - Google Patents
偏光素子Info
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- JPH09258024A JPH09258024A JP6304196A JP6304196A JPH09258024A JP H09258024 A JPH09258024 A JP H09258024A JP 6304196 A JP6304196 A JP 6304196A JP 6304196 A JP6304196 A JP 6304196A JP H09258024 A JPH09258024 A JP H09258024A
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- polarization
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出射光の強度が入射光の偏光状態に依存する
こと無く得られると共に、小型でコンパクトに構成する
ことができる偏光素子を提供すること。 【解決手段】 反射型偏光分離膜２と、この反射型偏光
分離膜２の反射側に配置されたミラー付きλ／４板３
と、反射型偏光分離膜２の入射側に配置された光路長補
償素子６とから構成され、入射光ＬP+S を垂直偏波ＬP
（ＬP1）のみに変換して出射すると共に、水平偏波ＬS
を変換垂直偏波ＬP1に変換するのに要する光路差を光路
長補償素子６により補償して垂直偏波ＬP と変換垂直偏
波ＬP1の光路長を同一にした。
こと無く得られると共に、小型でコンパクトに構成する
ことができる偏光素子を提供すること。 【解決手段】 反射型偏光分離膜２と、この反射型偏光
分離膜２の反射側に配置されたミラー付きλ／４板３
と、反射型偏光分離膜２の入射側に配置された光路長補
償素子６とから構成され、入射光ＬP+S を垂直偏波ＬP
（ＬP1）のみに変換して出射すると共に、水平偏波ＬS
を変換垂直偏波ＬP1に変換するのに要する光路差を光路
長補償素子６により補償して垂直偏波ＬP と変換垂直偏
波ＬP1の光路長を同一にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、任意の偏光状態の
入射光を直線偏光に変換する偏光素子に関する。
入射光を直線偏光に変換する偏光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の偏光素子として図７に示
す偏光素子１００が開発されている。この偏光素子１０
０は入射側に位置するλ／２板１０１と出射側に位置す
るλ／４板１０２とを相互に平行となるように光路内に
配置して構成されている。
す偏光素子１００が開発されている。この偏光素子１０
０は入射側に位置するλ／２板１０１と出射側に位置す
るλ／４板１０２とを相互に平行となるように光路内に
配置して構成されている。
【０００３】そしてこの偏光素子１００は入射光ＬP+S
を直線偏光の出射光ＬP として取り出すことができる。
を直線偏光の出射光ＬP として取り出すことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の偏
光素子１００は、入射光ＬP+S の偏光状態と、λ／２板
１０１及びλ／４１０２の回転角度θ1 及びθ2 とが１
対１で対応しているので、入射光ＬP+S の偏光状態が時
間と共に変化する場合、２枚の波長板１０１，１０２の
回転角度を常に調整し続けなければ出射光ＬP の強度が
得られない。
光素子１００は、入射光ＬP+S の偏光状態と、λ／２板
１０１及びλ／４１０２の回転角度θ1 及びθ2 とが１
対１で対応しているので、入射光ＬP+S の偏光状態が時
間と共に変化する場合、２枚の波長板１０１，１０２の
回転角度を常に調整し続けなければ出射光ＬP の強度が
得られない。
【０００５】このため従来の偏光素子１００は、２板の
波長板１０１，１０２に関する制御装置が大掛かりなも
のとなり装置全体が大型化するという課題を有してい
る。
波長板１０１，１０２に関する制御装置が大掛かりなも
のとなり装置全体が大型化するという課題を有してい
る。
【０００６】本発明は前記した課題を解決すべくなされ
たものであり、その目的は出射光の強度が入射光の偏光
状態に依存すること無く得られると共に、小型でコンパ
クトに構成することができる偏光素子を提供することに
ある。
たものであり、その目的は出射光の強度が入射光の偏光
状態に依存すること無く得られると共に、小型でコンパ
クトに構成することができる偏光素子を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ため請求項１記載の発明は、入射光の垂直偏波を透過
し、水平偏波を反射させる反射型偏光分離膜と、この反
射型偏光分離膜の反射側に配置され前記水平偏波を垂直
偏波に変換した後、該変換垂直偏波を前記反射型偏光分
離膜に入射させるミラー付きλ／４板と、前記反射型偏
光分離膜の入射側に配置され前記垂直偏波と変換垂直偏
波の光路長が同一になるように予め入射光の垂直偏波と
水平偏波とに光路差を設定する光路長補償素子とからな
ることを特徴としている。
ため請求項１記載の発明は、入射光の垂直偏波を透過
し、水平偏波を反射させる反射型偏光分離膜と、この反
射型偏光分離膜の反射側に配置され前記水平偏波を垂直
偏波に変換した後、該変換垂直偏波を前記反射型偏光分
離膜に入射させるミラー付きλ／４板と、前記反射型偏
光分離膜の入射側に配置され前記垂直偏波と変換垂直偏
波の光路長が同一になるように予め入射光の垂直偏波と
水平偏波とに光路差を設定する光路長補償素子とからな
ることを特徴としている。
【０００８】このため請求項１記載の発明では、垂直偏
波と水平偏波との合波からなる入射光は光路長補償素子
を透過した後反射型偏光分離膜に達し各偏波に分離され
る。すなわち反射型偏光分離膜では、垂直偏波を透過し
て出射すると共に水平偏波を反射させることによって入
射光を分離する。反射した水平偏波はミラー付きλ／４
板に入射すると共にミラーで反射されてλ／４板を往復
することによって垂直偏波に変換されて、再度反射型偏
光分離膜に達する。この変換垂直偏波は反射型偏光分離
膜を透過して出射する。
波と水平偏波との合波からなる入射光は光路長補償素子
を透過した後反射型偏光分離膜に達し各偏波に分離され
る。すなわち反射型偏光分離膜では、垂直偏波を透過し
て出射すると共に水平偏波を反射させることによって入
射光を分離する。反射した水平偏波はミラー付きλ／４
板に入射すると共にミラーで反射されてλ／４板を往復
することによって垂直偏波に変換されて、再度反射型偏
光分離膜に達する。この変換垂直偏波は反射型偏光分離
膜を透過して出射する。
【０００９】このとき出射される垂直偏波と変換垂直偏
波は、光路長補償素子で予め入射光の垂直偏波と水平偏
波とに光路差を設けてあるので同一の光路長となり、位
相同一の高強度の出射光として得られる。
波は、光路長補償素子で予め入射光の垂直偏波と水平偏
波とに光路差を設けてあるので同一の光路長となり、位
相同一の高強度の出射光として得られる。
【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の偏光素子であって、前記光路長補償素子が、入射光
の光軸に対して垂直方向の屈折率が水平方向の屈折率よ
りも大きい複屈折材料で構成されていることを特徴とし
ている。
載の偏光素子であって、前記光路長補償素子が、入射光
の光軸に対して垂直方向の屈折率が水平方向の屈折率よ
りも大きい複屈折材料で構成されていることを特徴とし
ている。
【００１１】このため請求項２記載の発明では、入射光
が複屈折材料を透過するときの光路長が水平偏波よりも
垂直偏波の方が大きくなり、この両偏波間の光路差によ
り、水平偏波を垂直偏波に変換するために要するミラー
と反射型偏光分離膜間の往復光路長を補償して、垂直偏
波と変換垂直偏波の光路長を同一にすることができる。
前記光路長は、複屈折材料自体の屈折率及び複屈折材料
の入射方向の長さが変動因子となって決定される。
が複屈折材料を透過するときの光路長が水平偏波よりも
垂直偏波の方が大きくなり、この両偏波間の光路差によ
り、水平偏波を垂直偏波に変換するために要するミラー
と反射型偏光分離膜間の往復光路長を補償して、垂直偏
波と変換垂直偏波の光路長を同一にすることができる。
前記光路長は、複屈折材料自体の屈折率及び複屈折材料
の入射方向の長さが変動因子となって決定される。
【００１２】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載の偏光素子であって、前記光路長補償素子が、入射側
に設けたモードスプリッタと、出射側に設けた合波器と
の間に、ＴＭ成分用光導波路とこの光導波路と長さを異
にするＴＥ成分用光導波路とを備えた光導波路で構成し
たことを特徴としている。
載の偏光素子であって、前記光路長補償素子が、入射側
に設けたモードスプリッタと、出射側に設けた合波器と
の間に、ＴＭ成分用光導波路とこの光導波路と長さを異
にするＴＥ成分用光導波路とを備えた光導波路で構成し
たことを特徴としている。
【００１３】このため請求項３記載の発明によれば、光
導波路内に入射した入射光はモードスプリッタで、垂直
偏波に相当するＴＥ成分と、水平偏波に相当するＴＭ成
分とに分離され、それぞれＴＥ成分用光導波路及びＴＭ
成分用光導波路を伝播した後合波器で合波されて光導波
路を透過する。このときＴＥ成分用光導波路がＴＭ成分
用光導波路よりも長くなるように設定すると、この両導
波路の長さの差（光路差に相当する）により、水平偏波
を垂直偏波に変換するために要するミラーと反射型偏波
分離膜間の往復光路長を補償して、垂直偏波と変換垂直
偏波の光路長を同一にすることができる。またＴＥ成分
を入射光の水平偏波成分、ＴＭ成分を入射光の垂直偏波
成分としてそれぞれ用いる場合は、ＴＭ成分用光導波路
とこの光導波路よりも短いＴＥ成分用光導波路を備えた
光導波路を用いることにより、上記と同様の作用を奏す
ることができる。
導波路内に入射した入射光はモードスプリッタで、垂直
偏波に相当するＴＥ成分と、水平偏波に相当するＴＭ成
分とに分離され、それぞれＴＥ成分用光導波路及びＴＭ
成分用光導波路を伝播した後合波器で合波されて光導波
路を透過する。このときＴＥ成分用光導波路がＴＭ成分
用光導波路よりも長くなるように設定すると、この両導
波路の長さの差（光路差に相当する）により、水平偏波
を垂直偏波に変換するために要するミラーと反射型偏波
分離膜間の往復光路長を補償して、垂直偏波と変換垂直
偏波の光路長を同一にすることができる。またＴＥ成分
を入射光の水平偏波成分、ＴＭ成分を入射光の垂直偏波
成分としてそれぞれ用いる場合は、ＴＭ成分用光導波路
とこの光導波路よりも短いＴＥ成分用光導波路を備えた
光導波路を用いることにより、上記と同様の作用を奏す
ることができる。
【００１４】さらに請求項４記載の発明は、請求項１乃
至３のいずれか１項記載の偏光素子であって、前記反射
型偏光分離膜を三角プリズムの斜辺に設けると共に、前
記ミラー付きλ／４板と光路長補償素子とを前記三角プ
リズムの他の２辺にそれぞれ設けたことを特徴としてい
る。
至３のいずれか１項記載の偏光素子であって、前記反射
型偏光分離膜を三角プリズムの斜辺に設けると共に、前
記ミラー付きλ／４板と光路長補償素子とを前記三角プ
リズムの他の２辺にそれぞれ設けたことを特徴としてい
る。
【００１５】このため請求項４記載の発明では、反射型
偏光分離膜、ミラー付きλ／４板、及び光路長補償素子
の相互の位置関係を正確に位置付けすることができる。
偏光分離膜、ミラー付きλ／４板、及び光路長補償素子
の相互の位置関係を正確に位置付けすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。
に基づいて具体的に説明する。
【００１７】図１は、一実施形態としての偏光素子１を
示す。この偏光素子１は、入射光ＬP+S の垂直偏波ＬP
を透過し水平偏波ＬS を反射させる反射型偏光分離膜２
と、この偏光分離膜２の反射側に配置されたミラー付き
λ／４板３と、偏光分離膜２の入射側に配置された光路
長補償素子６とから大略構成されている。
示す。この偏光素子１は、入射光ＬP+S の垂直偏波ＬP
を透過し水平偏波ＬS を反射させる反射型偏光分離膜２
と、この偏光分離膜２の反射側に配置されたミラー付き
λ／４板３と、偏光分離膜２の入射側に配置された光路
長補償素子６とから大略構成されている。
【００１８】具体的には、反射型偏光分離膜２は三角プ
リズム７の斜辺部に蒸着により設けられており、ミラー
付きλ／４板３は偏光分離膜２の反射側に位置する三角
プリズム７の一辺部に設けられており、かつ光路長補償
素子６は偏光分離膜２の入射側に位置する三角プリズム
の他辺部に設けられている。
リズム７の斜辺部に蒸着により設けられており、ミラー
付きλ／４板３は偏光分離膜２の反射側に位置する三角
プリズム７の一辺部に設けられており、かつ光路長補償
素子６は偏光分離膜２の入射側に位置する三角プリズム
の他辺部に設けられている。
【００１９】反射型偏光分離膜２は、この膜２に達した
入射光ＬP+S の内垂直偏波ＬP を透過して出射し、水平
偏波ＬS をミラー付きλ／４板３方向へ反射させること
によって、入射光ＬP+S を両偏波ＬP ，ＬS に分離す
る。
入射光ＬP+S の内垂直偏波ＬP を透過して出射し、水平
偏波ＬS をミラー付きλ／４板３方向へ反射させること
によって、入射光ＬP+S を両偏波ＬP ，ＬS に分離す
る。
【００２０】ミラー付きλ／４板３は、λ／４板４の一
端面にミラー５を蒸着により形成して構成されており、
その他端面を三角プリズム７の一辺部に当接させて設け
られている。このミラー付きλ／４板３は、偏光分離膜
２で反射した水平偏波ＬS を垂直偏波ＬP1に変換した後
この変換垂直偏波ＬP1を偏光分離膜２に入射させるよう
になっている。すなわち水平偏波ＬS は偏光分離膜２で
反射した後λ／４板４に入射し、ミラー５による反射で
λ／４板４を往復することによって垂直偏波ＬP1に変換
されると共に、この変換垂直偏波ＬP1は偏光分離膜２に
達して該膜２を透過して出射する。
端面にミラー５を蒸着により形成して構成されており、
その他端面を三角プリズム７の一辺部に当接させて設け
られている。このミラー付きλ／４板３は、偏光分離膜
２で反射した水平偏波ＬS を垂直偏波ＬP1に変換した後
この変換垂直偏波ＬP1を偏光分離膜２に入射させるよう
になっている。すなわち水平偏波ＬS は偏光分離膜２で
反射した後λ／４板４に入射し、ミラー５による反射で
λ／４板４を往復することによって垂直偏波ＬP1に変換
されると共に、この変換垂直偏波ＬP1は偏光分離膜２に
達して該膜２を透過して出射する。
【００２１】また光路長補償素子６は、垂直偏波ＬP と
変換垂直偏波ＬP1の光路長が同一になるように予め入射
光ＬP+S の垂直偏波ＬP と水平偏波ＬS とに光路差を生
じるように設計されている。
変換垂直偏波ＬP1の光路長が同一になるように予め入射
光ＬP+S の垂直偏波ＬP と水平偏波ＬS とに光路差を生
じるように設計されている。
【００２２】すなわち、変換垂直偏波ＬP1は、ミラー５
と偏光分離膜２との間を往復する光路を有しているの
で、この往復光路の分だけ垂直偏波ＬP よりも光路が長
くなる。このときの両偏波ＬP1，ＬP 間の変換光路差Δ
Ｌ1 は、三角プリズム７内の光路長ｄ1 ，λ／４板４内
の光路長ｄ2 ，及び三角プリズム７の屈折率ｎ1 ，λ／
４板４の屈折率ｎ2 としたとき、ΔＬ1 ＝２（ｄ1 ｎ1
＋ｄ2 ｎ2 ）で表される。
と偏光分離膜２との間を往復する光路を有しているの
で、この往復光路の分だけ垂直偏波ＬP よりも光路が長
くなる。このときの両偏波ＬP1，ＬP 間の変換光路差Δ
Ｌ1 は、三角プリズム７内の光路長ｄ1 ，λ／４板４内
の光路長ｄ2 ，及び三角プリズム７の屈折率ｎ1 ，λ／
４板４の屈折率ｎ2 としたとき、ΔＬ1 ＝２（ｄ1 ｎ1
＋ｄ2 ｎ2 ）で表される。
【００２３】そこで光路長補償素子６は、入射光ＬP+S
の垂直偏波ＬP が水平偏波ＬS よりも長い光路長を有す
るように、かつこのときの両偏波ＬP ，ＬS の素子内光
路差ΔＬ2 が変換光路差ΔＬ1 と等しくなるように設計
される。
の垂直偏波ＬP が水平偏波ＬS よりも長い光路長を有す
るように、かつこのときの両偏波ＬP ，ＬS の素子内光
路差ΔＬ2 が変換光路差ΔＬ1 と等しくなるように設計
される。
【００２４】具体的には、光路長補償素子６を、図２に
示す入射光ＬP+S の光軸に対して垂直方向の屈折率ｎe
が水平方向の屈折率ｎo よりも大きい複屈折材料１０で
構成した場合は、入射光ＬP+S の複屈折材料１０を透過
したときの垂直偏波ＬP の光路が水平偏波ＬS よりも長
くなり、このときの素子内光路差ΔＬ2 は複屈折材料１
０の光軸に沿う長さをｍとしたとき、ΔＬ2 ＝ｍ（ｎe
−ｎo ），（但しｎe＞ｎo ）で表わされる。従って、
屈折率ｎe ，ｎo 及び長さｍを、素子内光路差ΔＬ2 と
変換光路差ΔＬ1 とが等しくなる（ΔＬ2 ＝ΔＬ1 ）よ
うに複屈折材料１０を設計することにより、変換光路差
ΔＬ1 を補償して垂直偏波ＬP と変換垂直偏波ＬP1との
光路長を同一にする光路長補償素子６を設計することが
できる。屈折率ｎe ，ｎo は複屈折材料１０の材料自体
の選択により適宜決定することができる。
示す入射光ＬP+S の光軸に対して垂直方向の屈折率ｎe
が水平方向の屈折率ｎo よりも大きい複屈折材料１０で
構成した場合は、入射光ＬP+S の複屈折材料１０を透過
したときの垂直偏波ＬP の光路が水平偏波ＬS よりも長
くなり、このときの素子内光路差ΔＬ2 は複屈折材料１
０の光軸に沿う長さをｍとしたとき、ΔＬ2 ＝ｍ（ｎe
−ｎo ），（但しｎe＞ｎo ）で表わされる。従って、
屈折率ｎe ，ｎo 及び長さｍを、素子内光路差ΔＬ2 と
変換光路差ΔＬ1 とが等しくなる（ΔＬ2 ＝ΔＬ1 ）よ
うに複屈折材料１０を設計することにより、変換光路差
ΔＬ1 を補償して垂直偏波ＬP と変換垂直偏波ＬP1との
光路長を同一にする光路長補償素子６を設計することが
できる。屈折率ｎe ，ｎo は複屈折材料１０の材料自体
の選択により適宜決定することができる。
【００２５】この複屈折材料１０で光路長補償素子６を
構成した偏光素子１によれば、入射光ＬP+S は垂直偏波
ＬP が水平偏波ＬS よりも素子内光路差ΔＬ2 だけ長い
光路を有して複屈折材料１０を透過し、三角プリズム７
を経て反射型偏光分離膜２に達し、この偏光分離膜２で
垂直偏波ＬP のみを透過して出射すると共に、水平偏波
ＬS を反射させる。反射した水平偏波ＬS はミラー付き
λ／４板３に入射すると共にミラー５で反射されてλ／
４板４を往復することによって垂直偏波ＬP1に変換され
て再度偏光分離膜２に達する。この変換垂直偏波ＬP1は
水平偏波ＬS として偏光分離膜２に達したときに垂直偏
波ＬP よりも素子内光路差ΔＬ2 だけ短い光路になって
いるが、偏光分離膜２による反射後ミラー５と偏光分離
膜２との間に変換に要する往復光路が加算される。この
変換に要する往復光路長は変換光路差ΔＬ1 に相当し、
かつ複屈折材料１０の素子内光路差ΔＬ2 をΔＬ2 ＝Δ
Ｌ1 となるように設計してあるので、変換垂直偏波ＬP1
は垂直偏波ＬP と同一の光路長を有して出射することに
なり、垂直偏波ＬP との位相同一により高強度の出射光
を得ることができる。
構成した偏光素子１によれば、入射光ＬP+S は垂直偏波
ＬP が水平偏波ＬS よりも素子内光路差ΔＬ2 だけ長い
光路を有して複屈折材料１０を透過し、三角プリズム７
を経て反射型偏光分離膜２に達し、この偏光分離膜２で
垂直偏波ＬP のみを透過して出射すると共に、水平偏波
ＬS を反射させる。反射した水平偏波ＬS はミラー付き
λ／４板３に入射すると共にミラー５で反射されてλ／
４板４を往復することによって垂直偏波ＬP1に変換され
て再度偏光分離膜２に達する。この変換垂直偏波ＬP1は
水平偏波ＬS として偏光分離膜２に達したときに垂直偏
波ＬP よりも素子内光路差ΔＬ2 だけ短い光路になって
いるが、偏光分離膜２による反射後ミラー５と偏光分離
膜２との間に変換に要する往復光路が加算される。この
変換に要する往復光路長は変換光路差ΔＬ1 に相当し、
かつ複屈折材料１０の素子内光路差ΔＬ2 をΔＬ2 ＝Δ
Ｌ1 となるように設計してあるので、変換垂直偏波ＬP1
は垂直偏波ＬP と同一の光路長を有して出射することに
なり、垂直偏波ＬP との位相同一により高強度の出射光
を得ることができる。
【００２６】このように偏光素子１は入射光ＬP+S を垂
直偏波ＬP （変換垂直偏波ＬP1を含む）のみに変換して
出射するようにしたので、入射光ＬP+S の偏光状態に依
存することなく、高強度の出射光を得ることができる。
直偏波ＬP （変換垂直偏波ＬP1を含む）のみに変換して
出射するようにしたので、入射光ＬP+S の偏光状態に依
存することなく、高強度の出射光を得ることができる。
【００２７】しかも偏光素子１は、入射光の偏光状態に
合せて入射光の透過率を制御する制御機構が不要で全体
としてコンパクトに設計することができる。
合せて入射光の透過率を制御する制御機構が不要で全体
としてコンパクトに設計することができる。
【００２８】さらに偏光素子１は、反射型偏光分離膜
２，ミラー付きλ／４板３、及び光路長補償素子６が三
角プリズム７の各辺部にそれぞれ設けられて相互の位置
関係を正確に位置付けすることができるので、例えば垂
直偏波ＬP と変換垂直偏波ＬP1の出射位置を精度良く合
致させることができる。
２，ミラー付きλ／４板３、及び光路長補償素子６が三
角プリズム７の各辺部にそれぞれ設けられて相互の位置
関係を正確に位置付けすることができるので、例えば垂
直偏波ＬP と変換垂直偏波ＬP1の出射位置を精度良く合
致させることができる。
【００２９】また、光路長補償素子６は、図３に示す光
導波路１１で構成することもできる。このときの光導波
路１１は、入射側に設けたモードスプリッタ１１ａと、
出射側に設けた合波器１１ｂとの間に、ＴＭ成分用光導
波路１１ｅと、この光導波路１１ｅよりも長いＴＥ成分
用光導波路１１ｆを備えて大略構成されている。
導波路１１で構成することもできる。このときの光導波
路１１は、入射側に設けたモードスプリッタ１１ａと、
出射側に設けた合波器１１ｂとの間に、ＴＭ成分用光導
波路１１ｅと、この光導波路１１ｅよりも長いＴＥ成分
用光導波路１１ｆを備えて大略構成されている。
【００３０】一方のＴＭ成分用光導波路１１ｅは、入口
光導波路１１ｃと出口光導波路１１ｄを直線状に結んで
形成されており、他方のＴＥ成分用光導波路１１ｆは入
口光導波路１１ｃから分岐すると共にＴＭ成分用光導波
路１１ｅを迂回するように弯曲して出口光導波路１１ｄ
に接続して形成されている。そしてモードスプリッタ１
１ａは、ＴＥ成分用光導波路１１ｆの分岐部分のＴＭ成
分用光導波路１１ｅ側に該光導波路１１ｅを塞ぐように
斜設した偏光分離膜１２を有して構成されており、合波
器１１ｂは、ＴＥ成分用光導波路１１ｆの接続部分で、
ＴＭ成分用光導波路１１ｅとの合流部分として構成され
ている。ただし、モードスプリッタの構成は上記偏光分
離膜１２を用いたものにかぎらず、ＴＥ成分とＴＭ成分
に分離できるどのような構造でも良い。
光導波路１１ｃと出口光導波路１１ｄを直線状に結んで
形成されており、他方のＴＥ成分用光導波路１１ｆは入
口光導波路１１ｃから分岐すると共にＴＭ成分用光導波
路１１ｅを迂回するように弯曲して出口光導波路１１ｄ
に接続して形成されている。そしてモードスプリッタ１
１ａは、ＴＥ成分用光導波路１１ｆの分岐部分のＴＭ成
分用光導波路１１ｅ側に該光導波路１１ｅを塞ぐように
斜設した偏光分離膜１２を有して構成されており、合波
器１１ｂは、ＴＥ成分用光導波路１１ｆの接続部分で、
ＴＭ成分用光導波路１１ｅとの合流部分として構成され
ている。ただし、モードスプリッタの構成は上記偏光分
離膜１２を用いたものにかぎらず、ＴＥ成分とＴＭ成分
に分離できるどのような構造でも良い。
【００３１】この光導波路１１では、入口光導波路１１
ｃに入射した入射光ＬP+S はモードスプリッタ１１ａ
で、水平偏波に相当するＴＭ成分ＬTMと垂直偏波に相当
するＴＥ成分ＬTEとに分離され、ＴＭ成分ＬTMは偏光分
離膜１２を透過してＴＭ成分用光導波路１１ｅを伝播
し、ＴＥ成分ＬTEは偏光分離膜１２で反射してＴＥ成分
用光導波路１１ｆを伝播した後、合波器１１ｂで合波
し、出口光導波路１１ｄを伝播して、垂直偏波ＬP と水
平偏波ＬS との合波として出射する。この合波は垂直偏
波ＬP が水平偏波ＬS よりも長い光路を経て出射される
ことになり、この両偏波ＬP ，ＬS の光路差は両光導波
路１１ｅ，１１ｆ間の長さの差に相当する。
ｃに入射した入射光ＬP+S はモードスプリッタ１１ａ
で、水平偏波に相当するＴＭ成分ＬTMと垂直偏波に相当
するＴＥ成分ＬTEとに分離され、ＴＭ成分ＬTMは偏光分
離膜１２を透過してＴＭ成分用光導波路１１ｅを伝播
し、ＴＥ成分ＬTEは偏光分離膜１２で反射してＴＥ成分
用光導波路１１ｆを伝播した後、合波器１１ｂで合波
し、出口光導波路１１ｄを伝播して、垂直偏波ＬP と水
平偏波ＬS との合波として出射する。この合波は垂直偏
波ＬP が水平偏波ＬS よりも長い光路を経て出射される
ことになり、この両偏波ＬP ，ＬS の光路差は両光導波
路１１ｅ，１１ｆ間の長さの差に相当する。
【００３２】このときの両偏波ＬP ，ＬS の光路差は前
述した素子内光路差ΔＬ2 に該当し、この素子内光路差
ΔＬ2 が変換光路差ΔＬ1 に等しくなるような両光導波
路１１ｅ，１１ｆを有する光導波路１１で光路長補償素
子６を設計することにより、素子内光路差ΔＬ2 で変換
光路差ΔＬ1 を補償して変換垂直偏波ＬP1と垂直偏波Ｌ
P とが同一の光路長で出射する偏光素子１を得ることが
できる。この偏光素子１も又前述した複屈折材料１０で
光路長補償素子６を構成した偏光素子１と同様な作用効
果を奏する。
述した素子内光路差ΔＬ2 に該当し、この素子内光路差
ΔＬ2 が変換光路差ΔＬ1 に等しくなるような両光導波
路１１ｅ，１１ｆを有する光導波路１１で光路長補償素
子６を設計することにより、素子内光路差ΔＬ2 で変換
光路差ΔＬ1 を補償して変換垂直偏波ＬP1と垂直偏波Ｌ
P とが同一の光路長で出射する偏光素子１を得ることが
できる。この偏光素子１も又前述した複屈折材料１０で
光路長補償素子６を構成した偏光素子１と同様な作用効
果を奏する。
【００３３】次にこの偏光素子１の具体的な使用例につ
いて述べる。
いて述べる。
【００３４】図４は、一使用例を示し、入射光ＬP+S は
光ファイバ１５からコリメートレンズ１６を通して出射
して光路長補償素子６に入射するようになっており、出
射光ＬP ，ＬP1は集光用レンズ１７を通って出力側の光
ファイバ１８に導かれる。この使用例ではコリメートレ
ンズ１６により入射光ＬP+S の入射位置を精度良く位置
決めでき、かつ集光レンズ１７を用いているので、出射
後の垂直偏波ＬP と変換垂直偏波ＬP1とが割れて出射光
に広がりを生じる場合でも出射光を集光して効率良く導
光することができるメリットがある。
光ファイバ１５からコリメートレンズ１６を通して出射
して光路長補償素子６に入射するようになっており、出
射光ＬP ，ＬP1は集光用レンズ１７を通って出力側の光
ファイバ１８に導かれる。この使用例ではコリメートレ
ンズ１６により入射光ＬP+S の入射位置を精度良く位置
決めでき、かつ集光レンズ１７を用いているので、出射
後の垂直偏波ＬP と変換垂直偏波ＬP1とが割れて出射光
に広がりを生じる場合でも出射光を集光して効率良く導
光することができるメリットがある。
【００３５】また、図５は他の使用例を示す。この使用
例は出射側の光ファイバ１８をその導光端を偏光分離膜
２に近接させて設けたものであり、出射後の垂直偏波Ｌ
P と変換垂直偏波ＬP1との間に割れが生じる前に、出射
光を出力側の光ファイバ１８に導光するようになってい
る。この使用例の場合も、前述した使用例と同様にコリ
メートレンズ１６による入射位置の高精度化、及び出射
光の効率良い導光を共に図ることができる。
例は出射側の光ファイバ１８をその導光端を偏光分離膜
２に近接させて設けたものであり、出射後の垂直偏波Ｌ
P と変換垂直偏波ＬP1との間に割れが生じる前に、出射
光を出力側の光ファイバ１８に導光するようになってい
る。この使用例の場合も、前述した使用例と同様にコリ
メートレンズ１６による入射位置の高精度化、及び出射
光の効率良い導光を共に図ることができる。
【００３６】図６は、本発明の他の実施形態としての偏
光素子２０を示す。この偏光素子２０は、反射型偏光分
離膜２がガラス体９上に蒸着して形成されており、空間
部８を介して反射型偏光分離膜２，ミラー付きλ／４板
３，及び光路長補償素子６を前述した偏光素子１と同様
に配置して構成されている。この偏光素子２０も又偏光
素子１と同様な作用効果を奏し、偏光素子１と同様な使
用形態で使用し得る。
光素子２０を示す。この偏光素子２０は、反射型偏光分
離膜２がガラス体９上に蒸着して形成されており、空間
部８を介して反射型偏光分離膜２，ミラー付きλ／４板
３，及び光路長補償素子６を前述した偏光素子１と同様
に配置して構成されている。この偏光素子２０も又偏光
素子１と同様な作用効果を奏し、偏光素子１と同様な使
用形態で使用し得る。
【００３７】
【発明の効果】以上、詳述に説明したように本発明によ
れば次の効果を奏する。
れば次の効果を奏する。
【００３８】すなわち、請求項１記載の発明によれば、
入射光を垂直偏波のみに変換して出射するようになって
おり、かつ出射される垂直偏波と変換垂直偏波は、光路
長補償素子で予め入射光の垂直偏波と水平偏波とに光路
差を設けてあるので同一の光路長となり、位相同一の高
強度の出射光として得られるようになっているので、出
射光の強度が入射光の偏光状態に依存すること無く得ら
れると共に、特別の制御機構も不要で小型でコンパクト
に構成することができる偏光素子を提供することができ
る。
入射光を垂直偏波のみに変換して出射するようになって
おり、かつ出射される垂直偏波と変換垂直偏波は、光路
長補償素子で予め入射光の垂直偏波と水平偏波とに光路
差を設けてあるので同一の光路長となり、位相同一の高
強度の出射光として得られるようになっているので、出
射光の強度が入射光の偏光状態に依存すること無く得ら
れると共に、特別の制御機構も不要で小型でコンパクト
に構成することができる偏光素子を提供することができ
る。
【００３９】また、請求項２記載のによれば、入射光が
複屈折材料を透過するときの光路長が水平偏波よりも垂
直偏波の方が大きくなり、この両偏波間の光路差によ
り、水平偏波を垂直偏波に変換するために要するミラー
と反射型偏光分離膜間の往復光路長を補償して、垂直偏
波と変換垂直偏波の光路長を同一にすることができるの
で、特別の制御機構が不要でコンパクトに構成すること
ができる。
複屈折材料を透過するときの光路長が水平偏波よりも垂
直偏波の方が大きくなり、この両偏波間の光路差によ
り、水平偏波を垂直偏波に変換するために要するミラー
と反射型偏光分離膜間の往復光路長を補償して、垂直偏
波と変換垂直偏波の光路長を同一にすることができるの
で、特別の制御機構が不要でコンパクトに構成すること
ができる。
【００４０】また、請求項３記載の発明によれば、ＴＥ
成分用光導波路とＴＭ成分用光導波路とを長さを異にす
るように設定したので、この両導波路の長さの差（光路
差に相当する）により、水平偏波を垂直偏波に変換する
ために要するミラーと反射型偏光分離膜間の往復光路長
を補償して、垂直偏波と変換垂直偏波の光路長を同一に
することができ、この結果特別の制御機構が不要でコン
パクトに構成することができる。
成分用光導波路とＴＭ成分用光導波路とを長さを異にす
るように設定したので、この両導波路の長さの差（光路
差に相当する）により、水平偏波を垂直偏波に変換する
ために要するミラーと反射型偏光分離膜間の往復光路長
を補償して、垂直偏波と変換垂直偏波の光路長を同一に
することができ、この結果特別の制御機構が不要でコン
パクトに構成することができる。
【００４１】さらに請求項４記載の発明によれば、反射
型偏光分離膜、ミラー付きλ／４板、及び光路長補償素
子の相互の位置関係を正確に位置付けすることができる
ので、垂直偏波と変換垂直偏波の出射位置を精度良く合
致させる等高精度の偏光素子を提供することができる。
型偏光分離膜、ミラー付きλ／４板、及び光路長補償素
子の相互の位置関係を正確に位置付けすることができる
ので、垂直偏波と変換垂直偏波の出射位置を精度良く合
致させる等高精度の偏光素子を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態としての偏光素子の構成図
である。
である。
【図２】図１の偏光素子の光路長補償素子を構成する複
屈折材料の説明図である。
屈折材料の説明図である。
【図３】図１の偏光素子の光路長補償素子を構成する光
導波路の説明図である。
導波路の説明図である。
【図４】図１の偏光素子の一使用例の説明図である。
【図５】図１の偏光素子の他の使用例の説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態としての偏光素子の構成
図である。
図である。
【図７】従来の偏光素子の構成図である。
１，２０ 偏光素子 ２ 反射型偏光分離膜 ３ ミラー付きλ／４板 ４ λ／４板 ５ ミラー ６ 光路長補償素子 ７ 三角プリズム １０ 複屈折材料 １１ 光導波路 １１ｅ ＴＭ成分用光導波路 １１ｆ ＴＥ成分用光導波路 １１ａ モードスプリッタ １１ｂ 合波器 ＬP+S 入射光 ＬP 垂直偏波 ＬS 水平偏波 ＬP1 変換垂直偏波 ｎｅ 垂直方向の屈折率 ｎｏ 水平方向の屈折率
Claims (4)
- 【請求項１】 入射光の垂直偏波を透過し、水平偏波を
反射させる反射型偏光分離膜と、 この反射型偏光分離膜の反射側に配置され前記水平偏波
を垂直偏波に変換した後、該変換垂直偏波を前記反射型
偏光分離膜に入射させるミラー付きλ／４板と、 前記反射型偏光分離膜の入射側に配置され前記垂直偏波
と変換垂直偏波の光路長が同一になるように予め入射光
の垂直偏波と水平偏波とに光路差を設定する光路長補償
素子とからなることを特徴とする偏光素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の偏光素子であって、 前記光路長補償素子が、入射光の光軸に対して垂直方向
の屈折率が水平方向の屈折率よりも大きい複屈折材料で
構成されていることを特徴とする偏光素子。 - 【請求項３】 請求項１記載の偏光素子であって、 前記光路長補償素子が、入射側に設けたモードスプリッ
タと、出射側に設けた合波器との間に、ＴＭ成分用光導
波路とこの光導波路と長さを異にするＴＥ成分用光導波
路とを備えた光導波路で構成したことを特徴とする偏光
素子。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項記載の偏
光素子であって、 前記反射型偏光分離膜を三角プリズムの斜辺に設けると
共に、 前記ミラー付きλ／４板と光路長補償素子とを前記三角
プリズムの他の２辺にそれぞれ設けたことを特徴とする
偏光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6304196A JPH09258024A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 偏光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6304196A JPH09258024A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 偏光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09258024A true JPH09258024A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13217860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6304196A Pending JPH09258024A (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 偏光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09258024A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6498364B2 (ja) * | 2017-04-03 | 2019-04-10 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム及び内視鏡システムの調整方法 |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP6304196A patent/JPH09258024A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6498364B2 (ja) * | 2017-04-03 | 2019-04-10 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム及び内視鏡システムの調整方法 |
| JPWO2018186123A1 (ja) * | 2017-04-03 | 2019-04-11 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム及び内視鏡システムの調整方法 |
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