JPH0990129A - 偏光光学素子 - Google Patents
偏光光学素子Info
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- JPH0990129A JPH0990129A JP7274702A JP27470295A JPH0990129A JP H0990129 A JPH0990129 A JP H0990129A JP 7274702 A JP7274702 A JP 7274702A JP 27470295 A JP27470295 A JP 27470295A JP H0990129 A JPH0990129 A JP H0990129A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、偏光光学素子において、可視波長域
から近赤外波長域について、従来に比して大きなグリツ
ド周期で、低損失かつ実用上十分な偏光コントラストを
有する。 【解決手段】波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視
波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用する偏
光光学素子において、電場の振動方向が金属グリツドの
波数ベクトルの方向と垂直であるＰ偏光透過率に比し
て、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベクトルの方
向と平行であるＳ偏光透過率を小さくする。
から近赤外波長域について、従来に比して大きなグリツ
ド周期で、低損失かつ実用上十分な偏光コントラストを
有する。 【解決手段】波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視
波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用する偏
光光学素子において、電場の振動方向が金属グリツドの
波数ベクトルの方向と垂直であるＰ偏光透過率に比し
て、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベクトルの方
向と平行であるＳ偏光透過率を小さくする。
Description
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 発明の属する技術分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 発明の実施の形態 （１）ワイヤーグリツド偏光子（図１及び図２） （２）第１実施例（図３〜図５） （３）第２実施例（図６） （４）第３実施例（図７） （５）第４実施例 発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は偏光光学素子に関
し、特に金属グレーテイング偏光子に適用して好適であ
る。
し、特に金属グレーテイング偏光子に適用して好適であ
る。
【０００３】
【従来の技術】従来、金属グレーテイング偏光子（ワイ
ヤーグリツド偏光子）はＳ偏光透過率Ｔｓが大きく、Ｐ
偏光透過率Ｔｐが小さいという偏光特性をもつている。
このため、Ｔｓ／Ｔｐで表される消光比を大きくするた
めにグレーテイングの周期ｄを使用波長λに対して、ｄ
＜λ／５となるように設計されていた（文献１：J.P.Au
ton,“Infrared Transmission Polarizer by Photolith
ography “,Applied.Optics.Vol.6.1023(1967)) 。例え
ば、波長10〔μｍ〕に対してはグレーテイング周期ｄ
は、ｄ＜10／５＝２〔μｍ〕となるように設計されてい
る。
ヤーグリツド偏光子）はＳ偏光透過率Ｔｓが大きく、Ｐ
偏光透過率Ｔｐが小さいという偏光特性をもつている。
このため、Ｔｓ／Ｔｐで表される消光比を大きくするた
めにグレーテイングの周期ｄを使用波長λに対して、ｄ
＜λ／５となるように設計されていた（文献１：J.P.Au
ton,“Infrared Transmission Polarizer by Photolith
ography “,Applied.Optics.Vol.6.1023(1967)) 。例え
ば、波長10〔μｍ〕に対してはグレーテイング周期ｄ
は、ｄ＜10／５＝２〔μｍ〕となるように設計されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の設計
では波長λが短くなるにつれて必要なグレーテイング周
期ｄも小さくなり、波長λ＝ 0.8〔μｍ〕ではグレーテ
イング周期ｄ＜ 0.8／５＝0.16〔μｍ〕と、現状のフオ
トリソグラフイ技術では実現困難なほど小さくなつてし
まう欠点がある。このため、可視波長域から近赤外波長
域の光でのワイヤーグリツド偏光子の作製が極めて困難
であるという問題があつた。
では波長λが短くなるにつれて必要なグレーテイング周
期ｄも小さくなり、波長λ＝ 0.8〔μｍ〕ではグレーテ
イング周期ｄ＜ 0.8／５＝0.16〔μｍ〕と、現状のフオ
トリソグラフイ技術では実現困難なほど小さくなつてし
まう欠点がある。このため、可視波長域から近赤外波長
域の光でのワイヤーグリツド偏光子の作製が極めて困難
であるという問題があつた。
【０００５】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、可視波長域から近赤外波長域において、従来に比し
て大きなグリツド周期で、低損失かつ実用上十分な偏光
コントラストを有する偏光光学素子を提案しようとする
ものである。
で、可視波長域から近赤外波長域において、従来に比し
て大きなグリツド周期で、低損失かつ実用上十分な偏光
コントラストを有する偏光光学素子を提案しようとする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、波長 400〔nm〕から2000〔nm〕で
なる可視波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作
用する偏光光学素子において、電場の振動方向が金属グ
リツドの波数ベクトルの方向と垂直であるＰ偏光透過率
に比して、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベクト
ルの方向と平行であるＳ偏光透過率を小さくする。
め本発明においては、波長 400〔nm〕から2000〔nm〕で
なる可視波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作
用する偏光光学素子において、電場の振動方向が金属グ
リツドの波数ベクトルの方向と垂直であるＰ偏光透過率
に比して、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベクト
ルの方向と平行であるＳ偏光透過率を小さくする。
【０００７】また、波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でな
る可視波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用
する偏光光学素子において、屈折率ｎ1 の基板上に形成
されている金属グリツドで、グリツド周期をｄ、グリツ
ド表面に垂直に光が入射した際の波長をλとして、
（１）式の条件を満たし、かつ、電場の振動方向が金属
グリツドの波数ベクトルの方向と垂直であるＰ偏光透過
率が極大値を有し、電場の振動方向が金属グリツドの波
数ベクトルの方向と平行であるＳ偏光透過率が極小値を
有するようにする。
る可視波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用
する偏光光学素子において、屈折率ｎ1 の基板上に形成
されている金属グリツドで、グリツド周期をｄ、グリツ
ド表面に垂直に光が入射した際の波長をλとして、
（１）式の条件を満たし、かつ、電場の振動方向が金属
グリツドの波数ベクトルの方向と垂直であるＰ偏光透過
率が極大値を有し、電場の振動方向が金属グリツドの波
数ベクトルの方向と平行であるＳ偏光透過率が極小値を
有するようにする。
【０００８】さらに、波長 400〔nm〕から2000〔nm〕で
なる可視波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作
用する偏光光学素子において、グリツド表面に立てた法
線と金属グリツドの波数ベクトルと平行方向でなる、金
属グリツドへの入射角αと、グリツド表面に立てた法線
から金属グリツドの波数ベクトルと垂直方向への角度θ
とをそれぞれ任意値とし、中心波長及び波長域を制御す
るようにする。
なる可視波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作
用する偏光光学素子において、グリツド表面に立てた法
線と金属グリツドの波数ベクトルと平行方向でなる、金
属グリツドへの入射角αと、グリツド表面に立てた法線
から金属グリツドの波数ベクトルと垂直方向への角度θ
とをそれぞれ任意値とし、中心波長及び波長域を制御す
るようにする。
【０００９】電場の振動方向が金属グリツドの波数ベク
トルの方向と垂直であるＰ偏光透過率に比して、電場の
振動方向が金属グリツドの波数ベクトルの方向と平行で
あるＳ偏光透過率を小さくすることにより、可視波長域
から近赤外波長域において、従来に比して大きなグリツ
ド周期で、低損失かつ実用上十分な偏光コントラストを
有し得る。
トルの方向と垂直であるＰ偏光透過率に比して、電場の
振動方向が金属グリツドの波数ベクトルの方向と平行で
あるＳ偏光透過率を小さくすることにより、可視波長域
から近赤外波長域において、従来に比して大きなグリツ
ド周期で、低損失かつ実用上十分な偏光コントラストを
有し得る。
【００１０】また、屈折率ｎ1 の基板上に形成されてい
る金属グリツドで、グリツド周期をｄ、グリツド表面に
垂直に光が入射した際の波長をλとして、（１）式の条
件を満たし、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベク
トルの方向と垂直であるＰ偏光透過率に極大値を持た
せ、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベクトルの方
向と平行であるＳ偏光透過率に極小値を持たせることに
より、従来に比して大きなグリツド周期で、低損失かつ
実用上十分な偏光コントラストを有し得る。
る金属グリツドで、グリツド周期をｄ、グリツド表面に
垂直に光が入射した際の波長をλとして、（１）式の条
件を満たし、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベク
トルの方向と垂直であるＰ偏光透過率に極大値を持た
せ、電場の振動方向が金属グリツドの波数ベクトルの方
向と平行であるＳ偏光透過率に極小値を持たせることに
より、従来に比して大きなグリツド周期で、低損失かつ
実用上十分な偏光コントラストを有し得る。
【００１１】さらに、グリツド表面に立てた法線と金属
グリツドの波数ベクトルと平行方向でなる、グリツドへ
の入射角αと、グリツド表面に立てた法線から金属グリ
ツドの波数ベクトルと垂直方向への角度θとをそれぞれ
任意に選定し、中心波長及び波長域を制御することによ
り、従来に比して大きなグリツド周期で、低損失かつ実
用上十分な偏光コントラストを有し得る。
グリツドの波数ベクトルと平行方向でなる、グリツドへ
の入射角αと、グリツド表面に立てた法線から金属グリ
ツドの波数ベクトルと垂直方向への角度θとをそれぞれ
任意に選定し、中心波長及び波長域を制御することによ
り、従来に比して大きなグリツド周期で、低損失かつ実
用上十分な偏光コントラストを有し得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。
施例を詳述する。
【００１３】（１）ワイヤーグリツド偏光子 本発明は屈折率ｎ1 の基板上に形成された金属グリツド
において、可視波長域〜近赤外波長域（ 400〜2000〔n
m〕）で、低損失かつ実用上十分な消光比（例えば30以
上）を有する透過型ワイヤーグリツド偏光子を実現可能
とするものである。図１に本発明によるワイヤーグリツ
ド偏光子を示す。ワイヤーグリツド偏光子を形成してい
る金属グリツド１は、Ａｕ、Ａｌ等の高反射率金属、又
は複数の高反射率金属の組み合せからなつている。この
金属グリツド１は、厚みをｈ、幅（0.5ｈでの値）を
ｂ、グリツド周期をｄとし、基板２の屈折率をｎ1 、グ
リツド間の屈折率をｎ2 、上部の屈折率をｎ3 とする。
本発明によるワイヤーグリツド偏光子は、Ｐ偏光透過率
Ｔｐが大きく、Ｓ偏光透過率Ｔｓが小さいものである。
において、可視波長域〜近赤外波長域（ 400〜2000〔n
m〕）で、低損失かつ実用上十分な消光比（例えば30以
上）を有する透過型ワイヤーグリツド偏光子を実現可能
とするものである。図１に本発明によるワイヤーグリツ
ド偏光子を示す。ワイヤーグリツド偏光子を形成してい
る金属グリツド１は、Ａｕ、Ａｌ等の高反射率金属、又
は複数の高反射率金属の組み合せからなつている。この
金属グリツド１は、厚みをｈ、幅（0.5ｈでの値）を
ｂ、グリツド周期をｄとし、基板２の屈折率をｎ1 、グ
リツド間の屈折率をｎ2 、上部の屈折率をｎ3 とする。
本発明によるワイヤーグリツド偏光子は、Ｐ偏光透過率
Ｔｐが大きく、Ｓ偏光透過率Ｔｓが小さいものである。
【００１４】以下に実施例の実験結果に基づいて、これ
を説明する。なおワイヤーグリツド偏光子への入射角
は、それぞれ図２に示すように、法線方向から金属グリ
ツドの波数ベクトルの方向Ｖ1 に測つた角度をα、金属
グリツドの波数ベクトルと垂直方向Ｖ2 に測つた角度を
θとする。
を説明する。なおワイヤーグリツド偏光子への入射角
は、それぞれ図２に示すように、法線方向から金属グリ
ツドの波数ベクトルの方向Ｖ1 に測つた角度をα、金属
グリツドの波数ベクトルと垂直方向Ｖ2 に測つた角度を
θとする。
【００１５】（２）第１実施例 第１実施例のワイヤーグリツド偏光子の金属グリツドに
おいては、Ａｕ／Ａｌでなるグリツドであり、当該グリ
ツドは、レーザ直描装置を用いて屈折率ｎ1 ＝1.50のガ
ラス基板上にグリツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパ
ターンを形成し、その上に電子ビーム蒸着機によりＡｌ
を約２〔nm〕厚、続いてＡｕを約 136〔nm〕蒸着し、リ
フトオフ法により作られたものである。ちなみに、以下
に述べる実験結果は、グリツドのｂ／ｄが0.47、0.50、
0.53、0.56、0.60のものについてである。
おいては、Ａｕ／Ａｌでなるグリツドであり、当該グリ
ツドは、レーザ直描装置を用いて屈折率ｎ1 ＝1.50のガ
ラス基板上にグリツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパ
ターンを形成し、その上に電子ビーム蒸着機によりＡｌ
を約２〔nm〕厚、続いてＡｕを約 136〔nm〕蒸着し、リ
フトオフ法により作られたものである。ちなみに、以下
に述べる実験結果は、グリツドのｂ／ｄが0.47、0.50、
0.53、0.56、0.60のものについてである。
【００１６】これらのグリツドは図３に示すように、グ
リツド１の両面に屈折率ｎ＝1.50のマツチングオイル３
をつけ、さらにｎ＝1.50のウエツジガラス（ウエツジ角
１°）４で挟み、これらを試料としたものである。ここ
で、図１のワイヤーグリツド偏光子における基板の屈折
率ｎ1 、グリツド間の屈折率ｎ2 及びグリツド上部の屈
折率ｎ3 は、ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 ＝1.50である。なお、光
は試料面に対してほぼ垂直入射である。
リツド１の両面に屈折率ｎ＝1.50のマツチングオイル３
をつけ、さらにｎ＝1.50のウエツジガラス（ウエツジ角
１°）４で挟み、これらを試料としたものである。ここ
で、図１のワイヤーグリツド偏光子における基板の屈折
率ｎ1 、グリツド間の屈折率ｎ2 及びグリツド上部の屈
折率ｎ3 は、ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 ＝1.50である。なお、光
は試料面に対してほぼ垂直入射である。
【００１７】以上の構成において、図４及び図５は、ｂ
／ｄ＝0.50の試料における波長 800〔nm〕〜 855〔nm〕
で測定したＰ偏光透過率Ｔｐ及びＳ偏光透過率Ｔｓの波
長依存性を示すものである。これらの波長依存性から、
波長約 830〔nm〕でＰ偏光透過率Ｔｐは極大値約80
〔％〕となり、Ｓ偏光透過率Ｔｓは極小値 0.8〔％〕と
なつていることがわかる。従つて、消光比Ｔｐ／Ｔｓは
／ｄ＝0.50の試料における波長 800〔nm〕〜 855〔nm〕
で測定したＰ偏光透過率Ｔｐ及びＳ偏光透過率Ｔｓの波
長依存性を示すものである。これらの波長依存性から、
波長約 830〔nm〕でＰ偏光透過率Ｔｐは極大値約80
〔％〕となり、Ｓ偏光透過率Ｔｓは極小値 0.8〔％〕と
なつていることがわかる。従つて、消光比Ｔｐ／Ｔｓは
【数２】 となり、低損失、高消光比の偏光子が波長約 830〔nm〕
で実現されていることがわかる。
で実現されていることがわかる。
【００１８】このとき、グリツド周期ｄは 550〔nm〕で
あるため、
あるため、
【数３】 なる関係式が得られる。 830〔nm〕／ｎ1 は屈折率ｎ1
中での光の波長のことであり、この場合、グリツド周期
ｄ＝ 550〔nm〕は、波長（ 830〔nm〕／ｎ1 ）とほぼ同
一値となる。このため、従来型ワイヤーグリツド偏光子
に比してグリツド周期ｄをかなり大きくすることができ
る。
中での光の波長のことであり、この場合、グリツド周期
ｄ＝ 550〔nm〕は、波長（ 830〔nm〕／ｎ1 ）とほぼ同
一値となる。このため、従来型ワイヤーグリツド偏光子
に比してグリツド周期ｄをかなり大きくすることができ
る。
【００１９】次に、グリツドのｂ／ｄが0.50以外の値で
なる試料について述べる。先述と同様の測定によつて、
Ｐ偏光透過率Ｔｐは波長 825〔nm〕〜 830〔nm〕（＝ 5
50〔nm〕×ｎ1 ）で極大値を得、Ｓ偏光透過率Ｔｓはそ
の近傍のやや長波長側で極小値を得る。Ｐ偏光透過率Ｔ
ｐが極大となる（Ｓ偏光透過率Ｔｓが極小となる）波長
はグリツド周期ｄと屈折率ｎ1 だけで決まり、グリツド
の厚みｈ及び幅ｂに依存していない。このためワイヤー
グリツド偏光子を容易に作製することができる。
なる試料について述べる。先述と同様の測定によつて、
Ｐ偏光透過率Ｔｐは波長 825〔nm〕〜 830〔nm〕（＝ 5
50〔nm〕×ｎ1 ）で極大値を得、Ｓ偏光透過率Ｔｓはそ
の近傍のやや長波長側で極小値を得る。Ｐ偏光透過率Ｔ
ｐが極大となる（Ｓ偏光透過率Ｔｓが極小となる）波長
はグリツド周期ｄと屈折率ｎ1 だけで決まり、グリツド
の厚みｈ及び幅ｂに依存していない。このためワイヤー
グリツド偏光子を容易に作製することができる。
【００２０】ここで、図６にＰ偏光透過率Ｔｐ極大値の
ｂ／ｄ依存性と、Ｓ偏光透過率Ｔｓ＜２〔％〕となる波
長幅のｂ／ｄ依存性を示す。この図からわかるように、
ｂ／ｄが小さくなるにつれてＰ偏光透過率Ｔｐの極大値
は単調に大きくなり、一方、Ｔｓ＜２〔％〕となる波長
幅は小さくなる。実用的にはＰ偏光透過率Ｔｐの極大値
はできるだけ高く、またＳ偏光透過率Ｔｓが例えば２
〔％〕以下と小さくなる波長幅はできるだけ広いことが
望ましい。
ｂ／ｄ依存性と、Ｓ偏光透過率Ｔｓ＜２〔％〕となる波
長幅のｂ／ｄ依存性を示す。この図からわかるように、
ｂ／ｄが小さくなるにつれてＰ偏光透過率Ｔｐの極大値
は単調に大きくなり、一方、Ｔｓ＜２〔％〕となる波長
幅は小さくなる。実用的にはＰ偏光透過率Ｔｐの極大値
はできるだけ高く、またＳ偏光透過率Ｔｓが例えば２
〔％〕以下と小さくなる波長幅はできるだけ広いことが
望ましい。
【００２１】このため図６の結果からは、この両者は相
反するのでtrade off が必要である。このとき、できる
だけ広い波長範囲で良好な偏光特性（Ｐ偏光透過率Ｔ
ｐ：大、Ｓ偏光透過率Ｔｓ：小）を得るために、各屈折
率ｎ1 、ｎ2 、ｎ3 の値をわずかに(0.1〔°〕程度）ず
らしたり、あるいは、グリツド周期ｄにわずかに分布を
つけるという方法も有効である。
反するのでtrade off が必要である。このとき、できる
だけ広い波長範囲で良好な偏光特性（Ｐ偏光透過率Ｔ
ｐ：大、Ｓ偏光透過率Ｔｓ：小）を得るために、各屈折
率ｎ1 、ｎ2 、ｎ3 の値をわずかに(0.1〔°〕程度）ず
らしたり、あるいは、グリツド周期ｄにわずかに分布を
つけるという方法も有効である。
【００２２】以上の構成によれば、ワイヤーグリツド偏
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌ、Ａｕの順に蒸着したＡｕ／Ａｌからな
る金属グリツドを用いることにより、可視波長域〜近赤
外波長域（ 400〜2000〔nm〕）において、従来に比して
損失を低減し、消光比を向上し得る。また、従来型ワイ
ヤーグリツド偏光子に比してグリツド周期ｄをほぼ使用
する波長と同程度に大きくすることができるため容易に
作製することができる。
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌ、Ａｕの順に蒸着したＡｕ／Ａｌからな
る金属グリツドを用いることにより、可視波長域〜近赤
外波長域（ 400〜2000〔nm〕）において、従来に比して
損失を低減し、消光比を向上し得る。また、従来型ワイ
ヤーグリツド偏光子に比してグリツド周期ｄをほぼ使用
する波長と同程度に大きくすることができるため容易に
作製することができる。
【００２３】（３）第２実施例 第２実施例のワイヤーグリツド偏光子のグリツドにおい
ては、Ａｌでなるグリツドであり、第１実施例のＡｕ／
Ａｌでなるグリツドと略同様の作製方法によつて得られ
るものである。すなわち、第２実施例のグリツドは、レ
ーザ直描装置を用いて屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上
にグリツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形
成し、当該ガラス基板上に電子ビーム蒸着機でＡｌを蒸
着し、リフトオフ法によつて作られたものである。Ａｌ
でなる当該グリツドは、厚みｈ＝132〔nm〕である。
ては、Ａｌでなるグリツドであり、第１実施例のＡｕ／
Ａｌでなるグリツドと略同様の作製方法によつて得られ
るものである。すなわち、第２実施例のグリツドは、レ
ーザ直描装置を用いて屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上
にグリツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形
成し、当該ガラス基板上に電子ビーム蒸着機でＡｌを蒸
着し、リフトオフ法によつて作られたものである。Ａｌ
でなる当該グリツドは、厚みｈ＝132〔nm〕である。
【００２４】以上の構成において、第１実施例と同様に
波長 800〔nm〕〜 855〔nm〕でＰ偏光透過率Ｔｐ及びＳ
偏光透過率Ｔｓを測定すると、Ｐ偏光透過率Ｔｐは波長
約 825〔nm〕（≒ｄ×ｎ1 ）で極大となり、Ｓ偏光透過
率Ｔｓは極小となつた。ここで、図７にＰ偏光透過率Ｔ
ｐの極大値とＳ偏光透過率Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅
のｂ／ｄ依存性を示す。ｂ／ｄ≒0.50でＰ偏光透過率Ｔ
ｐの極大値は約60〔％〕、Ｓ偏光透過率Ｔｓの極小値は
約１〔％〕、消光比Ｔｐ／Ｔｓは約60、また、Ｓ偏光透
過率Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅は16〔nm〕という結果
が得られる。このため従来型ワイヤーグリツド偏光子に
比して良好な偏光特性（Ｐ偏光透過率Ｔｐ：大、Ｓ偏光
透過率Ｔｓ：小）を得られることがわかる。
波長 800〔nm〕〜 855〔nm〕でＰ偏光透過率Ｔｐ及びＳ
偏光透過率Ｔｓを測定すると、Ｐ偏光透過率Ｔｐは波長
約 825〔nm〕（≒ｄ×ｎ1 ）で極大となり、Ｓ偏光透過
率Ｔｓは極小となつた。ここで、図７にＰ偏光透過率Ｔ
ｐの極大値とＳ偏光透過率Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅
のｂ／ｄ依存性を示す。ｂ／ｄ≒0.50でＰ偏光透過率Ｔ
ｐの極大値は約60〔％〕、Ｓ偏光透過率Ｔｓの極小値は
約１〔％〕、消光比Ｔｐ／Ｔｓは約60、また、Ｓ偏光透
過率Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅は16〔nm〕という結果
が得られる。このため従来型ワイヤーグリツド偏光子に
比して良好な偏光特性（Ｐ偏光透過率Ｔｐ：大、Ｓ偏光
透過率Ｔｓ：小）を得られることがわかる。
【００２５】以上の構成によれば、ワイヤーグリツド偏
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌを蒸着したＡｌでなる金属グリツドを用
いることにより、可視波長域〜近赤外波長域（ 400〜20
00〔nm〕）において、従来に比して損失を低減し、消光
比を向上し得る。また、従来型ワイヤーグリツド偏光子
に比してグリツド周期ｄをほぼ使用する波長と同程度に
大きくすることができるため容易に作製することができ
る。
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌを蒸着したＡｌでなる金属グリツドを用
いることにより、可視波長域〜近赤外波長域（ 400〜20
00〔nm〕）において、従来に比して損失を低減し、消光
比を向上し得る。また、従来型ワイヤーグリツド偏光子
に比してグリツド周期ｄをほぼ使用する波長と同程度に
大きくすることができるため容易に作製することができ
る。
【００２６】（４）第３実施例 第３実施例のワイヤーグリツド偏光子のグリツドにおい
ては、Ａｕ／Ａｌでなるグリツドであり、当該グリツド
は、第１実施例と同様のグリツドを用い、グリツド（ｂ
／ｄ≒0.50）に対して、グリツド表面に立てた法線から
グリツドの波数ベクトルの方向に沿つた入射角αが 6.6
〔°〕となる光を入射するようになされている。
ては、Ａｕ／Ａｌでなるグリツドであり、当該グリツド
は、第１実施例と同様のグリツドを用い、グリツド（ｂ
／ｄ≒0.50）に対して、グリツド表面に立てた法線から
グリツドの波数ベクトルの方向に沿つた入射角αが 6.6
〔°〕となる光を入射するようになされている。
【００２７】以上の構成において、グリツド（ｂ／ｄ≒
0.50）に対して、入射角αが 6.6〔°〕となる光を入射
させてＴｐ、Ｔｓの波長依存性を測定した。この測定結
果を図８及び図９に示す。Ｐ偏光透過率Ｔｐは約 730
〔nm〕で極大値32.5〔％〕を有し、一方、Ｓ偏光透過率
Ｔｓは約 770〔nm〕で極小値1.25〔％〕を有する。従つ
て、波長 770〔nm〕における消光比Ｔｐ／Ｔｓは、
0.50）に対して、入射角αが 6.6〔°〕となる光を入射
させてＴｐ、Ｔｓの波長依存性を測定した。この測定結
果を図８及び図９に示す。Ｐ偏光透過率Ｔｐは約 730
〔nm〕で極大値32.5〔％〕を有し、一方、Ｓ偏光透過率
Ｔｓは約 770〔nm〕で極小値1.25〔％〕を有する。従つ
て、波長 770〔nm〕における消光比Ｔｐ／Ｔｓは、
【数４】 の偏光特性が得られる。
【００２８】この場合、特にＴｐが極大値を有する波長
（ 730〔nm〕）については、
（ 730〔nm〕）については、
【数５】 で表される関係がある。一般的には、
【数６】 の２波長でＴｐは極大値をもつ。これは、入射角αによ
つて使用波長を同調できることを示しており有用であ
る。さらに、マイナス側波長
つて使用波長を同調できることを示しており有用であ
る。さらに、マイナス側波長
【数７】 を使用すれば、実効的に使用波長に対してグリツド周期
ｄを長くできる。このため従来に比してグリツドを容易
に作製できる。
ｄを長くできる。このため従来に比してグリツドを容易
に作製できる。
【００２９】以上の構成によれば、ワイヤーグリツド偏
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌ、Ａｕを蒸着して作製されるＡｕ／Ａｌ
からなる金属グリツド（ｂ／ｄ≒0.50）に対して、グリ
ツド表面に立てた法線からグリツドの波数ベクトルの方
向に沿つた入射角αが 6.6〔°〕となる光を入射させる
ことにより、可視波長域〜近赤外波長域（ 400〜2000
〔nm〕）において、従来に比して損失を低減し、消光比
を向上し得る。また、従来に比してグリツド周期ｄを長
くできるため容易に作製することができる。
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌ、Ａｕを蒸着して作製されるＡｕ／Ａｌ
からなる金属グリツド（ｂ／ｄ≒0.50）に対して、グリ
ツド表面に立てた法線からグリツドの波数ベクトルの方
向に沿つた入射角αが 6.6〔°〕となる光を入射させる
ことにより、可視波長域〜近赤外波長域（ 400〜2000
〔nm〕）において、従来に比して損失を低減し、消光比
を向上し得る。また、従来に比してグリツド周期ｄを長
くできるため容易に作製することができる。
【００３０】（５）第４実施例 第４実施例のワイヤーグリツド偏光子のグリツドにおい
ては、Ａｕ／Ａｌであり、当該グリツドは、第１実施例
と同様のグリツドを用い、ｂ／ｄ＝0.50のグリツドに、
グリツド表面に立てた法線からグリツドの波数ベクトル
と垂直方向に測つた入射角θを変化させるようにする。
ては、Ａｕ／Ａｌであり、当該グリツドは、第１実施例
と同様のグリツドを用い、ｂ／ｄ＝0.50のグリツドに、
グリツド表面に立てた法線からグリツドの波数ベクトル
と垂直方向に測つた入射角θを変化させるようにする。
【００３１】以上の構成において、ｂ／ｄ＝0.50のグリ
ツドに、グリツド表面に立てた法線からグリツドの波数
ベクトルと垂直方向に測つた入射角θを変化させてＰ偏
光透過率Ｔｐ、Ｓ偏光透過率Ｔｓの波長依存性を測定し
た。この結果、入射角θの増加と共にＰ偏光透過率Ｔｐ
が極大となり、Ｓ偏光透過率Ｔｓが極小となる波長はほ
ぼ単調に短波長側へとシフトした。このため、入射角θ
によつて使用波長を同調できる。
ツドに、グリツド表面に立てた法線からグリツドの波数
ベクトルと垂直方向に測つた入射角θを変化させてＰ偏
光透過率Ｔｐ、Ｓ偏光透過率Ｔｓの波長依存性を測定し
た。この結果、入射角θの増加と共にＰ偏光透過率Ｔｐ
が極大となり、Ｓ偏光透過率Ｔｓが極小となる波長はほ
ぼ単調に短波長側へとシフトした。このため、入射角θ
によつて使用波長を同調できる。
【００３２】以上の構成によれば、ワイヤーグリツド偏
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌ、Ａｕを蒸着して作製されるＡｕ／Ａｌ
からなる金属グリツドに、グリツド表面に立てた法線か
らグリツドの波数ベクトルと垂直方向に測つた入射角θ
によつて使用波長を同調できる。
光子において、屈折率ｎ1 ＝1.50のガラス基板上にグリ
ツド周期ｄ＝ 550〔nm〕のレジストパターンを形成し、
当該上部にＡｌ、Ａｕを蒸着して作製されるＡｕ／Ａｌ
からなる金属グリツドに、グリツド表面に立てた法線か
らグリツドの波数ベクトルと垂直方向に測つた入射角θ
によつて使用波長を同調できる。
【００３３】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、電場の振
動方向がグリツドの波数ベクトルの方向と垂直であるＰ
偏光透過率に比して、電場の振動方向がグリツドの波数
ベクトルの方向と平行であるＳ偏光透過率を小さくする
ことにより、可視波長域から近赤外波長域において、従
来に比して大きなグリツド周期で、低損失かつ実用上十
分な偏光コントラストを有する偏光光学素子を実現する
ことができる。
動方向がグリツドの波数ベクトルの方向と垂直であるＰ
偏光透過率に比して、電場の振動方向がグリツドの波数
ベクトルの方向と平行であるＳ偏光透過率を小さくする
ことにより、可視波長域から近赤外波長域において、従
来に比して大きなグリツド周期で、低損失かつ実用上十
分な偏光コントラストを有する偏光光学素子を実現する
ことができる。
【図１】本発明によるワイヤーグリツド偏光子を示す略
線的断面図である。
線的断面図である。
【図２】図１のワイヤーグリツド偏光子に対する入射角
の説明に供する略線図である。
の説明に供する略線図である。
【図３】実施例のワイヤーグリツド偏光子の試料を示す
略線的断面図である。
略線的断面図である。
【図４】Ｔｐの波長依存性を示す特性分布図である。
【図５】Ｔｓの波長依存性を示す特性分布図である。
【図６】Ａｕ／Ａｌでなるグリツド偏光子におけるＴｐ
極大値、Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅のｂ／ｄ依存性を
示す特性分布図及び特性線図である。
極大値、Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅のｂ／ｄ依存性を
示す特性分布図及び特性線図である。
【図７】Ａｌでなるグリツド偏光子におけるＴｐ極大
値、Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅のｂ／ｄ依存性を示す
特性分布図及び特性線図である。
値、Ｔｓ＜２〔％〕となる波長幅のｂ／ｄ依存性を示す
特性分布図及び特性線図である。
【図８】入射角α＝ 6.6〔°〕の場合のＴｐの波長依存
性を示す特性分布図である。
性を示す特性分布図である。
【図９】入射角α＝ 6.6〔°〕の場合のＴｓの波長依存
性を示す特性分布図である。
性を示す特性分布図である。
１……金属グリツド、２……基板、３……マツチングオ
イル、４……ウエツジガラス。
イル、４……ウエツジガラス。
Claims (5)
- 【請求項１】波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視
波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用する偏
光光学素子において、 電場の振動方向が金属グリツドの波数ベクトルの方向と
垂直であるＰ偏光透過率に比して、上記電場の振動方向
が上記金属グリツドの波数ベクトルの方向と平行である
Ｓ偏光透過率が小さいことを特徴とする偏光光学素子。 - 【請求項２】上記金属グリツドは、高反射率金属でなる
ことを特徴とする請求項１に記載の偏光光学素子。 - 【請求項３】波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視
波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用する偏
光光学素子において、 屈折率ｎ1 の基板上に形成されている金属グリツドで、
グリツド周期をｄ、グリツド表面に垂直に光が入射した
際の波長をλとして、 【数１】 の条件を満たし、 電場の振動方向が上記金属グリツドの波数ベクトルの方
向と垂直であるＰ偏光透過率が極大値を有し、 上記電場の振動方向が上記金属グリツドの波数ベクトル
の方向と平行であるＳ偏光透過率が極小値を有すること
を特徴とする偏光光学素子。 - 【請求項４】波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視
波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用する偏
光光学素子において、 グリツド表面に立てた法線と上記金属グリツドの波数ベ
クトルの平行方向でなる上記金属グリツドへの入射角α
と、 上記法線から上記金属グリツドの波数ベクトルと垂直方
向への角度θとをそれぞれ任意値とし、中心波長及び波
長域を制御することを特徴とする偏光光学素子。 - 【請求項５】波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視
波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用する偏
光光学素子において、 基板の屈折率、金属間の誘電体部分の屈折率及びグリツ
ド上部の屈折率を、それぞれ約 0.1度異なる値とするこ
とを特徴とする偏光光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7274702A JPH0990129A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 偏光光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7274702A JPH0990129A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 偏光光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0990129A true JPH0990129A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17545375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7274702A Pending JPH0990129A (ja) | 1995-09-27 | 1995-09-27 | 偏光光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0990129A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012017774A1 (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-09 | 日本電気株式会社 | 偏光子及び発光装置 |
| US8947772B2 (en) | 2006-08-31 | 2015-02-03 | Moxtek, Inc. | Durable, inorganic, absorptive, ultra-violet, grid polarizer |
| WO2020100431A1 (ja) * | 2018-11-13 | 2020-05-22 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光装置 |
-
1995
- 1995-09-27 JP JP7274702A patent/JPH0990129A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8947772B2 (en) | 2006-08-31 | 2015-02-03 | Moxtek, Inc. | Durable, inorganic, absorptive, ultra-violet, grid polarizer |
| WO2012017774A1 (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-09 | 日本電気株式会社 | 偏光子及び発光装置 |
| US8939592B2 (en) | 2010-08-02 | 2015-01-27 | Nec Corporation | Polarizer and light-emitting device |
| WO2020100431A1 (ja) * | 2018-11-13 | 2020-05-22 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 受光装置 |
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