JPH11337727A

JPH11337727A - 光学素子

Info

Publication number: JPH11337727A
Application number: JP14523998A
Authority: JP
Inventors: Tadao Katsuragawa; 忠雄桂川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1998-05-27
Publication date: 1999-12-10
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: JP3751441B2

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的弱い制御光を入射させて信号光の偏光面
を回転させることができるとともに高速で光をスイッチ
ングする。【解決手段】透明基板５の一方の表面に光の波長オーダ
ーの寸法の連続した溝７を設け、溝７の表面に平均粒子
径２〜２０ｎｍの金属や半導体超微粒子を絶縁体中に分
散した超微粒子分散膜６を形成して光学素子１とし、超
微粒子分散膜６の反射光を利用して３次非線形特性を発
現させる。光学素子１の両面に光の強弱に対応して光を
遮断するように偏光軸を相互に回転させた偏光子２と検
光子３を設け、高速で光のスイッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光で画像を形成
したり、画像を加工処理したり、光を用いて計算したり
する高速度光デバイスに用いる非線形の光学素子、特に
比較的弱い制御光を入射させて、信号光の偏光面を回転
させる光学素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報処理を電気回路に頼っていると、現
在最も高速なトランジスタでも、その開閉に要する時間
を１０ピコ秒台以下にすることは困難であり、多量の情
報処理を高速度で実現するために非線形光学材料を使用
して光により光を制御する光スイッチが使用されてい
る。

【０００３】非線形光学材料として、人工的な超格子構
造を有した半導体材料や特殊な有機材料が注目され、こ
のような材料を使うと、低いパワーレベルの光でも十分
な非線形相互作用が得られる。また、これを微小な光の
共振器と組み合わせた、光−光ゲートにより、光で光を
開閉することができる。例えばＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ
という２種類の半導体を１０ｎｍ以下のピッチで積層し
たものでは、０．５ピコ秒という開閉時間が得られてい
る。また、光−光ゲートを組み合わせれば、いろいろな
光の論理素子やメモリを作ることができ、それによって
光コンピュータを造ることもできる。

【０００４】上記光−光ゲートより高速な開閉を行う光
−光スイッチとして、文献「光アライアンス（１９９
７，４，２６頁〜２８頁）」に示されているように光カ
ースイッチがある。この光カースイッチは、これは制御
光によって特定の偏波方向の屈折率成分が変化し、偏光
面が回転する光カー効果を利用したものであり、図６に
示すように、互いに偏光軸が直交するように置かれた偏
光子１２と検光子１３との間に制御光を入射するハーフ
ミラー１０とカー効果を示すカー媒質の超微粒子分散ガ
ラス１４とレンズ１５，１６とフィルタ１７が設けら
れ、超微粒子分散ガラス１４には制御光と信号光が互い
に重なり合うようにして入射するようになっている。超
微粒子分散ガラス１４としては半導体や金属の超微粒子
がガラス中に分散したものが使用されている。この超微
粒子分散ガラスの３次非線形特性は、信号光に対しては
小さく制御光に対しては大きいため、制御光を入射しな
いと偏光子１２を通過した信号光の偏光面はカー媒質で
回転しないため検光子１３を通過することができない。
一方、制御光を入射すると、カー媒質内に屈折率の異方
性が生じ、信号光の偏光面が回転することにより検光子
１３を通過することができる。このように制御光を入射
するかしないかにより信号光の透過率を制御することが
できる。この光カースイッチの場合、光の強度によって
回転した偏光面の角度△φは、△φ＝（ｎωχ／２ｃ）
・（εＥ²Ｌ）で表される。ここではｎは屈折率、ωは
入射光の角振動数、ｃは光速度、χは３次非線形感受
率、εは誘電率、Ｅは制御光電界強度、Ｌは相互作用長
である。

【０００５】この光カースイッチの超微粒子分散ガラス
１４は、約１０ｎｍの粒径の半導体や金属の超微粒子が
ガラス中に分散しているものであり、半導体としてはＣ
ｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ等があ
り、金属としては、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇなどがある。そし
て半導体微粒子を分散した場合、光吸収により生成され
る電子と正孔が独立にあるいは励起子として、微粒子内
に閉じ込められる量子閉じ込め効果によって非常に大き
い３次非線形光学特性を示す。また、金属超微粒子を分
散した場合、誘電的な閉じ込めによる局所電場効果によ
り非常に大きい３次非線形光学特性を示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記超微
粒子分散ガラスで高い３次非線形光学特性を示すために
光による励起子の生成が関与しているため、３次非線形
光学特性が増大するのは励起子共鳴波長においてであ
り、このため光吸収が大きくなるという短所があった。

【０００７】この発明はかかる短所を改善し、少ない光
の吸収で大きいカー効果を得ることにより、比較的弱い
制御光を入射させて信号光の偏光面を回転させることが
できるとともに高速で光をスイッチングすることができ
る光学素子を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光学素子
は、可視光に透明な基板の一方の表面に、０．２〜２．
０μｍの等しい間隔で、深さ０．４〜５μｍの平行な複
数の直線状の溝を設け、溝表面に平均粒子径２ｎｍ〜２
０ｎｍの金属又は半導体の超微粒子を絶縁体中に分散し
た超微粒子分散膜を１０〜１００ｎｍの厚さで均一に形
成したことを特徴とする。

【０００９】この発明に係る他の光学素子は、可視光に
透明な基板の一方の表面に、０．２〜２．０μｍの等し
い間隔で、深さ０．４〜５μｍの平行な複数の直線状の
溝を設け、溝表面に平均粒子径２ｎｍ〜２０ｎｍの金属
又は半導体の超微粒子を絶縁体中に分散した超微粒子分
散膜を１０〜１００ｎｍの厚さで均一に形成し、基板の
表と裏の両面にレーザー光の強弱に対応して光を遮断す
るように偏光軸を相互に回転させ固定した偏光子と検光
子を設けたことを特徴とする。

【００１０】上記超微粒子分散膜を形成する超微粒子を
分散している絶縁体は可視光に透明であることが望まし
い。

【００１１】また、上記基板の溝表面に設けた超微粒子
分散膜の基板表面と平行な超微粒子分散膜を除去し、基
板表面と平行でない超微粒子分散膜だけを設けたり、超
微粒子を分散している絶縁体を基板の溝間に充填した
り、基板の溝間に基板と異なる屈折率の透明材料を充填
しても良い。

【００１２】また、上記直線状で平行な溝は、寸法の異
なる複数の多角形を多重に重ねた平面形状に構成すると
良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の光学素子は、偏光面回
転素子と、偏光面回転素子を挟んで設けられた偏光子と
検光子を有する。偏光面回転素子は透明基板と超微粒子
分散膜を有する。透明基板５、一方の面に幅が０．２μ
ｍ〜２．０μｍで深さが０．４μｍ〜５μｍの平行な複
数の直線状の溝が等間隔で形成されている。超微粒子分
散膜は平均粒子径２ｎｍ〜２０ｎｍの金属又は半導体の
超微粒子を透明絶縁体中に分散したものであり、透明基
板の溝を有する表面に厚さ１０ｎｍ〜１００ｎｍで均一
な厚さに形成されている。

【００１４】この光学素子の偏光面回転素子に光が入射
すると、入射した光は溝と溝間を通り出射する。この偏
光面回転素子を光が通るときに、深さがすくなくとも可
視光の波長より少し大きい溝の側面に設けた超微粒子分
散膜の透明絶縁体に入り、絶縁体に分散した金属又は半
導体の超微粒子で複数回反射して３次非線形特性を発現
する。そして偏光面回転素子の溝と溝の間を通過し光と
溝を通過して超微粒子分散膜により反射された光が位相
が揃った場合に回折現象を起こす。この偏光面回転素子
に直線偏光を入射すると偏光面が回転し、この偏光面の
回転角は入射する光の強度に応じて異なり、入射する光
の強度が強い場合に大きくなり、光の吸収が小さく大き
な偏光面回転角を得ることができる。また、偏光面を回
転させる溝の深さが０．４μｍ〜５μｍであるから、こ
の溝を光が通過する時間は数１０フェムト秒と非常に短
時間である。

【００１５】そこで、偏光面回転素子の両側に設けた偏
光子と検光子を、偏光面回転素子を通って偏光面が大き
く回転した光は通過でき、偏光面の回転角が小さい光は
通過できないように偏光子の偏光軸に対して検光子の偏
光軸をあらかじめ回転して設定しておくことにより、信
号光と光の強度が変化する光パルスの制御光を入射し
て、光を高速でオン，オフさせることができる。

【００１６】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成図である。
図に示すように、光学素子１は偏光面回転素子２と、偏
光面回転素子２を挟んで設けられた偏光子３と検光子４
を有する。偏光面回転素子２は、図２の断面図に示すよ
うに、透明基板５と超微粒子分散膜６を有する。透明基
板５は、一方の面に幅Ｗが０．２μｍ〜２．０μｍで深
さＨが０．４μｍ〜５μｍの平行な複数の直線状の溝７
が等間隔で形成されている。超微粒子分散膜６は平均粒
子径２ｎｍ〜２０ｎｍの金属又は半導体の超微粒子を透
明絶縁体中に分散したものであり、透明基板５の溝７を
有する表面に厚さｔが１０ｎｍ〜１００ｎｍで均一な厚
さに形成されている。

【００１７】この透明基板５は、例えば石英ガラス、サ
ファイア、結晶化透明ガラス、パイレックスガラス、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、ＴｈＯ₂・
ＣａＯ、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト）などの無機透明材料や、ＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ポリカ
ーボネート、ポリプロピレン、アクリル系樹脂、スチレ
ン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォ
ン、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ−４
−メチルペンテン−１、フッ素化ポリイミド、フッソ樹
脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン
樹脂等の透明プラスチックフィルム等の可視光に透明な
材料からなり、溝７が主としてはフォトリソグラフィ法
や機械的な加工法によって形成されている。なお、透明
基板５として透明プラスチックフィルムを用いると、軽
くて曲げやすい等の利点を有する。

【００１８】超微粒子分散膜６の絶縁体は透明基板５と
同じ材料や例えばＳｉＯ₂、ＳｉＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔｉ
Ｏ₂、ＭｇＯ、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂等が用いられ、この超
微粒子分散膜６は、一般的なスバッタ、真空蒸着、ＭＢ
ＥなどのＰＶＤ法やＣＶＤ法、メッキ法等で透明基板５
に形成される。そして平均粒子径や超微粒子の含有率な
どは、これら製膜条件を制御することによって制御する
ことができる。

【００１９】偏光子３と検光子４は偏光フィルムや、ビ
ームスプリッタを用いた高透過率偏光板などが用いられ
る。偏光フィルムは大別して多ハロゲン偏光フィルム、
染料偏光フィルム、金属偏光フィルムなどがある。多ハ
ロゲン偏光フィルムは２色性物質にヨウ素を用いている
ために、可視領域全般にフラットな特性を有するが、湿
度や高温等に弱い。また、染料偏光フィルムは偏光性能
は多ハロゲン偏光フィルムより劣るが、熱や光や湿度に
対して耐性が大きいという特徴を有している。これらの
偏光フイルムの露出面には傷が付きやすいので保護膜を
設けることが望ましい。

【００２０】上記のように構成された光学素子１の偏光
面回転素子２に、図２に示すように、光が入射すると、
入射した光は溝７と溝７間を通り出射する。この溝７と
溝７間を光が通るときに、深さＨが０．４μｍ〜５μｍ
と、すくなくとも可視光の波長より少し大きい溝７の側
面に設けた超微粒子分散膜６の透明絶縁体に入り、絶縁
体に分散した金属又は半導体の超微粒子で複数回反射し
て３次非線形特性を発現する。そして偏光面回転素子２
には溝７が一定間隔で周期的に設けられているから、溝
７と溝７間を通過して超微粒子分散膜６により反射され
た光は位相が揃った場合に回折現象を起こす。この偏光
面回転素子２に直線偏光を入射すると偏光面が回転し、
この偏光面の回転角は入射する光の強度に応じて異な
り、入射する光の強度が強い場合に大きくなり、光の吸
収が小さく大きな偏光面回転角を得ることができる。ま
た、偏光面を回転させる溝７の深さが０．４μｍ〜５μ
ｍであるから、この溝７を光が通過する時間は数１０フ
ェムト秒と非常に短時間である。この偏光面回転素子２
の両側に設けた偏光子３と検光子４は、偏光面回転素子
２を通って偏光面が大きく回転した光は通過でき、偏光
面の回転角が小さい光は通過できないように偏光子３の
偏光軸に対して検光子４の偏光軸をあらかじめ回転して
設定しておく。

【００２１】この光学素子１に、図３に示すように、ハ
ーフミラー１０を介して光強度が小さい信号光と光強度
が大きい制御光とを入射し、光学素子１を通過した光を
光検出器１１で検出すると、光学素子１に信号光と制御
光が入射しているときは、偏光面回転素子２を通過した
光の偏光面は大きく回転し、検光子４を通過して光検出
器１１に入射する。また、ハーフミラー１０に入射して
いる制御光が遮断され光学素子１に信号光だけが入射し
たときは、偏光面回転素子２を通過した光の偏光面は小
さく回転して検光子４を通過せず、光検出器１１に入射
している光が遮断される。そこで制御光として光の強度
が変化する光パルスを用いると、光検出器１１に入射す
る光を可動部なしで高速度でオン，オフすることができ
る。この光パルスはモードロッカとして光変調器を使
い、これに外部から変調を加えたモード同期という方法
や、光パルス圧縮という方法で得ることができる。そし
て、光パルス圧縮によれば数フェムト秒程度の短い光パ
ルスを得ることができ、フェムト秒の単位の高速度で光
をオン，オフすることができる。

【００２２】上記実施例は偏光面回転素子２の透明基板
５の溝７側の表面全体に超微粒子分散膜６を設けた場合
について説明したが、透明基板５の溝７の側面にだけ超
微粒子分散膜６を設けても、上記実施例と同様な作用を
奏することができる。また、透明基板５の溝７の側面に
だけ超微粒子分散膜６を設けることにより、光の透過率
を向上することができ、より強度が小さい制御光で光を
オン，オフすることができる。

【００２３】また、上記実施例は透明基板５の溝７の部
分に他の材料を充填しない場合について説明したが、基
本的には屈折率の異なる部位を通過した光が干渉するこ
とによって非線形光学効果が生じ、同時に入射光強度に
応じて偏光面回転角が変化するので、溝７と溝間の屈折
率が異なれば良いから、溝７中に透明基板５とは異なる
屈折率を有する透明材料を充填しても良い。このように
溝７中に透明基板５とは異なる屈折率を有する透明材料
を充填することにより、超微粒子分散膜６を保護するこ
とができる。

【００２４】さらに、基本的には屈折率の異なる部位を
通過した光が干渉することによって非線形光学効果が生
じることから、図４に示すように、透明基板５の溝７内
に、透明絶縁体に金属や半導体の超微粒子を分散した超
微粒子分散材料６１を充填しても良い。この場合は、超
微粒子分散材料６１に入って金属や半導体の超微粒子に
より複数回反射して透過した光と透明基板５の溝７間を
透過した光が特定波長で干渉し回折して非線形光学効果
を増大することができる。但し、この場合、光は超微粒
子分散材料６１を透過するので、少し透過率は低下する
が、偏光面回転素子２をより簡単に作成することができ
る。

【００２５】また、上記各実施例は、透明基板５に断面
が矩形の溝７を平行に設けた場合について説明したが、
波形や三角形状の溝を設けても良い。また、この溝構造
は可視光が干渉して回折できれば良く、したがって直線
状溝構造はストライプ状でなくても、大小の複数の多角
形を重ねたような平面構造であっても、透過光が干渉し
て回折を生ずる構造であれば良い。

【００２６】〔具体例１〕厚さ１ｍｍの石英基板の片
面に、Ｃｒ₂Ｏ₃層とＣｒ層の２層を厚さが合計で１２０
ｎｍとなるように設け、この上にポジ型レジストを設け
た。このレジスト上にフォトマスクを配置し、ＵＶ光を
用いて、図２に示すように幅Ｗ＝１．０μｍ間隔となる
ように露光してからウェットエッチング手法を用いてレ
ジスト層をエッチングし、さらにフッ素系ガスを用いて
石英表面をエッチングして、深さＨ＝０．６５μｍとな
るように加工して溝７を形成した後、レジスト層を剥離
して、溝７を有する透明基板５を形成した。この透明基
板５の溝７側の表面にスパッタ法を用いて、透明基板５
を加熱せずにＣｕ微粒子膜６を形成して偏光面回転素子
２を作成した。Ｃｕ微粒子膜６の透明絶縁材料にはＳｉ
Ｏ₂を使用し、ＳｉＯ₂ターゲット上に１０×１０×１ｍ
ｍのＣｕチップを、ＳｉＯ₂ターゲットの面積の４０％
を覆うようにして配置した。そしてスパッタ用のＡｒガ
ス中に２０％の酸素ガスを導入し、３００Ｗの投入電力
を使用してＣｕ超微粒子膜６を形成した。形成したＣｕ
超微粒子膜６の膜厚ｔは９０ｎｍであった。また、Ｃｕ
超微粒子膜６に区組まれるＣｕ微粒子の平均粒子径を透
過電子顕微鏡で測定した結果６ｎｍであった。さらに、
Ｃｕ超微粒子膜６の組成はＣｕが５３％であり、他は酸
素と微量な炭素と窒素であった。

【００２７】この偏光面回転素子２の両側に、図３に示
すように偏光子３と検光子４を配置し、波長約６３０ｎ
ｍのレーザ光の信号光と制御光をハーフミラー１０を用
いて光軸が同一になるようにして、偏光面回転素子２を
光軸とほぼ垂直に配置した。この偏光面回転素子２に入
射するレーザ光の強度を強くすると、Ｃｕ超微粒子膜６
を設けた偏光面回転素子２を通過後の０次光は、偏光面
が回転することがわかった。そこで偏光子３と検光子４
の偏光軸を、制御光を加えたときに信号光と制御光が検
光子を通過するように回転して固定した。そして３μＷ
の信号光だけをを入射させたが、光検出器１１では検出
できなかった。次に、信号光と１０μＷの制御光を同時
に入射させたところ光検出器１１でレーザ光は検出する
ことができた。この制御光として１０ピコ秒のパルス幅
を有する光パルスとしたが、信号光をオン，オフして検
出することができた。

【００２８】〔具体例２〕上記具体例１と同様に、石
英基板上の加工表面にＣｕ超微粒子膜６を作製した後、
ＥＣＲエッチング装置を用いて溝７側面のＣｕ超微粒子
膜６だけを残し、溝７間の表面と溝７底面のＣｕ超微粒
子膜を剥離して偏光面回転素子２を形成した。ＥＣＲエ
ッチング装置にはＡｒガスを３６ｃｃｍの流量で流し、
圧力を１ｍｍトールとし、マイクロ波は６５０Ｗを投入
した。エッチング後試料の断面を観察すると、溝７側面
のＣｕ超微粒子膜６だけが残っていた。この偏光面回転
素子２の光透過率を分光光度計で測定し、具体例１の場
合と比較した結果、光透過率は具体例１の約２倍となっ
た。そして具体例１と同様に信号光と制御光を入射して
レーザ光のスイッチングを行った結果、偏光面回転素子
２の光透過率が向上したため、制御光は具体例１より小
さい強度である約７μＷでも光のスイッチングを行うこ
とが確認できた。

【００２９】〔具体例３〕石英基板上の表面に幅Ｗ＝
０．５μｍ、深さＨ＝０．６μｍの溝７をステッパを用
いたフォトリソグラフィー法で形成し、絶縁材料をＳｉ
Ｏ₂ としたＣｕ微粒子材料を溝７内に充填し、機械的研
磨法によって表面を平坦になるように研磨して偏光面回
転素子２を作成した。そして具体例１と同様に信号光と
制御光を入射してレーザ光のスイッチングを行った結
果、具体例１と同様の光干渉効果による回折が生じ、偏
光子３と検光子４の偏光軸を調整することにより光のス
イッチングを行うことができた。この場合、偏光面回転
素子２の光透過率は具体例１より低く、制御光は具体例
１より強い約１６μＷ必要であった。

【００３０】〔具体例４〕具体例１と同様にフォトリ
ソグラフィー法により石英基板表面に、幅Ｗ＝１．０μ
ｍ、深さＨ＝０．６５μｍの溝７を、図５に示すよう
に、３重の矩形が間隔Ｄ＝４μｍで並行に並ぶように形
成し、この表面にＣｕ超微粒子膜６を形成して偏光面回
転素子２を作成した。そして信号光と制御光を入射して
偏光子３と検光子４の偏光軸を調整してレーザ光のスイ
ッチングを行った結果、偏光面回転素子２の光透過率は
具体例１より若干向上し、約８．４μＷの制御光で光の
スイッチングを行うことができた。

【００３１】〔具体例５〕具体例１と同様にして石英
基板の表面に溝７を加工してＣｕ超微粒子膜６を形成し
た後、溝７内をスパッタ法を用いて屈折率が約２．３の
ＴｉＯ₂で埋め、機械的研磨法によって表面を平坦にな
るように研磨して偏光面回転素子２を作成した。そし
て、信号光と制御光を入射して偏光子３と検光子４の偏
光軸を調整してレーザ光のスイッチングを行った結果、
具体例１と同じ強度の制御光で光のスイッチングを行う
ことができた。

【００３２】〔比較例１〕石英基板の表面に溝７を形
成せずに膜厚９０ｎｍのＣｕ超微粒子膜６を作製した。
この光学素子を使用して具体例１と同様に信号光と制御
光を入射したがＣｕ超微粒子膜６による回転角が微小過
ぎるため、制御光の強度を強くしても光のスイッチング
を行うことはできなかった。

【００３３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、透明基
板の一方の表面に光の波長オーダーの寸法の連続した溝
構造を設け、この溝表面に平均粒子径２〜２０ｎｍの金
属や半導体超微粒子を絶縁体中に分散した超微粒子分散
膜を形成して光学素子とし、超微粒子分散膜の反射光を
利用して３次非線形特性を発現するようにしたから、光
学素子を通過するときの光の吸収を大幅に低減すること
ができる。

【００３４】また、上記光学素子の両面に光の強弱に対
応して光を遮断するように偏光軸を相互に回転させた偏
光子と検光子を設けることにより、機械的又は電気的な
シャッタと比べて高速で光のスイッチングを行うことが
できる。

【００３５】さらに、金属や半導体の超微粒子を分散す
る絶縁体として可視光に透明な材料を用いることにより
光の透過率を向上させることができ、強度が小さな制御
光で光をスイッチングすることができる。

【００３６】また、透明基板の溝側面にだけ超微粒子分
散膜を形成することにより、光の透過率をより向上する
ことができ、強度がより小さな制御光で光をスイッチン
グすることができる。

【００３７】さらに、透明基板の溝内を金属や半導体の
超微粒子を絶縁体中に分散した透明材料で充填すること
により、光を高速でスイッチングする光学素子を簡単に
作成することができる。

【００３８】また、透明基板に設けた直線状で平行な溝
を、寸法の異なる複数の多角形を多重に重ねた平面形状
で構成することにより、光を高速でスイッチングする光
学素子を容易に製作することができる。

【００３９】さらに、透明基板に設けた内に透明基板と
は異なる屈折率の透明材料で埋めることにより、超微粒
子分散膜を保護して安定した光学素子を形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の光学素子の構成図である。

【図２】偏光面回転素子の構成を示す断面図である。

【図３】上記実施例の光学素子を使用した光スイッチの
構成図である。

【図４】偏光面回転素子の他の構成を示す断面図であ
る。

【図５】透明基板に設けた他の溝を示す配置図である。

【図６】従来の光カースイッチの構成図である。

【符号の説明】

１光学素子２偏光面回転素子３偏光子４検光子５透明基板６超微粒子分散膜７溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可視光に透明な基板の一方の表面に、
０．２〜２．０μｍの等しい間隔で、深さ０．４〜５μ
ｍの平行な複数の直線状の溝を設け、溝表面に平均粒子
径２ｎｍ〜２０ｎｍの金属又は半導体の超微粒子を絶縁
体中に分散した超微粒子分散膜を１０〜１００ｎｍの厚
さで均一に形成したことを特徴とする光学素子。
【請求項２】可視光に透明な基板の一方の表面に、
０．２〜２．０μｍの等しい間隔で、深さ０．４〜５μ
ｍの平行な複数の直線状の溝を設け、溝表面に平均粒子
径２ｎｍ〜２０ｎｍの金属又は半導体の超微粒子を絶縁
体中に分散した超微粒子分散膜を１０〜１００ｎｍの厚
さで均一に形成し、基板の表と裏の両面にレーザ光の強
弱に対応して光を遮断するように偏光軸を相互に回転さ
せ固定した偏光子と検光子を設けたことを特徴とする光
学素子。
【請求項３】上記超微粒子分散膜を形成する超微粒子
を分散している絶縁体は可視光に透明である請求項１又
は２の光学素子。
【請求項４】上記基板の溝表面に設けた超微粒子分散
膜の基板表面と平行な超微粒子分散膜を除去し、基板表
面と平行でない超微粒子分散膜だけを設けた請求項１又
は２記載の光学素子。
【請求項５】上記超微粒子を分散している絶縁体を基
板の溝間に充填した請求項１又は２記載の光学素子。
【請求項６】上記直線状で平行な溝は、寸法の異なる
複数の多角形を多重に重ねた平面形状に構成された請求
項１又は２記載の光学素子。
【請求項７】基板の溝間に基板と異なる屈折率の透明
材料を充填した請求項１，２，３，４又は６記載の光学
素子。