JPS61262705A

JPS61262705A - 偏光素子

Info

Publication number: JPS61262705A
Application number: JP10526985A
Authority: JP
Inventors: Masataka Shirasaki; 白崎　正孝
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1986-11-20
Anticipated expiration: 2011-09-25
Also published as: JP2537595B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕透明材料にΔ形凸条と■形溝を交互に多数形成し、その
三角波形面に、偏光フィルタ機能や位相差板機能を有す
る誘電体多層膜を設けることで、ガラスプリズムなどを
要しない、安価でかつ偏平な偏光素子を実現する。

〔産業上の利用分野〕

レーザ光を利用して情報の記録や読取りなどを、　　行
なうには、レーザ光を制御するためのデバイスや部品が
必要である。本発明は、このようにレーザ光の制御に使
用される偏光素子に関する。

〔従来の技術〕第７図は従来の偏光子を示す側面図、第８図は従来の波
長板を示す側面図、第９′図は偏光子の原理を説明する
特性図、第１０図は波長板の原理を示す特性図である。

第７図の偏光子は、２個のガラスプリズム１と２の間に
、誘電体多層膜から成る偏光フィルタ３が挟まれている
。また第８図の波長板は、２つのガラスプリズム１と２
の間に、誘電体多層膜から成る約９０度位相差の膜４が
挟まれている。第７図のように偏光フィルタ３に、斜め
から入射光５を入射させると、Ｐ偏光は偏光フィルタ３
を透過して出射光６となるが、Ｓ偏光は偏光フィルタ３
で反射されて、反射光７となる。これは、第９図に示す
ように、入射光５の入射角θによって、Ｐ偏光とＳ偏光
とでは、偏光フィルタ３の光透過率が異なるためであり
、光入射角θを適当に選定することで、良好な偏光フィ
ルタ機能が得られる。第８図の波長板は、第１０図のよ
うに光入射角θによってＰ偏光とＳ偏光との間に所定の
位相差を生じるのを利用したものである。この波長板を
偏光子と共に、ＥＯ素子などの電気光学結晶の両面に設
けることで、光変調器を構成することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこれらの偏光子や波長板は、ガラスプリズムを
はり合わせているため、高価となり、特に立体的に大型
となるのが最大の欠点である。一方、平面的な薄板偏光
子として、高分子材料の異方性を利用したポラロイドが
あるが、赤外光においては吸収があるため使えない。小
型の波長板としては、水晶の薄板が多く使われるが、こ
れは極めて高価である。

本発明の技術的課題は、従来の偏光子や波長板として使
用される偏光素子におけるこのような問題を解消し、光
通信で用いられる近赤外光にも使える偏光子や、１／４
波長板、１／２波長板等の位相差板のコストダウンと小
型化を実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による偏光素子の基本原理を説明する破
断斜視図である。８はΔ形に尖った凸条、９・・・はＶ
形に引っ込んだ溝であり、Ａ形凸条８・・・とＶ形溝９
・・・が、一定間隔で交互に配設されることで、三角波
形面が形成されている。すなわち微小なプリズムを隣接
して多数並べた形状となる。

この人形凸条８・・・とＶ形溝９・・・から成る三角波
形面は、入射光５に対して透明な材料１１上に形成され
ている。そして三角波形面の上に、誘電体多層膜１０が
蒸着などで設けられている。この誘電体多層膜１０は、
偏光子を作成する場合は、第７図で説明した偏光フィル
ター３を使用し、波長板を作成する場合は、第８図で説
明した位相差膜４を使用する。三角波形面の上には、屈
折率マツチングすなわち屈折防止のため透明材料を被せ
、また誘電体多層膜１０の保護が行なわれる。

〔作用〕

第１図における誘電体多層膜１０が第９図のような偏光
フィルタ機能を有するものとする。いま人形凸条８・・
・およびＶ形溝９・・・の斜面に入射光５が、第９図の
θａの範囲の角度で入射すると、Ｐ偏光は誘電体多層膜
１０および三角波形面を形成している透明材料１１を透
過し、Ｓ偏光は反射する。各Ａ形凸条８・・・の左右の
各度を、法ｖＡｃに対し、線対称の角度にしておけば、
右上がりの斜面も、左上がりの斜面も、光入射角度は同
じとなるため、何れの斜面もほぼ同じ条件で、Ｐ偏光が
透過することになる。

誘電体多層膜１０が、位相差板作用を有する場合は、入
射光５が所定の角度で入射すると、位相差をもったＰ波
とＳ波が出射し、波長板として作用する。

〔実施例〕

次に本発明による偏光素子が実際上どのような構成を採
っているかを実施例で説明する。第２図の（イ）はＡ形
凸条８・・・の頂角αを９０度より幾分小さくした例、
（ロ）は９０度より幾分大きくした例、（ハ）は９０度
にした例である。（ハ）図のように９０度にすると、入
射角θが４５度となるため、左上がりの斜面に入射した
光の反射成分７１は隣接する右上がりの斜面で反射して
、７２で示されるように元の光源側に戻ってしまう。三
角波形而上の誘電体多層膜が偏光フィルタ膜の場合であ
れば、不要なＳ偏光がこのように反射して、元に戻り、
波長板の場合でも、残留反射があるため、これが元の入
射光側に戻るという弊害が発生する。

ところが（イ）のように、Ａ形凸条８・・・の頂角αが
９０度より小さいと、右上がりの斜面で反射した光７３
は、入射角θが４５度とならないため、隣接する左上が
りの斜面に反射しても、元の入射光側には戻らない。

（ロ）のように、Ａ形凸条８・・・の頂角αが９０度よ
り大きい場合も、入射角θは４５度とならないため、隣
接する左上がりの斜面に反射しても、元の入射光側には
戻ら゛ない。

第３図〜第５図は偏光素子の各種層構成を示す実施例で
ある。第３図は、ガラス基板１２上に紫外線硬化樹脂や
シリコンゴムなどの透明材料層１１が設けられ、該透明
材料層１１上に、Ａ形凸条８・・・とＶ形溝９・・・を
交互に配設してなる三角波形面が形成されている。この
三角波形面は、該三角波形面と丁度逆の三角波形面を有
する型を、軟質状態の透明材料に押しつけて転写するこ
とで成型すると、容易に作成できる０例えばアクリル樹
脂などは、加熱して軟化させた状態で型を押しつけて成
形した後、冷却する。あるいは型面に紫外線硬化樹脂な
どを流込み、紫外線を照射して硬化させる。この三角波
形而上に誘電体多層膜１０を蒸着などで形成し、さらに
その上に透明物質を充填して透明層１３を形成した後、
ガラス板１４を重ねる。誘電体多層膜１０としては、偏
光フィルタ膜、あるいは９０度または１８０の位相差を
有する位相差膜が使用される。

第４図のように、三角波形面を複数段重ねて形成するこ
ともできる。すなわちガラス板Ｉ２上に透明樹脂層１１
を設けて、１段目の三角波形面を転写などの手法で形成
し、その上に第１の誘電体多層膜１０ａを形成し、その
上に透明樹脂材料１５を積層する。この透明樹脂層１５
上に転写などによって第２の三角波形面を形成して、第
２の誘電体多層膜１０ｂを設ける。そしてその上に、透
明接着剤などを充填して透明層１６を形成し、最後にガ
ラス板１４を被せる。このように三角波形面に設番ｉら
れた誘電体多層膜を複数段重ねて構成することにより、
偏光子の消光比を上げることができる。このとき、上下
の三角波形面のＶ形溝９・・・の位相を１／４周期程炭
ずらして、各段のΔ形凸条８・・・の頂上同士、あるい
はＶ形溝９・・・の溝底同士が揃わないようにすると効
率的である。

本発明の偏光素子は、ガラス基板上だけでなく、光学結
晶上に直接形成することもできる。第５図がその例であ
り、結晶１７の面に対樹脂用のＡＲコート１８を施し、
その上に直接透明樹脂層１１を設けて、三角波形面が形
成されている。結晶１７としては、電気光学結晶、ある
いは磁気光学結晶などが使用される。なおガラス板Ｉ４
上にもＡＲコート１９が施される。

また誘電体多層膜を複数層積層する場合、偏光フィルタ
機能を有する誘電体多層膜のみを積層することのほかに
、偏光フィルタ機能を有する誘電体多層膜と位相差板機
能を有する誘電体多層膜とを積層することも可能である
。この場合の誘電体多層膜の多段層も、結晶１７上に設
けることもできる。

第６図は本発明を光アイソレータに実施した例を示す斜
視図である。１７はＹＩＧなとの結晶から成る４５度フ
ァラデー回転子であり、この結晶１７の両面に直接、三
角波形面１９．２０が形成され、その上に偏光フィルタ
機能を有する誘電体多層膜が成膜される。２つの三角波
形面１９と２０は、軸心の回りに４５度ずらして形成さ
れ、また誘電体多層膜の上には、保護用の透明樹脂層が
被せられる。

以上の構成において、三角波形面のピンチＰは１０〜２
００μｍ程度とするが、誘電体多層膜１０の厚さはこれ
に比べて十分に小さいことが必要となる。

そこで誘電体多層膜を少ない暦数で構成するために、Ｓ
ｉＯ□等の低屈折率層とＴｉＯ２等の高屈折率層を用い
ると、１０ｍｍ以内の板厚で実現できる。また５ｔＯ２
とＳｔの組合わせでは更に薄くできる。

三角波形面を形成する各Δ形凸条８・・・の形状は、第
１図のように法線Ｃに対し線対称になっているが、例え
ば鋸刃状などのような非対称の形状も可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、透明材料にΔ形凸条とＶ
形溝を交互に多数形成し、その三角波形面に誘電体多層
膜を設けることで偏光子や位相差板などの偏光素子を実
現できるため、Ａ形凸条の高さを充分に低くでき、その
結果、平らで極めて薄い偏光素子を実現できる。またガ
ラスプリズムを使用する偏光フィルタや水晶からなる波
長板などに比べて安価となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による偏光素子の基本原理を説明する部
分断面斜視図、第２図は三角波形面を形成するＡ形凸条
の角度を例示する側面図、第３図〜第５図は偏光素子の
各種実施例を示す断面図、第６図は本発明を光アイソレ
ータに実施した例を示す斜視図である。第７図は従来の
偏光子を示す側面図、第８図は従来の波長板を示す側面
図、第９図は偏光フィルタ機能を示す特性図、第１０図
は位相差板機能を示す特性図である。図において、５は入射光、６は透過光、７．７１．７２
は反射光、１１．１５は透明材料（透明樹脂等）、１２
．１４はガラス板、１３．１６は透明材料（透明接着剤
等）をそれぞれ示す。特許出願人　　　　　富士通株式会社代理人　弁理士　　　青　柳　　　稔第１図 △形凸条の負度の例第２図第３図第４図第５図充アイソレーダに光種しに例第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入射光（５）に対し透明な材料によって、Λ型の
凸条（８）・・・とＶ形の溝（９）・・・を交互に設け
ることで、三角波形面を形成し、その上に偏光フィルタ
機能や位相差板機能を有する誘電体多層膜（１０）を設
けたことを特徴とする偏光素子。
（２）前記誘電体多層膜（１０）を、別の２つの透明材
料の間に挟み込んだことを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の偏光素子。
（３）前記第（２）項の透明材料が樹脂であり、前記三
角波形面状格子が転写によって作成されたものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の偏光素
子。
（４）前記２つの透明材料がガラス板等により挟まれた
構成であることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項
記載の偏光素子。
（５）前記三角波形面状格子の断面形状が、三角波形面
の角度が９０度より少し小さいか、または９０度より少
し大きいことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の偏光素子。
（６）前記誘電体多層膜（１０）が偏光フィルタの特性
をもち、一方の偏光を通し、他方の偏光を反射するもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の偏光素子。
（７）前記誘電体多層膜（１０）が、位相差板の機能を
もち、一方の偏光と他方の偏光との間に、透過の際に位
相差を与えるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の偏光素子。
（８）前記第（３）項の樹脂が、電気光学結晶或いは磁
気光学結晶の表面上に直接取付けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第（３）項記載の偏光素子。
（９）前記第（６）項で、三角波形面を２以上積層して
なることを特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載の
偏光素子。
（１０）前記第（６）項あるいは第（９）項の三角波形
面と前記第（７）項の三角波形面を積層したことを特徴
とする特許請求の範囲第（６）項、第（９）項および第
（７）項記載の偏光素子。