KR20120088749A

KR20120088749A - 플레이트형 광대역 무편광 빔 스플리터

Info

Publication number: KR20120088749A
Application number: KR1020127012783A
Authority: KR
Inventors: 토시아키 아오시마
Original assignee: 시그마 코키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-08-08
Also published as: EP2520955A4; EP2520955A1; JPWO2011048875A1; WO2011048875A1

Abstract

넓은 파장대역으로 사용할 수 있음과 동시에, 입사각도에 대한 의존성이 작고, 또, 막 매수가 적음으로써 제품 생산율의 향상과 제조 비용을 절감할 수 있도록 한 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터를 제공한다.
광을 입사함으로써 광속을 분할하기 위한 빔 스플리터에 있어서, 양 주표면이 광학 연마 가공된 평판 형태의 투명 유리기판의 한쪽 주표면 상에, 파장대역 확대막과, 상기 파장대역 확대막상에 설치된 금속막, 및 상기 금속막상에 설치된 무편광화막을 갖추며, 상기 광이 빔 스플리터에 입사될 때, 상기 무편광화막에 의해 상기 광이 무편광화되고, 상기 무편광화된 광이 상기 금속막에 입사할 때에 원하는 투과율 및 반사율이 되고, 상기 금속막을 투과한 광의 파장에 있어서의, 빔 스플리터로서 사용 가능한 대역이, 상기 파장대역 확대막에 의해 확대된다.

Description

플레이트형 광대역 무편광 빔 스플리터{Plate-type broadband depolarizing beam splitter}

본 발명은 넓은 파장대에서 광을 반사시키고, 목적의 분해비(반사율: 투과율)로 나눌 때, P편광과 S편광이 동일 비율로 나타나는, 편광특성이 없는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터(beam splitter)에 관한 것이다.

광대역 무편광 빔 스플리터는 분광 특성 그래프에 있어서의 P편광 특성선과 S편광 특성선이 접근 또는 접촉한 파장영역에서 사용되는 것이며, 현재는 투명 유리기판의 표면에 다수 층의 유전체막을 성막한 플레이트형의 빔 스플리터(예를 들면, 비특허문헌 1 참조)와, 2개의 45°직각 프리즘의 경사면에 유전체막이나 금속 막에 의한 무편광막을 형성하고, 경사면끼리를 합친 상태에서 2개의 직각 프리즘을 접착한 큐브형의 빔 스플리터가 일반적으로 제공되고 있다.

플레이트형 빔 스플리터는 P편광을 투과하고, S편광을 반사하는 구조로 되어 있다. 또, 유전체 다층막의 빔 스플리터는 막에 의한 광의 흡수가 거의 없고, 광량이 극히 작다는 특성이 있다. 또한, 온도변화의 영향이 매우 적은 막 특성이 있다. 이러한 플레이트형의 빔 스플리터로서는 특허문헌 1을 들 수 있다.

큐브형의 빔 스플리터는 입사하는 광의 편광조건에 관계없이, 반사광(R)과 투과광율(T)을 1:1로 분할하는 하프미러(half mirror)로서 사용된다. 즉, 통상의 빔 스플리터와 같은 편광성분에 따른 투과광 및 반사광의 분할비의 변동이 없다. 또, 입사면 및 출사면에는 반사방지막(AR코트)이 코팅되어 있다. 또, 일반적으로 사용할 수 있는 파장영역이 좁고, 단일 파장에 대해서만 유효하게 되어 있다. 또, 구조상 입사광의 각도는 기울어 지지 않으나, 적정의 입사조건에서 사용하는 한, 투과광로의 어긋남이나 고스트의 발생이 거의 없다는 특성을 갖고 있다.

또한, 빔 스플리터는 다른 관련 기술이지만, 반사경에서는, 은 증착막 상에 복수의 유전체막을 적층하여 장착하고, 각 층의 두께를 조절함으로써, 임의의 입사각도에 있어서의 편광비를 작게 한 반사경이 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 2 참조).

또, 은 증착막층을 복수의 범위로 분할하고, 분할된 각 범위에 다른 막 특성을 갖는 보호 증착막층을 증착하는 반사경에 대해서도 알려져 있다(예를 들면 특허 문헌 3 참조).

(특허 문헌 1) JP S63-8702A (특허 문허 2) JP H09－43408A (특허 문헌 3) JP H05－297207A

(비특허 문헌 1) 원저자 H. A. Macleod, 번역　오쿠라 시게루 타로　외, 서명 「광학 박막」, 발행처 일간공업신문사, 1989년 11월 30일 발행

그런데, 일반적으로, 큐브형의 무편광 빔 스플리터는, 도 11의 입사각도=0°(±3°)의 경우의 투과 특성의 예에 나타난 바와 같이, 400㎚?700㎚ 정도의 넓은 범위에서 S편광 특성선과 P편광 특성선이 접근하기 때문에, 그 넓은 범위에서 무편광 빔 스플리터로서의 사용이 가능해진다. 반면, 여러 가지의 입사각도에 대응할 수 없다는 문제가 있다.

그 이유는, 직각 프리즘 경사면 상의 무편광막 표면과 직각 프리즘에 있어서의 입사면?출사면과의 사이에 거리가 생겨, 굴절이 일어나는 입사각도이면, 광축이 반사면으로부터 어긋나 버리기 때문이다. 또, 투명 유리기판을 사이에 두고 무편광막에 대향하여 설치된 반사 방지막의 편광 특성의 영향을 받기 쉬운 것도 이유의 하나이다.

또, 큐브형의 무편광 빔 스플리터는 성막해야 할 면이 많다. 또한, 별도 접착 공정이 필요해진다. 구체적으로 말하면, 큐브형의 무편광 빔 스플리터에서는, 다른 복수의 막이 성막된 직각 프리즘끼리를 접착시킬 필요가 있다.

이러한 접착 공정 시에 막의 파손이나 기포의 발생 등, 문제가 생길 가능성이 있다. 그리고 이러한 가능성은, 막의 수를 증가시키면 시킬수록 높아진다.

그 결과, 큐브형의 무편광 빔 스플리터에서는, 불량률이 높아져서 제품 생산율이 나빠지는데다가, 제작 공정이 복잡하기 때문에 고비용이 된다는 문제도 있다.

한편, 종래의 플레이트형의 무편광 빔 스플리터는, 예를 들면, 도 12에 나타낸 입사각도 45°때의 분광 특성도와 같이, S편광 특성선과 P편광 특성선이 교차하는 또는 접근하고 있는 포인트에서는 사용할 수 있지만, 사용할 수 있는 파장대역(525㎚?575㎚)이 매우 좁다(가시광 영역이나 근적외선 영역에서 100?150㎚ 정도)라는 문제가 있다. 이것은, 종래의 플레이트형의 무편광 빔 스플리터로 이용하는 막이 간섭막이기 때문에, 넓은 범위에서 간섭을 없앨 수 있기 때문이다.

또, 도 13에 입사각도가 30°가 되었을 경우를 나타낸 바와 같이, 입사각도에 의해 분광 특성이 크게 변해 버리기 때문에(예를 들면, 입사각도 45°의 경우와 비교하여 사용 파장 범위가 어긋나 버려, 반사율의 불규칙도 커져 버린다), 입사각도의 사용 범위가 좁다는 문제가 있다. 또, 다수 층(20층?50층)의 유전체막을 적층하여 구성할 필요가 있기 때문에, 제조비용이 높아진다는 문제도 있다.

또한, 반사경에 대한 관련 기술인 특허 문헌 2 및 3의 기술에서는, 원래 반사경이기 때문에, 폭넓은 파장 영역에서 사용하기 이전에, 반사광과 투과광을 1：1로 분할할 수 없다.

본 발명은, 상기 사정을 고려하여, 넓은 파장대역에서 사용할 수 있음과 동시에, 입사각도에 대한 의존성이 작고, 또, 막 매수가 적은 것으로 제품 생산율의 향상과 제조 비용의 절감을 도모할 수 있도록 한 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 구성은 이하와 같다.

(1)　광을 입사함으로써 광속을 분할하기 위한 빔 스플리터에 있어서,

양 주표면이 광학 연마 가공된 평판 형태의 투명 유리기판의 한쪽의 주표면 상에,

파장대역 확대막과,

상기 파장대역 확대막 상에 설치된 금속막, 및

상기 금속막 상에 설치된 무편광화막을 갖추며,

상기 광이 빔 스플리터에 입사될 때, 상기 무편광화막에 의해 상기 광이 무편광화되고,

상기 무편광화된 광이 상기 금속막에 입사할 때에 원하는 투과율 및 반사율이 되며,

상기 금속막을 투과한 광의 파장에 있어서의, 빔 스플리터로서 사용 가능한 대역이, 상기 파장대역 확대막에 의해 확대되는 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.

(2) 상기 (1)의 구성에 있어서

상기 무편광화막의 두께(d)는, 이하의 식에 의해 정해지는 두께인 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.

d=Λ／n

단,Λ은,λ／8≤Λ≤λ／3의 범위의 값이고,

n：무편광화막의 굴절률

λ：입사되는 광의 파장이다.

(3)　상기 (2)의 구성에 있어서

상기 Λ는 λ／4인 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.

(4) 상기(1)의 구성에 있어서,

상기 파장대역 확대막을, 저굴절률(nL)의 유전체막과 고굴절률(nH)(단, nH＞nL)의 유전체막으로 이루어진 2층으로 하고,

상기 기판으로부터 최표면측으로 세어 제1층째의 막으로서, 저굴절률(nL)의 유전체막을 성막하고, 그 제1층째의 막 위에 제2층째의 막으로서, 고굴절률(nH)의 유전체막을 성막하고,

상기 파장대역 확대막 위에 제3층째의 막으로서 원하는 투과율이 되는 두께를 갖는 금속막을 성막하고,

상기 금속막 위에 제4층째의 막으로서, 상기 제1층째의 막과 실질적으로 동일한 정도의 저굴절률을 갖는 유전체막을 성막한 것을 특징으로 하는 플레이트형 광대역 무편광 빔 스플리터.

(5) 상기 (4)의 구성에 있어서,

상기 제1층째의 저굴절률의 유전체막의 굴절률(nL)는, 상기 투명 유리기판의 굴절률(nG)보다 작고, 상기 제2층째의 고굴절률의 유전체막의 굴절률(nH)은, 상기 투명 유리기판의 굴절률(nG)보다 크고, 상기 제 3층째의 금속막의 굴절률(nK)은, 제2층째의 고굴절률의 유전체막의 굴절률(nH) 보다 큰 것인 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.

(6) 상기 (4) 또는 (5)의 구성에 있어서

상기 제1층째를 MgF₂, 상기 제2층째를 HfO₂, 상기 제3층째를 Ag, 상기 제4층째를 MgF₂에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 플레이트형 광대역 무편광 빔 스플리터.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나의 구성에 있어서,

상기 투명 유리기판의 한쪽의 주표면 상에 반사 방지막을 형성한 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.

(8) 광을 입사함으로써 광속을 분할하기 위한 빔 스플리터에 있어서,

파장대역 확대막과,

상기 파장대역 확대막 상에 설치된 Ag로부터 이루어진 금속막, 및

상기 금속막 상에 설치된 MgF₂로 이루어진 무편광화막을 갖추며,

상기 파장대역 확대막을, MgF₂로 이루어진 저굴절률(nL)의 유전체막과, 상기 유전체막 상에 설치된 HfO₂로 이루어진 고굴절률(nH)(단, nH＞nL)의 유전체막으로 이루어진 2층으로 하고,

상기 무편광화막의 굴절률은, 상기 저굴절률(nL)의 유전체막에 대해, 실질적으로 동일한 정도 또는 그것보다 낮은 굴절률이고,

　d=λ／(4 n)

단, n：무편광화막의 굴절률

λ：입사되는 광의 파장이다.

본 발명에 의하면, 넓은 파장대역에서 사용할 수 있음과 동시에, 입사각도에 대한 의존성이 작고, 또, 막 매수가 적은 것으로 제품 생산율의 향상과 제조 비용을 절감을 도모할 수 있도록 한 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 플레이트형 광대역 무편광 빔 스플리터의 층 구성의 설명도이다.
도 2는 동일한 빔 스플리터에 대해 입사각 θ로 입사 한 입사광과 반사광과 투과광의 관계를 나타낸 개략도이다.
도 3은 실시 형태의 빔 스플리터에 입사각도 45°로 광이 입사했을 때의 분광 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는 실시 형태의 빔 스플리터에 입사각도 0°로 광이 입사했을 때의 분광 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시 형태의 빔 스플리터에 입사각도 30°로 광이 입사했을 때의 분광 특성을 나타낸 도면이다.
도 6은 실시 형태의 빔 스플리터에 입사각도 50°로 광이 입사했을 때의 분광 특성을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 형태의 빔 스플리터에 입사각도 60°로 광이 입사했을 때의 분광 특성을 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 형태의 빔 스플리터의 제3층과 제4층의 막의 역할을 설명하기 위한 도면으로, 투명 유리기판에 금속막만을 성막했을 경우의 분광 특성도이다.
도 9는 도 8의 금속막에 저굴절률 유전체막(MgF₂)을 부가했을 경우의 분광 특성도이다.
도 10은 도 8의 금속막과 투명 유리기판과의 사이에 이론상 최적인 굴절률의 가상막을 덧붙였을 경우의 분광 특성도이다.
도 11은 종래의 큐브형의 광대역 무편광 빔 스플리터의 분광 특성을 나타낸 도이다.
도 12는 종래의 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터의 입사각도 45°일때의 분광 특성을 나타낸 도면이다.
도 13은 동일한 빔 스플리터의 입사각도 30°일 때의 분광 특성을 나타낸 도이다.
도 14는 도 8의 금속막에 저굴절률 유전체막(MgF₂)을 부가하여, nd=λ／4로 했을 경우의 분광 특성도이다.
도 15는 도 8의 금속막에 저굴절률 유전체막(MgF₂)을 부가하여, nd=λ／8으로 했을 경우의 분광 특성도이다.
도 16은 도 8의 금속막에 저굴절률 유전체막(MgF₂)을 부가하여, nd=λ／3으로 했을 경우의 분광 특성도이다.
도 17은 도 8의 금속막에 저굴절률 유전체막(MgF₂)을 부가하여, nd를 λ／8 미만으로 했을 경우의 분광 특성도이다.
도 18은 도 8의 금속막에 저굴절률 유전체막(MgF₂)을 부가하여, nd를 λ／3보다 크게 했을 경우의 분광 특성도이다.

본 발명자들은, 본 발명에 이르기 전에 우선, 무편광 빔 스플리터를 큐브형으로 할지, 플레이트형으로 할지에 대해 검토하였다.

이러한 검토 시에는, 이미, 환경 부하의 측면에서 금속막으로서 ZnS의 사용을 삼가하도록 되어 있어, 대체 금속막을 이용하도록 되어 있었다. 그러나 이러한 대체 금속막은 강도에 곤란함이 있는 경향이 있었다.

이러한 대체 금속막에서 외부와의 접촉 기회를 없애기 위하여, 큐브형의 무편광 빔 스플리터가 많이 이용되고 있었다. 왜냐하면, 큐브형이라면, 다른 직각 프리즘끼리를 접착시킴으로써, 대체 금속막은 접착면에 갇힌다. 그 때문에, 대체 금속막은 외부와 접촉하지 않아, 대체 금속막의 강도는 그만큼 구해지지 않기 때문이다.

그러나 앞서 상술한 바와 같이, 큐브형의 무편광 빔 스플리터라면 성막해야 할 면이 많은데다가, 접착 공정이 별도로 필요하다. 또한, 이 접착 공정에서는, 막의 파손이나 기포의 발생을 방지하기 위해서 상당한 정밀도가 요구되고 있다.

그래서, 본 발명자들은, 비용이 높아져서 제품 생산율이 나쁜 큐브형이 아니라, 비교적 제조가 용이한 플레이트형의 무편광 빔 스플리터에 초점을 맞췄다.

종래, 플레이트형의 무편광 빔 스플리터에서는, 플레이트형의 기판 상에 무편광화를 위한 금속막을 설치한 경우, 그것을 덮기 위해 금속막을 보호하기 위한 막(보호막)이 설치되고 있었다. 이러한 보호막으로서는, 예를 들면 MgF₂ 등이 이용되고 있었다.

본 발명자들은, 보호막을 포함한 플레이트형의 무편광 빔 스플리터에 대해서 상세하게 검토하였다. 이때, 상술한 과제, 즉, 큐브형의 과제인 「여러 가지의 입사각도에 대응할 수 없다는 문제」와, 플레이트형의 주된 과제인 「사용할 수 있는 파장대역이 매우 좁다는 문제」를 동시에 해결하는 구성에 대해서 검토하였다.

그 결과, 본 발명자들은, 평판 형태의 투명 유리기판의 한쪽의 주표면 상에, 최표면 측에 향하여 순서대로, 파장대역 확대막, 금속막, 그리고 무편광화막을 조합하여 설치한다는 구성을 생가해냈다.

즉, 투과율과 반사율을 1：1로 가깝게 하기 위한 금속막 위에, 편광화막을 더 배치하고, 이들의 막 아래에, 파장대역 확대막을 더 설치한다는 구성을 생각해냈다.

이러한 구성에 의해, 상술한 과제를 한 번에 해결할 수 있고, 또한 막 매수를 줄임으로써 제품 생산율의 향상과 제조 비용의 절감이 가능해진다는 것을 알아냈다.

<실시 형태 1＞

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

순서로서는, 우선 본 실시 형태에 있어서, 도 1에 나타낸 바와 같은, 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터1(이후, 단지 빔 스플리터 1이라고 함)의 기본 구성에 대해서 설명한다.

또,＜실시 형태 2＞에 있어서는, 빔 스플리터(1)를 구성하는 각각의 막의 굴절률의 관계에 초점을 맞춘 변형예에 대해 기재한다.

또한, ＜실시 형태 3＞에 있어서는, 무편광화막(14)의 두께에 초점을 맞춘 변형예에 대해서 기재한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 플레이트형의 빔 스플리터(1)에 대해서, 이하의 순서로 설명한다.

　1. 빔 스플리터의 전체 구성

　2. 기판　

　3. 무편광 하이브리드막

　　1) 파장대역 확대막(제1층째, 제2층째)

　　2) 금속막(제3층째)

　　3) 무편광화막(제4층째)

그리고 마지막으로, 본 실시 형태의 효과에 대해서 설명한다.

이하, 상기의 각 공정에 대해서 순서대로 설명한다.

[1. 빔 스플리터의 전체 구성］

본 실시 형태의 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터(1)는, 광을 입사함으로써 광속을 분할하기 위한 빔 스플리터이다.

빔 스플리터(1)의 구조에 대해서는, 도 1에 층 구조를 모식적으로 나타낸 바와 같이, 양 주표면이 광학 연마 가공된 평판 형태의 투명 유리기판(2)의 한쪽 주표면 상에 무편광 하이브리드막(10)을 형성하고, 다른 쪽의 주표면 상에 이면 반사의 영향을 줄이기 위한 광대역의 반사 방지막(AR코트; 3)을 형성한 것이다.

［2. 기판］

투명 유리기판(2)로서는, BK7 등의 광학유리나, 백판 유리, 석영 유리 등, 용도에 맞는 투명 유리를 이용한다.

[3. 무편광 하이브리드막］

이어서, 본 실시 형태에서 이용되는 무편광 하이브리드막(10)에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 무편광 하이브리드막(10)은, 양 주표면이 광학 연마 가공된 평판 형태의 투명 유리기판(2)의 한쪽 주표면 상에, 파장대역 확대막(15)과, 상기 파장대역 확대막(15) 상에 설치된 금속막(13)과, 상기 금속막(13)상에 설치된 무편광화막(14)으로 이루어진다.

기능에 대해서 더욱 자세하게 말하자면, 빔 스플리터의 무편광 하이브리드막 (10)에 광이 입사될 때, 무편광화막(14)에 의해 광이 무편광화된다. 이 무편광화된 광이 금속막(13)에 입사할 때에 원하는 투과율 및 반사율이 된다. 금속막(13)을 투과한 광의 파장에 있어서의, 빔 스플리터로서 사용 가능한 대역이, 파장대역 확대막(15)에 의해 확대된다.

상기의 기능을 발휘하도록, 기판(2) 상에, 파장대역 확대막(15), 금속막(13) 및 무편광화막(14), 즉 무편광 하이브리드막(10)이 형성되게 된다.

또한, 여기서 말하는 「광의 파장에 있어서의, 빔 스플리터로서 사용 가능한 대역」이라는 것은, 편광을 해소하면서 투과율과 반사율이 1：1에 가까워진 상태, 즉, P편광 투과율과 S편광 투과율과의 차이가 거의 없는 상태, 또한, P편광 반사율과 S편광 반사율과의 차이가 거의 없는 상태에서의 광의 파장대역인 것이다.

실제 제품에 있어서의 이들 차이의 허용량에 대해서는, 빔 스플리터 전체의 구성에 의해 허용량이 변동하므로 일률적으로는 결정할 수 없다. 다만, 일례를 나타내자면, 상기에서 열거한 각각의 차이가 10% 이하(바람직하게는 5% 이하)에 있어서의 파장대역이면, 빔 스플리터로서 사용 가능한 대역으로 간주할 수가 있다. 또, 상기의 조건에, 45%의 레벨을 중심으로 ±10% 이내에 모든 비율이 들어가 있는 조건이라면 더욱 바람직하다.

1) 파장대역 확대막

본 실시 형태에 있어서는, 파장대역 확대막(15)을 2층의 막에 의해 구성한다.

구체적으로는, 제3층의 금속층(13)과 투명 유리기판(2)과의 사이에, 제1층의 저굴절률 유전체층(11)과, 그 위에 제2층의 고굴절률 유전체층(12)을 조합하여 파장대역 확대막(15)을 형성하고 있다.

그것에 의해, 가시광선 영역(400?700㎚) 정도의 넓은 범위에 걸쳐서, 균일한 반사율이나 투과율을 얻는 것이 가능해진다. 즉, 제1층 및 제2층은, 넓은 파장영역에서 반사율과 투과율을 균일화하기 때문에, 무편광 빔 스플리터로서의 사용 파장 영역을 넓히는 역할을 하고 있다.

또한, 금속층과 유리기판의 사이에, 하나의 층에서 파장대역을 확대할 수 있는 막, 구체적으로는 고굴절률(예를 들면 n=2.55)의 단층의 막을 형성해도 된다. 이러한 막이라면, 파장대역 확대막과 금속막과 무편광화막(저굴절률 유전체막)의 3층 구조의 무편광 하이브리드막(10)을 성립시킬 수가 있다.

반면, n=2.55 정도의 고굴절률을 갖는 막을 작성하는 것에는 곤란이 따른다. 본 발명의 목적 중 하나인 「제품 비율의 향상과 제조 비용의 절감」을 고려하면, 파장대역 확대막(15)을 상술한 바와 같은 2층 구조로 하는 것이 바람직하다.

기능적인 면에서 보면, 제2층의 고굴절률 유전체막(12)의 굴절률은, 앞에서 열거한 n=2.55 보다 낮다. 그러나 보조적으로 굴절률이 낮은 막(저굴절률 유전체막 11)을 제1층째에 형성함으로써, 굴절률이 낮은 것을 보충할 수가 있다. 즉, 주로 파장이 짧은 광의 반사율을 올리기 위해, 제1층의 저굴절률 유전체막(11)을 설치하고 있다.

이와 같이, 현실적으로는 1층에서는 작성이 매우 어려운 막의 역할을, 막 자체의 파장적 특성을 고려하면서, 제1층의 저굴절률 유전체막(11)과 제2층의 고굴절률 유전체막(12)의 조합으로 담당하게 하고 있다. 그 때문에, 비용(제작 시간이나 재료비) 면이나 리스크(증착 조건이나 취급하는 방법) 면에서의 이점을 최대에 얻을 수 있다.

이상의 이유에 의해, 본 실시 형태에서는, 2층의 막의 조합으로 동일한 효과로 얻을 수 있도록 대책하고 있다.

파장대역 확대막(15)에 있어서의 저굴절률 유전체막(11; 제1층째)의 구체적인 조성으로서는, 공지의 저굴절률 유전체막이면 좋지만, 예를 들면, MgF₂, SiO₂ 등을 들 수 있다.

또한, 제1층째의 저굴절률 유전체막(11)을 계산한 두께만 성막하면, 제2층째에, 고굴절률 유전체막(12)을 소정 두께로 성막한다.

이러한 고굴절률 유전체막(12; 제2층째)의 구체적인 조성으로서는, 예를 들면, Ti₂O₃, HfO₂, ZrO₂ 등을 들 수 있지만, HfO₂가 특히 바람직하다.

HfO₂를 이용하면, 빔 스플리터로서 사용 가능한 파장대역이 짧은 쪽이나 긴 쪽에게도 확대되기 때문이다. 또한, Ti₂O₃라면 후술하는 은으로 이루어진 금속 층( 제3층째)에 있어서의 광의 흡수량이 증가해 버리기 때문에, HfO₂라면 광의 흡수량을 변화시키지 않고 성막할 수가 있다는 이점도 있다.

또, 파장대역 확대막(15)에 있어서의 저굴절률 유전체막(11) 및 고굴절률 유전체막(12)의 굴절률로서는, 제1층째의 저굴절률 유전체막(11)의 굴절률(nL)은 투명 유리기판(2)의 굴절률(nG)보다 작고, 제2층째의 고굴절률 유전체막(12)의 굴절률(nH)은 투명 유리기판(2)의 굴절률(nG) 보다 크게 하고 있다. 후술하지만, 투과율과 반사율을 1：1에 가깝게 하기 위함이다.

또한, 파장대역 확대막(15)에 있어서의 저굴절률 유전체막(11) 및 고굴절률 유전체막(12)의 두께는, 빔 스플리터로서의 기능을 발휘하는 막의 두께를, 알기 쉽게 하프미러(반사：투과=1：1)에 대응할 수 있도록 설정한다.

2) 금속막

상술한 파장대역 확대막(15) 위, 즉 고굴절률 유전체막(12) 위에, 제3층의 금속막(13)을 성막한다.

제3층째의 금속막(13)으로서는, Au, AL, Ag 등을 이용할 수가 있다. 그리고 이 금속막(13)을, 원하는 투과율이 되는 두께로 성막한다. 예를 들면, 하프 미러로 하는 경우는, 막 두께 d=20㎚(물리막 두께)로 설정해도 된다.

또한, 본 실시 형태에 대해 하프 미러(반사：투과=1：1)의 경우에 대해 말하고 있지만, 반사율과 투과율이 1：1의 관계 이외(예를 들면 반사：투과=2：1의 경우나 1：4의 관계를 갖는 경우)에 대해서도, 금속막(13)의 두께를 바꿈으로써, 임의로 변경할 수가 있다. 그리고, 이와 같이 반사율과 투과율에서 임의의 관계를 갖는 빔 스플리터를, 제작자의 의도에 따라 제작할 수가 있다.

또한, 제3층에 금속막(13)을 형성하는 이유는, 금속막은 반사율이 높은데다가 증착 제어가 하기 쉽고, 또한 파장 범위가 넓고 균일하기 때문이다.

또, 후술하는 제3층째의 금속막(13)의 굴절률(nK)은 제2층째의 고굴절률 유전체막(12)의 굴절률(nH)보다도 크게 하고 있다.

3) 무편광화막

본 실시 형태에 있어서는, 투명 유리기판(2) 상에 무편광 하이브리드막(10)을 설치함에 있어, 주층으로서의 제3층에 금속막(13)을 설치함과 동시에, 그 상측의 제4층(14)에 금속막(13)의 편광 특성을 조정할(무편광화를 실시할) 목적을 위한 저굴절률의 유전체막(14)을 설치하고 있다.

제4층에 무편광화막(14)을 형성하는 이유는, 제3층의 금속막(13)이 갖는 편광 특성에 무편광화막(14)의 편광 특성을 간섭시켜서 서로의 특성을 없애기 위함이다. 즉, 금속막(13)의 P편광 반사율 및 S편광 반사율에 대해서 역위상의 무편광화막(14)의 P편광 반사율 및 S편광 반사율을 부가함으로써, S편광과 P편광을 접근시킬 수가 있다.

그 때문에, S편광과 P편광의 투과 특성 및 반사 특성을 각각 거의 같은 값으로 조정할 수가 있다. 즉, 투과 및 반사의 각각의 경우에 있어서, 편광 성분(S편광과 P편광)을 서로 접근시킬 수가 있고, 무편광 빔 스플리터로서 성립시킬 수가 있다.

무편광화막(14)의 구체적인 조성으로서는, 공지의 저굴절률 유전체막이면 좋지만, 예를 들면, 파장대역 확대막(15)의 제1층째(저굴절률 유전체막 11)와 동일하게 MgF₂, SiO₂ 등을 들 수 있지만, MgF₂가 바람직하다.

제4층째의 저굴절률 유전체막(14)의 재료로서 제1층째와 같이 MgF₂ 등을 선택한 이유는, 저온하에서의 흡수가 적고, 또한, 열에 약한 금속막(13)의 보호막으로서의 충분한 딱딱함이나 금속막(13)에 대한 충분한 밀착성이 있기 때문이다. 또한, 굴절률이 높은 Ti계나 ZrO₂에서는 흡수가 많아지는 것, 또 자외선 영역의 사용 범위도 고려하고 있다.

무편광화막(14)의 굴절률로서는, 제1층째의 저굴절률 유전체막(11)과 실질적으로 동일한 정도 또는 그것보다 낮은 굴절률이면 좋다. 구체적으로는, 무편광화막(14)에 있어서의 「실질적으로 동일한 정도 또는 그것보다 낮은 굴절률」이라는 것은, 제1층째의 막과 동일한 굴절률을 갖는 경우를 포함하는 한편, 상술한 바와 같이, 금속막(13)의 편광 특성을 조정할(무편광화를 실시할) 수 있을 정도로 굴절률이 낮은 것이라면, 제1층째의 막 보다도 높은 굴절률을 가져도 되고, 물론 제1층째의 막 보다도 낮은 굴절률을 가져도 된다.

무편광화막(14)의 두께로서는, 소정의 투과율 및 반사율을 갖는 것 같은 두께만 성막한다.

MgF₂막(14)를 설치함으로써, 무편광화라는 효과에 더하여, 금속막(13)을 포함하는 것으로 막 매수를 최소로 제한할 수가 있기 때문에, 제품 생산율의 향상과 제조 비용의 절감을 도모할 수 있다.

또한, 종래 알려져 있던 효과도 얻을 수 있다. 즉, 막 강도가 약한 제3층의 금속막(13)을 막 강도가 강한 제4층의 무편광화막(14)으로 보호하고 있기 때문에, 플레이트형의 빔 스플리터로서의 필요한 막 강도를 보증할 수가 있다.

또한, 제3층의 금속막(13)이나 제4층의 저굴절률 유전체막(14)의 두께를 조정함으로써, 무편광을 유지하면서, 투과와 반사의 분광 비율을 바꿀 수가 있고, 입사각도가 변화한 경우에도, 분광 특성의 변화를 최소한으로 억제할 수가 있다. 예를 들면, 입사각도 θ=0°?±50°의 변화에서, 투과율이나 반사율의 변동을 ±10% 이내로 할 수가 있다.

［본 실시 형태의 효과］

이상에서 기재한 본 실시 형태의 빔 스플리터에 의하면, 이하의 효과를 갖는다.　

큐브형의 무편광 빔 스플리터는, 여러 가지의 입사각도에 대응할 수 없다는 문제가 있었다. 또, 큐브형의 무편광 빔 스플리터에서는 불량률이 높아져서 제품 생산율이 나빠지는데다가, 제작 공정이 복잡하기 때문에 고비용이 된다는 문제가 있었다.

한편, 플레이트형의 무편광 빔 스플리터는, S편광 특성선과 P편광 특성선이 교차하는 또는 접근하고 있는 포인트에 있어서의 파장대역이 매우 좁다는 문제가 있었다. 또한, 다수 층(20층?50층)의 유전체막을 적층하여 구성할 필요가 있기 때문에, 제조 비용이 높다는 문제도 있었다.

그러한 상황하에서, 무편광화를 위한 금속막(13) 위에, 다시 무편광화막(14)을 배치하고, 무편광화에 기여하는 이들의 막 아래에, 파장대역 확대막(15)을 설치한 것이 본 실시 형태의 특징이다.

이상과 같은 본 실시 형태라면, 넓은 파장대역에서 사용할 수 있음과 동시에, 입사각도에 대한 의존성이 작고, 또, 막 매수가 적음으로써 제품 생산율의 향상과 제조 비용의 절감이 가능해진다.

상기 효과에 대해서 구체적으로 말하자면, 제조 비용을 종래의 큐브형의 빔 스플리터의 1/5, 종래의 플레이트형의 빔 스플리터의 1/2 정도로 삭감할 수가 있다.

＜실시 형태 2＞

실시 형태 1에 있어서의 무편광 하이브리드막(10)은, 굴절률 면에서 보면, 이하와 같이 구성되고 있다. 이후, 특별히 언급하지 않는 부분은 ＜실시 형태 1＞과 동일하다.

기판(2)의 한쪽 주표면 상에, 제1층째의 막으로서 저굴절률(nL)의 유전체막 (11)을 성막한다.

그 제1층째의 막 위에 제2층째의 막으로서 고굴절률 nH(단, nH＞nL)의 유전체막(12)를 성막한다.

그 제2층째의 막 위에 제3층째의 막으로서 원하는 투과율이 되는 두께를 갖는 금속막(13)을 성막한다.

그 제3층째의 막 위에 제4층째의 막으로서 상기 제 1층째의 막과 실질적으로 동일한 정도의 저굴절률을 갖는 유전체막을 성막하고 있다.

일례를 나타내면, 이하의 구성의 빔 스플리터를 들 수 있다(n：굴절률, d：두께).

투명 유리기판　 n=1.52

1층째 MgF₂　 n=1.38,　 d=100㎚

2층째 HfO₂　 n=1.95,　 d=80㎚

3층째 Ag　　 n=3.34,　 d=20㎚

4층째 MgF₂　 n=1.38,　 d=80㎚

공기　　　　 n=1.00

이상과 같은 굴절률의 관계를 갖는 4층 구조의 플레이트형 빔 스플리터에서도, 넓은 파장대역에서 사용할 수 있음과 동시에, 입사각도에 대한 의존성이 작고, 또, 막 매수가 적음으로써 제품 생산율의 향상과 제조 비용의 절감이 가능해진다.

또, 상기 제1층째의 저굴절률의 유전체막의 굴절률(nL)은, 상기 투명 유리기판의 굴절률(nG)보다 작고, 상기 제2층째의 고굴절률의 유전체막의 굴절률(nH)은, 상기 투명 유리기판의 굴절률(nG)보다 크고, 상기 제3층째의 금속막의 굴절률(nK)은, 제2층째의 고굴절률의 유전체막의 굴절률(nH)보다 큰 것이 바람직하다.

이러한 굴절률의 관계를 가짐으로써, 이하의 작용에 의해, 동일하게 이하의 효과가 얻어진다.

우선, 무편광화막(14)(제4층째)에 광이 입사한다.

또한, 금속 막(13; 제3층째)에 광이 입사한다. 이때, 무편광화막(14; 제4층째)보다 굴절률이 높기 때문에, 금속 막(13; 제3층째)에 있어서의 불필요한 반사를 경감할 수가 있다.

그리고 파장대역 확대막(15)에 있어서의 고굴절률 유전체막(12; 제2층째)로 광이 입사한다. 이때, 금속 막(13; 제3층째)의 쪽이, 굴절률이 높다. 또한, 이 고굴절률 유전체막(12; 제2층째)의 쪽이, 저굴절률 유전체막 11; 제1층째)보다 굴절률이 높다.

즉, 통상적으로 굴절률의 대소 관계를 갖는 층을 교대로 설치하여 투과율과 반사율의 비를 1：1로 하고 있기 때문에, 본 실시 형태에 대해서는, 이러한 대소 관계를 제1층째?제3층째에 집약하고 있다.

그 때문에, 무리하게 고굴절률(예를 들면 n=2.55)의 막을 작성할 필요가 없어, 제조비용의 절감을 가능하게 할 수 있다. 또, 막 매수에 대해서도, 본 실시 형태의 경우라면 파장대역 확대막(15)을 2매 설치하면 되므로, 막 매수를 적게함으로써 제품 생산율의 향상을 도모할 수도 있다.

＜실시 형태 3＞

실시 형태 1에 있어서의 무편광 하이브리드막(10)에서, 무편광화막(14)을 막두께의 면에서 보면, 이하와 같이 구성되고 있다.

d=Λ／n

단, Λ은, λ／8≤Λ≤λ／3의 범위의 값이고,

d：무편광화막의 두께

n：무편광화막의 굴절률

λ：입사되는 광의 파장이다.

상기의 수치 범위에 대해서, 도 14?16을 이용하여 설명한다.

도 14는, 이러한 금속막(Ag막) 위에 저굴절률 유전체막(MgF₂막：막 두께 d=80 ㎚)을 부가하고, 상기의 수치 범위 내인 nd=λ／4로 한 경우의 분광 특성을 나타낸다. 이와 같이 금속막 위의 저굴절률 유전체막의 두께를λ／(4 n)로 하는 것 만으로, 편광 성분(P편광 및 S편광)뿐만이 아니라 반사율 및 투과율에 대해서도, 서로 접근시킬 수가 있다.

또, nd=λ／8로 한 경우에 대해서 도 15에 나타내고, nd=λ／3으로 한 경우에 대해서 도 16에 나타낸다. 이때에 있어서도, 편광 성분(P편광 및 S편광)뿐만이 아니라 반사율 및 투과율에 대해서도, 서로 접근시킬 수가 있다.

또한, 도 14?도 16에는 파장대역 확대막(15)를 설치하고 있지 않은 예가 기재되어 있고, 파장대역 확대막(15)을 설치한 경우, 실시예에서 나타낸 도 3과 같이, 반사율 및 투과율을 1：1에 한없이 가까워질 수가 있으며, 또한 편광을 해소할 수가 있고, 그에 더하여, 이상의 조건을 만족하는 파장 영역을 넓게 확보할 수가 있다.

한편, 상기의 수치 범위 외인, nd를λ／8 미만으로 한 경우에 대해서 도 17에 나타낸다. 이 경우, 편광 성분은 비교적 서로 접근시킬 수 있으나, 반사율 및 투과율에 대해서는 서로 크게 떨어져 버리고 있다.

한편, 동일하게 상기의 수치 범위 외인, nd가 λ／3을 넘는 값이 되었을 경우에 대해서 도 18에 나타낸다. 이 경우, nd를λ／8 미만으로 한 경우와는 반대로, 반사율 및 투과율은 비교적 서로 접근시킬 수 있으나, 편광 성분에 대해서는 서로 크게 떨어져 버리고 있다.

또, 일반적으로는, 입사각도 θ=45°의 경우, 무편광화막(14)의 두께가 λ／(2 n)일 때, 입사광과 반사광의 파장의 위상이 완전히 역전하기 때문에, 무편광화에 기여할 것이다. 그와 반대로, 무편광화막(14)의 두께가 λ／(4 n) 일 때, 입사광과 반사광의 파장의 위상이 서로 겹쳐, 편광화가 심해질 것이다.

그러나 본 실시 형태의 구성에 있어서는, 편광화가 심해지는 것과는 완전히 반대로, 무편광화막(14)의 두께가 λ／(4 n) 일 때에야 말로, 무편광화의 효과가 최대가 된다. 그에 더하여, 투과율 및 반사율에 대해서도 다른 두께의 경우에 비해 1：1에 가장 가까워질 수가 있다.

다만, 무편광화막(14)과 금속막(13)만이라면, 투과율과 반사율이 1：1이 되는 파장 영역이 그만큼 넓지 않다. 그 때문에, 상술한 바와 같은 파장대역 확대막(15)을 설치하고 있다. 이렇게 함으로써, 넓은 파장대역으로 사용할 수 있음과 동시에, 입사각도에 대한 의존성이 작아진다.

이상으로부터, Λ는, λ／8≤Λ≤λ／3의 범위의 값인 것이 바람직하고, 특히Λ는λ／4인 것이, 종래의 상식과는 달리 가장 바람직하다.

(실시예)

이어서, 실시예를 나타내며, 본 발명에 대해 구체적으로 설명한다. 물론 이 발명은, 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에 있어서는, 상술한 굴절률 n 및 두께 d를 갖는 빔 스플리터(1)를 제작하였다(이미 서술했지만 다시 게재한다).

투명 유리기판　 n=1.52

1층째 MgF₂　 n=1.38,　 d=100㎚

2층째 HfO₂　 n=1.95,　 d=80㎚

3층째 Ag　 n=3.34,　 d=20㎚

4층째 MgF₂　 n=1.38, d=80㎚

공기　　　 n=1. 00

또한, 성막에 대해서는, 공지의 방법을 이용하면 좋고, 예를 들면 진공 증착법이나 스패터링법을 들 수 있다. 진공 증착법의 경우, 조건으로서는 본 명세서에 기재된 물질을 소정의 두께로 성막할 수 있는 조건이면 되는데, 예를 들면 진공 증착 장치 내의 압력을 2×10^－5?5×10^－5 Torr, 기판 온도를 300?350℃로 설정한다.

이러한 빔 스플리터(1)를 사용하는 경우는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 무편광 하이브리드막(10)을 형성한 면에 입사광(B)를 입사시킨다. 그러면, 입사각도(θ)에 따라 반사광(R)과 투과광(T)으로 분광된다.

도 3은 입사각도 θ=45°일 때의 분광 특성을 나타내고 있다. 도면에서, R은 반사율, RP는 P편광 반사율, RS는 S편광 반사율, RM은 평균 반사율, T는 투과율, TP는 P편광 투과율, TS는 S편광 투과율, TM은 평균 투과율을 나타낸다. 이후의 도 4?도 9에서도 동일하다.

이러한 도 3에 나타낸 바와 같이, 파장 400㎚?700㎚의 범위에서 S편광 특성선과 P편광 특성선은 접근하고 있으며, 45%의 레벨을 중심으로 ±10% 이내에 모두가 들어가 있고, 450㎚에서 650㎚에 있어서는, 특히 균일성의 점에서도 좋은 데이터가 되고 있다.

또, 입사각도에 의한 분광 특성을 보면, 도 4?도 7에 나타낸 바와 같이, 0°?50°부근까지 거의 변화가 없다는 것이 밝혀졌다. 또한, 도 4의 θ=0°일 때는 편광하지 않기 때문에, 평균값만을 나타내고 있다.

도 8은, 금속막 (Ag막：막 두께 d=20㎚)만을 투명 유리기판(굴절률 n=1.52)에 성막한 경우의 입사각도 θ=45°일 때의 분광 특성을 나타내고 있다. 도면 중, RP는 P편광 반사율, RS는 S편광 반사율, TP는 P편광 투과율, TS는 S편광 투과율의 특성선이다.

도 9는, 이러한 금속막(Ag막) 위에 저굴절률 유전체막(MgF₂막：막 두께 d=80㎚)을 부가한 경우의 분광 특성을 나타낸다. 이와 같이 금속막 위에 저굴절률 유전체막을 성막함으로써, 편광 성분(P편광 및 S편광)을 서로 접근시킬 수가 있다.

이어서, 도 10은, 도 8의 금속막과 투명 유리기판과의 사이에, 조건과 두께는 바뀌었지만, 고굴절률(n=2.55)의 막을 개재시켰을 경우의 분광 특성을 나타내고 있다. 이 경우는 가상적인 고굴절률막(n=2.55)의 개재에 따른 작용에 의해, 파장 특성이 플랫이 되고, 광범위한 파장 영역에서 무편광 빔 스플리터를 성립시킬 수가 있다.

이들의 결과로부터, 입사각도 0°±50°의 범위에서는, 반사율과 투과 비율의 변화가 적고, 또한, P편광 특성선과 S편광 특성선이 접근하고 있다는 것을 알수 있다. 즉, 입사각도가 기울어졌어도, 투과율도 반사율도 변화가 적고(S/P=5% 이내), 그 범위 내에서의 광의 양을 바꾸고 싶지 않은 것 및 편광 성분의 영향을 받고 싶지 않은 것에 있어서, 필요한 성능을 갖는다고 할 수가 있다.

(부호의 설명)

1:　빔 스플리터, 　 2:　투명 유리기판,

10: 무편광 하이브리드막, 11:　저굴절률 유전체막,

12:　고굴절률 유전체막, 13:　금속막,

14:　무편광화막(저굴절률 유전체막),

15:　파장대역 확대막.

Claims

광을 입사함으로써 광속을 분할하기 위한 빔 스플리터에 있어서,
양 주표면이 광학 연마 가공된 평판 형태의 투명 유리기판의 한쪽의 주표면 상에,
파장대역 확대막과,
상기 파장대역 확대막상에 설치된 금속막, 및
상기 금속막상에 설치된 무편광화막을 갖추며,
상기 광이 빔 스플리터에 입사될 때, 상기 무편광화막에 의해 상기 광이 무편광화되고,
상기 무편광화된 광이 상기 금속막에 입사할 때에 원하는 투과율 및 반사율이 되며,
상기 금속막을 투과한 광의 파장에 있어서의, 빔 스플리터로서 사용 가능한 대역이, 상기 파장대역 확대막에 의해 확대되는 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
청구항 1에 있어서,
상기 무편광화막의 두께(d)는, 이하의 식에 의해 정해지는 두께인 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
d=Λ／n
단, Λ은, λ／8≤Λ≤λ／3의 범위의 값이고,
n：무편광화막의 굴절률
λ：입사되는 광의 파장이다.
청구항 2에 있어서,
상기 Λ는λ／4인 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파장대역 확대막을, 저굴절률(nL)의 유전체막과 고굴절률(nH)(단, nH＞nL)의 유전체막으로 이루어진 2층으로 하고,
상기 기판으로부터 최표면측에서 세어 제1층째의 막으로서, 저굴절률(nL)의 유전체막을 성막하고, 그 제1층째의 막 위에 제2층째의 막으로서, 고굴절률(nH)의 유전체막을 성막하고,
상기 파장대역 확대막 위에 제3층째의 막으로서 원하는 투과율이 되는 두께를 갖는 금속막을 성막하고,
상기 금속막 위에 제4층째의 막으로서, 상기 제 1층째의 막과 실질적으로 동일한 정도의 저굴절률을 갖는 유전체막을 성막한 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
청구항 4에 있어서,
상기 제1층째의 저굴절률의 유전체막의 굴절률(nL)은, 상기 투명 유리기판의 굴절률(nG)보다 작고, 상기 제2층째의 고굴절률의 유전체막의 굴절률(nH)은, 상기 투명 유리기판의 굴절률(nG)보다 크고, 상기 제3층째의 금속막의 굴절률(nK)은, 제2층째의 고굴절률의 유전체막의 굴절률(nH)보다 큰 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
청구항 4 또는 5에 있어서,
상기 제1층째를 MgF₂, 상기 제2층째를 HfO₂, 상기 제3층째를 Ag, 상기 제4층째를 MgF₂에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 유리기판의 한쪽의 주표면 상에 반사 방지막을 형성한 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
광을 입사함으로써 광속을 분할하기 위한 빔 스플리터에 있어서,
양 주표면이 광학 연마 가공된 평판 형태의 투명 유리기판의 한쪽의 주표면 상에,
파장대역 확대막과,
상기 파장대역 확대막상에 설치된 Ag로 이루어진 금속막, 및
상기 금속막상에 설치된 MgF₂로 이루어진 무편광화막을 갖추며,
상기 파장대역 확대막을, MgF₂로 이루어진 저굴절률(nL)의 유전체막과, 상기 유전체막 상에 설치된 HfO₂로 이루어진 고굴절률(nH)(단, nH＞nL)의 유전체막으로 이루어진 2층으로 하고,
상기 무편광화막의 굴절률은, 상기 저굴절률(nL)의 유전체막에 대해 실질적으로 동일한 정도 또는 그것보다 낮은 굴절률이며,
상기 무편광화막의 두께(d)는, 이하의 식에 의해 정해지는 두께인 것을 특징으로 하는 플레이트형의 광대역 무편광 빔 스플리터.
d=λ／(4 n)
단,
n：무편광화막의 굴절률
λ：입사되는 광의 파장이다.