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JP2007041243A - Polarizer - Google Patents

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JP2007041243A
JP2007041243A JP2005224780A JP2005224780A JP2007041243A JP 2007041243 A JP2007041243 A JP 2007041243A JP 2005224780 A JP2005224780 A JP 2005224780A JP 2005224780 A JP2005224780 A JP 2005224780A JP 2007041243 A JP2007041243 A JP 2007041243A
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polarizer
conductor
dielectric
substrate
groove
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Withdrawn
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JP2005224780A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriyoshi Hiroi
典良 広井
Kenichi Shiraki
健一 白木
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Namiki Precision Jewel Co Ltd
Original Assignee
Namiki Precision Jewel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polarizer capable of improving adhesion strength of a conductor with a dielectric material or a substrate, thereby realizing stabilization polarizing characteristics and improvement of reliability. <P>SOLUTION: The polarizer comprises a light-transmitting substrate and a polarizing film having a stripe structure formed by collaterally arranging a conductor and a light-transmitting dielectric material on the surface of the substrate, with a plurality of interfaces between the conductor and the dielectric material formed in a non-parallel state. In another embodiment, the polarizer is structured by forming at least a part of the interface into a loosely curved plane in a nonlinear state so as to extend the length of each interface, to sufficiently keep the interfacial area as a contact area between the conductor and the dielectric material and to improve adhesiveness between the conductor and the dielectric material. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、偏光子に関するものである。   The present invention relates to a polarizer.

従来から偏光子として、光学的に透明な基板材の面上に、導電体と誘電体とを交互に縞状に組み合わせることによって偏光膜を構成して成る偏光子が考案されている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, there has been devised a polarizer comprising a polarizing film formed by alternately combining a conductor and a dielectric on a surface of an optically transparent substrate material (for example, a patent). Reference 1).

特開2002−328222号公報(第5−7頁、第1−3図)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-328222 (page 5-7, FIG. 1-3)

図19記載の偏光子100は、光学的に透明な基板101の面上に誘電体102を配置し、この誘電体102に保持されながら、幅W,高さHの複数の薄膜状の導電体103を互いに平行に所定の間隔dをもって基板101面上に立設して構成した偏光子である。   A polarizer 100 shown in FIG. 19 has a dielectric 102 disposed on the surface of an optically transparent substrate 101, and a plurality of thin-film conductors having a width W and a height H while being held by the dielectric 102. This is a polarizer configured by standing 103 on the surface of the substrate 101 in parallel with each other at a predetermined distance d.

基板101の上部に露光―ドライエッチング等の方法によって、誘電体102の表面に複数の直線状の溝部が平行に形成されることにより、基板101面上に二酸化珪素などの誘電体102が数μmの厚さで形成される。更に、前記溝部に導電体103が埋設されることにより隣り合う導電体103どうしが間隔dで誘電体102に接着,立設される。   A plurality of linear grooves are formed in parallel on the surface of the dielectric 102 by a method such as exposure-dry etching on the top of the substrate 101, so that the dielectric 102 such as silicon dioxide is several μm on the surface of the substrate 101. The thickness is formed. Further, by burying the conductor 103 in the groove portion, the adjacent conductors 103 are bonded and erected on the dielectric 102 with a distance d.

このような偏光子100の動作について図20を用いて説明する。図20に示すように偏光子100に外部からの光が入射すると、波面が導電体103の側面に平行で、且つ、電界Eが図中のy方向に平行な偏光成分104(TE偏光)は反射又は吸収される。一方、波面が導電体103の側面に垂直で、且つ、電界Eが図中のx方向に平行な偏光成分105(TM偏光)は、偏光子100を透過する。なお、偏光成分104の符号Hは磁界を表す。   The operation of the polarizer 100 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 20, when light from the outside is incident on the polarizer 100, a polarization component 104 (TE polarized light) whose wavefront is parallel to the side surface of the conductor 103 and whose electric field E is parallel to the y direction in the figure is Reflected or absorbed. On the other hand, the polarization component 105 (TM polarization) whose wavefront is perpendicular to the side surface of the conductor 103 and whose electric field E is parallel to the x direction in the drawing is transmitted through the polarizer 100. Note that the symbol H of the polarization component 104 represents a magnetic field.

TE偏光104では、導電体103の長さ(高さH)が、波長に比較して実質的に導電体として作用する程度に長いので、導電体103に過渡電流が流れる。この結果、金属表面における現象と類似の反射及び吸収性能が得られるので、TE偏光104は偏光子100を透過しない。   In the TE polarized light 104, the length (height H) of the conductor 103 is long enough to substantially act as a conductor as compared with the wavelength, so that a transient current flows through the conductor 103. As a result, since the reflection and absorption performance similar to the phenomenon on the metal surface is obtained, the TE polarized light 104 does not pass through the polarizer 100.

一方のTM偏光105では、波長に比較して導電体103の長さ(幅W)が短いために、実質的に導電体として作用せず、導電体103に過渡電流が流れない。従って、TM偏光105は偏光子100を透過する。   On the other hand, in the TM polarized light 105, since the length (width W) of the conductor 103 is shorter than the wavelength, it does not substantially act as a conductor, and no transient current flows through the conductor 103. Therefore, the TM polarized light 105 is transmitted through the polarizer 100.

導電体103は、基板101又は誘電体102に接触した状態で固定されるため、基板101から剥離することがなく、基板101との,又は誘電体102との境界面において良好な密着性が維持できるとしている。従って、偏光子100は安定した偏光特性を実現化することができ、機械加工や組立などの工程で受ける種々の外力に対して容易に破壊されることがない光学素子とすることが可能であると説明されている。   Since the conductor 103 is fixed in contact with the substrate 101 or the dielectric 102, it does not peel off from the substrate 101 and maintains good adhesion at the interface with the substrate 101 or with the dielectric 102. I can do it. Therefore, the polarizer 100 can realize a stable polarization characteristic, and can be an optical element that is not easily destroyed by various external forces received in processes such as machining and assembly. It is explained.

しかしながら、従来の偏光子100では、図21に示すように、平面方向(図20のz方向)から見た時に導電体103と誘電体102との間の各境界面106が互いに平行となるように形成されている。よって、実際に製造された偏光子100では、導電体103と誘電体102との密着箇所である、境界面106の面積を十分に確保することが出来ず、導電体103と誘電体102との密着強度を十分にレベルまで引き上げることが出来なかった。従って、密着強度の不足に伴い、偏光子全体の偏光特性が不安定になると共に、加工や組立など種々の工程中に偏光子が壊れる事態も発生して、信頼性も低下していた。   However, in the conventional polarizer 100, as shown in FIG. 21, the boundary surfaces 106 between the conductor 103 and the dielectric 102 are parallel to each other when viewed from the plane direction (z direction in FIG. 20). Is formed. Therefore, in the actually manufactured polarizer 100, it is not possible to secure a sufficient area of the boundary surface 106, which is a contact portion between the conductor 103 and the dielectric 102, and the conductor 103 and the dielectric 102 The adhesion strength could not be raised to a sufficient level. Therefore, due to insufficient adhesion strength, the polarization characteristics of the entire polarizer become unstable, and the polarizer breaks during various processes such as processing and assembly, resulting in a decrease in reliability.

本発明は上記各課題に鑑みて成されたものであり、導電体と、誘電体又は基板との密着強度の向上を図ることにより、偏光特性の安定化と信頼性の向上が達成された偏光子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. By improving the adhesion strength between a conductor and a dielectric or a substrate, polarization having stabilized polarization characteristics and improved reliability. The purpose is to provide children.

本発明の請求項1記載の発明は、光透過性の基板と、基板面上に導電体と光透過性の誘電体とから構成される縞構造の偏光膜と、を備える偏光子において、
導電体と誘電体との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子である。
The invention according to claim 1 of the present invention is a polarizer comprising a light transmissive substrate and a stripe-shaped polarizing film composed of a conductor and a light transmissive dielectric on the substrate surface.
The polarizer is characterized in that a plurality of boundary surfaces between the conductor and the dielectric are formed in a non-parallel state.

又、請求項2記載の発明は、光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部に導電体を埋設することによって縞構造の偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a polarizing portion having a stripe structure by embedding a light-transmitting substrate and a plurality of grooves engraved on the substrate surface and embedding a conductor in the grooves. In the polarizer,
The polarizer is characterized in that a plurality of boundary surfaces between the conductor and the groove are formed in a non-parallel state.

更に、請求項3記載の発明は、前記溝部の表面に一様に設けられた誘電体によって形成された第2の溝部に前記導電体が埋設されることを特徴とする請求項2記載の偏光子である。   Furthermore, the invention described in claim 3 is characterized in that the conductor is embedded in a second groove formed by a dielectric uniformly provided on the surface of the groove. A child.

又、請求項4記載の発明は、光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部の側面に導電体を形成することによって構成される偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a polarizing part comprising a light-transmitting substrate and a plurality of grooves formed on the substrate surface, and a conductor is formed on a side surface of the groove. In a polarizer comprising:
The polarizer is characterized in that a plurality of boundary surfaces between the conductor and the groove are formed in a non-parallel state.

更に、請求項5記載の発明は、前記導電体が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の偏光子である。   Furthermore, the invention described in claim 5 is the polarizer according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductor is replaced with a semiconductor.

更に、請求項6記載の発明は、前記導電体又は前記誘電体の一方が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項1又は3に記載の偏光子である。   The invention according to claim 6 is the polarizer according to claim 1 or 3, wherein one of the conductor and the dielectric is replaced with a semiconductor.

更に、請求項7記載の発明は、前記境界面の少なくとも一部が非直線状態に形成されることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の偏光子である。   Furthermore, the invention described in claim 7 is the polarizer according to any one of claims 1 to 6, wherein at least a part of the boundary surface is formed in a non-linear state.

本発明の請求項1及び請求項3記載の偏光子に依れば、導電体と誘電体との各境界面を直線状態で且つ互いに平行となるように構成した従来の偏光子と比べて、非平行状態な分だけ各境界面の長さを延長することが出来る。従って、導電体と誘電体との接触箇所である境界面の面積を十分に確保することができ、導電体と誘電体との密着性を向上させることが可能となる。   According to the polarizer according to claim 1 and claim 3 of the present invention, compared with a conventional polarizer configured such that each boundary surface between the conductor and the dielectric is in a straight line state and parallel to each other, The length of each boundary surface can be extended by the amount of non-parallel state. Therefore, it is possible to sufficiently secure the area of the boundary surface that is a contact portion between the conductor and the dielectric, and it is possible to improve the adhesion between the conductor and the dielectric.

密着性の向上に伴って、偏光子の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子の信頼性向上も達成される。   Along with improved adhesion, it can stabilize the polarization characteristics of the polarizer and prevent the polarizer from being broken during machining and assembly processes. Reliability improvement is also achieved.

更に、境界面を非平行状態のまま偏光子を形成することにより、製造公差を緩やかに設定することができ、偏光子の製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。   Furthermore, by forming the polarizer with the boundary surface in a non-parallel state, the manufacturing tolerance can be set moderately, and the manufacturing of the polarizer can be facilitated and the cost can be reduced.

又、本発明の請求項2及び請求項4記載の偏光子に依れば、導電体と基板溝部との各境界面を非平行とすることにより、各境界面の長さを延長することが出来る。従って、導電体と溝部との接触箇所である境界面の面積を十分に確保することができ、導電体と基板との密着性を向上させることが可能となる。   Moreover, according to the polarizer of Claim 2 and Claim 4 of this invention, the length of each boundary surface can be extended by making each boundary surface of a conductor and a board | substrate groove part non-parallel. I can do it. Therefore, the area of the boundary surface that is the contact portion between the conductor and the groove can be sufficiently secured, and the adhesion between the conductor and the substrate can be improved.

密着性の向上に伴って、偏光子の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子の信頼性向上も達成される。   Along with improved adhesion, it can stabilize the polarization characteristics of the polarizer and prevent the polarizer from being broken during machining and assembly processes. Reliability improvement is also achieved.

更に、境界面を非平行状態のまま偏光子を形成することにより、製造公差を緩やかに設定することができ、偏光子の製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。   Furthermore, by forming the polarizer with the boundary surface in a non-parallel state, the manufacturing tolerance can be set moderately, and the manufacturing of the polarizer can be facilitated and the cost can be reduced.

更に、請求項4記載の偏光子に依れば、境界面の形状の少なくとも一部を非直線状態に設定することにより、直線形状に比べて、より境界面の面積を広大化することが出来るため、導電体と誘電体又は導電体と基板との密着性を更に向上させることが可能となる。   Furthermore, according to the polarizer of the fourth aspect, by setting at least a part of the shape of the boundary surface in a non-linear state, the area of the boundary surface can be further expanded compared to the linear shape. For this reason, it is possible to further improve the adhesion between the conductor and the dielectric or between the conductor and the substrate.

又、請求項5又は6に記載の偏光子に依れば、導電体材料又は誘電体材料以外でも偏光子を作製することが可能となる。   Moreover, according to the polarizer of Claim 5 or 6, it becomes possible to produce a polarizer other than a conductor material or a dielectric material.

<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態に係る偏光子1を、図1〜図9を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態の偏光子を模式的に示す斜視図であり、図2は図1の偏光子の平面図であり、図3は図2の偏光子における導電体と誘電体との境界面の一部を拡大した部分拡大平面図であり、図4は図1の偏光子の偏光動作を示す正面図である。又、図5〜図9は偏光子1の製造工程を示す説明図である。なお、図1〜図9に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。
<First Embodiment>
Hereinafter, a polarizer 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a polarizer according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the polarizer of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing conductors in the polarizer of FIG. FIG. 4 is a partially enlarged plan view in which a part of a boundary surface with a dielectric is enlarged, and FIG. 4 is a front view showing a polarization operation of the polarizer of FIG. 5 to 9 are explanatory views showing the manufacturing process of the polarizer 1. The x-axis to z-axis shown in FIGS. 1 to 9 correspond to each other.

偏光子1は、光学的に透明な光透過性材料から成る基板2を有すると共に、その基板2の面上に、誘電体3が所定の間隔で配置され、この誘電体3の間に保持されながら幅がW、高さがHの複数の薄膜状の導電体4が互いに所定の間隔dをもって基板2の面上に立設されることによって形成されている。誘電体3,3…と導電体4,4…とが交互に複数並んで配置されることにより、縞構造の偏光膜8が構成され、この偏光膜8が基板2面上に備えられている。   The polarizer 1 has a substrate 2 made of an optically transparent light-transmitting material, and dielectrics 3 are arranged on the surface of the substrate 2 at a predetermined interval, and are held between the dielectrics 3. On the other hand, a plurality of thin-film conductors 4 having a width W and a height H are formed by standing on the surface of the substrate 2 with a predetermined distance d. A plurality of dielectrics 3, 3... And conductors 4, 4... Are alternately arranged to form a polarizing film 8 having a stripe structure, and this polarizing film 8 is provided on the surface of the substrate 2. .

基板2は、入射する光の波長に対して光学的に透明であれば良く、例えば、ガラス基板、アクリル,ポリカーボネートなどの樹脂基板、単結晶基板などを用いることが出来る。又、偏光子1の用途に応じて、例えば、ソ―ダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、シリコン結晶体の他に、BK-7ガラス(BKはホーヤガラス(株)製商標名)、鉛ガラス、ゲルマニウム結晶体、ニオブ酸リチウム結晶体等から好適なものが選択可能である。この中でも石英ガラスは紫外線から近赤外線に至る波長帯域の光の透過率が高いので、偏光子1を光通信用の波長帯域(1.31μm〜1.55μm)で使用する場合には特に好適である。また、石英ガラスはレーザーアブレーションやドライエッチング等の表面微細加工技術にも適用し易い。なお、偏光子1を光通信に適用する場合には、石英ガラスの他にガリウム−ヒ素単結晶基板を基板2に使用しても良い。   The substrate 2 only needs to be optically transparent with respect to the wavelength of incident light. For example, a glass substrate, a resin substrate such as acrylic or polycarbonate, a single crystal substrate, or the like can be used. Depending on the application of the polarizer 1, for example, soda lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, quartz glass, silicon crystal, BK-7 glass (BK is manufactured by Hoya Glass Co., Ltd.) (Trademark Name), lead glass, germanium crystal, lithium niobate crystal, and the like can be selected. Among these, quartz glass has a high transmittance of light in a wavelength band from ultraviolet to near infrared, and is particularly suitable when the polarizer 1 is used in a wavelength band for optical communication (1.31 μm to 1.55 μm). Quartz glass is also easy to apply to surface micromachining techniques such as laser ablation and dry etching. When the polarizer 1 is applied to optical communication, a gallium-arsenide single crystal substrate may be used for the substrate 2 in addition to quartz glass.

又、石英ガラス以外の材料を基板2に使用する場合には、基板2の表面に光透過材料(例.二酸化珪素被膜(石英)、シリコン、プラスチック等)を数μmの厚さで形成したものを用いても良い。この場合、偏光子1は基板2の表面から数μmの部分で偏光特性を実現させれば良い。   When a material other than quartz glass is used for the substrate 2, a light transmitting material (eg, silicon dioxide film (quartz), silicon, plastic, etc.) is formed on the surface of the substrate 2 to a thickness of several μm. May be used. In this case, the polarizer 1 may realize the polarization characteristics at a portion of several μm from the surface of the substrate 2.

導電体4を固定、保持する誘電体3としては、基板2の屈折率と等しいか又は略等しい屈折率を有する材料が、偏光子1を透過する偏光成分の位相を補償する点で好ましい。このような材料としては、基板2と同じ物であることが望ましいが、基板2と異なる材料を用いる場合は、屈折率が基板2に近似する材料を選択することが好ましい。具体的な材料としては、光学的に透明な光透過性であれば良く、Si、Al、Be、Cs、Rb、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Zn、Cd、Pb、Bi、Ge、Ta、Tl、Ti、P、Ag、As、Sb、Te、Y、Sc、Sn、Hf、W、Nb、Cr、Mn、B、Zr、Zn等の酸化物(例えば、SiO2、TiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、MgO、SnO2、ZnO等)や、少なくとも1つ以上を含むガラス、又はSiなどの半導体や、Si3N4、SiOxNy、MgF2などの化合物であれば良い。なお、誘電体3を他の透明な固体、例えば、UV接着剤のような硬化性透明樹脂に置き換えても良い。 As the dielectric 3 for fixing and holding the conductor 4, a material having a refractive index equal to or substantially equal to the refractive index of the substrate 2 is preferable in terms of compensating the phase of the polarized light component transmitted through the polarizer 1. Such a material is desirably the same as the substrate 2, but when a material different from the substrate 2 is used, it is preferable to select a material having a refractive index similar to that of the substrate 2. As a specific material, any optically transparent light transmittance may be used, and Si, Al, Be, Cs, Rb, K, Na, Li, Ba, Sr, Ca, Mg, Zn, Cd, Pb, Bi, Ge, Ta, Tl, Ti, P, Ag, As, Sb, Te, Y, Sc, Sn, Hf, W, Nb, Cr, Mn, B, Zr, Zn, and other oxides (eg, SiO 2 , TiO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZrO 2, MgO, SnO 2 , ZnO, etc.), a glass containing at least one or a semiconductor such as Si, Si 3 N 4 , SiO x N Any compound such as y and MgF 2 may be used. The dielectric 3 may be replaced with another transparent solid, for example, a curable transparent resin such as a UV adhesive.

一方、導電体4の材料としては、Au、Ag、Cu、Pd、Pt、Al、Ge、Rh、Si、Ni、Co、Mn、Fe、Cr、Ti、Ru、Nb、Nd、Yb、Y、Mo、In、Bi、Ta、W、Be、Mgからなる群から選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。これらは、導電率と比誘電率とが比較的大きいので、導電体4に用いた場合、偏光子1の入射光に対する反射と吸収の特性が大きくなるので、偏光子1の偏光特性を向上させることが出来る。特に、Au、Ag、Al、Cr、Co、W、Fe、Cu、Be、Mg、Rhは電気抵抗が低いため望ましい。   On the other hand, the material of the conductor 4 includes Au, Ag, Cu, Pd, Pt, Al, Ge, Rh, Si, Ni, Co, Mn, Fe, Cr, Ti, Ru, Nb, Nd, Yb, Y, It is preferably at least one selected from the group consisting of Mo, In, Bi, Ta, W, Be, and Mg. Since these have a relatively large electric conductivity and relative dielectric constant, when used as the conductor 4, the reflection and absorption characteristics of the polarizer 1 with respect to the incident light are increased, so that the polarization characteristics of the polarizer 1 are improved. I can do it. In particular, Au, Ag, Al, Cr, Co, W, Fe, Cu, Be, Mg, and Rh are desirable because of their low electric resistance.

間隔dは小さく設定するほど偏光分離効果が大きくなるが、dが0.1λ(λ:入射光の波長)未満の場合には、透過すべきTM偏光の反射及び吸収が増大し、入射光の挿入損失が増大するので、偏光素子1の性能が低下する。一方で、0.5λを超えると、使用波長λに対して、TE偏光を反射及び吸収するために寄与する導電体4が十分に存在しないことになる。その結果、TE偏光の透過率が高くなり、偏光子1が機能しなくなる。又、波長λの2分の1以下にしなければ回折現象が生じてしまう点を考慮する必要がある。以上の点を考慮して間隔dを設定することが好ましい。   As the distance d is set smaller, the polarization separation effect becomes larger. However, when d is less than 0.1λ (λ: wavelength of incident light), the reflection and absorption of TM polarized light to be transmitted increases, and the incident light is inserted. Since the loss increases, the performance of the polarizing element 1 decreases. On the other hand, if it exceeds 0.5λ, the conductor 4 that contributes to reflect and absorb TE polarized light with respect to the used wavelength λ does not exist sufficiently. As a result, the transmittance of TE polarized light becomes high, and the polarizer 1 does not function. In addition, it is necessary to consider that a diffraction phenomenon occurs unless the wavelength λ is less than half. The distance d is preferably set in consideration of the above points.

導電体4の高さHは、入射光の進行方向に対して実質的に導電体として作用する程度に長く、TE偏光を受けて過渡電流が流れ、その結果、金属表面における現象と類似の反射及び吸収性能が得られて、TE偏光を透過させない程度の寸法に設定することが望ましい。   The height H of the conductor 4 is long enough to substantially act as a conductor with respect to the traveling direction of incident light, and a transient current flows upon receiving the TE-polarized light. As a result, the reflection is similar to the phenomenon on the metal surface. In addition, it is desirable to set the dimensions so that the absorption performance is obtained and the TE polarized light is not transmitted.

導電体4の幅Wは、間隔dに対して小さくなるに従って偏光子1の挿入損失が小さくなるが、小さく設定し過ぎると十分な消光比が得られなくなる。又、幅Wが間隔dに対して大きくなるに従って、偏光子1の消光比は大きくなるが、大きく設定し過ぎると透過すべきTM偏光の反射及び吸収が増大して入射光の挿入損失が大きくなるので好ましくない。以上の点から、幅Wを設定することが好ましい。   As the width W of the conductor 4 decreases with respect to the distance d, the insertion loss of the polarizer 1 decreases. However, if the width W is set too small, a sufficient extinction ratio cannot be obtained. Further, the extinction ratio of the polarizer 1 increases as the width W increases with respect to the distance d. However, if the width W is set too large, the reflection and absorption of TM polarized light to be transmitted increases, and the insertion loss of incident light increases. This is not preferable. From the above points, it is preferable to set the width W.

図2の丸囲みAは、各導電体4と各誘電体3との間の複数の境界面5の一部分であり、その丸囲みAの拡大図を図3(a)又は(b)に示す。図3に示したように、偏光子1の導電体4と誘電体3との各境界面5を拡大して観察すると、各境界面5は互いに平行ではなく、図3(a)又は図3(b)に示すように、非平行な状態となるように形成される。図3(a)は、各境界面5が直線状態に形成されているものの、−z方向に進むに従って徐々に近づくように形成された構成を表しており、図3(b)は各境界面5の形状の全部又は少なくとも一部が非直線状態である緩やかな曲面を描くように形成された構成を表している。   A circle A in FIG. 2 is a part of a plurality of boundary surfaces 5 between each conductor 4 and each dielectric 3, and an enlarged view of the circle A is shown in FIG. 3 (a) or (b). . As shown in FIG. 3, when each boundary surface 5 between the conductor 4 and the dielectric 3 of the polarizer 1 is enlarged and observed, the boundary surfaces 5 are not parallel to each other, and are not parallel to each other. As shown in (b), it is formed in a non-parallel state. FIG. 3A shows a configuration in which each boundary surface 5 is formed in a straight line, but gradually approaches as it goes in the −z direction. FIG. 3B shows each boundary surface. 5 illustrates a configuration formed so as to draw a gentle curved surface in which all or at least a part of the shape of 5 is in a non-linear state.

従って、各境界面5を直線状態で且つ互いに平行となるように構成した従来の偏光子と比べると、非平行状態な分だけ各境界面5の長さが延長されることになる。従って、導電体4と誘電体3との接触箇所である境界面の面積を十分に確保することができ、導電体4と誘電体3との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向(-y方向)から見たときの境界面5の形状の少なくとも一部を図3(b)に示すように非直線状態に設定すると、直線形状に比べて、より境界面5の面積を広大化することが出来るため、導電体4と誘電体3との密着性を更に向上させることが可能となる。   Therefore, the length of each boundary surface 5 is extended by a non-parallel state as compared with a conventional polarizer configured such that each boundary surface 5 is in a straight line state and parallel to each other. Therefore, a sufficient area of the boundary surface that is a contact portion between the conductor 4 and the dielectric 3 can be secured, and the adhesion between the conductor 4 and the dielectric 3 can be improved. In particular, when at least a part of the shape of the boundary surface 5 when viewed from the plane direction (−y direction) is set to a non-linear state as shown in FIG. Therefore, the adhesion between the conductor 4 and the dielectric 3 can be further improved.

密着性の向上に伴って、偏光子1の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子1の信頼性向上も図れる。   As the adhesiveness is improved, the polarization characteristics of the polarizer 1 can be stabilized, and the polarizer can be prevented from being broken during the machining and assembly process. The reliability of the child 1 can also be improved.

次に、偏光子1の製造方法について図5〜図9を参照しながら説明を行う。まず、図5で示すように誘電体材料から所定厚みの誘電体ベース層6をスパッタリングまたは真空蒸着により基板2の面上に形成する。次に、縞状のマスクを誘電体ベース層6の表面に載置し、X線リソグラフィー法及びECR,エッチング法、電子線描画技術等により、図6で示すように所定の間隔を隔て並設する複数の誘電体ベース縞3a,3a…を所定の間隔に形成する。   Next, the manufacturing method of the polarizer 1 is demonstrated, referring FIGS. First, as shown in FIG. 5, a dielectric base layer 6 having a predetermined thickness is formed on a surface of the substrate 2 from a dielectric material by sputtering or vacuum deposition. Next, a striped mask is placed on the surface of the dielectric base layer 6 and arranged in parallel at predetermined intervals as shown in FIG. 6 by X-ray lithography, ECR, etching, electron beam drawing technology, or the like. A plurality of dielectric base stripes 3a, 3a ... are formed at predetermined intervals.

その誘電体ベース縞3a,3a…に対し、分子線エピタキシー(MBE)や原子層エピタキシー(ALE)或いはスパッタリング、真空蒸着等を適用して、図7で示すように導電性の金属を斜め上方より飛ばすことにより導電体薄膜4a,4a…を誘電体ベース縞3a,3a…の側面に薄膜状に接触形成する。この金属は、専ら、斜め上方から誘電体ベース縞3a,3a…の片側面に向けて飛ばすため、導電体薄膜4a,4a…は膜厚を薄く精密に形成することが出来る。但し、導電性金属は誘電体ベース縞3a,3a…の上面にも付着するが、これは後工程で除去する。   By applying molecular beam epitaxy (MBE), atomic layer epitaxy (ALE), sputtering, vacuum deposition, or the like to the dielectric base stripes 3a, 3a, etc., as shown in FIG. The conductive thin films 4a, 4a, ... are formed in contact with the side surfaces of the dielectric base stripes 3a, 3a ... in the form of a thin film. Since this metal is blown exclusively from one side to the one side of the dielectric base stripes 3a, 3a, etc., the conductive thin films 4a, 4a, etc. can be formed thin and precisely. However, although the conductive metal also adheres to the upper surfaces of the dielectric base stripes 3a, 3a, this is removed in a later step.

その導電体薄膜4a,4a…を形成した後、図8で示すように誘電体ベース縞3a,3a…と同材質の誘電体材料7をスパッタリングまたは真空蒸着により導電体薄膜4a,4a…と誘電体ベース縞3a,3a…の残余間隔に埋める。次に、図9で示すように誘電体ベース縞3a,3a…の上面が露出するまで余分な誘電体材料7並びに導電体薄膜4a,4a…を研摩等により取り除く。誘電体ベース縞3a,3a…の上面に付着した導電性金属を除くことにより、前記導電体4,4が形成される。   After the conductor thin films 4a, 4a, etc. are formed, as shown in FIG. 8, the dielectric material 7 of the same material as the dielectric base stripes 3a, 3a,. Fill the remaining space of the body base stripes 3a, 3a ... Next, as shown in FIG. 9, excess dielectric material 7 and conductive thin films 4a, 4a,... Are removed by polishing or the like until the upper surfaces of the dielectric base stripes 3a, 3a,. The conductors 4 and 4 are formed by removing the conductive metal adhering to the upper surfaces of the dielectric base stripes 3a, 3a.

その誘電体材料7からは、誘電体付加層3b,3b…を形成すると共に、誘電体付加層3b,3b…と誘電体ベース縞3a,3a…とから前記誘電体3,3…を形成する。誘電体3,3…と導電体4,4とが交互に複数並ぶ縞構造の偏光膜8を形成できる。   The dielectric material 7 forms dielectric additional layers 3b, 3b... And the dielectrics 3, 3... From the dielectric additional layers 3b, 3b. . A polarizing film 8 having a stripe structure in which a plurality of dielectrics 3, 3... And conductors 4, 4 are alternately arranged can be formed.

偏光子1では、前記マスクによるパターン転写及び露光・現像の工程時に誘電体ベース縞3a側面に形成される非平行形状をそのまま前記境界面5として使用する。又、飛散により形成された導電体薄膜4a,4a…の側面も厳密には平行状態とはならず、前記境界面5のような非平行状態となる。このように導電体薄膜4a,4a…の飛散形成時に導電体薄膜4a,4a…側面に形成される非平行な形状も偏光子1ではそのまま前記境界面5として使用する。更に、導電体薄膜4aが非平行形状に形成されているため、埋設される誘電体材料7の側面も導電体薄膜4aの側面形状に合わせて非平行状態に形成される。従って、本実施形態では導電体4と誘電体3との間の境界面5を非平行状態のまま偏光子1を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。なお、誘電体ベース縞3a,3a…の形成方法としては、他にレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写等を用いても良い。   In the polarizer 1, the non-parallel shape formed on the side surface of the dielectric base stripe 3 a at the time of pattern transfer using the mask and exposure / development is used as the boundary surface 5 as it is. In addition, the side surfaces of the conductive thin films 4a, 4a,... Formed by scattering are not strictly in a parallel state, but are in a non-parallel state like the boundary surface 5. In this way, the non-parallel shape formed on the side surfaces of the conductive thin films 4a, 4a... When the conductive thin films 4a, 4a. Furthermore, since the conductor thin film 4a is formed in a non-parallel shape, the side surface of the embedded dielectric material 7 is also formed in a non-parallel state in accordance with the side surface shape of the conductor thin film 4a. Therefore, in the present embodiment, the polarizer 1 is formed while the boundary surface 5 between the conductor 4 and the dielectric 3 is in a non-parallel state, and accordingly, the manufacturing tolerance can be set moderately. Simplification and cost reduction can be achieved. In addition, as a method of forming the dielectric base stripes 3a, 3a,..., Laser ablation, pattern transfer by pressing, or the like may be used.

以上のようにして作製された偏光子1の偏光動作を、図4を参照しながら説明する。偏光子1に無偏光の光が入射すると、入射光のうち電界がz方向に平行な偏光成分(TE偏光)9は反射又は吸収される。一方、電界がx方向に平行な偏光成分(TM偏光)10は誘電体3内部を透過して偏光子1から出射される。   The polarization operation of the polarizer 1 manufactured as described above will be described with reference to FIG. When non-polarized light is incident on the polarizer 1, a polarization component (TE polarized light) 9 whose electric field is parallel to the z direction in the incident light is reflected or absorbed. On the other hand, a polarized light component (TM polarized light) 10 whose electric field is parallel to the x direction passes through the dielectric 3 and is emitted from the polarizer 1.

TE偏光9では入射光の波長に比較して導電体4の長さ(高さH)が実質的に導電体として作用する程度に長いので、導電体4に過渡電流が流れる。この結果、金属表面における現象と類似の反射及び吸収性能が得られるのでTE偏光9は偏光子1を透過しない。一方、TM偏光10では前記波長に比較して導電体4の長さ(幅W)が短いために実質的に導電体として作用せず、導電体4に過渡電流が流れることがない。従って、TM偏光10は偏光子1を透過する。   In the TE polarized light 9, the length (height H) of the conductor 4 is long enough to act as a conductor compared to the wavelength of incident light, so that a transient current flows through the conductor 4. As a result, since the reflection and absorption performance similar to the phenomenon on the metal surface is obtained, the TE polarized light 9 does not pass through the polarizer 1. On the other hand, in TM polarized light 10, since the length (width W) of the conductor 4 is shorter than the wavelength, it does not substantially act as a conductor, and no transient current flows through the conductor 4. Therefore, the TM polarized light 10 is transmitted through the polarizer 1.

誘電体3又は導電体4のどちらか一方は、Siなどの半導体に置き換え可能である。   Either the dielectric 3 or the conductor 4 can be replaced with a semiconductor such as Si.

なお偏光子1では、偏光膜8として誘電体3,3…と導電体4,4…とが交互に複数並んで配置して構成された例を挙げて説明してきたが、誘電体3,3…の換わりに、導電体4,4…を覆うように誘電体膜を形成することで偏光膜8を構成しても良い。   In the polarizer 1, the polarizing film 8 has been described with an example in which a plurality of dielectrics 3, 3... And conductors 4, 4. Instead of..., The polarizing film 8 may be configured by forming a dielectric film so as to cover the conductors 4, 4.

<第2の実施形態>
次に、本発明に係る第2の実施形態の偏光子11を、図10〜図12を参照して説明する。図10は本発明の第2の実施形態の偏光子を模式的に示す正面図であり、図11は図10の偏光子の平面図であり、図12は偏光子11の製造工程を示す説明図である。なお、図10〜図12に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。なお、第2の実施形態の偏光子11に関する記述は、前記第1の実施形態の偏光子1と異なる点を主とし、重複する箇所は同一番号を付して説明を省略又は簡略化して記述する。
<Second Embodiment>
Next, a polarizer 11 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a front view schematically showing the polarizer of the second embodiment of the present invention, FIG. 11 is a plan view of the polarizer of FIG. 10, and FIG. FIG. Note that the x-axis to z-axis shown in FIGS. 10 to 12 correspond to each other. Note that the description relating to the polarizer 11 of the second embodiment is mainly different from the polarizer 1 of the first embodiment, and duplicated portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted or simplified. To do.

第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、誘電体3が無く、光透過性の基板12面上に、凹形の複数の溝部14が互いに並んで刻設されると共に、この溝部14内に導電体4が直接、埋設されることによって、縞構造の偏光部13が備えられている点である。従って、導電体4は溝部14に接触することで固定されている。   The second embodiment is different from the first embodiment in that the dielectric 3 is not provided, and a plurality of concave grooves 14 are engraved side by side on the surface of the light-transmitting substrate 12. The conductor 4 is directly embedded in the groove 14 to provide the stripe-shaped polarizing portion 13. Therefore, the conductor 4 is fixed by contacting the groove portion 14.

このような偏光子11の製造方法について図10を参照しながら説明を行う。先ず同図(a)に示すように、光学的に透明な基板12の面上に複数の凹形の溝部14を形成する。溝部14の形成方法としては、フォトリソグラフィー露光技術、電子線描画技術、レーザーの二光束干渉露光技術などで露光した後、ドライエッチング又はウェットエッチングを実施する等の方法が挙げられる。他にも微細な凹凸構造を形成できる方法であるレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写の方法などを用いても良い。これらの方法によって幅がWで深さがHの溝部14が、間隔dで形成される。   A method for manufacturing such a polarizer 11 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, a plurality of concave grooves 14 are formed on the surface of the optically transparent substrate 12. Examples of the method of forming the groove 14 include a method of performing dry etching or wet etching after exposure by a photolithography exposure technique, an electron beam drawing technique, a laser two-beam interference exposure technique, or the like. In addition, laser ablation that is a method capable of forming a fine concavo-convex structure, a pattern transfer method using a press, or the like may be used. By these methods, the groove portions 14 having a width W and a depth H are formed at the interval d.

次に、同図(b)に示すように、導電体4を溝部14に埋設する。この埋設方法としては無電解メッキが好適である。   Next, the conductor 4 is embedded in the groove portion 14 as shown in FIG. As the burying method, electroless plating is suitable.

本実施形態に係る偏光子11では、前記溝部14の形成工程時に溝部14内の側面に形成される非平行形状をそのまま前記境界面5として使用する。従って、偏光子11の導電体4と溝部14との間の各境界面5を拡大して観察すると、各境界面5は互いに平行ではなく、図3(a)又は図3(b)に示すように、非平行状態となるように形成される。   In the polarizer 11 according to this embodiment, the non-parallel shape formed on the side surface in the groove portion 14 in the step of forming the groove portion 14 is used as the boundary surface 5 as it is. Accordingly, when each boundary surface 5 between the conductor 4 and the groove portion 14 of the polarizer 11 is enlarged and observed, the boundary surfaces 5 are not parallel to each other, and are shown in FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b). Thus, it is formed to be in a non-parallel state.

従って、非平行な分だけ各境界面5の長さが延長されるので、導電体4と溝部14との接触箇所である境界面5の面積を十分に確保することができ、導電体4と基板12との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向から見たときの境界面5の形状の少なくとも一部を図3(b)に示すように曲面状に設定すると、直線形状に比べてより境界面5の面積を広大化することが出来るため、導電体4と基板12との密着性を更に向上させることが可能となる。   Therefore, since the length of each boundary surface 5 is extended by the amount of non-parallel, a sufficient area of the boundary surface 5 that is a contact portion between the conductor 4 and the groove portion 14 can be secured. The adhesion with the substrate 12 can be improved. In particular, when at least a part of the shape of the boundary surface 5 when viewed from the plane direction is set to a curved surface as shown in FIG. 3B, the area of the boundary surface 5 can be made larger than the linear shape. Therefore, the adhesion between the conductor 4 and the substrate 12 can be further improved.

密着性の向上に伴って、偏光子11の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子11の信頼性向上も図れる。   As the adhesion improves, the polarization characteristics of the polarizer 11 can be stabilized, and the polarizer can be prevented from being broken during the machining or assembly process. The reliability of the child 11 can also be improved.

更に、本実施形態では、境界面5を非平行形状のまま偏光子11を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, the polarizer 11 is formed while the boundary surface 5 is in a non-parallel shape. Therefore, the manufacturing tolerance can be set moderately, and the manufacturing can be facilitated and the cost can be reduced. It becomes possible.

なお、導電体4を、Siなどの半導体に置き換えても良い。   The conductor 4 may be replaced with a semiconductor such as Si.

<第3の実施形態>
次に、本発明に係る第3の実施形態の偏光子15を、図13〜図15を参照して説明する。図13は本発明の第3の実施形態の偏光子を模式的に示す正面図であり、図14は図13の偏光子の平面図であり、図15は偏光子15の製造工程を示す説明図である。なお、図13〜図15に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。なお、第3の実施形態の偏光子11に関する記述は、前記各実施形態の偏光子1、11と異なる点を主とし、重複する箇所は同一番号を付して説明を省略又は簡略化して記述する。
<Third Embodiment>
Next, a polarizer 15 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a front view schematically showing a polarizer according to the third embodiment of the present invention, FIG. 14 is a plan view of the polarizer of FIG. 13, and FIG. FIG. Note that the x-axis to z-axis shown in FIGS. 13 to 15 correspond to each other. Note that the description of the polarizer 11 of the third embodiment is mainly different from the polarizers 1 and 11 of the above-described embodiments, and duplicated portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted or simplified. To do.

第3の実施形態が前記各実施形態と異なる点は、光透過性の基板12面上に、凹形の複数の溝部14が互いに並んで刻設され、この溝部14を含む基板16の表面に一様に薄膜状の誘電体3が設けられ、この誘電体3によって形成された第2の溝部18内に導電体4が直接、埋設されることによって、縞構造の偏光部17が備えられている点である。従って、導電体4は溝部18に接触することで固定されている。   The third embodiment is different from each of the above embodiments in that a plurality of concave groove portions 14 are engraved on the surface of the light-transmitting substrate 12, and are formed on the surface of the substrate 16 including the groove portions 14. A thin film-like dielectric 3 is provided uniformly, and the conductor 4 is directly embedded in the second groove 18 formed by the dielectric 3, thereby providing a stripe-shaped polarizing portion 17. It is a point. Therefore, the conductor 4 is fixed by contacting the groove 18.

このような偏光子15の製造方法について図15を参照しながら説明を行う。先ず同図(a)に示すように、光学的に透明な基板16の面上に複数の凹形の溝部14を形成する。溝部14の形成方法としては、フォトリソグラフィー露光技術、電子線描画技術、レーザーの二光束干渉露光技術などで露光した後、ドライエッチング又はウェットエッチングを実施する等の方法が挙げられる。他にも微細な凹凸構造を形成できる方法であるレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写の方法などを用いても良い。   A method for manufacturing such a polarizer 15 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, a plurality of concave grooves 14 are formed on the surface of the optically transparent substrate 16. Examples of the method of forming the groove 14 include a method of performing dry etching or wet etching after exposure by a photolithography exposure technique, an electron beam drawing technique, a laser two-beam interference exposure technique, or the like. In addition, laser ablation that is a method capable of forming a fine concavo-convex structure, a pattern transfer method using a press, or the like may be used.

次に、同図(b)に示すように、誘電体3の薄膜層を溝部14及び基板16の表面に形成する。誘電体3の形成は、液相析出法等により実施する。具体的には、誘電体成分が過飽和状態で含有される溶液(以下、処理液)に基板16を接触させて、処理液中の誘電体成分を溝部14及び基板16の表面に析出させて第2の溝部18を形成する。これによって幅がWで深さがHの溝部18が、間隔dで形成される。   Next, as shown in FIG. 2B, a thin film layer of the dielectric 3 is formed on the surface of the groove 14 and the substrate 16. The dielectric 3 is formed by a liquid phase deposition method or the like. Specifically, the substrate 16 is brought into contact with a solution containing a dielectric component in a supersaturated state (hereinafter referred to as a processing solution), and the dielectric component in the processing solution is deposited on the surfaces of the groove 14 and the substrate 16. Two groove portions 18 are formed. As a result, grooves 18 having a width W and a depth H are formed at the interval d.

次に、同図(c)に示すように、導電体4を溝部18に埋設する。この埋設方法としては無電解メッキが好適であるが、導電体成分を含有した溶液を誘電体3の層の上に塗布した後、加熱して、第2の溝部18に導電体4を埋設しても良い。   Next, the conductor 4 is embedded in the groove 18 as shown in FIG. For this embedding method, electroless plating is suitable. However, after applying a solution containing a conductor component on the layer of the dielectric 3, the conductor 4 is embedded in the second groove 18 by heating. May be.

溶液を塗布する方法としては、キャスト法、ディップコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、ロールコート法、スプレー法、スピンコート法等がある。   Examples of the method for applying the solution include a casting method, a dip coating method, a gravure coating method, a flexographic printing method, a roll coating method, a spray method, and a spin coating method.

この方法では、溝部18と対に形成される凸部表面にも導電体4が残留するので、導電体4の埋設後に凸部表面に残留している導電体を、研磨やエッチング等で除去すれば良い。   In this method, since the conductor 4 remains on the surface of the convex portion formed in a pair with the groove portion 18, the conductor remaining on the surface of the convex portion after the conductor 4 is buried can be removed by polishing, etching, or the like. It ’s fine.

理論的には、前記液相析出法により、溝部14内で誘電体3層が等方的に析出されると仮定されるが、実際の液相析出法では完全に等方的にはならないため、第2の溝部18側面は非平行状態に形成される。本実施形態に係る偏光子15では、その非平行形状をそのまま前記境界面5として使用する。従って、偏光子15の導電体4と誘電体3との間の各境界面5を拡大して観察すると、各境界面5は互いに平行ではなく、図3(a)又は図3(b)に示すように、非平行状態となるように形成される。   Theoretically, it is assumed that the dielectric three layers are isotropically deposited in the groove 14 by the liquid phase deposition method, but the actual liquid phase deposition method is not completely isotropic. The side surface of the second groove portion 18 is formed in a non-parallel state. In the polarizer 15 according to the present embodiment, the non-parallel shape is used as the boundary surface 5 as it is. Accordingly, when the boundary surfaces 5 between the conductor 4 and the dielectric 3 of the polarizer 15 are enlarged and observed, the boundary surfaces 5 are not parallel to each other, and are not shown in FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b). As shown, it is formed in a non-parallel state.

従って、非平行な分だけ各境界面5の長さが延長されるので、導電体4と誘電体3との接触箇所である境界面5の面積を十分に確保することができ、導電体4と誘電体3との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向から見たときの境界面5の形状の少なくとも一部を図3(b)に示すように曲面状に設定すると、直線形状に比べてより境界面5の面積を広大化することが出来るため、導電体4と誘電体3との密着性を更に向上させることが可能となる。   Accordingly, since the length of each boundary surface 5 is extended by the amount of non-parallel, a sufficient area of the boundary surface 5 that is a contact portion between the conductor 4 and the dielectric 3 can be secured. It is possible to improve the adhesion between the dielectric 3 and the dielectric 3. In particular, when at least a part of the shape of the boundary surface 5 when viewed from the plane direction is set to a curved surface as shown in FIG. 3B, the area of the boundary surface 5 can be made larger than the linear shape. Therefore, the adhesion between the conductor 4 and the dielectric 3 can be further improved.

密着性の向上に伴って、偏光子15の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子15の信頼性向上も図れる。   As the adhesion improves, the polarization characteristics of the polarizer 15 can be stabilized, and the polarizer can be prevented from being broken during the machining or assembly process. The reliability of the child 15 can also be improved.

更に、本実施形態では、境界面5を非平行形状のまま偏光子15を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, the polarizer 15 is formed with the boundary surface 5 remaining in a non-parallel shape, so that the manufacturing tolerance can be set moderately, thereby facilitating the manufacturing and reducing the cost. It becomes possible.

なお、誘電体3又は導電体4のどちらか一方は、Siなどの半導体に置き換え可能である。   Note that either the dielectric 3 or the conductor 4 can be replaced with a semiconductor such as Si.

<第4の実施形態>
次に、本発明に係る第4の実施形態の偏光子19を、図16〜図18を参照して説明する。図16は本発明の第4の実施形態の偏光子を模式的に示す正面図であり、図17は図17の偏光子の平面図であり、図18は偏光子19の製造工程を示す説明図である。なお、図16〜図18に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。なお、第4の実施形態の偏光子19に関する記述は、前記各実施形態の偏光子1,11,15と異なる点を主とし、重複する箇所は同一番号を付して説明を省略又は簡略化して記述する。
<Fourth Embodiment>
Next, a polarizer 19 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a front view schematically showing a polarizer according to the fourth embodiment of the present invention, FIG. 17 is a plan view of the polarizer of FIG. 17, and FIG. FIG. The x-axis to z-axis shown in FIGS. 16 to 18 correspond to each other. The description related to the polarizer 19 of the fourth embodiment is mainly different from the polarizers 1, 11, and 15 of the above-described embodiments, and overlapping portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified. Describe.

第4の実施形態が前記各実施形態と異なる点は、誘電体3が無く、光透過性の基板20面上に、凹形の複数の溝部22が互いに並んで刻設されると共に、この溝部22内の側面に導電体4を直接、形成することによって、偏光部21を構成し備えている点である。従って、導電体4は溝部22側面に接触することで固定されている。   The fourth embodiment is different from the above embodiments in that the dielectric 3 is not provided, and a plurality of concave groove portions 22 are engraved side by side on the surface of the light-transmitting substrate 20. The polarizing part 21 is configured and provided by directly forming the conductor 4 on the side surface in the inner part 22. Therefore, the conductor 4 is fixed by contacting the side surface of the groove 22.

このような偏光子19の製造方法について図18を参照しながら説明を行う。先ず同図(a)に示すように、光学的に透明な基板20の面上に複数の凹形の溝部22を形成する。溝部22の形成方法としては、フォトリソグラフィー露光技術、電子線描画技術、レーザーの二光束干渉露光技術などで露光した後、ドライエッチング又はウェットエッチングを実施する等の方法が挙げられる。他にも微細な凹凸構造を形成できる方法であるレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写の方法などを用いても良い。これらの方法によって深さがHの溝部22が形成される。   A method for manufacturing such a polarizer 19 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, a plurality of concave groove portions 22 are formed on the surface of the optically transparent substrate 20. Examples of the method for forming the groove 22 include a method of performing dry etching or wet etching after exposure by a photolithography exposure technique, an electron beam drawing technique, a laser two-beam interference exposure technique, or the like. In addition, laser ablation that is a method capable of forming a fine concavo-convex structure, a pattern transfer method using a press, or the like may be used. By these methods, the groove portion 22 having a depth of H is formed.

次に、同図(b)に示すように、導電体4を溝部22の上方からスパッタ法やCVD法、無電解メッキなどにより、溝部22の側面に幅W、間隔dをもって形成する。溝部22と一対に形成される凸部の上面と、溝部22の底面の導電体を除去することによって偏光子19の挿入損失を向上させることが出来る。   Next, as shown in FIG. 2B, the conductor 4 is formed on the side surface of the groove 22 with a width W and a distance d from above the groove 22 by sputtering, CVD, electroless plating, or the like. The insertion loss of the polarizer 19 can be improved by removing the conductors on the top surface of the convex portion formed in a pair with the groove portion 22 and the bottom surface of the groove portion 22.

本実施形態に係る偏光子19では、前記溝部22の形成工程時に溝部22内の側面に形成される非平行形状をそのまま前記境界面5として使用する。従って、偏光子19の導電体4と溝部22との間の各境界面5を拡大して観察すると、各境界面5は互いに平行ではなく、図3(a)又は図3(b)に示すように、非平行状態となるように形成される。   In the polarizer 19 according to this embodiment, the non-parallel shape formed on the side surface in the groove portion 22 in the step of forming the groove portion 22 is used as the boundary surface 5 as it is. Therefore, when each boundary surface 5 between the conductor 4 and the groove 22 of the polarizer 19 is enlarged and observed, the boundary surfaces 5 are not parallel to each other, and are shown in FIG. 3 (a) or FIG. 3 (b). Thus, it is formed to be in a non-parallel state.

従って、非平行な分だけ各境界面5の長さが延長されるので、導電体4と溝部22との接触箇所である境界面5の面積を十分に確保することができ、導電体4と基板20との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向から見たときの境界面5の形状の少なくとも一部を図3(b)に示すように曲面状に設定すると、直線形状に比べてより境界面5の面積を広大化することが出来るため、導電体4と基板20との密着性を更に向上させることが可能となる。   Accordingly, since the length of each boundary surface 5 is extended by a non-parallel amount, a sufficient area of the boundary surface 5 that is a contact portion between the conductor 4 and the groove portion 22 can be secured. The adhesion with the substrate 20 can be improved. In particular, when at least a part of the shape of the boundary surface 5 when viewed from the plane direction is set to a curved surface as shown in FIG. 3B, the area of the boundary surface 5 can be made larger than the linear shape. Therefore, the adhesion between the conductor 4 and the substrate 20 can be further improved.

密着性の向上に伴って、偏光子19の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子19の信頼性向上も図れる。   As the adhesion improves, the polarization characteristics of the polarizer 19 can be stabilized, and the polarizer can be prevented from being broken during the machining or assembly process. The reliability of the child 19 can also be improved.

更に、本実施形態では、境界面5を非平行形状のまま偏光子19を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。   Furthermore, in the present embodiment, the polarizer 19 is formed with the boundary surface 5 being non-parallel, so that the manufacturing tolerance can be set moderately, thereby facilitating the manufacturing and reducing the cost. It becomes possible.

なお、導電体4を、Siなどの半導体に置き換えても良い。   The conductor 4 may be replaced with a semiconductor such as Si.

又、前記各実施形態における溝部14、22、更に第2の溝部18の形状は凹形に限らず、例えば三角形状にしても良く、特に限定はされない。   In addition, the shape of the groove portions 14 and 22 and the second groove portion 18 in each of the embodiments is not limited to a concave shape, and may be, for example, a triangular shape, and is not particularly limited.

本発明の偏光子は、光アイソレータや光アッテネータ、偏光ビームスプリッタ等と云った各種光学素子や装置等に利用することが可能である。   The polarizer of the present invention can be used in various optical elements and devices such as an optical isolator, an optical attenuator, and a polarizing beam splitter.

本発明の第1の実施形態に係る偏光子を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows typically the polarizer which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1の偏光子の平面図。The top view of the polarizer of FIG. 本発明の偏光子における導電体と誘電体又は導電体と基板との境界面の一 部を拡大した部分拡大平面図。The partial enlarged plan view which expanded a part of boundary surface of the conductor and dielectric or conductor and board | substrate in the polarizer of this invention. 図1の偏光子の偏光動作を示す正面図。The front view which shows the polarization operation | movement of the polarizer of FIG. 誘電体ベース層の形成工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the formation process of a dielectric base layer. 誘電体ベース縞を形成する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of forming a dielectric base stripe. 導電体薄膜を形成する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of forming a conductor thin film. 誘電体材料を埋設する工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process of embedding dielectric material. 誘電体材料並びに導電体薄膜の余剰部分の除去工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the removal process of the dielectric material and the excess part of a conductor thin film. 本発明の第2の実施形態に係る偏光子を模式的に示す正面図。The front view which shows typically the polarizer which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図10の偏光子の平面図。The top view of the polarizer of FIG. 第2の実施形態の偏光子の製造工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the polarizer of 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る偏光子を模式的に示す正面図。The front view which shows typically the polarizer which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図13の偏光子の平面図。The top view of the polarizer of FIG. 第3の実施形態の偏光子の製造工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the polarizer of 3rd Embodiment. 本発明の第4の実施形態に係る偏光子を模式的に示す正面図。The front view which shows typically the polarizer which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図16の偏光子の平面図。The top view of the polarizer of FIG. 第4の実施形態の偏光子の製造工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the manufacturing process of the polarizer of 4th Embodiment. 従来の偏光子の一例を示す正面図。The front view which shows an example of the conventional polarizer. 図19の偏光子の偏光動作を示す正面図。FIG. 20 is a front view showing a polarization operation of the polarizer of FIG. 19. 図19の偏光子の平面図。The top view of the polarizer of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、11、15、19 偏光子
2、12、16、20 基板
3 誘電体
4 導電体
5 境界面
6 誘電体ベース層
7 誘電体材料
8 偏光膜
9 TE偏光
10 TM偏光
13、17、21 偏光部
14、22 溝部
18 第2の溝部
1, 11, 15, 19 Polarizers 2, 12, 16, 20 Substrate 3 Dielectric 4 Conductor 5 Interface 6 Dielectric base layer 7 Dielectric material 8 Polarizing film 9 TE polarized light
10 TM polarized light
13, 17, 21 Polarizer
14, 22 Groove
18 Second groove

Claims (7)

光透過性の基板と、基板面上に導電体と光透過性の誘電体とから構成される縞構造の偏光膜と、を備える偏光子において、
導電体と誘電体との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子。
In a polarizer comprising a light transmissive substrate, and a polarizing film having a stripe structure composed of a conductor and a light transmissive dielectric on the substrate surface,
A polarizer, wherein a plurality of boundary surfaces between a conductor and a dielectric are formed in a non-parallel state.
光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部に導電体を埋設することによって縞構造の偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子。
In a polarizer having a light-transmitting substrate and a plurality of grooves engraved on the substrate surface, and having a stripe-shaped polarizing section by embedding a conductor in the grooves,
A polarizer characterized in that a plurality of boundary surfaces between a conductor and a groove are formed in a non-parallel state.
前記溝部の表面に一様に設けられた誘電体によって形成された第2の溝部に前記導電体が埋設されることを特徴とする請求項2記載の偏光子。   The polarizer according to claim 2, wherein the conductor is embedded in a second groove formed by a dielectric uniformly provided on a surface of the groove. 光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部の側面に導電体を形成することによって構成される偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子。
In a polarizer comprising a light transmissive substrate and a plurality of grooves engraved on the surface of the substrate, and a polarizing portion configured by forming a conductor on a side surface of the groove,
A polarizer characterized in that a plurality of boundary surfaces between a conductor and a groove are formed in a non-parallel state.
前記導電体が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の偏光子。   The polarizer according to claim 1, wherein the conductor is replaced with a semiconductor. 前記導電体又は前記誘電体の一方が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項1又は3に記載の偏光子。   4. The polarizer according to claim 1, wherein one of the conductor and the dielectric is replaced with a semiconductor. 前記境界面の少なくとも一部が非直線状態に形成されることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の偏光子。
The polarizer according to claim 1, wherein at least a part of the boundary surface is formed in a non-linear state.
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