JP2007041243A - Polarizer - Google Patents
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Abstract
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).
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
なお、導電体4を、Siなどの半導体に置き換えても良い。
The
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
なお、導電体4を、Siなどの半導体に置き換えても良い。
The
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
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.
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
10 TM polarized light
13, 17, 21 Polarizer
14, 22 Groove
18 Second groove
Claims (7)
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.
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.
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.
The polarizer according to claim 1, wherein at least a part of the boundary surface is formed in a non-linear state.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005224780A JP2007041243A (en) | 2005-08-03 | 2005-08-03 | Polarizer |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2012008551A1 (en) * | 2010-07-15 | 2013-09-09 | 旭硝子株式会社 | Metamaterial manufacturing method and metamaterial |
JP2018097224A (en) * | 2016-12-14 | 2018-06-21 | ウシオ電機株式会社 | Grid polarization element and method of manufacturing grid polarization element |
-
2005
- 2005-08-03 JP JP2005224780A patent/JP2007041243A/en not_active Withdrawn
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US9130250B2 (en) | 2010-07-15 | 2015-09-08 | Asahi Glass Company, Limited | Process for producing metamaterial |
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