JP5123097B2

JP5123097B2 - １／２波長板

Info

Publication number: JP5123097B2
Application number: JP2008197061A
Authority: JP
Inventors: 明則伊東; 小太郎若林
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-07-30
Also published as: JP2010032928A

Description

本発明は、複屈折を起こす結晶である水晶を用いて直線偏光の入射光の偏光を９０°回転させる機能を有する１／２波長板に関するものである。

近年では、高密度実装基板のビアホールの形成などにレーザ加工装置が用いられている。このようなレーザ加工装置では、例えば、基本波に対して高調波を発生させることで得られる複数の波長のレーザ光を同時に用いることで、様々な加工形状が得られるようにしている（特許文献１参照）。また、このレーザ加工においては、よく知られているように、直線偏光のレーザ光の偏光方向を、１／２波長板を用いて制御している。

上述した１／２波長板としては、光出力の高いレーザに耐えられるように、一般には、２枚の水晶板から構成されている。２枚の水晶板の板厚の差により、所望とする波長の光に対応させるようにしている。この１／２波長板は、２枚の水晶板の各々の主面に平行な光学軸が互いに９０°異なる状態とし、水晶板の主面に垂直に入射する光の偏光方向を、主面に平行な面内で９０°回転させるようにしている。また、よく知られているように、水晶板をより高い精度で加工し、２枚の水晶板の光学軸の関係が正確に９０°となるようにすることで、対象となる光が透過するときの常光と異常光との位相差が、より１８０°に近くなるようにしている。

特開２００７−１１４５２０号公報

しかしながら、複数の波長のレーザ光を用いる場合、波長毎に１／２波長板が必要になり、部品点数の増加を招くという問題がある。例えば、３つの波長のレーザ光を用いる場合、２枚の水晶板を貼り合わせた１／２波長板が３個必要となる。また、特許文献１では、１／２波長板を回転させることで、１つの１／２波長板で複数の波長のレーザ光に対応させるようにしているが、この場合、１／２波長板を回転させる回転装置が必要となる。これらのように、複数の波長の光源の偏光状態を１／２波長板により制御しようとする場合、部品点数の増加を招くという問題がある。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、複数の１／２波長板を用いるなど部品点数の増加を招くことなく、複数の波長の光源の偏光状態を１／２波長板により制御（変更）できるようにすることを目的とする。

本発明に係る１／２波長板は、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第１の水晶部品と、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第２の水晶部品と、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第３の水晶部品と、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第４の水晶部品と、を備え、入射光の入射方向をＺ軸とし、入射光の偏光方向をＸ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向をＹ軸としたＸＹＺ直交座標系を定義した場合、前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々の主面がＸＹ平面に平行に配置されており、且つ前記第１，第２，第３および第４の水晶部品の前記板厚はＺ軸方向の寸法であり、前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々が互いに前記主面が平行な状態で、入射光の入射側から前記第１の水晶部品、前記第２の水晶部品、前記第３の水晶部品、前記第４の水晶部品の順に重ねて配置されており、前記第１，第２，第３，および第４の水晶部品における光学軸は、各々の水晶部品において前記主面に平行とされ、前記第１の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記第１の水晶部品の主面内に想定された任意の直線に対し２６°であり、前記第２の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し−５０°であり、前記第３の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し６２°であり、前記第４の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し−５°であることを特徴とする。

また、前記１／２波長板において、前記第１の水晶部品および前記第３の水晶部品は、板厚０．１７ｍｍの水晶板から構成され、前記第２の水晶部品および前記第４の水晶部品は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板から構成されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第１の水晶部品と、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第２の水晶部品と、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第３の水晶部品と、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第４の水晶部品とを備えるようにしたので、複数の１／２波長板を用いるなど部品点数の増加を招くことなく、複数の波長の光源の偏光状態を１／２波長板により変更できるようになるという優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態（以下、「実施形態」という。）について図を参照して説明
する。

はじめに、本発明の実施形態について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る１／２波長板の構成を示す斜視図である。本実施形態における１／２波長板は、水晶部品（第１の水晶部品）１０１と、水晶部品（第２の水晶部品）１０２と、水晶部品（第３の水晶部品）１０３と、水晶部品（第４の水晶部品）１０４とを備えるようにしたものである。各水晶部品１０１〜１０４は、水晶板から構成され、各々が互いに主面が平行な状態に配置され、光学軸が主面に平行とされ、各々が異なる光学軸を備えている。

なお、図１において、対象となる入射光の偏光方向をＸ軸とし、対象となる入射光の入射方向をＺ軸としている。各水晶部品１０１〜１０４を構成している水晶板の主面をＸＹ平面に平行に配置すると、各水晶部品１０１〜１０４を構成している水晶板の光学軸は、ＸＹ平面上に配置されることになる。また、各水晶部品１０１〜１０４を構成している水晶板の板厚は、Ｚ軸方向の寸法となる。

加えて、本実施形態における１／２波長板において、水晶部品１０１は、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応（相当）し、水晶部品１０２は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応し、水晶板１０３は、板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応し、水晶部品１０４は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する。例えば、水晶部品１０１および水晶部品１０３は、板厚０．１７ｍｍの水晶板から構成され、水晶部品１０２および水晶部品１０４は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板から構成されている。これら板厚は、０．０８５ｍｍを基準として、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品１０４の板厚＝２：３：２：３の関係となっている。

ここで、水晶部品１０１〜１０４の光学軸は、それぞれ異なる方向を向いている。
前記ＸＹ平面内に任意の直線を想定し、この任意の直線を基準にして、平面内における反時計回り方向を「＋（プラス）」、時計回り方向を「−（マイナス）」として説明する。このとき、水晶部品１０１の光学軸は、任意の直線に対して＋２６°の方向となっている。つまり、水晶部品１０１の光学軸と任意の直線とのなす角度φは＋２６°とされている。同様に、水晶部品１０２の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−５０°とされ、水晶部品１０３の光学軸とＸ軸とのなす角度φが＋６２°とされ、水晶部品１０４の光学軸とＸ軸とのなす角度φが−５°とされている。

言い換えれば、水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品１０４を、平面視長方形の水晶板から構成する場合、長方形の中で選択した一辺に対し、水晶部品１０１の水晶板の光学軸の角度差を＋２６°とし、水晶部品１０２の水晶板の光学軸の角度差を−５０°とし、水晶部品１０３の水晶板の光学軸の角度差を＋６２°とし、水晶部品１０４の水晶板の光学軸の角度差を−５°として１／２波長板を構成すればよい。

このように構成された本発明の本実施形態に係る１／２波長板によれば、波長２５３〜２７４ｎｍ、３１７〜３６２ｎｍ、４６５〜６００ｎｍ、および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差を１８０°±５°の範囲とすることができる。

なお、実際の１／２波長板の作製では、前述した板厚の関係とした水晶部品１０１、水晶部品１０２、水晶部品１０３、および水晶部品１０４の間に、上述した光学軸の関係がおおよそ成立する範囲で、前述した各波長に対する位相差が１８０°±５°の範囲となるように、適宜に最適な光学軸の角度関係を求めるようにすればよい。この結果、各角度の関係は、例えば、±２°の範囲でずれる場合もある。

次に、本発明の実施形態に係る１／２波長板の光学特性（位相差の波長依存性）を図２に示す。なお、この結果は、回転検光子法を用いたシミュレーション値であり、回転検光子法の特性上、偏光状態の左回りまたは右回りの区別がない。
図２に示すように、本発明の実施形態に係る１／２波長板は、０．０８５ｍｍを基準として、水晶部品１０１の板厚：水晶部品１０２の板厚：水晶部品１０３の板厚：水晶部品１０４の板厚＝２：３：２：３の関係としており、実位相差１８５°は、１７５°とされる。このとき、波長２５３〜２７４ｎｍ，３１７〜３６２ｎｍ，４６５〜６００ｎｍ，および１０４５〜２０００ｎｍの光（レーザ光）に対し、位相差が１８０°±５°の範囲にあることが確認できる。

なお、このような実施形態において、各水晶板（水晶部品）は、接して配置されていてもよく、また、離間して配置されていてもよい。

本発明の実施形態に係る１／２波長板の構成を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る１／２波長板の光学特性を示す図である。

１０１…水晶部品（第１の水晶部品）、１０２…水晶部品（第２の水晶部品）、１０３…水晶部品（第３の水晶部品）、１０４…水晶部品（第４の水晶部品）。

Claims

板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第１の水晶部品と、
板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第２の水晶部品と、
板厚０．１７ｍｍの水晶板に対応する第３の水晶部品と、
板厚０．２５５ｍｍの水晶板に対応する第４の水晶部品と、
を備え、
入射光の入射方向をＺ軸とし、入射光の偏光方向をＸ軸とし、Ｘ軸及びＺ軸と直交する方向をＹ軸としたＸＹＺ直交座標系を定義した場合、前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々の主面がＸＹ平面に平行に配置されており、且つ前記第１，第２，第３および第４の水晶部品の前記板厚はＺ軸方向の寸法であり、
前記第１，第２，第３および第４の水晶部品は、各々が互いに前記主面が平行な状態で、入射光の入射側から前記第１の水晶部品、前記第２の水晶部品、前記第３の水晶部品、前記第４の水晶部品の順に重ねて配置されており、
前記第１，第２，第３，および第４の水晶部品における光学軸は、各々の水晶部品において前記主面に平行とされ、
前記第１の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記第１の水晶部品の主面内に想定された任意の直線に対し２６°であり、
前記第２の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し−５０°であり、
前記第３の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し６２°であり、
前記第４の水晶部品の前記光学軸の角度は、前記Ｘ軸に対し−５°である
ことを特徴とする１／２波長板。
請求項１記載の１／２波長板において、
前記第１の水晶部品および前記第３の水晶部品は、板厚０．１７ｍｍの水晶板から構成され、
前記第２の水晶部品および前記第４の水晶部品は、板厚０．２５５ｍｍの水晶板から構成されている
ことを特徴とする１／２波長板。