JPH0212105A - 複屈折回折格子型偏光子 - Google Patents

複屈折回折格子型偏光子

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JPH0212105A
JPH0212105A JP63164048A JP16404888A JPH0212105A JP H0212105 A JPH0212105 A JP H0212105A JP 63164048 A JP63164048 A JP 63164048A JP 16404888 A JP16404888 A JP 16404888A JP H0212105 A JPH0212105 A JP H0212105A
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polarizer
metal
ion exchange
diffraction grating
crystal plate
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Yutaka Urino
豊 賣野
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NEC Corp
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    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1833—Diffraction gratings comprising birefringent materials
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複屈折偏光板、特に偏光方向によって回折効
率の異なる格子型偏光板に関する。
（従来の技術） 偏光素子、特に偏光ビームスプリッタは、直交する偏光
間で光の伝搬方向を異ならしめることによって特定の偏
光を得る素子である。このような素子は、光フアイバ通
信用光源モジュールや光デイスク用光ヘッドなどに、光
アイソレータや光サーキュレータを構成する部品として
使われている。
従来、偏光ビームスプリッタとしては、グラントムソン
プリズムやロツションプリズムなど、複屈折の大きな結
晶の光反射面における偏光による透過ないしは全反射の
違いを利用し光路を分離するもの、またはガラスなどの
等方性光学媒質でできた全反射プリズム反射面に誘電体
多層膜を設け、この誘電体多層膜の偏光による屈折率の
違いを利用して、光を全反射ないしは透過させるものが
多く使用されている。しかしながら、これらの素子は大
型であること、生産性が低いこと、値段が高いことなど
の欠点がある。
複屈折回折格子型偏光子は光学的異方性をもつ結晶の光
学軸と平行な主面に、周期的なイオン交換領域を設け、
かつイオン交換を施した領域上に誘電体膜を形成したも
のであり、偏光による回折効率の違いを利用して光路を
分離するものである。この複屈折回折格子型偏光子は従
来の偏光素子に比べて、小型であること、生産性が高い
こと、安価であることなどの利点がある。例えば、ニオ
ブ酸リチウムの主面に周期的にプロトンイオン交換を施
すと、プロトンイオン交換を施した領域では波長１．３
ｐｍの異常光線に対する屈折率が約０．０９増加し、常
光線に対する屈折率が約０．０４減少する。従って、プ
ロトンイオン交換を施した領域の誘電体膜厚を、プロト
ンイオン交換を施していない領域の誘電体膜厚に比べて
厚くし、プロトンイオン交換を施した領域の常光線に対
する屈折率の減少を相殺することによって、常光線の１
次以上の回折効率及び異常光線の０次の回折効率を共に
零にすることができ、偏光子になる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、我々は、基板にプロトンイオン交換を施
すと結晶格子の劣化によって入射された直線偏光の光が
楕円偏光化するため、この偏光子を使って光アイソレー
タなどを構成した場合に消光比が劣化するという問題点
があることを発見した。
本発明の目的は、複屈折回折格子型偏光子において、プ
ロトンイオン交換による光の楕円偏光化を防止し、高消
光比で低挿入損失の複屈折回折格子型偏光子を提供する
ことにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、光学的異方性を持つ結晶板の主面に、周期を
有するイオン交換領域の光学的回折格子を形成し、かつ
イオン交換を施した領域上に誘電体膜を設けた複屈折回
折格子型偏光子において、上記結晶板の少なくともプロ
トンイオン交換される領域の表面に金属が拡散された金
属拡散層を備えたことを特徴とする複屈折回折格子型偏
光子である。
（作用） 本発明においては、結晶基板表面に金属が拡散した金属
拡散層を備えたことによってプロトンイオン交換による
結晶格子の劣化を防止している。
これにより、入射された直線偏光の光が楕円偏光化する
ことがなくなり、高消光比で低損失な複屈折回折格子型
偏光子が得られる。
（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の複屈折回折格子型偏光子の実施例の
斜視図である。１は光学的異方性を持つ結晶基板であり
、本実施例ではニオブ酸リチウムのＹ板を用いている。
２はチタニウム拡散層である。３はプロトンイオン交換
領域であり、この交換領域を周期的に形成しである。さ
らに、このプロトンイオン交換領域上には所望の厚さの
誘電体膜４が設けである。
第１図に示された回折格子の０次の回折光強度は、ＣＯ
３２（可ΔｎＴｐ＋（ｎｄｌ）Ｔ、１］／λ）で与えら
れる。但し、λは光の波長、Δｎはプロトンイオン交換
領域３の屈折率変化、ＴＰはプロトンイオン交換領域３
の深さ、ｎ、は誘電体膜４の屈折率、Ｔ、は誘電体膜４
の厚さである。光の波長を１．３１１ｍとすると、プロ
トンイオン交換による屈折率の変化は、異常光線に対し
ては約＋０．０９であり、常光線に対しては約−０，０
４であるから、誘電体膜４としての屈折率が１．４５の
石英膜を用いるとすれば、プロトンイオン交換領域３の
深さを約５ｐｍ、石英膜の厚さを約４４０ｎｍにすれば
異常光線の０次の回折光強度を０、常光線の０次回折光
強度を１にして、偏光子として動作させることができる
。
本偏光子は、まずニオブ酸リチウム結晶基板１上にスパ
ッタリングまたは電子ビーム蒸着法などによって厚さ３
００人程度のチタニウム膜を堆積させ、これを１０５０
°Ｃで８時間程度熱拡散させることによってチタニウム
拡散層２を形成し、次に通常のりソグラフィ技術などに
よって基板１上に格子状のマスクを形成した後に、これ
を２４９°Ｃの安息香酸中に５時間程度浸漬することに
よってプロトンイオン交換領域３を形成し、最後にプロ
トン交換領域３上に誘電体膜４を形成することによって
実現することができる。
ニオブ酸リチウム結晶板１にＹ板を用い、チタニウムを
拡散することによって、プロトンイオン交換を施した際
の結晶格子の劣化を特に少なくすることができ、本偏光
子を通過した常光線または異常光線が楕円偏光になるこ
とを防止することができる。この結果、必要な場合には
本偏光子を縦続に用いることによりきわめて高い消光比
を実現できる。本実施例ではチタニウムの拡散を基板全
面に行っているがプロトンイオン交換される領域だけに
チタニウムの拡散を行ってもよい。また、チタニウムの
拡散層２の代わりに銅、ニッケル、バナジウムなどの金
属拡散層を用いてもよい。
本偏光子は薄いニオブ酸リチウム結晶板にバッチプロセ
スによって大量に形成できるため、薄型で安価な偏光子
を得ることができる。
（発明の効果） 以上に述べたように、本発明によれば高消光比低挿入損
失の薄型偏光素子を得ることができ、さらにはバッチ処
理により大量安価な偏光素子とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の複屈折回折格子型偏光子の実施例の斜
視図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 光学的異方性を持つ結晶板の主面に、周期を有するイオ
    ン交換領域の光学的回折格子を形成し、かつイオン交換
    を施した領域上に誘電体膜を設けた複屈折回折格子型偏
    光子において、上記結晶板の少なくともイオン交換され
    る領域の表面に金属が拡散された金属拡散層を備えたこ
    とを特徴とする複屈折回折格子型偏光子。
JP63164048A 1988-06-29 1988-06-29 複屈折回折格子型偏光子 Pending JPH0212105A (ja)

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