JPH08184711A - 偏光光学素子 - Google Patents

偏光光学素子

Info

Publication number
JPH08184711A
JPH08184711A JP6340382A JP34038294A JPH08184711A JP H08184711 A JPH08184711 A JP H08184711A JP 6340382 A JP6340382 A JP 6340382A JP 34038294 A JP34038294 A JP 34038294A JP H08184711 A JPH08184711 A JP H08184711A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grid
wavelength
refractive index
optical element
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6340382A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Tamada
仁志 玉田
Shuichi Matsumoto
秀一 松本
Noriaki Nishi
紀彰 西
Kimihiro Saito
公博 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP6340382A priority Critical patent/JPH08184711A/ja
Priority to US08/576,686 priority patent/US5748368A/en
Priority to SG1995002284A priority patent/SG45132A1/en
Priority to KR1019950058358A priority patent/KR100390162B1/ko
Priority to EP95402957A priority patent/EP0721116A1/en
Priority to CN95113172A priority patent/CN1106581C/zh
Publication of JPH08184711A publication Critical patent/JPH08184711A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3058—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は偏光光学素子において、比較的大きな
グリツド周期で、可視波長域から近赤外波長域の光で低
損失かつ実用上十分な偏光コントラストを有する。 【構成】屈折率ｎ1 の基板（２）上に形成されている金
属グリツド（１）で、各グリツドの断面形状を厚みｈ、
厚み 0.5ｈにおける幅ｂ、グリツド周期ｄ、底辺と斜辺
のなす角ｓとして、それぞれ 0.2＜ｈ／ｄ＜0.9 かつ５
＜ｂ／ｄ＜0.9 かつ70〔°〕＜ｓ＜ 110〔°〕の条件を
満足するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１） 作用（図１） 実施例（図１〜図１２） 発明の効果
【０００２】
【産業上の利用分野】本発明は偏光光学素子に関し、特
にワイヤーグリツドを用いた偏光子や偏光ビームスプリ
ツタに適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】従来型のワイヤーグリツド偏光子では、
グリツド周期ｄは使用する光の波長の１／５以下でなけ
ればならないと考えられてきた（文献１:J.P.Auton,“I
nfrared Transmission Polarizer by Photolithograph
y",Applied.Optics.Vol.6.1023(1967)）。従つて可視波
長域から近赤外波長域の光でのワイヤーグリツド偏光子
は、必要なグリツド周期ｄが例えば波長 800〔nm〕では
160〔nm〕以下と非常に小さくなり、その作製が極めて
困難であるという問題があつた。
【０００４】グリツド周期ｄが波長以下である金属グリ
ツドにおいて、金属部分の厚みｈ、幅ｂ、さらにはその
断面形状（例えば底辺と斜辺とのなす角ｓ）を考慮した
理論解析が報告されている（文献２:Hans Lochbihler a
nd Peter Predehl,“Characterization of X-ray Trans
mission Gratings",Applied.Optics.Vol.31,964(199
2)）。これによれば、適当なｈ、ｂ、ｓではＳ偏光透過
率（Ｔｓ）が、例えば波長／２＜ｄ＜波長なる周期で高
いピーク値を持つことが示されており、この現象を共鳴
と呼んでいる。
【０００５】また電場の振動方向が、グリツドの波数ベ
クトルの方向と垂直である偏光の透過率、いわゆるＰ偏
光透過率（Ｔｐ）のｈ、ｂ、ｓ及び波長に対する変化の
よう子が報告されている（Hans Lochbihler and Ricard
o A.Depine,“Chracterization of Highly Conducting
Wire Gratings Using an Electromagnetic Theory ofDi
ffraction",Optics Communications 100,231(1993)）。
これらの報告によれば、金属グリツドの断面形状パラメ
ータを最適化すれば、波長／２＜ｄ＜波長という比較的
大きなグリツド周期ｄにおいても、低損失（Ｔｓ：大）
かつ十分な消光比（Ｔｓ／Ｔｐ）（例えば30以上）を有
するワイヤーグリツド偏光子が作製できることが、それ
らの報告中で考えられている空気中にある自立型のＡｕ
グリツドについて、波長＞1000〔nm〕においては予想す
ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の理
論解析は、金属グリツドをＸ線分光に応用する場合の有
効な評価手段として報告されているもので、ワイヤーグ
リツド偏光子あるいは偏光ビームスプリツタとしての可
能性は一切言及がない。また理論解析及び実験は、空気
中（屈折率ｎ＝１）にある自立型のＡｕのグリツドにつ
いて、波長＞1000〔nm〕でのみなされており、屈折率ｎ
1 （＞１）の基板上に形成された場合に、効果的にＳ偏
光についての共鳴現象を得るための方策は全く示されて
いない。
【０００７】また波長＜1000〔nm〕での共鳴現象の有効
性についても明らかではない。さらに共鳴時の反射光の
振舞いは計算、実験共に検討されておらず、偏光ビーム
スプリツタとしての可能性は未知である。また金属グリ
ツドへの入射光の入射角度の効果についても報告されて
いない。
【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、波長に対して比較的大きなグリツド周期で、可視波
長域から近赤外波長域の光で低損失かつ実用上十分な偏
光コントラストを有する偏光光学素子を提案しようとす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、波長 400〔nm〕から2000〔nm〕で
なる可視波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作
用する偏光光学素子において、屈折率ｎ1 の基板（２）
上に形成されている金属グリツド（１）で、各グリツド
の断面形状を厚みｈ、厚み 0.5ｈにおける幅ｂ、グリツ
ド周期ｄ、底辺と斜辺のなす角ｓとして、それぞれ 0.2
＜ｈ／ｄ＜0.9 かつ５＜ｂ／ｄ＜0.9 かつ70〔°〕＜ｓ
＜ 110〔°〕の条件を満足するようにした。
【００１０】また本発明においては、グリツド周期ｄ
が、波長／（２ｎ1 ）＜ｄ＜波長／（1.1ｎ1 ）の条件
を満たすようにした。また本発明においては、金属グリ
ツド（１）のグリツト間の屈折率ｎ2 及び金属グリツド
（１）上部の屈折率ｎ3 が、それぞれ｜ｎ2 −ｎ1 ｜＜
0.2、｜ｎ3 −ｎ1 ｜＜0.2 の条件を満足し、電場の振
動方向が金属グリツド（１）の波数ベクトルの方向と平
行な偏光について有効に共鳴効果を生じさせ、その偏光
についての反射率を１〔％〕程度に低下させるようにし
た。また本発明においては、入射角度を適応的に選択し
て、共鳴波長を調節するようにした。
【００１１】
【作用】屈折率ｎ1 の基板（２）上に形成されている金
属グリツド（１）で、各グリツドの断面形状を厚みｈ、
厚み 0.5ｈにおける幅ｂ、グリツド周期ｄ、底辺と斜辺
のなす角ｓとして、それぞれ 0.2＜ｈ／ｄ＜0.9 かつ５
＜ｂ／ｄ＜0.9 かつ70〔°〕＜ｓ＜ 110〔°〕の条件を
満足するようにしたことにより、波長 400〔nm〕から20
00〔nm〕でなる可視波長域から近赤外波長域の光に対し
て、偏光作用し得る。
【００１２】
【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
【００１３】（１）本発明のワイヤーグリツド偏光子 本発明は屈折率ｎ1 の基板上に形成された金属グリツド
において、可視波長域から近赤外波長域（波長 400〜20
00〔nm〕）で、低損失かつ実用上十分な消光比（例えば
30以上）を有する反射型のワイヤーグリツド偏光子（Ｒ
ｐ（Ｐ偏光反射率）：大、Ｒｐ／Ｒｓ（Ｓ偏光反射
率）：大）又は透過型のワイヤーグリツド偏光子（Ｔｓ
（Ｓ偏光透過率）：大、Ｔｓ／Ｔｐ（Ｐ偏光透過率）：
大）、さらには偏光ビームスプリツタ（Ｔｓ、Ｒｐ：
大、Ｔｓ／Ｔｐ、Ｒｐ／Ｒｓ：大）をＳ偏光の共鳴現象
を効果的に利用することによつて実現する。
【００１４】図１に本発明による共鳴型ワイヤーグリツ
ド偏光子（偏光ビームスプリツタ）を示す。１は金属グ
リツドであり、Ａｕ、Ａｌ等の高反射率金属又はそれら
の組み合わせで形成されている。その厚みをｈ、幅（0.
5 ｈでの値）をｂ、またグリツド断面を台形で近似した
ときの底辺と斜辺とのなす角度をｓ、グリツド周期を
ｄ、そして基板２の屈折率をｎ1 、グリツド間の屈折率
をｎ2 、上部の屈折率をｎ3 とすると、これらは次式
【数１】 の関係を満足するようになされている。
【００１５】以下に実施例の実験結果に基づいて、これ
を説明する。なおワイヤーグリツド偏光子への入射角
は、それぞれ図２に示すように、法線方向からグリツド
の波数ベクトルの方向Ｖ0 に測つた角度をα、グリツド
の波数ベクトルと垂直方向Ｖ1に測つた角度をθとす
る。
【００１６】（２）第１実施例 第１実施例では、レーザ直描装置を用いて屈折率ｎ1 ＝
1.50のガラス基板上に、グリツド周期ｄ＝ 550〔nm〕の
レジストパターンを形成した。その上に電子ビーム蒸着
機によりＡｌを約２〔nm〕厚、続いてＡｕを約 136〔n
m〕蒸着し、リフトオフ法によりＡｕ（ 136〔nm〕厚）
／Ａｌ（２〔nm〕厚）からなるグリツドを作成した（以
後これをＡｕグリツドと呼ぶ）。このグリツド断面をＳ
ＥＭ観察したところｓ〜80〔°〕、ｂ／ｄ〜0.6 、ｈ／
ｄ〜0.25の長方形に近い台形形状であつた。
【００１７】これを図３に示すように、両面に屈折率ｎ
＝1.50のマツチングオイル３を付けて、さらに屈折率ｎ
＝1.50のウエツジガラス４（ウエツジ角１〔°〕）で挟
んだものを試料とした。従つて、この場合は図１におい
て屈折率ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 ＝1.50に相当する。ウエツジ
ガラス４を用いたのはグリツド部分からの反射光及び透
過光を正確に測定するためである。ウエツジガラス４の
代わりに表面５、６に無反射コートを施しても良い。
【００１８】図４の曲線（Ａ）に、波長 840〜 980〔n
m〕で測定したＳ偏光反射率（Ｒｓ）を示す。試料への
入射角はθ＝３〔°〕である。この場合、Ｒｓは波長 9
50〔nm〕で極小値をとり、その値は１〔％〕以下にまで
低下している。これは屈折率1.50の媒質中にあるＡｕグ
リツドからの反射光について初めて観察されたＳ偏光の
共鳴現象と考えられる。
【００１９】このとき、Ｐ偏光反射率Ｒｐ〜60〔％〕で
あり、従つて波長 950〔nm〕でＲｐ〜60〔％〕、Ｒｐ／
Ｒｓ＞60の反射光についての共鳴型ワイヤーグリツド偏
光子が実現されたことが分かる。この場合、グリツド周
期ｄ＝ 550〔nm〕＝ 950〔nm〕／（1.50×1.15）、つま
りｄ＝波長／（1.15ｎ1 ）という大きな周期で、良好な
特性の偏光子が作成されている。
【００２０】次に、この第１実施例において、いかにし
て屈折率ｎ2 、ｎ3 を選ぶこと、またｓを制御すること
が重要であるかを、次の比較例に基づいて説明する。ま
ず第１実施例と全く同一形状のＡｕグリツドを裏面（グ
リツドの形成されていない面）のみに、屈折率ｎ＝1.50
のマツチングオイル３とウエツジガラス４を付けて表面
（グリツド側）は空気のまま（図１でｎ2 ＝ｎ3 ＝ 1.
0）、同様の測定を行つた結果を図４の曲線（Ｂ）に示
した。第１実施例による曲線（Ａ）とは全く異なり、Ｓ
偏光反射率Ｒｓは約70〔％〕でほぼ一定しており、共鳴
現象を示さない。
【００２１】この結果は、屈折率ｎ1 の基板２上に形成
された金属グリツドにおいて、例えばＳ偏光反射率Ｒｓ
の極小値が２〔％〕以下になるように、共鳴現象を顕著
化させるには屈折率ｎ1 、ｎ2 、ｎ3 について、ｎ2 〜
ｎ3 〜ｎ1 とすることが極めて重要なことがわかる。こ
れらは具体的には｜ｎ2 −ｎ1 ｜＜ 0.2、｜ｎ3 −ｎ 1
｜＜ 0.2でなければならず、第１実施例のように同一の
値であることが望ましい。
【００２２】次に屈折率ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 （＝1.50＝
ｎ）の場合でも、金属グリツド１の断面形状が三角形で
ｓ〜45〔°〕であるＡｕグリツドでは、図４の曲線
（Ａ）のような共鳴現象は見られなかつた。この結果は
共鳴現象の顕著化には、金属グリツド１の断面形状が長
方形又はそれに近い台形であることが重要なことを示し
ている。このｓの値は70〔°〕＜ｓ＜ 110〔°〕が望ま
しい。
【００２３】（３）第２実施例 第２実施例では屈折率ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 （＝1.50＝
ｎ）、また金属グリツド１の断面形状がほぼ長方形（70
〔°〕＜ｓ＜90〔°〕）である場合において、グリツド
１の厚みｈ、幅ｂをいろいろと変えると、共鳴波長（Ｒ
ｓの極小値を与える波長λres ）が変化することを示
す。グリツド周期ｄ＝ 550〔nm〕、ｂ／ｄ〜 0.6の場合
に得られた共鳴波長λres とｈ／ｄとの関係を図５に示
す。なお試料への入射角αは約10〔°〕である。共鳴波
長λres とｈ／ｄ又はｂ／ｄとの関係は、上述した文献
２の理論解析をｎ＝1.50の場合に応用することによつて
求められ、図５の実験結果はこの理論予測とほぼ一致し
ている。
【００２４】これより特定波長で使用できる共鳴型ワイ
ヤーグリツド偏光子の作成には、ｈ／ｄの調整が必要で
あることが分かる。ｂ／ｄについてもｂ／ｄが大きくな
ると共鳴波長λres が長波長側へ動き、従つて同様にｂ
／ｄの調整も必要である。このときグリツド周期ｄにつ
いては、λ／（２ｎ1 ）＝ｄ（＜λ／ｎ1 ）となるよう
に選定する。これはグリツド周期ｄを大きくし、その作
製を容易とするためである。この場合ｈ／ｄ＜ 0.9とな
ることが理論解析から導かれる。
【００２５】また第２実施例の実験では、ｈ／ｄ＜ 0.2
で共鳴現象が良好でなくなるので、0.2＜ｈ／ｄ＜ 0.9
とその範囲が限定される。図５の測定点では全てＲｓの
極小値は２〔％〕以下となり顕著な共鳴効果を示した
が、一方Ｒｐについてはｂ／ｄが大きいほど値が大きく
なつた。Ｒｐ＜60〔％〕とするにはｂ／ｄ＞ 0.5が必要
であつた。作成上の困難さからｂ／ｄ＜ 0.9であるの
で、ｂ／ｄについても 0.5＜ｂ／ｄ＜ 0.9とその範囲が
限定される。
【００２６】（４）第３実施例 第３実施例では、屈折率ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 （＝1.50＝
ｎ）、また金属グリツド１の断面形状がほぼ長方形（ｓ
〜80〔°〕）である場合について、グリツド周期ｄ＝ 5
50〔nm〕が一定で、ｈ／ｄ＝0.28〜0.35、ｂ／ｄ〜 0.6
のとき、共鳴波長λres （約1000〜1100〔nm〕であつ
た）において、Ｒｓ極小値＜２〔％〕と顕著な共鳴効果
を示したが、このときＳ偏光透過率（Ｔｓ）は共鳴波長
λres の極近傍、わずかに長波長側においてピークを示
す。この値をＴs,res とする。このＴs,res とグリツド
金属材料との関係を図６に示す。
【００２７】この図６に示すように、Ｔs,res はＣｕで
は50〔％〕以下と低い。Ａｌでは約59〔％〕又Ｔｉ５
〔nm〕厚下地Ａｕでは約57〔％〕であつた。そしてＡｌ
下地のＡｕでは下地膜厚が５〔nm〕→２〔nm〕→１〔n
m〕と薄くなるに従い、Ｔs,resは67〔％〕→71〔％〕→
77〔％〕へと大きくなつた。
【００２８】この結果は、図７に示すように、金属の表
裏平均反射率Ｒ（表面から見た反射率と下地膜側から見
た反射率の平均値）に対して整理することができる。こ
れよりＴs,res 値を大きくするには、グリツド材料とし
て表裏共に高反射率であることが重要なことが分かる。
なおＡｕの場合に下地膜を用いているのは、一般にＡｕ
蒸着膜は付着力が弱く、単独では容易に膜剥がれを生じ
るためである。
【００２９】（５）第４実施例 第４実施例では、屈折率ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 （＝1.50＝
ｎ）、また金属グリツド１の断面形状がほぼ長方形（ｓ
〜80〔°〕）である場合において、グリツド周期ｄ＝ 5
50〔nm〕で一定、またグリツド材料としてＡｌ２〔nm〕
厚下地のＡｕを用いたときの共鳴波長λres でのＰ偏光
透過率（Ｔｐ（ @λres ）））のｈ／ｄ及びｂ／ｄ依存
性を調べる。その結果を図８に示す。これによりＴＰ
（ @λres ）を小さくするには、ｈ／ｄ、ｂ／ｄ共に大
きくしなければならないことが分かる。Ｔｐ（ @
λres ）を５〔％〕以下とするにはｂ／ｄ＞ 0.6、ｈ／
ｄ＞0.38が必要である。
【００３０】（６）第５実施例 この第５実施例では、第４実施例に実験結果に基づき、
ｂ／ｄ＝0.6、ｈ／ｄ＝0.45のＡｕグリツドを作成し
た。このＳ偏光透過率Ｔｓ、Ｐ偏光透過率Ｔｐの波長依
存性を測定した結果を、図９の曲線（Ａ）及び（Ｂ）に
示す。波長1300〔nm〕において、Ｔｓ〜70〔％〕、Ｔｐ
〜２〔％〕が得られており、従つて、Ｔｓ／Ｔｐ〜35の
透過光についてのワイヤーグリツド偏光子が実現でき
た。この場合、グリツド周期ｄ＝ 550〔nm〕＝1300〔n
m〕／（1.5 ×1.58）であり、従来型のワイヤーグリツ
ド偏光子で要求されるｄ＜1300〔nm〕近傍と比較して、
大きな周期で良好な特性が得られている。
【００３１】さらにＳ偏光反射率Ｒｓ、Ｐ偏光反射率Ｒ
ｐの波長依存性を調べた結果、Ｒｓは波長1300〔nm〕近
傍において、極小値（＜２〔％〕）を持ち共鳴現象が顕
著であつた。またＲｐは約70〔％〕であり、従つてＲｐ
／Ｒｓ＞35の反射光についての偏光子作用を合わせ持
ち、良好な共鳴型ワイヤーグリツド偏光ビームスプリツ
タ動作が確認された。
【００３２】（７）第６実施例 第６実施例では、屈折率ｎ2 ＝ｎ3 ＝ｎ1 （＝1.50＝
ｎ）、またｓ〜80〔°〕、グリツド周期ｄ＝ 550〔n
m〕、ｈ／ｄ〜0.29、ｂ／ｄ〜 0.6になるＡｌグリツド
を用いて、Ｓ偏光反射率Ｒｓの波長変化のようすを、入
射角θを種々変化させて測定した。この結果を図１０に
示す。Ｒｓが極小となる波長（λres ）は、入射角θが
３〔°〕→20〔°〕→28〔°〕と大きくなるに従つて、
930〔nm〕→ 890〔nm〕→ 840〔nm〕と短波長側へと変
化した。
【００３３】次にｈ／ｄ〜0.26、ｂ／ｄ〜 0.5のＡｌグ
リツドについて、α依存性を測定した。この結果を図１
１に示す。この場合は入射角αが３〔°〕→７〔°〕→
10〔°〕と大きくなるに従つて、 920〔nm〕→ 950〔n
m〕→ 990〔nm〕へと長波長側へと変化した。
【００３４】以上の結果より、同一試料であつても試料
への入射角θ、αを選ぶことによつて共鳴波長λres を
かなり広い範囲で調節することが可能である。特に入射
角θを大きくすることによつて、共鳴波長λres を短波
長側へ変えられることは、使用する光の波長が決定した
ときに、入射角θを大きくとることが必要な周期をより
大きくできることを意味し、ワイヤーグリツド偏光子作
成上有利である。
【００３５】（８）第７実施例 第７実施例では、電子ビーム直描装置を用いて、第１実
施例で上述したものと同様な方法で、屈折率ｎ1 ＝1.46
の石英基板上に、グリツド周期ｄ＝ 400〔nm〕のＡｕ
（ 180〔nm〕厚）／Ａｌ（20〔nm〕厚）からなるグリツ
ドを作成した。ｈ／ｄ＝ 0.5、ｂ／ｄ＝ 0.6、ｓ＝80
〔°〕である。これを図２と同様に、屈折率ｎ＝1.46の
マツチングオイルと、ウエツジ石英基板で挟み試料とし
た。図１２に、Ｓ偏光反射率Ｒｓの波長依存性を測定し
た結果を示す。試料への入射角θ〜３〔°〕である。
【００３６】波長 840〔nm〕近辺で、Ｒｓは極小となり
１〔％〕以下にまで減少した。すなわち共鳴現象は波長
＞1000〔nm〕でのみ特有に見られるものではなく、波長
800〔nm〕帯においても、はつきりと認められるもので
あることが、上述の第６実施例の結果も含めて明らかと
なつた。またこの場合Ｐ偏光反射率Ｒｐ〜70〔％〕であ
り、良好な反射光についての共鳴型ワイヤーグリツド偏
光子が実現された。このとき、グリツド周期ｄ＝ 400
〔nm〕＝ 840〔nm〕／（1.46×1.44）、つまりｄ＝波長
／（1.44ｎ1 ）であり、従来型ワイヤーグリツド偏光子
と比べ大きな周期となつている。
【００３７】（９）第８実施例 第８実施例では、第７実施例で上述した同様な方法で、
Ａｌ単体からなるグレーデイングを作成した。グリツド
周期ｄ＝ 400〔nm〕、ｈ／ｄ＝ 0.5、ｂ／ｄ＝0.5、ｓ
＝80〔°〕である。この場合も波長約800 〔nm〕におい
て顕著な共鳴効果を観察できた。すなわちＳ偏光反射率
Ｒｓ極小値は１〔％〕以下であつた。Ａｌは波長 400
〔nm〕程度の短波長域まで高反射率であるので、例えば
ｄ〜 400〔nm〕／（1.44ｎ1 ）とすることにより、波長
400〔nm〕でも共鳴効果を利用することが可能である。
【００３８】（１０）他の実施例 上述したワイヤーグリツド偏光子（偏光ビームスプリツ
タ）の作製方法については、実施例ではレーザ直描装置
又は電子ビーム直描装置により、まずレジストパターン
を形成し、その上に電子ビーム蒸着機を用いてＡｕ、Ａ
ｌ等の金属膜を蒸着した後で、レジスト剥離液中に浸し
てレジスト及びレジスト上の金属を除去する、いわゆる
リフトオフ法を用いたが、これに代え、種々の方法を用
いても良い。
【００３９】因に、例えばまず金属膜を基板の全面に蒸
着法やスパツタ法で堆積させ、その上にレジストパター
ンを形成し、その後ＲＩＥ（反応性イオンエツチング）
やＡｒイオンミリングによつて金属グリツドを作製でき
る。レジストパターンの形成方法としてもエキシマレー
ザ等の紫外線源を用いたマスク露光や二光束干渉法も有
効である。
【００４０】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、屈折率ｎ
1 の基板上に形成されている金属グリツドで、各グリツ
ドの断面形状を厚みｈ、厚み 0.5ｈにおける幅ｂ、グリ
ツド周期ｄ、底辺と斜辺のなす角ｓとして、それぞれ
0.2＜ｈ／ｄ＜0.9 かつ５＜ｂ／ｄ＜0.9 かつ70〔°〕
＜ｓ＜ 110〔°〕の条件を満足するようにしたことによ
り、波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視波長域か
ら近赤外波長域の光に対して、比較的大きなグリツド周
期ｄで偏光作用し得る偏光光学素子を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるワイヤーグリツド偏光子を示す略
線的断面図である。
【図２】図１のワイヤーグリツド偏光子に対する入射角
の説明に供する略線図である。
【図３】実施例のワイヤーグリツド偏光子の試料を示す
略線的断面図である。
【図４】波長とＳ偏光反射率の関係を示す特性分布図で
ある。
【図５】共鳴波長λres とｈ／ｄの関係を示す特性分布
図である。
【図６】Ｔs,res とグリツド金属材料の関係を示す特性
分布図である。
【図７】表裏平均反射率とＴs,res の関係を示す特性分
布図である。
【図８】ｈ／ｄとＴp （ @λres ）の関係を示す特性分
布図である。
【図９】Ｔs 、Ｔp の波長依存性を示す特性曲線図であ
る。
【図１０】Ｒs の波長変化の説明に供する特性分布図で
ある。
【図１１】入射角α依存性の説明に供する特性曲線図で
ある。
【図１２】ＲS の波長依存性を示す特性分布図である。
【符号の説明】
１……グリツド、２……基板、３……マツチングオイ
ル、４……ウエツジガラス、５、６……表面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 公博 東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】波長 400〔nm〕から2000〔nm〕でなる可視
    波長域から近赤外波長域の光に対して、偏光作用する偏
    光光学素子において、 屈折率ｎ1 の基板上に形成されている金属グリツドで、
    各グリツドの断面形状を厚みｈ、厚み 0.5ｈにおける幅
    ｂ、グリツド周期ｄ、底辺と斜辺のなす角ｓとして、そ
    れぞれ 0.2＜ｈ／ｄ＜0.9 かつ５＜ｂ／ｄ＜0.9 かつ70
    〔°〕＜ｓ＜ 110〔°〕の条件を満足することを特徴と
    する偏光光学素子。
  2. 【請求項２】上記グリツド周期ｄが、波長／（２ｎ1 ）
    ＜ｄ＜波長／（ 1.1ｎ1 ）の条件を満たすことを特徴と
    する請求項１に記載の偏光光学素子。
  3. 【請求項３】上記金属グリツドのグリツト間の屈折率ｎ
    2 及び上記金属グリツド上部の屈折率ｎ3 が、それぞれ
    ｜ｎ2 −ｎ1 ｜＜ 0.2、｜ｎ3 −ｎ1 ｜＜0.2 の条件を
    満足し、 電場の振動方向が上記金属グリツドの波数ベクトルの方
    向と平行な偏光について有効に共鳴効果を生じさせ、当
    該偏光についての反射率を１〔％〕程度に低下させるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の偏光光学素子。
  4. 【請求項４】入射角度を適応的に選択して、共鳴波長を
    調節することを特徴とする請求項１に記載の偏光光学素
    子。
JP6340382A 1994-12-29 1994-12-29 偏光光学素子 Pending JPH08184711A (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6340382A JPH08184711A (ja) 1994-12-29 1994-12-29 偏光光学素子
US08/576,686 US5748368A (en) 1994-12-29 1995-12-21 Polarization optical element
SG1995002284A SG45132A1 (en) 1994-12-29 1995-12-22 Polarization optical element
KR1019950058358A KR100390162B1 (ko) 1994-12-29 1995-12-27 편광광학소자
EP95402957A EP0721116A1 (en) 1994-12-29 1995-12-28 Polarization optical element
CN95113172A CN1106581C (zh) 1994-12-29 1995-12-29 偏振光学元件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6340382A JPH08184711A (ja) 1994-12-29 1994-12-29 偏光光学素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08184711A true JPH08184711A (ja) 1996-07-16

Family

ID=18336419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6340382A Pending JPH08184711A (ja) 1994-12-29 1994-12-29 偏光光学素子

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5748368A (ja)
EP (1) EP0721116A1 (ja)
JP (1) JPH08184711A (ja)
KR (1) KR100390162B1 (ja)
CN (1) CN1106581C (ja)
SG (1) SG45132A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090543A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Namiki Precision Jewel Co Ltd 偏光機能素子，光アイソレータ素子並びに光アイソレータ及びレーザダイオードモジュール
JP2003502708A (ja) * 1999-06-22 2003-01-21 モックステック 可視スペクトル用の広帯域ワイヤグリッド偏光子
JP2003519818A (ja) * 2000-01-11 2003-06-24 モックステック 可視スペクトル用の埋込み型ワイヤ・グリッド偏光子
JP2009139793A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Canon Inc 光学素子およびその製造方法
JP2010197764A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Ricoh Co Ltd 偏光制御素子及びそれを使用した画像表示装置
JP2012168532A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Samsung Electronics Co Ltd ディスプレイパネル
JP2015166861A (ja) * 2014-02-12 2015-09-24 国立大学法人三重大学 光学装置の製造方法及び光学装置

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208463B1 (en) * 1998-05-14 2001-03-27 Moxtek Polarizer apparatus for producing a generally polarized beam of light
US6108131A (en) 1998-05-14 2000-08-22 Moxtek Polarizer apparatus for producing a generally polarized beam of light
US6081376A (en) * 1998-07-16 2000-06-27 Moxtek Reflective optical polarizer device with controlled light distribution and liquid crystal display incorporating the same
US6234634B1 (en) 1999-07-28 2001-05-22 Moxtek Image projection system with a polarizing beam splitter
US7306338B2 (en) * 1999-07-28 2007-12-11 Moxtek, Inc Image projection system with a polarizing beam splitter
US6666556B2 (en) 1999-07-28 2003-12-23 Moxtek, Inc Image projection system with a polarizing beam splitter
US6447120B2 (en) * 1999-07-28 2002-09-10 Moxtex Image projection system with a polarizing beam splitter
US6243199B1 (en) * 1999-09-07 2001-06-05 Moxtek Broad band wire grid polarizing beam splitter for use in the visible wavelength region
US6391528B1 (en) 2000-04-03 2002-05-21 3M Innovative Properties Company Methods of making wire grid optical elements by preferential deposition of material on a substrate
WO2002025325A1 (en) * 2000-09-20 2002-03-28 Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha Polarizing function element, optical isolator, laser diode module and method of producing polarizing function element
US6542307B2 (en) 2000-10-20 2003-04-01 Three-Five Systems, Inc. Compact near-eye illumination system
US6563648B2 (en) 2000-10-20 2003-05-13 Three-Five Systems, Inc. Compact wide field of view imaging system
US6532111B2 (en) 2001-03-05 2003-03-11 Eastman Kodak Company Wire grid polarizer
US6585378B2 (en) 2001-03-20 2003-07-01 Eastman Kodak Company Digital cinema projector
US7375887B2 (en) 2001-03-27 2008-05-20 Moxtek, Inc. Method and apparatus for correcting a visible light beam using a wire-grid polarizer
RU2219570C2 (ru) * 2001-08-31 2003-12-20 Институт проблем лазерных и информационных технологий Фазосдвигающий отражательный элемент
CN1568437A (zh) * 2001-10-09 2005-01-19 皇家飞利浦电子股份有限公司 光学装置
US6714350B2 (en) 2001-10-15 2004-03-30 Eastman Kodak Company Double sided wire grid polarizer
US20030117708A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sealed enclosure for a wire-grid polarizer and subassembly for a display system
US7061561B2 (en) * 2002-01-07 2006-06-13 Moxtek, Inc. System for creating a patterned polarization compensator
US6909473B2 (en) 2002-01-07 2005-06-21 Eastman Kodak Company Display apparatus and method
US6785050B2 (en) 2002-05-09 2004-08-31 Moxtek, Inc. Corrosion resistant wire-grid polarizer and method of fabrication
US7131737B2 (en) * 2002-06-05 2006-11-07 Moxtek, Inc. Housing for mounting a beamsplitter and a spatial light modulator with an output optical path
US6805445B2 (en) 2002-06-05 2004-10-19 Eastman Kodak Company Projection display using a wire grid polarization beamsplitter with compensator
US6665119B1 (en) * 2002-10-15 2003-12-16 Eastman Kodak Company Wire grid polarizer
US7113335B2 (en) * 2002-12-30 2006-09-26 Sales Tasso R Grid polarizer with suppressed reflectivity
JP2005148416A (ja) * 2003-11-14 2005-06-09 Seizo Miyata 偏光光学素子及びその連続的製造方法、並びに該偏光光学素子を使用した反射光学素子
JP2005172844A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Enplas Corp ワイヤグリッド偏光子
CN1316265C (zh) * 2003-12-16 2007-05-16 财团法人工业技术研究院 具有双金属层光栅的偏光组件及其制造方法
JP2005242080A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Victor Co Of Japan Ltd ワイヤグリッドポラライザ
US7304719B2 (en) * 2004-03-31 2007-12-04 Asml Holding N.V. Patterned grid element polarizer
US7670758B2 (en) * 2004-04-15 2010-03-02 Api Nanofabrication And Research Corporation Optical films and methods of making the same
US20050275944A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-15 Wang Jian J Optical films and methods of making the same
US20060001969A1 (en) * 2004-07-02 2006-01-05 Nanoopto Corporation Gratings, related optical devices and systems, and methods of making such gratings
US7414784B2 (en) * 2004-09-23 2008-08-19 Rohm And Haas Denmark Finance A/S Low fill factor wire grid polarizer and method of use
US7961393B2 (en) 2004-12-06 2011-06-14 Moxtek, Inc. Selectively absorptive wire-grid polarizer
US7630133B2 (en) 2004-12-06 2009-12-08 Moxtek, Inc. Inorganic, dielectric, grid polarizer and non-zero order diffraction grating
US7800823B2 (en) 2004-12-06 2010-09-21 Moxtek, Inc. Polarization device to polarize and further control light
US20080055719A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Perkins Raymond T Inorganic, Dielectric Grid Polarizer
US7570424B2 (en) * 2004-12-06 2009-08-04 Moxtek, Inc. Multilayer wire-grid polarizer
US7619816B2 (en) * 2004-12-15 2009-11-17 Api Nanofabrication And Research Corp. Structures for polarization and beam control
US20060127830A1 (en) * 2004-12-15 2006-06-15 Xuegong Deng Structures for polarization and beam control
US20070139771A1 (en) * 2005-12-15 2007-06-21 Jian Wang Optical retarders and methods of making the same
US20070165308A1 (en) * 2005-12-15 2007-07-19 Jian Wang Optical retarders and methods of making the same
US20070217008A1 (en) * 2006-03-17 2007-09-20 Wang Jian J Polarizer films and methods of making the same
US8755113B2 (en) 2006-08-31 2014-06-17 Moxtek, Inc. Durable, inorganic, absorptive, ultra-violet, grid polarizer
KR20080075753A (ko) * 2007-02-13 2008-08-19 삼성전자주식회사 와이어 그리드 편광자 및 그 제조 방법
US7789515B2 (en) 2007-05-17 2010-09-07 Moxtek, Inc. Projection device with a folded optical path and wire-grid polarizer
JP2009031537A (ja) * 2007-07-27 2009-02-12 Seiko Epson Corp 光学素子およびその製造方法、液晶装置、ならびに電子機器
CN101738668B (zh) 2008-11-19 2011-12-07 上海丽恒光微电子科技有限公司 偏振立方体及其制造方法
DE102009012299A1 (de) * 2009-03-11 2010-09-16 Giesecke & Devrient Gmbh Sicherheitselement
US8248696B2 (en) 2009-06-25 2012-08-21 Moxtek, Inc. Nano fractal diffuser
ITBO20090502A1 (it) * 2009-07-30 2011-01-31 Michele Giocondo Filtro polarizzatore lineare con particolare efficienza di polarizzazione
US8913321B2 (en) 2010-09-21 2014-12-16 Moxtek, Inc. Fine pitch grid polarizer
US8611007B2 (en) 2010-09-21 2013-12-17 Moxtek, Inc. Fine pitch wire grid polarizer
JP5762086B2 (ja) * 2011-03-31 2015-08-12 キヤノン株式会社 偏光分離素子および画像投射装置
US8552439B2 (en) * 2011-04-07 2013-10-08 Himax Display, Inc. Light-emitting diode package
US8913320B2 (en) 2011-05-17 2014-12-16 Moxtek, Inc. Wire grid polarizer with bordered sections
US8873144B2 (en) 2011-05-17 2014-10-28 Moxtek, Inc. Wire grid polarizer with multiple functionality sections
CN102323677B (zh) * 2011-09-29 2013-06-19 上海丽恒光微电子科技有限公司 偏振分光器件及其形成方法
US8922890B2 (en) * 2012-03-21 2014-12-30 Moxtek, Inc. Polarizer edge rib modification
US9632223B2 (en) 2013-10-24 2017-04-25 Moxtek, Inc. Wire grid polarizer with side region
CN111308596A (zh) * 2020-02-13 2020-06-19 中国科学院福建物质结构研究所 一种偏振分束光栅及其制作方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2224214A (en) * 1937-12-28 1940-12-10 Polaroid Corp Light polarizing body
US3479168A (en) * 1964-03-09 1969-11-18 Polaroid Corp Method of making metallic polarizer by drawing fusion
US3436143A (en) * 1965-11-30 1969-04-01 Bell Telephone Labor Inc Grid type magic tee
US4009933A (en) * 1975-05-07 1977-03-01 Rca Corporation Polarization-selective laser mirror
US4289381A (en) * 1979-07-02 1981-09-15 Hughes Aircraft Company High selectivity thin film polarizer
EP0416157A1 (de) * 1989-09-07 1991-03-13 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Polarisator
JPH03289692A (ja) * 1990-04-06 1991-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 空間光変調素子及びこれを用いたホログラム画像情報記録装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003502708A (ja) * 1999-06-22 2003-01-21 モックステック 可視スペクトル用の広帯域ワイヤグリッド偏光子
JP2011065183A (ja) * 1999-06-22 2011-03-31 Moxtek Inc 可視スペクトル用の広帯域ワイヤグリッド偏光子
JP2011141574A (ja) * 1999-06-22 2011-07-21 Moxtek Inc 可視スペクトル用の広帯域ワイヤグリッド偏光子
JP2003519818A (ja) * 2000-01-11 2003-06-24 モックステック 可視スペクトル用の埋込み型ワイヤ・グリッド偏光子
JP2011070219A (ja) * 2000-01-11 2011-04-07 Moxtek Inc 可視スペクトル用の埋込み型ワイヤ・グリッド偏光子
JP2002090543A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Namiki Precision Jewel Co Ltd 偏光機能素子，光アイソレータ素子並びに光アイソレータ及びレーザダイオードモジュール
JP2009139793A (ja) * 2007-12-10 2009-06-25 Canon Inc 光学素子およびその製造方法
JP2010197764A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Ricoh Co Ltd 偏光制御素子及びそれを使用した画像表示装置
JP2012168532A (ja) * 2011-02-14 2012-09-06 Samsung Electronics Co Ltd ディスプレイパネル
JP2015166861A (ja) * 2014-02-12 2015-09-24 国立大学法人三重大学 光学装置の製造方法及び光学装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR960025436A (ko) 1996-07-20
SG45132A1 (en) 1998-01-16
US5748368A (en) 1998-05-05
EP0721116A1 (en) 1996-07-10
CN1157931A (zh) 1997-08-27
CN1106581C (zh) 2003-04-23
KR100390162B1 (ko) 2003-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100390162B1 (ko) 편광광학소자
JPH1073722A (ja) 偏光光学素子及びその製造方法
US7268946B2 (en) Universal broadband polarizer, devices incorporating same, and method of making same
JP6770037B2 (ja) 液晶プロジェクター
JP2703930B2 (ja) 複屈折回折格子型偏光子
JP6056903B2 (ja) 偏光素子、及び透過型液晶プロジェクター
US7046442B2 (en) Wire grid polarizer
EP0349309B1 (en) Birefringence diffraction grating type polarizer
US5418883A (en) Optical waveguide device and manufacturing method of the same
WO2010025536A1 (en) Thin film optical filters with an integral air layer
JP2004062148A (ja) 光学部品及びその製造方法
CN109491001B (zh) 基于覆盖折射率匹配层的偏振无关光栅及其制备方法
JPH09178943A (ja) 偏光光学素子
CN117666003A (zh) 一种高环境可靠性宽带红外薄膜偏振器
JP2000137109A (ja) 回折格子を利用した反射防止デバイス
JP2012074111A (ja) 広帯域１／４波長板
JP3979814B2 (ja) 光学薄膜の製造方法
JPH0990129A (ja) 偏光光学素子
CN118518942A (zh) 一种基于超结构的宽带偏振探测方法
JP3874301B2 (ja) 偏光光学素子
JP2882234B2 (ja) 偏光分離素子の製造方法および光情報処理装置
Ma et al. Wideband polarizer in the middle IR wavelength region based on guided mode resonance effect
US11927780B2 (en) Dielectric grating apparatus
JPH02302707A (ja) 偏光を光学的に濾光する方法
KR102914080B1 (ko) 유전체 금속 듀얼 와이어 그리드 기반의 광대역 파장판 및 그 제조 방법