JPH095522A - 無偏光ビームスプリッター - Google Patents
無偏光ビームスプリッターInfo
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- JPH095522A JPH095522A JP7180694A JP18069495A JPH095522A JP H095522 A JPH095522 A JP H095522A JP 7180694 A JP7180694 A JP 7180694A JP 18069495 A JP18069495 A JP 18069495A JP H095522 A JPH095522 A JP H095522A
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Landscapes
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- Optical Filters (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で安価、かつ広い波長帯域に亙って出射
光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合が入射光と同等であ
る無偏光ビームスプリッターを提供する。 【構成】 本発明の無偏光ビームスプリッターは、平板
状の透明基板１０の両面に、高屈折率薄膜と低屈折率薄
膜とを交互に積層した多層膜２０、３０を有し、基板１
０の夫々の面で反射および透過する出射光のＳ偏光成分
とＰ偏光成分の割合が入射光と同等になると共に、基板
１０の両面に多層膜２０、３０を形成するので、各面で
反射および透過する出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の
割合を自由に選択でき、無偏光の有効波長域が十分広い
ものとなる。
光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合が入射光と同等であ
る無偏光ビームスプリッターを提供する。 【構成】 本発明の無偏光ビームスプリッターは、平板
状の透明基板１０の両面に、高屈折率薄膜と低屈折率薄
膜とを交互に積層した多層膜２０、３０を有し、基板１
０の夫々の面で反射および透過する出射光のＳ偏光成分
とＰ偏光成分の割合が入射光と同等になると共に、基板
１０の両面に多層膜２０、３０を形成するので、各面で
反射および透過する出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の
割合を自由に選択でき、無偏光の有効波長域が十分広い
ものとなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学機器等において光
路を二分するビームスプリッターに関し、特に、光ファ
イバ通信機器の光学系中に設けられて信号光からモニタ
ー光を分岐する無偏向ビームスプリッターに関するもの
である。
路を二分するビームスプリッターに関し、特に、光ファ
イバ通信機器の光学系中に設けられて信号光からモニタ
ー光を分岐する無偏向ビームスプリッターに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ビームスプリッターは、図６に
示すように、プリズム４０と４１との傾斜面の間に、一
定の反射率を有する光学膜５０が設けられた構造をして
いる。このビームスプリッターに入射した光は、光学膜
５０の反射率特性により、透過光と反射光に分岐され、
反射光は入射光に対して通常９０°の方向に出射され
る。
示すように、プリズム４０と４１との傾斜面の間に、一
定の反射率を有する光学膜５０が設けられた構造をして
いる。このビームスプリッターに入射した光は、光学膜
５０の反射率特性により、透過光と反射光に分岐され、
反射光は入射光に対して通常９０°の方向に出射され
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の光フ
ァイバ通信技術の発展により、高品位レーザーダイオー
ド光源や光ファイバアンプ等のコヒーレント光を扱う光
学系には、入射光と出射光との間に偏光特性の変化が生
じない、つまり無偏光の光学素子が要求されおり、特
に、信号光モニター用のビームスプリッターでは、ビー
ムスプリッターを透過する信号光、およびモニター光に
偏光特性の差が生じることは、信号光それ自体の品位を
低下させ、かつ不正確なモニターを行うことになる。
ァイバ通信技術の発展により、高品位レーザーダイオー
ド光源や光ファイバアンプ等のコヒーレント光を扱う光
学系には、入射光と出射光との間に偏光特性の変化が生
じない、つまり無偏光の光学素子が要求されおり、特
に、信号光モニター用のビームスプリッターでは、ビー
ムスプリッターを透過する信号光、およびモニター光に
偏光特性の差が生じることは、信号光それ自体の品位を
低下させ、かつ不正確なモニターを行うことになる。
【０００４】しかしながら、従来、図６に示すビームス
プリッターの光学膜５０の特性として、反射光のＳ偏光
成分の割合がＰ偏光成分の割合より遥かに大きくなる傾
向、即ち、透過光のＰ偏光成分の割合をＳ偏光成分の割
合より遥かに大きくさせる傾向がある。そこで、前記ビ
ームスプリッターの出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の
割合を入射光と同等にするため、光学膜５０を多層構造
としたものが提案されているが、Ｓ偏光成分とＰ偏光成
分の割合に波長依存性があり、広い波長域での割合を同
等にすることができず、近年の波長多重型光通信機器の
光学系には使用できないという問題点があった。
プリッターの光学膜５０の特性として、反射光のＳ偏光
成分の割合がＰ偏光成分の割合より遥かに大きくなる傾
向、即ち、透過光のＰ偏光成分の割合をＳ偏光成分の割
合より遥かに大きくさせる傾向がある。そこで、前記ビ
ームスプリッターの出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の
割合を入射光と同等にするため、光学膜５０を多層構造
としたものが提案されているが、Ｓ偏光成分とＰ偏光成
分の割合に波長依存性があり、広い波長域での割合を同
等にすることができず、近年の波長多重型光通信機器の
光学系には使用できないという問題点があった。
【０００５】更に、プリズムを二個用いるビームスプリ
ッターは、それ自体の小型化が困難であり、かつ部材加
工や多層光学膜の成膜、並びにそれらの組立てに要する
費用が高価となる問題点があった。
ッターは、それ自体の小型化が困難であり、かつ部材加
工や多層光学膜の成膜、並びにそれらの組立てに要する
費用が高価となる問題点があった。
【０００６】本発明は、従来のビームスプリッターの上
記問題点に鑑みて成されたもので、小型で安価、かつ波
長多重形光通信機器の光学系に使用可能な広い波長帯域
に亙って出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合が入射
光と同等である無偏光ビームスプリッターを提供するこ
とを目的とする。
記問題点に鑑みて成されたもので、小型で安価、かつ波
長多重形光通信機器の光学系に使用可能な広い波長帯域
に亙って出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合が入射
光と同等である無偏光ビームスプリッターを提供するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の無偏光ビームスプリッターは、平板状の透
明基板の両面に、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互
に積層し、出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を入
射光と同等にしてなることを特徴とする。
め、本発明の無偏光ビームスプリッターは、平板状の透
明基板の両面に、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを交互
に積層し、出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を入
射光と同等にしてなることを特徴とする。
【０００８】また、本発明の無偏光ビームスプリッター
は、前記透明基板の屈折率（ＮS ）と、高屈折率薄膜の
屈折率（ＮH ）と、低屈折率薄膜の屈折率（ＮL ）とを １．４＜ＮS ＜１．８ １．７＜ＮH ＜２．５ １．３＜ＮL ＜１．８ にしてなることを特徴とする。
は、前記透明基板の屈折率（ＮS ）と、高屈折率薄膜の
屈折率（ＮH ）と、低屈折率薄膜の屈折率（ＮL ）とを １．４＜ＮS ＜１．８ １．７＜ＮH ＜２．５ １．３＜ＮL ＜１．８ にしてなることを特徴とする。
【０００９】本発明の無偏光ビームスプリッターは、平
板状の透明基板の夫々の面上の多層膜のＳ偏光成分とＰ
偏光成分の反射率の割合どうしを使用波長領域に亙って
相殺しあう分布となるように膜屈折率と光学的膜厚およ
び膜層数を設定することにより、基板の両面で反射およ
び透過してくる出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合
を入射光と同等にするものである。ここで「同等」と表
現しているのは、全く同じ場合のみならず、実用に差し
支えのない程度の差を有する場合も含むことを意味す
る。具体的な数字で示すと、例えば、所定の光の波長域
で、基板の吸収による損失を０％と仮定すると、基板の
入射側でＳ偏光成分の反射率が２％で透過率９８％、Ｐ
偏光成分の反射率が３％で透過率９７％となる場合、透
過側でＳ偏光成分の反射率が３％で透過率９７％、Ｐ偏
光成分の反射率が２％で透過率９８％となれば、このビ
ームスプリッターでは、光のＳ偏光成分、Ｐ偏光成分共
に同等の５％反射され、９５％透過する。
板状の透明基板の夫々の面上の多層膜のＳ偏光成分とＰ
偏光成分の反射率の割合どうしを使用波長領域に亙って
相殺しあう分布となるように膜屈折率と光学的膜厚およ
び膜層数を設定することにより、基板の両面で反射およ
び透過してくる出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合
を入射光と同等にするものである。ここで「同等」と表
現しているのは、全く同じ場合のみならず、実用に差し
支えのない程度の差を有する場合も含むことを意味す
る。具体的な数字で示すと、例えば、所定の光の波長域
で、基板の吸収による損失を０％と仮定すると、基板の
入射側でＳ偏光成分の反射率が２％で透過率９８％、Ｐ
偏光成分の反射率が３％で透過率９７％となる場合、透
過側でＳ偏光成分の反射率が３％で透過率９７％、Ｐ偏
光成分の反射率が２％で透過率９８％となれば、このビ
ームスプリッターでは、光のＳ偏光成分、Ｐ偏光成分共
に同等の５％反射され、９５％透過する。
【００１０】本発明の平板状の透明基板に使用され、波
長帯域が１４００〜１７００ｎｍにおける屈折率が１．
４〜１．８の範囲の材料として、例えば、ＢＬＣ（日本
電気硝子（株）製ホウ硅酸ガラス、屈折率が１．４８〜
１．４９）、石英ガラス（屈折率が１．４３〜１．４
６）、サファイア（屈折率が１．７３〜１．７６）等が
使用可能であり、屈折率が１．７〜２．５の範囲の高屈
折率薄膜の材料として、例えば、誘電体であるＴｉＯ2
（屈折率が２．２０〜２．３０）、Ｔａ2Ｏ5（屈折率が
１．９０〜２．１０）、ＺｒＯ2 （屈折率が１．９０〜
２．００）等が使用可能であり、屈折率が１．３〜１．
８の範囲の低屈折率薄膜の材料として、例えば、誘電体
であるＳｉＯ2 （屈折率が１．４４〜１．４６）、Ｍｇ
2Ｆ （屈折率が１．３５〜１．３６）、Ａｌ2Ｏ3（屈折
率が１．５０〜１．６０）等が使用可能である。これら
の誘電体は光通信で使用される赤外領域の光を殆ど吸収
することなく、膜それ自体の強度が高い上に、基板に対
する膜付着強度も高く、更に物理的・化学的耐久性に優
れており取り扱いが容易である。
長帯域が１４００〜１７００ｎｍにおける屈折率が１．
４〜１．８の範囲の材料として、例えば、ＢＬＣ（日本
電気硝子（株）製ホウ硅酸ガラス、屈折率が１．４８〜
１．４９）、石英ガラス（屈折率が１．４３〜１．４
６）、サファイア（屈折率が１．７３〜１．７６）等が
使用可能であり、屈折率が１．７〜２．５の範囲の高屈
折率薄膜の材料として、例えば、誘電体であるＴｉＯ2
（屈折率が２．２０〜２．３０）、Ｔａ2Ｏ5（屈折率が
１．９０〜２．１０）、ＺｒＯ2 （屈折率が１．９０〜
２．００）等が使用可能であり、屈折率が１．３〜１．
８の範囲の低屈折率薄膜の材料として、例えば、誘電体
であるＳｉＯ2 （屈折率が１．４４〜１．４６）、Ｍｇ
2Ｆ （屈折率が１．３５〜１．３６）、Ａｌ2Ｏ3（屈折
率が１．５０〜１．６０）等が使用可能である。これら
の誘電体は光通信で使用される赤外領域の光を殆ど吸収
することなく、膜それ自体の強度が高い上に、基板に対
する膜付着強度も高く、更に物理的・化学的耐久性に優
れており取り扱いが容易である。
【００１１】
【作用】本発明の無偏光ビームスプリッターは、平板状
の透明基板の両面に、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを
交互に積層し、出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合
を入射光と同等にしてなるので、基板の夫々の面で反射
および透過する光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を夫
々の面の多層膜で調整することにより、出射光のＳ偏光
成分とＰ偏光成分の割合を入射光と同等にできると共
に、基板両面に多層膜を形成するので、その多層膜での
反射光および透過光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を
自由に選択でき、その偏光特性の有効波長域を十分広く
できる。
の透明基板の両面に、高屈折率薄膜と低屈折率薄膜とを
交互に積層し、出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合
を入射光と同等にしてなるので、基板の夫々の面で反射
および透過する光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を夫
々の面の多層膜で調整することにより、出射光のＳ偏光
成分とＰ偏光成分の割合を入射光と同等にできると共
に、基板両面に多層膜を形成するので、その多層膜での
反射光および透過光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を
自由に選択でき、その偏光特性の有効波長域を十分広く
できる。
【００１２】
【実施例】図１は、本発明の実施例を示す概念図、図２
は要部拡大断面図を示している。これらの図において、
１、３は入射側高屈折率薄膜、２、４は入射側低屈折率
薄膜、５、７は透過側高屈折率薄膜、６、８は透過側低
屈折率薄膜、１０は板状透明基板、２０は入射側多層
膜、３０は透過側多層膜をそれぞれ示している。
は要部拡大断面図を示している。これらの図において、
１、３は入射側高屈折率薄膜、２、４は入射側低屈折率
薄膜、５、７は透過側高屈折率薄膜、６、８は透過側低
屈折率薄膜、１０は板状透明基板、２０は入射側多層
膜、３０は透過側多層膜をそれぞれ示している。
【００１３】平板状の透明基板１０としてホウ硅酸ガラ
スのＢＬＣ（日本電気硝子（株）製、屈折率１．４８〜
１．４９）を材料として、寸法が４ｍｍ×４ｍｍ×０．
５ｍｍの両面が鏡面であるガラス板を精密洗浄した後、
この基板の夫々の面に、高屈折率薄膜としてＴａ2Ｏ5と
低屈折率薄膜としてＳｉＯ2 を膜材料として使用して、
理論設計上、中心波長１５５０ｎｍ、入射角４５°、反
射率５％の仕様となる表１に示す膜の順序および光学的
膜厚の多層膜２０および３０を真空蒸着法で蒸着して成
膜して、無偏光ビームスプリッターを作製した。
スのＢＬＣ（日本電気硝子（株）製、屈折率１．４８〜
１．４９）を材料として、寸法が４ｍｍ×４ｍｍ×０．
５ｍｍの両面が鏡面であるガラス板を精密洗浄した後、
この基板の夫々の面に、高屈折率薄膜としてＴａ2Ｏ5と
低屈折率薄膜としてＳｉＯ2 を膜材料として使用して、
理論設計上、中心波長１５５０ｎｍ、入射角４５°、反
射率５％の仕様となる表１に示す膜の順序および光学的
膜厚の多層膜２０および３０を真空蒸着法で蒸着して成
膜して、無偏光ビームスプリッターを作製した。
【００１４】
【表１】
【００１５】先ず、平板状の透明基板１０の入射側にＴ
ａ2Ｏ5とＳｉＯ2 とが交互に四層積層された多層膜２０
を成膜して試料を作成し、その試料に対し、波長１４０
０〜１７００ｎｍの光を入射角４５°で光を入射させ、
Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の夫々の反射率を測定し
た。その測定結果を図３の分光特性図に示す。
ａ2Ｏ5とＳｉＯ2 とが交互に四層積層された多層膜２０
を成膜して試料を作成し、その試料に対し、波長１４０
０〜１７００ｎｍの光を入射角４５°で光を入射させ、
Ｓ偏光成分およびＰ偏光成分の夫々の反射率を測定し
た。その測定結果を図３の分光特性図に示す。
【００１６】先記の多層膜２０が付いた試料とは別個
に、平板状の透明基板１０の透過側にＴａ2Ｏ5とＳｉＯ
2 とが交互に四層積層された多層膜３０を成膜して試料
を作成し、その試料に対し、波長１４００〜１７００ｎ
ｍの光を入射角４５°で光を入射させ、Ｓ偏光成分およ
びＰ偏光成分の夫々の反射率を測定した。その測定結果
を図４の分光特性図に示す。
に、平板状の透明基板１０の透過側にＴａ2Ｏ5とＳｉＯ
2 とが交互に四層積層された多層膜３０を成膜して試料
を作成し、その試料に対し、波長１４００〜１７００ｎ
ｍの光を入射角４５°で光を入射させ、Ｓ偏光成分およ
びＰ偏光成分の夫々の反射率を測定した。その測定結果
を図４の分光特性図に示す。
【００１７】図３と図４とに示した分光特性を有する多
層膜を、平板状の透明基板１０の入射側および透過側の
夫々の面に多層膜２０および３０を積層して成膜した完
成品のビームスプリッターに対し、波長１４００〜１７
００ｎｍの光を入射角４５°で光を入射させ、Ｓ偏光成
分およびＰ偏光成分の夫々の反射率を測定した。その測
定結果を図５の分光特性図に示す。
層膜を、平板状の透明基板１０の入射側および透過側の
夫々の面に多層膜２０および３０を積層して成膜した完
成品のビームスプリッターに対し、波長１４００〜１７
００ｎｍの光を入射角４５°で光を入射させ、Ｓ偏光成
分およびＰ偏光成分の夫々の反射率を測定した。その測
定結果を図５の分光特性図に示す。
【００１８】その結果、図５に示されたＳ偏光成分とＰ
偏光成分の反射率の分布から、反射率５．０±１．０
％、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の反射率差０．３ｄＢ以内
の条件で、有効波長範囲が１４８０ｎｍ〜１６００ｎｍ
におよぶ１２０ｎｍに亙る広帯域の無偏光ビームスプリ
ッターが製作できたことが確認された。
偏光成分の反射率の分布から、反射率５．０±１．０
％、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分の反射率差０．３ｄＢ以内
の条件で、有効波長範囲が１４８０ｎｍ〜１６００ｎｍ
におよぶ１２０ｎｍに亙る広帯域の無偏光ビームスプリ
ッターが製作できたことが確認された。
【００１９】
【発明の効果】本発明の無偏光ビームスプリッターによ
れば、出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を入射光
に対して同等にすると共に、その偏光特性の有効波長域
を十分な広さに確保できるので、高品位レーザーダイオ
ード光源や光ファイバアンプ等のコヒーレント光を扱う
光学系および波長多重型光通信機器の光学系の信号光の
モニターに使用できる。
れば、出射光のＳ偏光成分とＰ偏光成分の割合を入射光
に対して同等にすると共に、その偏光特性の有効波長域
を十分な広さに確保できるので、高品位レーザーダイオ
ード光源や光ファイバアンプ等のコヒーレント光を扱う
光学系および波長多重型光通信機器の光学系の信号光の
モニターに使用できる。
【図１】本発明の構成を示す概念図。
【図２】図１の要部拡大断面図。
【図３】本発明実施例の入射側多層膜の分光特性図。
【図４】本発明実施例の透過側多層膜の分光特性図。
【図５】本発明実施例のビームスプリッターの分光特性
図。
図。
【図６】従来技術の構成を示す概念図。
１、３ 入射側高屈折率薄膜 ２、４ 入射側低屈折率薄膜 ５、６ 透過側高屈折率薄膜 ７、８ 透過側低屈折率薄膜 １０ 板状透明基板 ２０ 入射側多膜 ３０ 透過側多層膜 ４０ 入射側プリズム ４１ 透過側プリズム ５０ 光学膜
Claims (2)
- 【請求項１】 平板状の透明基板の両面に、高屈折率薄
膜と低屈折率薄膜とを交互に積層し、出射光のＳ偏光成
分とＰ偏光成分の割合を入射光と同等にしてなることを
特徴とする無偏光ビームスプリッター。 - 【請求項２】 前記透明基板の屈折率（ＮS ）と、高屈
折率薄膜の屈折率（ＮH ）と、低屈折率薄膜の屈折率
（ＮL ）とを １．４＜ＮS ＜１．８ １．７＜ＮH ＜２．５ １．３＜ＮL ＜１．８ にしてなることを特徴とする請求項１記載の無偏光ビー
ムスプリッター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7180694A JPH095522A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 無偏光ビームスプリッター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7180694A JPH095522A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 無偏光ビームスプリッター |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095522A true JPH095522A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=16087679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7180694A Pending JPH095522A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 無偏光ビームスプリッター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095522A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11242116A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-09-07 | Nec Eng Ltd | 波長可変光フィルタ及びこれを組合わせた光増幅器 |
| JP2009294679A (ja) * | 2004-12-02 | 2009-12-17 | Asahi Glass Co Ltd | 投射型表示装置 |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP7180694A patent/JPH095522A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11242116A (ja) * | 1998-02-25 | 1999-09-07 | Nec Eng Ltd | 波長可変光フィルタ及びこれを組合わせた光増幅器 |
| JP2009294679A (ja) * | 2004-12-02 | 2009-12-17 | Asahi Glass Co Ltd | 投射型表示装置 |
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