JPS61141402A - 偏光分離膜 - Google Patents
偏光分離膜Info
- Publication number
- JPS61141402A JPS61141402A JP26392184A JP26392184A JPS61141402A JP S61141402 A JPS61141402 A JP S61141402A JP 26392184 A JP26392184 A JP 26392184A JP 26392184 A JP26392184 A JP 26392184A JP S61141402 A JPS61141402 A JP S61141402A
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- JP
- Japan
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- film
- layer
- optical
- refractive index
- polarization separation
- Prior art date
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- Pending
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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。
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〕
光スィッチや光アイソレータ等の光デバイスでは、入射
光を周波数ごとに分離したり偏光をＳ波とＰ波に分離し
たりする偏光分離膜が使用されている。本発明は、この
ような偏光分離膜における帯域幅の改良に関する。
光を周波数ごとに分離したり偏光をＳ波とＰ波に分離し
たりする偏光分離膜が使用されている。本発明は、この
ような偏光分離膜における帯域幅の改良に関する。
偏光を分離する手段としては、結晶と偏光分離膜とが知
られているが、前者は高価であり、後者は帯域が狭いと
いう欠点がある。
られているが、前者は高価であり、後者は帯域が狭いと
いう欠点がある。
第６図（イ）は後者の偏光分離膜を示す断面図である。
１はガラスから成る公知の光学基板であり、その上に誘
電体多層膜２が形成されている。
電体多層膜２が形成されている。
誘電体多層膜２は、同図（ロ）に示すように、屈折率ｎ
の高い透明膜りと屈折率の低い透明膜ｅを交互に重ねて
蒸着することで形成される。そして（イ）図のように２
枚のプリズム３と４の間に挟んで接着剤５で接着し、誘
電体多層膜２における光の干渉作用を有効に利用するこ
とで、入射光６は波長の相違により反射光６ａと透過光
６ｂとに分離される。また第７図（イ）のように、入射
した偏光をＳ波とＰ波とに分離する事もでき、このとき
（ロ）図のように入射光の波長λがλ１からλ２の範囲
では、Ｐ波とＳ波が効果的に分離される。
の高い透明膜りと屈折率の低い透明膜ｅを交互に重ねて
蒸着することで形成される。そして（イ）図のように２
枚のプリズム３と４の間に挟んで接着剤５で接着し、誘
電体多層膜２における光の干渉作用を有効に利用するこ
とで、入射光６は波長の相違により反射光６ａと透過光
６ｂとに分離される。また第７図（イ）のように、入射
した偏光をＳ波とＰ波とに分離する事もでき、このとき
（ロ）図のように入射光の波長λがλ１からλ２の範囲
では、Ｐ波とＳ波が効果的に分離される。
ＰＬは反射率である。
第８図は従来の偏光分Ｍ膜の詳細を示すもので、光学的
屈折率の高いＷｌｈと光学的屈折率の低い層ｌとの積層
構成が、 （（０，５Ｈ） Ｌ （０，５Ｈ） ｝ｋ ・・・
（１）の関係になっている。ｋ＝自然数である。ここに
高屈折率の層りの光学的膜厚をＨ１低屈折率の層ｌの光
学的膜厚をＬとする。光学的膜厚は、膜厚ｄ゛ と屈折
率ｎとの積で表され、λ／４となる。
屈折率の高いＷｌｈと光学的屈折率の低い層ｌとの積層
構成が、 （（０，５Ｈ） Ｌ （０，５Ｈ） ｝ｋ ・・・
（１）の関係になっている。ｋ＝自然数である。ここに
高屈折率の層りの光学的膜厚をＨ１低屈折率の層ｌの光
学的膜厚をＬとする。光学的膜厚は、膜厚ｄ゛ と屈折
率ｎとの積で表され、λ／４となる。
λは波長である。光学的膜厚の高い層りの材料と°して
は、ＴｉＯ２などが通して台り、２．３程度の光学的屈
折率が得られる。光学的膜厚の低い層ｌの材料としては
、５ｉ０２などが適しており、１．４５程度の光学的屈
折率が得られる。
は、ＴｉＯ２などが通して台り、２．３程度の光学的屈
折率が得られる。光学的膜厚の低い層ｌの材料としては
、５ｉ０２などが適しており、１．４５程度の光学的屈
折率が得られる。
第８図の（イ）は、ｋが１の例、（ロ）はｋが２の例で
ある。ｋが１の場合は、各層の光学的屈折率は、最下層
と最上層が０．５Ｈすなわち１／２Ｈとなり、間の層は
ＩＬとなる。（ロ）のようにｋが２の場合は、０．５Ｈ
−Ｌ−０，５Ｈの層が２重になるので、１型口の層の最
上層０．５８と、２型口の層の最下層０．５８とが直接
型なることでＩＨとなる。したがって最下層と最上層は
０．５１１すなわち１／８λとなるが、間の層はＨとＬ
の層が交互に重なった１／４λの層構造となる。ｋが３
以上の場合も同様である。
ある。ｋが１の場合は、各層の光学的屈折率は、最下層
と最上層が０．５Ｈすなわち１／２Ｈとなり、間の層は
ＩＬとなる。（ロ）のようにｋが２の場合は、０．５Ｈ
−Ｌ−０，５Ｈの層が２重になるので、１型口の層の最
上層０．５８と、２型口の層の最下層０．５８とが直接
型なることでＩＨとなる。したがって最下層と最上層は
０．５１１すなわち１／８λとなるが、間の層はＨとＬ
の層が交互に重なった１／４λの層構造となる。ｋが３
以上の場合も同様である。
このような誘電体多層膜から成る偏光分離膜は、比較的
安価であるが、帯域幅が狭いのが難点とされている。
安価であるが、帯域幅が狭いのが難点とされている。
本発明の技術的課題は、従来の誘電体多層膜から成る偏
光分離膜におけるこのような問題を解消し、帯域幅の広
い偏光分離膜を実現することにある。
光分離膜におけるこのような問題を解消し、帯域幅の広
い偏光分離膜を実現することにある。
この問題点を解決するために講じた本発明による偏光分
離膜は、高屈折率材料および低屈折率材料の光学的膜厚
をそれぞれＨおよびＬとすると、（（０，５Ｈ） Ｌ
（０，５８） ｝ｋ（ｋ＝自然数）という層構成の誘電
体多層膜を、屈折率が１．４５〜１．６５の光学基板上
に、形成してなる偏光分離膜であって、 ・１該
誘電体多層膜における中央層または中央層に近い層の光
学的膜厚ｄが０．７〜２．０ λ（λ：設計波長）の範
囲において、最大の帯域幅を示すように、該中央層の光
学的膜厚が設定されている構成を採っている。
離膜は、高屈折率材料および低屈折率材料の光学的膜厚
をそれぞれＨおよびＬとすると、（（０，５Ｈ） Ｌ
（０，５８） ｝ｋ（ｋ＝自然数）という層構成の誘電
体多層膜を、屈折率が１．４５〜１．６５の光学基板上
に、形成してなる偏光分離膜であって、 ・１該
誘電体多層膜における中央層または中央層に近い層の光
学的膜厚ｄが０．７〜２．０ λ（λ：設計波長）の範
囲において、最大の帯域幅を示すように、該中央層の光
学的膜厚が設定されている構成を採っている。
この技術的手段によれば、第３図に示すように、中央層
または中央層に近い層の光学的膜厚を変えることで、偏
光分離帯域幅が大きく変化することが確認された。そし
てこのときの中央層の膜厚は、第４図に示すように０．
７〜２．０λ（λ：設計波長）の範囲に設定することが
有効である。このように中央層の膜厚を０．７〜２．０
λとすることで、偏光分離膜においても、大きな偏光
分離帯域幅を実現できる。入射角も偏光分離帯域幅に関
係するが、これは透過波であるＰ波にとっては、反射の
最も少ないブリュースター角に可能な限り近いほど望ま
しい。
または中央層に近い層の光学的膜厚を変えることで、偏
光分離帯域幅が大きく変化することが確認された。そし
てこのときの中央層の膜厚は、第４図に示すように０．
７〜２．０λ（λ：設計波長）の範囲に設定することが
有効である。このように中央層の膜厚を０．７〜２．０
λとすることで、偏光分離膜においても、大きな偏光
分離帯域幅を実現できる。入射角も偏光分離帯域幅に関
係するが、これは透過波であるＰ波にとっては、反射の
最も少ないブリュースター角に可能な限り近いほど望ま
しい。
次に本発明による偏光分離膜が実際上どのように具体化
されるかを実施例で説明する。第１図は本発明の偏光分
！！！Ｉ膜で使用される光学基板の屈折率と帯域幅との
関係を示す特性図で、基板屈折率が１．４５〜１．６５
の範囲では、最適入射角は５０〜７０度程度、最大帯域
幅は２２０〜４００ （ｒｏｍ）程度となる。
されるかを実施例で説明する。第１図は本発明の偏光分
！！！Ｉ膜で使用される光学基板の屈折率と帯域幅との
関係を示す特性図で、基板屈折率が１．４５〜１．６５
の範囲では、最適入射角は５０〜７０度程度、最大帯域
幅は２２０〜４００ （ｒｏｍ）程度となる。
ただし高屈折率層りの光学的屈折率は３．３、低屈折率
層ｌの光学的屈折率は１．４５、誘電体多層膜の層数が
９層、中心波長が１．３μ鋼の場合の実験結果である。
層ｌの光学的屈折率は１．４５、誘電体多層膜の層数が
９層、中心波長が１．３μ鋼の場合の実験結果である。
このように基板屈折率が１．４５〜１．６５の材料とし
ては、ＢＫ−７などと呼ばれているガラスが知られてお
り、偏光分離膜の光学基板として多用されている。
ては、ＢＫ−７などと呼ばれているガラスが知られてお
り、偏光分離膜の光学基板として多用されている。
本発明は、このような特性を有する光学基板上に誘電体
多層膜を形成するものであり、この場合゛誘電体多層膜
の中央層の光学的膜厚ｄが０．７〜２゜０λ（λ：設計
波長）の範囲において、最大の帯域幅を示すように、該
中央層の光学的膜厚を設定するには、次の手順で行なわ
れる。
多層膜を形成するものであり、この場合゛誘電体多層膜
の中央層の光学的膜厚ｄが０．７〜２゜０λ（λ：設計
波長）の範囲において、最大の帯域幅を示すように、該
中央層の光学的膜厚を設定するには、次の手順で行なわ
れる。
（１）膜の構成は前記のような、（（０，５８） Ｌ
（０゜５８）｝ｋ （ｋ＝自然数）を基本構成とし、
まず膜材料、層数を決定する。第２図は層数と最大帯域
幅および入射角との関係を示す特性図で、基板屈折率が
１．５１、高屈折率層りの光学的屈折率は２．２５、低
屈折率層ｌの光学的屈折率は１．４５、中心波長が１．
３μｍの場合の実験結果である。この特性図から明らか
なように、従来は最大帯域幅は７０ｎｍ以下であうたの
に対し、層数が１０ないし２０と増加するにつれて、最
大帯域幅Ｗは１２０ｎｍから１７０ｎｍと増加する。こ
れは反射波であるＳ波は、層数が増えるほど反射が増す
ことに起因する。また層数が１０ないし２０と増加する
につれて、入射角φは７０度から５５度と小さくなる。
（０゜５８）｝ｋ （ｋ＝自然数）を基本構成とし、
まず膜材料、層数を決定する。第２図は層数と最大帯域
幅および入射角との関係を示す特性図で、基板屈折率が
１．５１、高屈折率層りの光学的屈折率は２．２５、低
屈折率層ｌの光学的屈折率は１．４５、中心波長が１．
３μｍの場合の実験結果である。この特性図から明らか
なように、従来は最大帯域幅は７０ｎｍ以下であうたの
に対し、層数が１０ないし２０と増加するにつれて、最
大帯域幅Ｗは１２０ｎｍから１７０ｎｍと増加する。こ
れは反射波であるＳ波は、層数が増えるほど反射が増す
ことに起因する。また層数が１０ないし２０と増加する
につれて、入射角φは７０度から５５度と小さくなる。
（２）ブリュースター角は、Ｐ波とＳ波の偏光分離が最
も大きい角度であり、まずこのブリエースター角を入射
角として、偏光分離帯域幅を求める。
も大きい角度であり、まずこのブリエースター角を入射
角として、偏光分離帯域幅を求める。
そしてこのときの中央層の膜厚を変えて帯域幅が最大と
なるようにする。
なるようにする。
第３図は各層の膜厚を変化させた場合の偏光分離帯域幅
の状態で、それぞれの層の膜厚を±１％変化させた例で
ある。層数は２３の例であり、中央の１１．１２Ｎめ付
近の膜厚を変化させた場合に、偏光分離帯域幅が最も大
きくなっており、中央層または中央層に近い層の膜厚を
変化させることで、偏光分離帯域幅を大きく変えられる
ことを示している。
の状態で、それぞれの層の膜厚を±１％変化させた例で
ある。層数は２３の例であり、中央の１１．１２Ｎめ付
近の膜厚を変化させた場合に、偏光分離帯域幅が最も大
きくなっており、中央層または中央層に近い層の膜厚を
変化させることで、偏光分離帯域幅を大きく変えられる
ことを示している。
第４図は、中央層の光学的膜厚を変化させた場合の、偏
光分離帯域幅の状態を示したもので、光学的膜厚が０．
７〜２．０の範囲で大きな偏光分離帯域幅が得られる。
光分離帯域幅の状態を示したもので、光学的膜厚が０．
７〜２．０の範囲で大きな偏光分離帯域幅が得られる。
（３）次に第５図のように、ブリュースター角を中心に
入射角を上方向に少しずつ変化させて、帯域幅が最大と
なる中央層の膜厚を求める。透過波であるＰ波の反射率
が０となる角度がブリュースター角であり、Ｐ波にとっ
ては入射角がブリュースター角からずれると反射が生じ
て、透過損失になるので、ブリュースター角により近い
入射角を使用することが望まれる。
入射角を上方向に少しずつ変化させて、帯域幅が最大と
なる中央層の膜厚を求める。透過波であるＰ波の反射率
が０となる角度がブリュースター角であり、Ｐ波にとっ
ては入射角がブリュースター角からずれると反射が生じ
て、透過損失になるので、ブリュースター角により近い
入射角を使用することが望まれる。
この図において、偏光分離帯域幅Ｗは、Ｗ＝ ｓｉｎ
（λｓｌ、λｐ２°）−λｐ１’」 となる。
（λｓｌ、λｐ２°）−λｐ１’」 となる。
（４）以上の結果のうちで、帯域幅が最大になる入射角
と中央層の膜厚を選び出す。
と中央層の膜厚を選び出す。
（５）偏光分離帯の中心波長が所定の波長となるように
、設計波長を変える。このときの帯域幅が最大帯域幅で
ある。
、設計波長を変える。このときの帯域幅が最大帯域幅で
ある。
（６）パラメータを変えて、（１）〜（５）の手順を繰
り返す。これによって低層な偏光分離膜においても、偏
光分離帯域幅を充分に広くすることが可能となる。
り返す。これによって低層な偏光分離膜においても、偏
光分離帯域幅を充分に広くすることが可能となる。
次に上記の手順で得られた実際の偏光分離膜の一例を挙
げる。屈折率１．５１のＢＫ−７基板上に、屈折率が２
．２５である高屈折率材料ＴｉＯ２と屈折率が１゜４５
である５ｉ０２ とを交互に１７層重ね、中央層（第９
層）のＴｉＯ２層の光学的膜厚を１．６０λとする偏光
分離膜において、入射角を５６．５度（Ｔｉ０２と５ｉ
０２のブリュースター角５７．２度）にした時の３０ｄ
Ｂ分離帯域幅は１４６ｎｍ、中心波長１３００ｎｍであ
った。
げる。屈折率１．５１のＢＫ−７基板上に、屈折率が２
．２５である高屈折率材料ＴｉＯ２と屈折率が１゜４５
である５ｉ０２ とを交互に１７層重ね、中央層（第９
層）のＴｉＯ２層の光学的膜厚を１．６０λとする偏光
分離膜において、入射角を５６．５度（Ｔｉ０２と５ｉ
０２のブリュースター角５７．２度）にした時の３０ｄ
Ｂ分離帯域幅は１４６ｎｍ、中心波長１３００ｎｍであ
った。
以上のように本発明によれば、高屈折率材料および低屈
折率材料の光学的膜厚をそれぞれＨおよびＬとすると、
（（０，５ｎ） Ｌ （０，５８） ｝ｋ（ｋ＝自然数
）という層構成の誘電体多層膜を形成してなる偏光分離
膜を構成する際に、該誘電体多層膜における中央層の光
学的膜厚ｄを０．７〜２．０ λ （λ：設計波長）の
範囲に設定することで、大きな帯域幅を得ることができ
、低価額の偏光分離膜においても、充分な偏光分離帯域
幅を実現可能となる。
折率材料の光学的膜厚をそれぞれＨおよびＬとすると、
（（０，５ｎ） Ｌ （０，５８） ｝ｋ（ｋ＝自然数
）という層構成の誘電体多層膜を形成してなる偏光分離
膜を構成する際に、該誘電体多層膜における中央層の光
学的膜厚ｄを０．７〜２．０ λ （λ：設計波長）の
範囲に設定することで、大きな帯域幅を得ることができ
、低価額の偏光分離膜においても、充分な偏光分離帯域
幅を実現可能となる。
第１図は本発明の偏光分離膜で使用される光学基板の屈
折率と帯域幅との関係を示す特性図、第２図は層数と最
大帯域幅および入射角との関係を示す特性図、第３図は
各層の膜厚を変化させた場合の偏光分離帯域幅の状態を
示す図、第４図は中央層の光学的膜厚を変化させた場合
の偏光分離帯域幅の状態を示す図、第５図はブリュース
ター角を中心に入射角をずらした場合の偏光分離帯域幅
を示す図である。 第６図は偏光分離膜を示す図、第７図は偏光分別作用を
説明する図、第８図は偏光分離膜の層構成を示す図であ
る。 図において、１は光学基板、２は誘電体多層膜、ｈは高
屈折率層、ｌは低屈折率層をそれぞれ示す。 特許出願人 富士通株式会社代理人 弁理士
青 柳 稔第１図 −基ＭＪＩｋ率 −帯域幅（７ｔ７ｒｔ） −ｚｏｅ１８＃ｌＩｌ！＊ｊＩＸＪｆ／Ｍ ｗ Ｃｎｍ
）棗 跪 助動
偽 偽第５
図 □人用言 （度） 第６図 区 ｃｏ ’憾
折率と帯域幅との関係を示す特性図、第２図は層数と最
大帯域幅および入射角との関係を示す特性図、第３図は
各層の膜厚を変化させた場合の偏光分離帯域幅の状態を
示す図、第４図は中央層の光学的膜厚を変化させた場合
の偏光分離帯域幅の状態を示す図、第５図はブリュース
ター角を中心に入射角をずらした場合の偏光分離帯域幅
を示す図である。 第６図は偏光分離膜を示す図、第７図は偏光分別作用を
説明する図、第８図は偏光分離膜の層構成を示す図であ
る。 図において、１は光学基板、２は誘電体多層膜、ｈは高
屈折率層、ｌは低屈折率層をそれぞれ示す。 特許出願人 富士通株式会社代理人 弁理士
青 柳 稔第１図 −基ＭＪＩｋ率 −帯域幅（７ｔ７ｒｔ） −ｚｏｅ１８＃ｌＩｌ！＊ｊＩＸＪｆ／Ｍ ｗ Ｃｎｍ
）棗 跪 助動
偽 偽第５
図 □人用言 （度） 第６図 区 ｃｏ ’憾
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 高屈折率材料および低屈折率材料の光学的膜厚をそれぞ
れＨおよびＬとすると、｛（０．５Ｈ）Ｌ（０．５Ｈ）
｝＾ｋ（ｋ＝自然数）という層構成の誘電体多層膜を、
屈折率が１．４５〜１．６５の光学基板上に、形成して
なる偏光分離膜であって、 該誘電体多層膜における中央層または中央層に近い層の
光学的膜厚ｄが０．７〜２．０λ（λ：設計波長）の範
囲において、最大の帯域幅を示すように、該中央層の光
学的膜厚が設定されていることを特徴とする偏光分離膜
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26392184A JPS61141402A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 偏光分離膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26392184A JPS61141402A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 偏光分離膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61141402A true JPS61141402A (ja) | 1986-06-28 |
Family
ID=17396118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26392184A Pending JPS61141402A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 偏光分離膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61141402A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01130104A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-23 | Fujitsu Ltd | 偏光分離素子 |
| JPH0363101U (ja) * | 1989-10-24 | 1991-06-20 | ||
| JPH0778578B1 (ja) * | 1988-02-26 | 1995-08-23 | Fujitsu Ltd | |
| US5808795A (en) * | 1995-03-06 | 1998-09-15 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US5969861A (en) * | 1994-02-07 | 1999-10-19 | Nikon Corporation | Polarizing optical system |
| US6062694A (en) * | 1995-03-06 | 2000-05-16 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6227670B1 (en) | 1995-03-06 | 2001-05-08 | Nikon Corporation | Projection type display apparatus |
| US6432854B1 (en) | 1994-02-07 | 2002-08-13 | Nikon Corporation | Optical glass for polarizing optical system, production process therefor and polarizing beam splitter |
| JP2012189930A (ja) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Seiko Epson Corp | プロジェクター |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP26392184A patent/JPS61141402A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2012189930A (ja) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Seiko Epson Corp | プロジェクター |
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