JPS6271906A

JPS6271906A - 導波路型偏光素子

Info

Publication number: JPS6271906A
Application number: JP21308585A
Authority: JP
Inventors: Masato Harigai; 真人針谷; Hideaki Ema; 江間　英昭
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1985-09-26
Filing date: 1985-09-26
Publication date: 1987-04-02

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】（技術分野）本発明は、硝酸ナトリウムの単結晶を用いた導波路型偏
光素子に関するものである。

（従来技術）導波路型偏光素子は、よく知られているように複屈折結
晶を用いるものであるが、この複屈折結晶としては従来
、方解石が一般的に用いられるところとなっている。然
るに、か＼る方解石は周知のように極めて高価なものと
なっており、かような方解石を使用して導波路型偏光素
子を作製すると、偏光素子自体極めて高価なものとなっ
てしまう。

（目　　的）本発明の目的は、方解石を用いないでも、同等の機能を
発揮できるようにした低コストの導波路型偏光素子を提
供することにある。

（構　　成）本発明は、上記目的を達成させるため、厚み方向に光軸
を有する硝酸ナトリウム単結晶基板の表面に、硝酸ナト
リウム単結晶の常光の屈折率と、異常光のそれとの間の
屈折率を有する有機薄膜をコーティングして導波路型偏
光素子を構成することを特徴とする。

以下、本発明を一実施例に基づき説明する。

第１図は本発明一実施例の導波路型偏光素子の拡大図を
、第２図はその偏光素子の斜視図をそれぞれ示している
。両図において、符号１は負の一軸性結晶である硝酸す
）　ｌ）ラム（ＮａＮ０３）単結晶基板を示し、この光
軸Ｏの方向は、その厚み方向となっている。すなわち、
光軸Ｏの方向は基板１に対し垂直方向となっている。

こ＼で、複屈折を行なう硝酸ナトリウム単結晶において
、常光及び異常光に対する屈折率をそれぞれｎｏ、ｎｅ
としておく。

符号２は屈折率がｎの有機薄膜を示し、この有機薄膜は
有機物を硝酸ナトリウム単結晶基板１の表面にディッピ
ングコーティング又はスピンコーティングすることによ
って形成される。

有機薄膜２の屈折率ｎは、上述の常光の屈折率。。と、
異猟光の屈折率ｎｅとの間の屈折率に定められている。

すなわち、次の不等式が成シ立りている。

ｎｏ　＜　ｎ　＜　ｎ。

以上のような屈折率をもつ有機薄膜２は後述する如く所
定のモードのみの光をその層において導波させるもので
ある。

こ＼で、硝酸ナトリウム単結晶基板１と有機薄膜２との
境界面Ｆに対して、図面に垂直な振動方向と、図面に平
行な振動方向とを有する光が、ある入射角θをもって入
射するものとする。

図面に平行な振動方向を有する光は異常光であるため、
その屈折率はｎｅ３である。この屈折率ｆｉ６と有機薄
膜２の屈折率ｎとはｎｏ（ｎなる関係があるため、ｓｉ
ｎθ＝ｎｅ／ｎを満足する角度以上において、図面に平
行な振動方向を有する光は境界面Ｆの部分で全反射する
ことになる。

全反射された光は、空気層との境界面Ｅで全反射される
。このことは空気の屈折率が１であることから明らかで
ある。このようにして、図面に平行な振動方向を有する
光は、次々と、この有機薄膜２内をＥ、Ｆ面で全反射を
交互に繰シ返えし乍ら進行してゆくことになる。

一方、図面に垂直な振動方向を有する光は常光であり、
これの屈折率ｎｏは有機薄膜２の屈折率ｎよりも犬であ
る。このような屈折率の常光は、一部は屈折して硝酸す
）　ＩＪウム単結晶基板１内を進行し、一部は境界面Ｆ
で反射する。この反射した光は空気層との境界面Ｅで全
反射し、さらに境界面Ｆに達し、こ＼で、一部屈折し、
一部反射し、このような過程を繰シー返しつつ、最後に
そのエネルギーが消失することになる。

図面に垂直な振動方向を有する光のエネルギーが、上述
の如く消失することにより、結果的に有機薄膜２中を伝
ばする光は、図面に平行な振動方向を有する光だけとな
る。すなわち、図面に平行な方向にのみ振動する直線偏
光が得られる導波路型偏光素子を提供できるのである。

硝酸す）　ＩＪウム単結晶は、方解石と同様に負の一軸
性結晶であり、しかも、複屈折率も方解石と同程度であ
るため、か＼る硝酸す）　ＩＪウム単結晶を用いた導波
路型偏光素子においては、方解石を用いたそれに対し同
等の機能を達成することができ、また、極めて高価な方
解石を用いるものではないから、導波路型偏光素子自体
を低コストにすることができる。

次に、か＼る導波路型偏光素子を具体的に作製するに当
たシ試みた方法について述べる。

（１つの例）先ず、溶融冷却法によって長さ１５１９幅７′Ｘ、。

厚み３先の硝酸ナトリウムの単結晶を育成した。

そして、本結晶を表面研麿し、表面の凹凸を平滑化した
。次に、酢酸ビニル樹脂をエチルアルコールにて希釈し
粘度調整を行ない、ディッピング法により、２μｍ程度
の膜厚がガラス基板上に形成されるように試みた。次い
で、同一条件によって硝酸す）　ＩＪウム単結晶基板上
に、ディッピング法によす酢酸ビニル膜をコーティング
した。

ところで、硝酸ナトリウムは、波長λが６３２．８ｎｍ
のＨｅ　−Ｎｅレーザ光に対して、ｎｏ　＝　１．５８
２　。

ｎｅ　＝　１．３３４なる屈折率を有している。なお、
ｎ。

は常光の、（１ｅは異常光の屈折率をそれぞれ示すもの
である。

一方、酢酸ビニル樹脂は波長λが５８９　ｎｍの光に対
して１．４５乃至１．４７の屈折率を有している。

しかし乍らＨｅ　−Ｎｅレーザ光に対する屈折率ｎは不
明であるため、ｎ　＝　１．４５として入射角θを決定
した。こ＼で、ｓｉｎθ＝１．３３４／１．４５トシテ
、　θは略６７°となるが、入射角をその６７°以上と
すれば、図面に平行な振動方向を有する光は、境界面Ｆ
。

Ｅで全反射し乍ら導波してゆくはずである。

そこで、θを７０°として、この入射角をもってＨｅ　
−Ｎｅレーザ光を本素子に入射させ、端面３からの出射
光の強度を検光子を通して測定した。このとき、検光子
の方位に関して、入射面（図面）に平行な方位と、垂直
な方位とにつき、上記測定を行なった。また、入射ンー
ザ光に関して、振動方向を入射面に平行させた場合と、
入射面に対し４５０傾けた場合とにつき一上記測定を行
なった。

かような測定によって得られた本偏光素子の特性を以下
に示す。

以上の結果から、１０−４台の消光比を有する偏光素子
が得られることが解った。

（今１つの例）先ず、前の例と同様に、畏さ１５１２幅７九、厚み３Ｘ
の硝酸ナトリウム単結晶を光軸が厚み方向となるように
作製した。そして、この単結晶表面を凹凸がない様に研
磨したのち、メタクリル酸メチル樹脂なメチルエチルケ
トンで希釈し、その粘度を調整し、このあと、ディッピ
ング法により、ガラス基板上に２μｍ程度の樹脂薄膜が
形成されるように試みた。その後、同じような条件で、
硝酸ナトリウム単結晶基板にメタクリル酸メチル樹脂の
ディッピングコートを行ない、導波路型偏光素子を作製
した。

この作製時においては、波長λが６３２．８ｎｍの光に
対する、メタクリル酸メチル樹脂の屈折率を１．４９と
して、この有機薄膜に光を導波させるだめの入射角を決
定した。この角度をθとし、ｎｅが１、３３４　テある
として、ｓｉｎθ＝　１．３３４７１．．１９ｏより、
θは６３．５°となり、この角度以上において、上記有
機薄膜中に光を導波させることが可能となる。

こ＼で、入射角θを、おおまかに６５°として、前の例
と同様にして偏光素子の特性をチェックしたところ、次
のような結果を得た。

以上の結果から、上記作製手順に係る偏光素子において
も、本来の機能を十分に達成し得ることが確認された。

（効　　果）以上、本発明は、複屈折率が大きな一軸性結晶である硝
酸ナトリウムを用い、この結晶基板の上に、硝酸す）　
ＩＪウム単結晶の常光の屈折率と、異常光のそれとの間
の屈折率を有する有機薄膜を形成して、導波路型偏光素
子を構成するようにした供し得るものである。なお、本
素子は例えば光ＩＣ等における偏光子としての機能を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の導波路型偏光素子の拡大図、
第２図は同上偏光素子の斜視図である。１・・・硝酸す）　ＩＪウム単結晶基板、２・・・有機
薄膜、０・・・光軸。

Claims

【特許請求の範囲】

厚み方向に光軸を有する硝酸ナトリウム単結晶基板の表
面に、屈折率がｎの有機薄膜をコーティングすることに
よつて得られ、前記屈折率ｎを、硝酸ナトリウム単結晶
の常光の屈折率と、異常光のそれとの間の屈折率に定め
た導波路型偏光素子。