JP2012073415A - Polarization conversion element and method for manufacturing polarization conversion element - Google Patents
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Abstract
【課題】誘電体膜を備えることなく、円偏光をラジアル偏光に変換することができる偏光変換素子及び生産性のよい偏光変換素子の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】右円偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子であって、両主面が二等辺三角形となっている三角柱形状となっている複数の1/4波長板と、を備え、1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とし、1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とし、1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺としたとき、出射側から見た場合、1/4波長板の光学軸が頂点から底辺に引いた垂線を
時計回りに45°面内回転された位置に設けられており、前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面同士が接合され、両主面が正多角形となっている正多角柱形状に形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図1An object of the present invention is to provide a polarization conversion element capable of converting circularly polarized light into radial polarization without providing a dielectric film, and a method for manufacturing a polarization conversion element with high productivity.
A polarization conversion element that converts right-handed circularly polarized light into radial polarized light, and includes a plurality of quarter-wave plates having a triangular prism shape in which both principal surfaces are isosceles triangles. An angle formed by two equal sides on one main surface of a quarter-wave plate is an apex angle, and a point on one main surface of the quarter-wave plate at which two equal sides touch is a vertex, and a quarter wavelength. When one side of the plate that connects two equal sides is the base, when viewed from the output side, the perpendicular of the optical axis of the quarter wave plate drawn from the apex to the base is 45 ° clockwise. Provided at a position rotated in the plane, the side faces of the quarter wave plate are joined so that the apex angle of the quarter wave plate is 360 °, and both main faces are regular polygons. It is formed in the regular polygonal column shape which becomes.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、円偏光をラジアル偏光に変換させる偏光変換素子及び円偏光をラジアル偏光に変換させる偏光変換素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a polarization conversion element that converts circularly polarized light into radial polarized light and a method for manufacturing a polarization conversion element that converts circularly polarized light into radial polarized light.
円偏光をラジアル偏光に変換させる偏光変換素子は、例えば、レーザ照射装置や顕微鏡等の光学機器に用いられる。 A polarization conversion element that converts circularly polarized light into radial polarized light is used, for example, in an optical apparatus such as a laser irradiation device or a microscope.
ここで、偏光変換素子は、入射光の偏光状態を変換し出射させることができる光学部品素子である。
また、円偏光とは、電気ベクトルが円を描いている様な状態の光である。
また、電気ベクトルとは、光が進む方向に対して垂直に振動する横波の振動方向である。
また、ラジアル偏光とは、図3に示すように、放射状の電気ベクトルを備えた直線偏光になっている光である。従って、ラジアル偏光の電気ベクトルは、複数存在しており、放射状に沿って平行となっている。
また、直線偏光とは、電気ベクトルが一定となっている光とする。
Here, the polarization conversion element is an optical component element that can convert and output the polarization state of incident light.
Further, the circularly polarized light is light in a state where the electric vector draws a circle.
The electric vector is a vibration direction of a transverse wave that vibrates perpendicularly to the light traveling direction.
Further, as shown in FIG. 3, the radial polarization is light that is linearly polarized with a radial electric vector. Accordingly, there are a plurality of radial polarization electric vectors, which are parallel along the radial direction.
Linearly polarized light is light having a constant electric vector.
レーザ照射装置や顕微鏡等の光学機器では、一般的に、光源から出射された光がワークに照射される構造となっている。 In general, an optical apparatus such as a laser irradiation apparatus or a microscope has a structure in which light emitted from a light source is irradiated onto a workpiece.
ワークにラジアル偏光が照射されると、レーザ照射装置では加工精度を向上させることができ、顕微鏡等の光学機器では測定感度を向上させることができる。
このため、レーザ照射装置や顕微鏡等の光学機器では、ワークにラジアル偏光を照射することができる構造となっている。
When the workpiece is irradiated with radially polarized light, the laser irradiation apparatus can improve the processing accuracy, and the optical instrument such as a microscope can improve the measurement sensitivity.
For this reason, an optical apparatus such as a laser irradiation device or a microscope has a structure that can irradiate a workpiece with radial polarized light.
しかしながら、前述したレーザ照射装置又は顕微鏡等の光学機器で用いられる光源は、直線偏光が出射されるものが一般的である。 However, the light source used in the above-described laser irradiation apparatus or optical device such as a microscope generally emits linearly polarized light.
レーザ照射装置は、例えば、光源と1/4波長板と偏光変換素子を備えている。 The laser irradiation apparatus includes, for example, a light source, a quarter wavelength plate, and a polarization conversion element.
光源は、例えば、レーザ発振器が用いられ、直線偏光が出射される。 As the light source, for example, a laser oscillator is used, and linearly polarized light is emitted.
1/4波長板は、主面が光学軸に平行となっており、光学軸と45°の角度を成す電気ベクトルを備えた直線偏光が入射されると円偏光が出射される。
また、1/4波長板は、光源から出射された直線偏光の電気ベクトルと1/4波長板の光学軸とが45°の角度を成すように1/4波長板が設けられる。
従って、1/4波長板は、光源から出射された直線偏光を円偏光に変換する役割を果たす。
The quarter wave plate has a principal surface parallel to the optical axis, and circularly polarized light is emitted when linearly polarized light having an electric vector forming an angle of 45 ° with the optical axis is incident.
The quarter wavelength plate is provided with a quarter wavelength plate so that the linearly polarized electric vector emitted from the light source forms an angle of 45 ° with the optical axis of the quarter wavelength plate.
Accordingly, the quarter wavelength plate plays a role of converting linearly polarized light emitted from the light source into circularly polarized light.
一般的に、1/4波長板は、1/4波長板の光学軸と45°の角度を成す電気ベクトルを備えた直線偏光が入射されると、円偏光が出射される。このとき、入射される直線偏光の電気ベクトルが出射される面からみたときに時計回りに面内回転された位置に光学軸がある場合、円偏光は、左回転となる。また、入射される直線偏光の電気ベクトルが出射される面からみたときに反時計回りに面内回転された位置に光学軸がある場合、円偏光は、右回転となる。
また、1/4波長板は、円偏光が1/4波長板の光学軸に平行な面に入射されると、光学軸と45°の角度を成す電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。このとき、右回転の円偏光が入射されると出射される直線偏光の電気ベクトルは、出射される面からみたときに光学軸を時計回りに45°回転させた位置となっている。また、左回転の円偏光が入射されると出射される直線偏光の電気ベクトルは、出射される面からみたときに光学軸を反時計回りに45°回転させた位置となっている。
In general, when a linearly polarized light having an electric vector that forms an angle of 45 ° with the optical axis of the ¼ wavelength plate is incident on the ¼ wavelength plate, circularly polarized light is emitted. At this time, when the optical axis is located at a position rotated in the clockwise direction when viewed from the plane from which the electric vector of the incident linearly polarized light is emitted, the circularly polarized light is rotated counterclockwise. Further, when the optical axis is at a position rotated in the counterclockwise direction when viewed from the plane from which the electric vector of the incident linearly polarized light is emitted, the circularly polarized light is rotated to the right.
In addition, when the circularly polarized light is incident on a plane parallel to the optical axis of the quarter-wave plate, the quarter-wave plate emits linearly polarized light having an electrical vector that forms an angle of 45 ° with the optical axis. . At this time, the electric vector of the linearly polarized light that is emitted when the clockwise circularly polarized light is incident is at a position obtained by rotating the optical axis by 45 ° clockwise when viewed from the emergent surface. Further, the electric vector of the linearly polarized light emitted when the counterclockwise circularly polarized light is incident is at a position obtained by rotating the optical axis by 45 ° counterclockwise when viewed from the emergent surface.
偏光変換素子は、例えば、アキシコンレンズと誘電体膜とを備えている。 The polarization conversion element includes, for example, an axicon lens and a dielectric film.
アキシコンレンズは、円錐形状となっている透明部材である。
また、アキシコンレンズは、例えば、断面を見た場合、円錐形状の頂点から円錐形状の底面に引いた垂線に対し、円錐の円錐面が45°となっている。
The axicon lens is a transparent member having a conical shape.
For example, when the cross section of the axicon lens is viewed, the conical surface of the cone is 45 ° with respect to the perpendicular drawn from the apex of the conical shape to the bottom surface of the conical shape.
誘電体膜は、アキシコンレンズの円錐面に成膜され設けられている。
従って、誘電体膜は、断面を見た場合、その主面が円錐形状の頂点から円錐形状の底面に垂直に引いた線に対し45°となっている。
The dielectric film is formed on the conical surface of the axicon lens.
Accordingly, when the cross section of the dielectric film is viewed, its main surface is 45 ° with respect to a line drawn perpendicularly from the apex of the conical shape to the conical bottom surface.
偏光変換素子では、アキシコンレンズの円錐形状の頂点側からアキシコンレンズの円錐形状の底面側に向かって円偏光が入射されると、アキシコンレンズの円錐の底面からラジアル偏光が出射される(例えば、特許文献1参照)。 In the polarization conversion element, when circularly polarized light is incident from the cone-shaped apex side of the axicon lens toward the cone-shaped bottom surface side of the axicon lens, radial polarized light is emitted from the bottom surface of the cone of the axicon lens ( For example, see Patent Document 1).
一般的に、誘電体膜を備えている偏光変換素子の製造方法は、誘電体膜を成膜する誘電体膜成膜工程を備えている。
誘電体膜成膜工程は、例えば、蒸着装置が用いられ、光が透過される透明基板の一方の主面に、透明基板の一方の主面に対して誘電体膜が斜めに成膜される工程である。このとき、透明基板は、矩形形状の平板状となっている。
In general, a method for manufacturing a polarization conversion element including a dielectric film includes a dielectric film forming step of forming a dielectric film.
In the dielectric film forming step, for example, a vapor deposition apparatus is used, and the dielectric film is formed obliquely with respect to one main surface of the transparent substrate on one main surface of the transparent substrate through which light is transmitted. It is a process. At this time, the transparent substrate has a rectangular flat plate shape.
ここで、透明基板の一方の主面に対して誘電体膜が斜めに成膜されている状態とは、誘電体膜の膜厚が均一となっておらず、透明基板の一方の主面の所定の一つの辺から前記所定の一つの辺に対向する辺に向かうにつれて膜厚が厚くなっている状態である。 Here, the state in which the dielectric film is formed obliquely with respect to one main surface of the transparent substrate means that the thickness of the dielectric film is not uniform and the one main surface of the transparent substrate is not uniform. In this state, the film thickness increases from one predetermined side toward the side opposite to the one predetermined side.
誘電体膜形成工程で成膜された誘電体膜は、透明基板の一方の主面に対し所定の角度で円偏光を入射すると、円偏光が誘電体膜に対し所定の角度で入射されることとなり、直線偏光が出射される(例えば、特許文献2参照)。 In the dielectric film formed in the dielectric film forming step, when circularly polarized light is incident on the principal surface of the transparent substrate at a predetermined angle, the circularly polarized light is incident on the dielectric film at a predetermined angle. Thus, linearly polarized light is emitted (see, for example, Patent Document 2).
従って、前述したような、偏光変換素子は、円錐形状のアキシコンレンズの円錐面に誘電体膜が成膜されて形成されており、アキシコンレンズの円錐形状の頂点側から円偏光を入射するとき円偏光が誘電体膜に対し所定の角度で入射されることとなるので、円偏光がアキシコンレンズの円錐形状の頂点から入射されるとラジアル偏光となって出射される。 Accordingly, the polarization conversion element as described above is formed by forming a dielectric film on the conical surface of a conical axicon lens, and circularly polarized light is incident from the apex side of the conical shape of the axicon lens. Since circularly polarized light is sometimes incident on the dielectric film at a predetermined angle, when circularly polarized light is incident from the apex of the cone shape of the axicon lens, it is emitted as radial polarized light.
偏光変換素子がレーザ照射装置に用いられている場合について説明したが、例えば、顕微鏡等の光学機器にも用いられている。
顕微鏡等の光学機器は、例えば、第二高調波顕微鏡、レーザ蛍光顕微鏡、ラマン顕微鏡、近接場顕微鏡がある。
また、顕微鏡等の光学機器は、例えば、光源から直線偏光が出射され、ラジアル偏光に変換され、ワークにラジアル偏光が照射される構成となっている。
Although the case where the polarization conversion element is used in the laser irradiation apparatus has been described, for example, it is also used in an optical apparatus such as a microscope.
Examples of optical instruments such as a microscope include a second harmonic microscope, a laser fluorescence microscope, a Raman microscope, and a near-field microscope.
In addition, an optical apparatus such as a microscope has a configuration in which, for example, linearly polarized light is emitted from a light source, converted into radial polarized light, and the work is irradiated with radial polarized light.
しかしながら、従来の偏光変換素子によれば、円錐形状のアキシコンレンズとアキシコンレンズの円錐面に成膜されている誘電体膜とから構成されており、アキシコンレンズの円錐形状の頂点から円偏光を入射するとき、円錐面に成膜されている誘電体膜と円偏光とが所定の角度を成す構造となっているので、誘電体膜の膜厚が均一でない場合、電気ベクトルが一定でない光が放射状に出射され、ラジアル偏光が出射されない恐れがある。
つまり、従来の偏光変換素子によれば、アキシコンレンズの円錐形状の頂点に円偏光が入射されても、ラジアル偏光が出射されない恐れがある。
However, according to the conventional polarization conversion element, it is composed of a conical axicon lens and a dielectric film formed on the conical surface of the axicon lens. When the polarized light is incident, the dielectric film formed on the conical surface and the circularly polarized light have a predetermined angle. Therefore, if the dielectric film thickness is not uniform, the electric vector is not constant. There is a possibility that the light is emitted radially and the radially polarized light is not emitted.
That is, according to the conventional polarization conversion element, even if circularly polarized light is incident on the apex of the cone shape of the axicon lens, there is a possibility that radial polarized light is not emitted.
また、従来の偏光変換素子の製造方法によれば、円錐形状のアキシコンレンズの円錐面に誘電体膜を成膜しているので、アキシコンレンズの円錐面に膜厚が均一な誘電体膜を成膜することができない恐れがある。
このため、従来の偏光変換素子の製造方法によれば、円偏光を所定の角度で誘電体膜に入射させることができない構造となり、円偏光をラジアル偏光に変換することができないといった不良が発生し、生産性が悪化する恐れがある。
In addition, according to the conventional method for manufacturing a polarization conversion element, since the dielectric film is formed on the conical surface of the conical axicon lens, the dielectric film having a uniform film thickness is formed on the conical surface of the axicon lens. There is a possibility that the film cannot be formed.
For this reason, according to the conventional method for manufacturing a polarization conversion element, a structure in which circularly polarized light cannot be incident on the dielectric film at a predetermined angle occurs, and a defect that circularly polarized light cannot be converted into radial polarized light occurs. There is a risk that productivity will deteriorate.
そこで、本発明は、誘電体膜を備えることなく、円偏光をラジアル偏光に変換することができる偏光変換素子及び生産性のよい偏光変換素子の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a polarization conversion element capable of converting circularly polarized light into radial polarization without providing a dielectric film, and a method for manufacturing a highly productive polarization conversion element.
前記課題を解決するため、右回転の円偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子であって、両主面が二等辺三角形となっている三角柱形状となっている複数の1/4波長板を備え、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺としたとき、出射側から見た場合、前記1/4波長板の光学軸が前記頂点から前記底辺に引いた垂線を時計回りに45°面内回転された位置に設けられており、前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面同士が接合され、両主面が正多角形となっている正多角柱形状に形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a plurality of quarter-wave plates, each of which is a polarization conversion element that converts right-handed circularly polarized light into radial polarized light and has a triangular prism shape in which both principal surfaces are isosceles triangles. An angle formed by two identical sides on one main surface of the quarter-wave plate is defined as an apex angle, and a point at which the two identical sides meet on one main surface of the quarter-wave plate is defined as a vertex. When the side that is one main surface of the quarter-wave plate and connects two equal sides is the base, the optical axis of the quarter-wave plate is from the apex to the base when viewed from the output side. It is provided at a position where the drawn perpendicular line is rotated in the plane by 45 ° in the clockwise direction, and the side surfaces of the quarter-wave plate are joined so that the apex angle of the quarter-wave plate is 360 °. The two main surfaces are formed in a regular polygonal column shape having a regular polygon.
また、前記課題を解決するため、左回転の円偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子であって、両主面が二等辺三角形となっている三角柱形状となっている複数の1/4波長板を備え、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺としたとき、出射側から見た場合、前記1/4波長板の光学軸が前記頂点から前記底辺に引いた垂線を反時計回りに45°面内回転された位置に設けられており、前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面同士が接合され、両主面が正多角形となっている正多角柱形状に形成されていることを特徴とする。 In addition, in order to solve the above-mentioned problem, a polarization conversion element that converts left-handed circularly polarized light into radial polarized light, and a plurality of quarter wavelengths having a triangular prism shape in which both principal surfaces are isosceles triangles An angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-wave plate, and a point where two equal sides meet on one main surface of the quarter-wave plate. When viewed from the exit side, the optical axis of the quarter-wave plate is from the top when the top is the base and the side connecting two equal sides that is one main surface of the quarter-wave plate. A vertical line drawn on the bottom side is provided at a position rotated in a counterclockwise direction by 45 ° in the plane, and the side surface of the quarter-wave plate is adjusted such that the apex angle of the quarter-wave plate is 360 °. It is formed in the shape of a regular polygonal cylinder that is joined to each other and both main surfaces are regular polygons. And
また、前記課題を解決するため、円偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子の製造方法であって、両主面が光学軸に平行でかつ二等辺三角形となっている三角柱形状となる1/4波長板となる部分が設けられている1/4波長板ウエハを切断し複数の1/4波長板を形成する1/4波長板形成工程と、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺とするとき、前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面を接合する1/4波長板接合工程と、を備え、前記1/4波長板形成工程で、それぞれの1/4波長板の光学軸が出射側から見たとき垂線を時計回り又は反時計回りに45°面内回転させた位置になるように1/4波長板が形成されており、
前記1/4波長板接合工程で接合された1/4波長板が正多角柱形状となっていることを特徴とする。
In addition, in order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a polarization conversion element that converts circularly polarized light into radial polarized light, which has a triangular prism shape in which both principal surfaces are parallel to the optical axis and is an isosceles triangle. A quarter-wave plate forming step of cutting a quarter-wave plate wafer provided with a portion to be a four-wave plate to form a plurality of quarter-wave plates, and one main surface of the quarter-wave plate The angle formed by two equal sides is the apex angle, the point at which one of the main surfaces of the quarter-wave plate is in contact with the same two sides is the apex, and one main surface of the quarter-wave plate is A quarter-wave plate joining step of joining the side faces of the quarter-wave plate so that the apex angle of the quarter-wave plate is 360 ° when the side connecting two equal sides is the base. Whether the optical axis of each quarter-wave plate is the exit side in the quarter-wave plate forming step. Viewed perpendicular and quarter-wave plate so that the position rotated in 45 ° plane clockwise or counter-clockwise is formed when the,
The quarter wave plate joined in the quarter wave plate joining step has a regular polygonal prism shape.
このような偏光変換素子によれば、両主面が二等辺三角形となっている複数の1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板の側面が接合され正多角柱形状に形成されているので、1/4波長板の頂点から底辺に引いた垂線が放射状となっている。
また、このような偏光変換素子によれば、出射側から見た場合、1/4波長板の光学軸が頂点から底辺に引いた垂線を時計周りに45°面内回転された位置に設けられているので、それぞれの1/4波長板に右回転の円偏光が入射されたとき、それぞれの1/4波長板から垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、このような偏光変換素子によれば、1/4波長板の頂点から底辺に引いた垂線が放射状となっており、それぞれの1/4波長板に右回転の円偏光が入射されると垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射されるので、円偏光をそれぞれの1/4波長板に入射すると直線偏光が放射状となっているラジアル偏光を出射させることができる。
このような偏光変換素子によれば、誘電体膜を備えることなく右回転の円偏光をラジアル偏光に変換することができる。
According to such a polarization conversion element, the side surfaces of the quarter-wave plates are joined such that the apex angles of a plurality of quarter-wave plates whose both principal surfaces are isosceles triangles are 360 °. Since it is formed in a regular polygonal column shape, perpendiculars drawn from the apex of the quarter-wave plate to the base are radial.
Further, according to such a polarization conversion element, when viewed from the emission side, the optical axis of the ¼ wavelength plate is provided at a position rotated in the plane by 45 ° clockwise around the vertical line drawn from the apex to the base. Therefore, when right-handed circularly polarized light is incident on each quarter-wave plate, linearly-polarized light having an electric vector parallel to the perpendicular is emitted from each quarter-wave plate.
Therefore, according to such a polarization conversion element, the perpendicular line drawn from the apex of the quarter-wave plate to the base is radial, and when clockwise circularly polarized light is incident on each quarter-wave plate. Since linearly polarized light having an electric vector parallel to the normal is emitted, when circularly polarized light is incident on each quarter-wave plate, radial polarized light that is linearly emitted can be emitted.
According to such a polarization conversion element, it is possible to convert right-handed circularly polarized light into radial polarized light without providing a dielectric film.
また、このような偏光変換素子によれば、両主面が二等辺三角形となっている複数の1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板の側面が接合され正多角柱形状に形成されているので、1/4波長板の頂点から底辺に引いた垂線が放射状となっている。
また、このような偏光変換素子によれば、出射側から見た場合、1/4波長板の光学軸が頂点から底辺に引いた垂線を反時計周りに45°面内回転された位置に設けられているので、それぞれの1/4波長板に左回転の円偏光が入射されたとき、それぞれの1/4波長板から垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、このような偏光変換素子によれば、1/4波長板の頂点から底辺に引いた垂線が放射状となっており、それぞれの1/4波長板に左回転の円偏光が入射されると垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射されるので、円偏光をそれぞれの1/4波長板に入射すると直線偏光が放射状となっているラジアル偏光を出射させることができる。
このような偏光変換素子によれば、誘電体膜を備えることなく左回転の円偏光をラジアル偏光に変換することができる。
In addition, according to such a polarization conversion element, the side surfaces of the quarter-wave plate are arranged such that the apex angles of a plurality of quarter-wave plates whose both principal surfaces are isosceles triangles are 360 °. Since they are joined and formed into a regular polygonal prism shape, perpendiculars drawn from the apex of the quarter-wave plate to the base are radial.
Further, according to such a polarization conversion element, when viewed from the output side, a perpendicular line in which the optical axis of the quarter-wave plate is drawn from the apex to the base is provided at a position rotated in a 45 ° counterclockwise direction. Therefore, when left-handed circularly polarized light is incident on each quarter-wave plate, linearly-polarized light having an electric vector parallel to the perpendicular is emitted from each quarter-wave plate.
Therefore, according to such a polarization conversion element, the perpendicular drawn from the apex of the quarter-wave plate to the bottom is radial, and when counterclockwise circularly polarized light is incident on each quarter-wave plate. Since linearly polarized light having an electric vector parallel to the normal is emitted, when circularly polarized light is incident on each quarter-wave plate, radial polarized light that is linearly emitted can be emitted.
According to such a polarization conversion element, it is possible to convert counterclockwise circularly polarized light into radial polarized light without providing a dielectric film.
このような偏光変換素子の製造方法によれば、1/4波長板ウエハを切断し、主面が光学軸に平行でかつ二等辺三角形となっている三角柱形状の1/4波長板を複数、形成し、出射側から見たとき、1/4波長板の光学軸が垂線を45°時計回り又は反時計回りに回転させた位置に設けられるので、複数の1/4波長板を一つの1/4波長板ウエハから容易に切断し形成することができ、生産性を向上させることができる。 According to such a method for manufacturing a polarization conversion element, a quarter-wave plate wafer is cut, and a plurality of triangular prism-shaped quarter-wave plates whose main surface is parallel to the optical axis and isosceles triangles, When formed and viewed from the exit side, the optical axis of the quarter-wave plate is provided at a position where the perpendicular is rotated 45 ° clockwise or counterclockwise, so that a plurality of quarter-wave plates are one in one. / 4 wavelength plate wafer can be easily cut and formed, and productivity can be improved.
このような偏光変換素子の製造方法によれば、複数の1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板の側面が接合され、正多角柱形状となるので、頂点から底辺に引いた垂線が頂点を基準に放射状となっている。
また、このような偏光変換素子の製造方法によれば、それぞれの1/4波長板の光学軸が出射側から見たとき垂線を時計周り又は反時計回りに45°面内回転させた位置になるように1/4波長板が形成されているので、それぞれの1/4波長板に円偏光を入射したときそれぞれの1/4波長板から垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、このような偏光変換素子の製造方法によれば、同形状の1/4波長板を複数形成し、頂角が合わされて360°となるように接合することで、誘電体膜を成膜することなく、容易に偏光変換素子を製造することができ、生産性を向上させることができる。
According to such a method for manufacturing a polarization conversion element, the side surfaces of the quarter-wave plates are joined so that the apex angles of a plurality of quarter-wave plates are adjusted to 360 °, resulting in a regular polygonal prism shape. The perpendicular line drawn from the apex to the base is radial with respect to the apex.
Further, according to such a method for manufacturing a polarization conversion element, the optical axis of each quarter-wave plate is at a position rotated in the plane by 45 ° clockwise or counterclockwise when viewed from the output side. Since the quarter-wave plate is formed so that circularly polarized light is incident on each quarter-wave plate, linearly polarized light having an electric vector parallel to the perpendicular is emitted from each quarter-wave plate. Is done.
Therefore, according to such a method of manufacturing a polarization conversion element, a plurality of quarter-wave plates having the same shape are formed, and the dielectric films are formed by joining the apex angles so that the apex angles are 360 °. Therefore, it is possible to easily manufacture the polarization conversion element and improve the productivity.
次に、本発明の実施するための最良の形態について説明する。なお、各図面において各構成要素の状態をわかりやすくするために誇張して図示している。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described. In each drawing, the state of each component is exaggerated for easy understanding.
(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子100は、図1に示すように、複数の1/4波長板111から主に構成されている。
ここで、本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子100は、例えば、両主面が正六角形の正六角柱の形状に形成されている。
(First embodiment)
The
Here, the
一般的に、1/4波長板といわれる光学部品素子は、光学軸と45°の角度を成す電気ベクトルを備えた直線偏光が入射されると、円偏光が出射される。このとき、入射される直線偏光の電気ベクトルが出射される面からみたときに時計回りに面内回転された位置に光学軸がある場合、円偏光は、左回転となる。また、入射される直線偏光の電気ベクトルが出射される面からみたときに反時計回りに面内回転された位置に光学軸がある場合、円偏光は、右回転となる。
また、1/4波長板といわれる光学部品素子は、円偏光が光学軸に平行な面に入射されると、光学軸を反時計回りに45°回転させた線と平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。このとき、右回転の円偏光が入射されると出射される直線偏光の電気ベクトルは、出射される面からみたときに光学軸を時計回りに45°回転させた位置となっている。また、左回転の円偏光が入射されると出射される直線偏光の電気ベクトルは、出射される面からみたときに光学軸を反時計回りに45°回転させた位置となっている。
In general, an optical component element called a quarter wave plate emits circularly polarized light when linearly polarized light having an electric vector forming an angle of 45 ° with the optical axis is incident. At this time, when the optical axis is located at a position rotated in the clockwise direction when viewed from the plane from which the electric vector of the incident linearly polarized light is emitted, the circularly polarized light is rotated counterclockwise. Further, when the optical axis is at a position rotated in the counterclockwise direction when viewed from the plane from which the electric vector of the incident linearly polarized light is emitted, the circularly polarized light is rotated to the right.
An optical component element called a quarter-wave plate has an electric vector parallel to a line obtained by rotating the optical axis by 45 ° counterclockwise when circularly polarized light is incident on a plane parallel to the optical axis. Linearly polarized light is emitted. At this time, the electric vector of the linearly polarized light that is emitted when the clockwise circularly polarized light is incident is at a position obtained by rotating the optical axis by 45 ° clockwise when viewed from the emergent surface. Further, the electric vector of the linearly polarized light emitted when the counterclockwise circularly polarized light is incident is at a position obtained by rotating the optical axis by 45 ° counterclockwise when viewed from the emergent surface.
以下本実施形態では、1/4波長板111を、例えば、6つ設けられている場合について説明する。
また、1/4波長板111は、両主面が二等辺三角形となっており、三角柱形状となっている。
Hereinafter, in the present embodiment, a case where, for example, six quarter-wave plates 111 are provided will be described.
Further, the quarter wavelength plate 111 has an isosceles triangle shape on both principal surfaces, and has a triangular prism shape.
ここで、1/4波長板111の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とする。
また、前記1/4波長板111の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とする。
また、前記1/4波長板111の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺とする。
また、前記1/4波長板111の頂点から底辺に垂直に引いた線を垂線Sとする。
Here, an angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-wave plate 111 is defined as an apex angle.
Further, a point on one main surface of the quarter-wave plate 111 where two equal sides contact each other is defined as a vertex.
Further, a side that is one main surface of the quarter-wave plate 111 and connects two equal sides is defined as a bottom side.
A line drawn perpendicularly from the apex of the quarter-wave plate 111 to the bottom is defined as a perpendicular line S.
1/4波長板は、両主面に平行となっている光学軸Cを備えている。
また、1/4波長板は、垂線Sと光学軸Cとが45°の角度を成している。このとき、1/4波長板の光が出射される面から見た場合、光学軸Cは、垂線Sを時計回りに45°面内回転させた線と平行になっている。
The quarter-wave plate has an optical axis C that is parallel to both main surfaces.
In the quarter-wave plate, the perpendicular S and the optical axis C form an angle of 45 °. At this time, when viewed from the surface from which the light of the quarter-wave plate is emitted, the optical axis C is parallel to a line obtained by rotating the perpendicular S in the in-plane direction by 45 ° clockwise.
前述したように、1/4波長板は、一般に、光学軸に平行な面に右回転する円偏光を入射したとき、光学軸を反時計回りに45°回転させた線と平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、1/4波長板111は、光学軸Cに平行な面に右回転する円偏光を入射させると、垂線Sに平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
As described above, a quarter-wave plate generally has an electric vector parallel to a line obtained by rotating the optical axis by 45 ° counterclockwise when circularly polarized light that rotates clockwise is incident on a plane parallel to the optical axis. The provided linearly polarized light is emitted.
Accordingly, when the circularly polarized light that rotates clockwise is incident on a plane parallel to the optical axis C, the quarter-wave plate 111 emits linearly polarized light having an electric vector parallel to the perpendicular S.
1/4波長板111は、頂角が合わされて360°となるように1/4波長板111の側面同士が接合されている。このとき、1/4波長板111の頂点が一点で接しつつ、底辺が外縁側に設けられている状態となっている。 The quarter wavelength plate 111 is joined to the side surfaces of the quarter wavelength plate 111 so that the apex angles are 360 °. At this time, the top of the quarter wavelength plate 111 is in contact with one point, and the base is provided on the outer edge side.
ここで、1/4波長板111の側面とは、一方の主面の等しい二辺を含む面であって一方の主面に垂直な面とする。 Here, the side surface of the quarter-wave plate 111 is a surface that includes two equal sides of one main surface and is a surface perpendicular to the one main surface.
従って、接合された1/4波長板111は、それぞれの頂点から底辺に引いた垂線Sが頂点の接している点から放射状に設けられている。 Therefore, the joined quarter wavelength plate 111 is provided radially from the point where the perpendicular S drawn from the apex to the base contacts the apex.
6つの1/4波長板111は、例えば、頂角の角度が60°となっており、6つの頂角を合わせて360°にするようにそれぞれの1/4波長板111の側面同士を接合していくと正六角柱となる。 The six quarter-wave plates 111 have, for example, apex angles of 60 °, and the side surfaces of the quarter-wave plates 111 are joined to each other so that the six apex angles are 360 °. As you go, it becomes a regular hexagonal prism.
また、1/4波長板111は、例えば、1nm以下の金属膜(図示せず)を設けることで接合する原子拡散接合により接合されている。このとき、金属膜の厚みが1nm以下となっているため、陽極接合により接合する場合の金属膜と比較して、金属膜による光の吸収や反射の影響を抑えることが可能となっている。また、樹脂を用いて接合する場合と比較して、加工精度よく接合させることが可能となっている。 The quarter-wave plate 111 is bonded by, for example, atomic diffusion bonding that is performed by providing a metal film (not shown) of 1 nm or less. At this time, since the thickness of the metal film is 1 nm or less, the influence of light absorption and reflection by the metal film can be suppressed as compared with the metal film in the case of bonding by anodic bonding. In addition, it is possible to join with high processing accuracy compared to the case of joining using a resin.
このような本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子100によれば、両主面が二等辺三角形となっている複数の1/4波長板111の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板111の側面が接合され正多角柱形状に形成されているので、1/4波長板111の頂点から底辺に引いた垂線Sが放射状となっている。
また、このような本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子100によれば、出射側から見た場合、1/4波長板111の光学軸Cが頂点から底辺に引いた垂線Sを時計周りに45°面内回転された位置に設けられているので、それぞれの1/4波長板111に右回転する円偏光が入射されたとき、それぞれの1/4波長板111から垂線Sに平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、このような本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子100によれば、1/4波長板111の頂点から底辺に引いた垂線Sが放射状となっており、それぞれの1/4波長板111に右回転する円偏光が入射されると垂線Sに平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射されるので、右回転する円偏光をそれぞれの1/4波長板111に入射すると直線偏光が放射状となっているラジアル偏光を出射させることができる。
このような本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子100によれば、誘電体膜を備えることなく右回転する円偏光をラジアル偏光に変換することができる。
According to the
Further, according to the
Therefore, according to the
According to such a
次に、本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法について説明する。
なお、ここで、第一の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法により製造される偏光変換素子は、例えば、右回転する円偏光がラジアル偏光に変換される偏光変換素子とする。
Next, a method for manufacturing the polarization conversion element according to the first embodiment of the present invention will be described.
Here, the polarization conversion element manufactured by the method for manufacturing the polarization conversion element according to the first embodiment is, for example, a polarization conversion element in which circularly polarized light that rotates clockwise is converted into radial polarized light.
本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法は、1/4波長板形成工程、1/4波長板接合工程を備えている。 The method for manufacturing a polarization conversion element according to the first embodiment of the present invention includes a quarter-wave plate forming step and a quarter-wave plate joining step.
(1/4波長板形成工程)
1/4波長板形成工程は、両主面が光学軸に平行でかつ二等辺三角形となっている三角柱形状となる1/4波長板となる部分が設けられている1/4波長板ウエハを切断し複数の1/4波長板を形成する工程である。
(1/4 wavelength plate forming process)
The quarter-wave plate forming step includes a quarter-wave plate wafer provided with a portion to be a quarter-wave plate having a triangular prism shape in which both main surfaces are parallel to the optical axis and are isosceles triangles. This is a step of cutting to form a plurality of quarter-wave plates.
1/4波長板ウエハは、光学軸を備えており、光学軸が両主面に平行となっている。
また、1/4波長板ウエハは、一方の主面に右回転の円偏光が入射されたとき、例えば、反時計回りに45°回転させた光学軸に平行なの電気ベクトルを備えた直線偏光が他方の主面から出射される。
また、1/4波長板ウエハは、左回転の円偏光が入射されたとき、例えば、時計回りに45°回転させた光学軸に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が他方の主面から出射される。
The quarter-wave plate wafer has an optical axis, and the optical axis is parallel to both main surfaces.
In addition, when a right-handed circularly polarized light is incident on one main surface of the quarter-wave plate wafer, for example, linearly polarized light having an electric vector parallel to the optical axis rotated 45 ° counterclockwise is obtained. The light is emitted from the other main surface.
In addition, when a counterclockwise circularly polarized light is incident on the quarter wavelength plate wafer, for example, linearly polarized light having an electric vector parallel to the optical axis rotated 45 ° clockwise is emitted from the other main surface. Is done.
1/4波長板形成工程では、例えば、ワイヤソー切断装置が用いられる。 In the quarter-wave plate forming step, for example, a wire saw cutting device is used.
1/4波長板形成工程で形成される1/4波長板は、両主面が二等辺三角形となっている三角柱形状となっている。 The quarter-wave plate formed in the quarter-wave plate forming step has a triangular prism shape in which both main surfaces are isosceles triangles.
ここで、形成される1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺の成す角を頂角とする。
また、形成される1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とする。
また、形成される1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺とする。
また、形成される1/4波長板の一方の主面であって、頂点から底辺に垂直に引いた線を垂線とする。
Here, the angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-wave plate to be formed is defined as an apex angle.
Moreover, the point which is one main surface of the quarter wave plate to be formed which is in contact with two equal sides is defined as a vertex.
Further, a side that is one main surface of the formed quarter-wave plate and connects two equal sides is defined as a bottom side.
Further, a line drawn perpendicularly from the apex to the bottom side of one main surface of the quarter-wave plate to be formed is defined as a perpendicular line.
形成される1/4波長板は、両主面が光学軸に平行となっている。
また、形成される1/4波長板は、例えば、垂線を時計回りに45°回転した線が光学軸に平行となっている。
The formed quarter-wave plate has both major surfaces parallel to the optical axis.
Further, in the formed quarter-wave plate, for example, a line obtained by rotating a perpendicular 45 ° clockwise is parallel to the optical axis.
1/4波長板形成工程では、同形状の1/4波長板が複数形成される。
従って、1/4波長板形成工程では、1枚の1/4波長板ウエハを用いて3方向切断することにより、同時に複数の1/4波長板を容易に形成することができる。
In the quarter-wave plate forming step, a plurality of quarter-wave plates having the same shape are formed.
Accordingly, in the quarter wavelength plate forming step, a plurality of quarter wavelength plates can be easily formed simultaneously by cutting in three directions using one quarter wavelength plate wafer.
(1/4波長板接合工程)
1/4波長板接合工程は、前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面を接合する工程である。
(1/4 wavelength plate bonding process)
The quarter-wave plate joining step is a step of joining the side faces of the quarter-wave plate so that the apex angles of the quarter-wave plates are 360 °.
1/4波長板接合工程では、1nm以下の金属膜を用いて接合する原子拡散接合を用いて接合される。このとき、金属膜の厚みが1nm以下となっているため、陽極接合により接合する場合の金属膜と比較して、金属膜による光の吸収や反射の影響を抑えることが可能となっている。また、樹脂を用いて接合する場合と比較して、加工精度よく接合させることが可能となっている。 In the quarter wave plate bonding step, bonding is performed using atomic diffusion bonding in which a metal film having a thickness of 1 nm or less is used for bonding. At this time, since the thickness of the metal film is 1 nm or less, the influence of light absorption and reflection by the metal film can be suppressed as compared with the metal film in the case of bonding by anodic bonding. In addition, it is possible to join with high processing accuracy compared to the case of joining using a resin.
1/4波長板接合工程では、1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板の側面が接合され、正多角柱形状となる。
従って、1/4波長板接合工程では、1/4波長板の頂点が一点で接しつつ1/4波長板の底辺が外縁側に位置する様に複数の1/4波長板が接合されることとなる。
このとき、それぞれの1/4波長板の垂線は、1/4波長板の頂点から放射状に設けられている。
In the quarter-wave plate joining step, the side faces of the quarter-wave plate are joined so that the apex angles of the quarter-wave plates are 360 ° to form a regular polygonal prism shape.
Therefore, in the quarter wavelength plate joining process, a plurality of quarter wavelength plates are joined so that the bottom of the quarter wavelength plate is located on the outer edge side while the apex of the quarter wavelength plate is in contact at one point. It becomes.
At this time, the perpendicular lines of the respective quarter-wave plates are provided radially from the apex of the quarter-wave plate.
従って、本発明の第一の実施形態に係る実施形態に係る偏光変換素子の製造方法は、右回転の円偏光を入射させると垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される1/4波長板を形成し、垂線が頂点から放射状に設けられる様に複数の1/4波長板を接合している。 Therefore, in the method for manufacturing a polarization conversion device according to the first embodiment of the present invention, linearly polarized light having an electric vector parallel to a perpendicular line is emitted when clockwise circularly polarized light is incident. A four-wave plate is formed, and a plurality of quarter-wave plates are joined so that the perpendicular line is provided radially from the apex.
このような本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法によれば、複数の1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板の側面が接合され、正多角柱形状となるので、頂点から底辺に引いた垂線が頂点を基準に放射状となっている。
また、このような偏光変換素子の製造方法によれば、それぞれの1/4波長板の光学軸が出射側から見たとき垂線を時計周りに45°面内回転させた位置になるように1/4波長板が形成されているので、それぞれの1/4波長板に右回転の円偏光を入射したときそれぞれの1/4波長板から垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、このような本発明の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法によれば、同形状の1/4波長板を複数形成し、頂角が合わされて360°となるように接合することで、誘電体膜を成膜することなく、容易に偏光変換素子を製造することができ、生産性を向上させることができる。
According to the method for manufacturing a polarization conversion element according to the first embodiment of the present invention, the side surface of the quarter wavelength plate is adjusted such that the apex angles of the plurality of quarter wavelength plates are 360 °. Since they are joined to form a regular polygonal column, the perpendicular drawn from the apex to the base is radial with respect to the apex.
In addition, according to such a method for manufacturing a polarization conversion element, the optical axis of each quarter-wave plate is 1 so that the perpendicular line is rotated clockwise in the plane by 45 ° when viewed from the exit side. Since quarter-wave plates are formed, when circularly polarized light that rotates clockwise is incident on each quarter-wave plate, linearly-polarized light having an electric vector parallel to the perpendicular is emitted from each quarter-wave plate. The
Therefore, according to the method for manufacturing a polarization conversion element according to the embodiment of the present invention, by forming a plurality of quarter-wave plates having the same shape and joining them so that the apex angles are 360 °. In addition, a polarization conversion element can be easily manufactured without forming a dielectric film, and productivity can be improved.
(第二の実施形態)
本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子200について説明する。
本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子200は、旋光板211の光学軸が旋光板211の一方の主面の垂線Sを反時計回りに45°面内回転された位置に設けられている点で第一の実施形態と異なる。
(Second embodiment)
A
The
本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子200は、複数の1/4波長板211から主に構成されている。
ここで、本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子200は、例えば、両主面が正六角形の正六角柱の形状に形成されている。
The
Here, the
1/4波長板211は、例えば、6つ設けられている。
また、1/4波長板211は、両主面が二等辺三角形となっており、三角柱形状となっている。
For example, six quarter-
Further, the
ここで、1/4波長板211の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とする。
また、前記1/4波長板211の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とする。
また、前記1/4波長板211の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺とする。
また、前記1/4波長板211の頂点から底辺に垂直に引いた線を垂線Sとする。
Here, an angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-
Further, a point on one main surface of the quarter-
Further, a side that is one main surface of the quarter-
A line drawn perpendicularly from the apex of the quarter-
1/4波長板211は、両主面に平行となっている光学軸Cを備えている。
また、1/4波長板211は、垂線Sと光学軸Cとが45°の角度を成している。このとき、1/4波長板の光が出射される面から見た場合、光学軸Cは、垂線Sを反時計回りに45°面内回転させた線と平行になっている。
The quarter-
In the quarter-
前述したように、1/4波長板は、一般に、光学軸に平行な面に左回転する円偏光を入射したとき、光学軸を時計回りに45°回転させた線と平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、1/4波長板211は、光学軸Cに平行な面に左回転する円偏光を入射させると、垂線Sに平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
As described above, the quarter wave plate generally has an electric vector parallel to a line obtained by rotating the optical axis by 45 ° clockwise when a circularly polarized light that rotates counterclockwise is incident on a plane parallel to the optical axis. The linearly polarized light is emitted.
Accordingly, when the circularly polarized light that rotates counterclockwise is incident on the
1/4波長板211は、頂角が合わされて360°となるように1/4波長板211の側面同士が接合されている。このとき、1/4波長板211の頂点が一点で接しつつ、底辺が外縁側に設けられている状態となっている。
The quarter-
ここで、1/4波長板211の側面とは、一方の主面の等しい二辺を含む面であって一方の主面に垂直な面とする。
Here, the side surface of the quarter-
従って、接合された1/4波長板211は、それぞれの頂点から底辺に引いた垂線Sが頂点の接している点から放射状に設けられている。
Therefore, the joined
6つの1/4波長板211は、例えば、頂角の角度が60°となっており、6つの頂角を合わせて360°にするようにそれぞれの1/4波長板211の側面同士を接合していくと正六角柱となる。
The six quarter-
また、1/4波長板211は、例えば、1nm以下の金属膜(図示せず)を設けることで接合する原子拡散接合により接合されている。このとき、金属膜の厚みが1nm以下となっているため、陽極接合により接合する場合の金属膜と比較して、金属膜による光の吸収や反射の影響を抑えることが可能となっている。また、樹脂を用いて接合する場合と比較して、加工精度よく接合させることが可能となっている。
The quarter-
このような本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子200によれば、両主面が二等辺三角形となっている複数の1/4波長板211の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板211の側面が接合され正多角柱形状に形成されているので、1/4波長板211の頂点から底辺に引いた垂線Sが放射状となっている。
また、このような本発明の第一の実施形態に係る偏光変換素子200によれば、出射側から見た場合、1/4波長板211の光学軸Cが頂点から底辺に引いた垂線Sを反時計周りに45°面内回転された位置に設けられているので、それぞれの1/4波長板211に左回転する円偏光が入射されたとき、それぞれの1/4波長板211から垂線Sに平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、このような本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子200によれば、1/4波長板211の頂点から底辺に引いた垂線Sが放射状となっており、それぞれの1/4波長板211に左回転する円偏光が入射されると垂線Sに平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射されるので、左回転する円偏光をそれぞれの1/4波長板211に入射すると直線偏光が放射状となっているラジアル偏光を出射させることができる。
このような本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子200によれば、誘電体膜を備えることなく左回転する円偏光をラジアル偏光に変換することができる。
According to the
In addition, according to the
Therefore, according to the
According to the
次に、本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法について説明する。
本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法は、1/4波長板形成工程で形成される1/4波長板の光学軸が垂線を反時計回りに45°回転した線と平行となる点で第一の実施形態と異なる。
第二の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法は、左回転する円偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子を製造する点で第一の実施形態と異なる。
Next, a method for manufacturing a polarization conversion element according to the second embodiment of the present invention will be described.
In the method for manufacturing a polarization conversion element according to the second embodiment of the present invention, the optical axis of the quarter-wave plate formed in the quarter-wave plate forming step is a line obtained by rotating the perpendicular 45 ° counterclockwise. It differs from the first embodiment in that it is parallel.
The method for manufacturing a polarization conversion element according to the second embodiment differs from the first embodiment in that a polarization conversion element that converts circularly polarized light that rotates counterclockwise into radial polarized light is manufactured.
1/4波長板形成工程は、両主面が光学軸に平行でかつ二等辺三角形となっている三角柱形状となる1/4波長板となる部分が設けられている1/4波長板ウエハを切断し複数の1/4波長板を形成する工程である。 The quarter-wave plate forming step includes a quarter-wave plate wafer provided with a portion to be a quarter-wave plate having a triangular prism shape in which both main surfaces are parallel to the optical axis and are isosceles triangles. This is a step of cutting to form a plurality of quarter-wave plates.
1/4波長板ウエハは、光学軸を備えており、光学軸が両主面に平行となっている。
また、1/4波長板ウエハは、一方の主面に右回転の円偏光が入射されたとき、例えば、反時計回りに45°回転させた光学軸に平行なの電気ベクトルを備えた直線偏光が他方の主面から出射される。
また、1/4波長板ウエハは、左回転の円偏光が入射されたとき、例えば、時計回りに45°回転させた光学軸に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が他方の主面から出射される。
The quarter-wave plate wafer has an optical axis, and the optical axis is parallel to both main surfaces.
In addition, when a right-handed circularly polarized light is incident on one main surface of the quarter-wave plate wafer, for example, linearly polarized light having an electric vector parallel to the optical axis rotated 45 ° counterclockwise is obtained. The light is emitted from the other main surface.
In addition, when a counterclockwise circularly polarized light is incident on the quarter wavelength plate wafer, for example, linearly polarized light having an electric vector parallel to the optical axis rotated 45 ° clockwise is emitted from the other main surface. Is done.
1/4波長板形成工程では、例えば、ワイヤソー切断装置が用いられる。 In the quarter-wave plate forming step, for example, a wire saw cutting device is used.
1/4波長板形成工程で形成される1/4波長板は、両主面が二等辺三角形となっている三角柱形状となっている。 The quarter-wave plate formed in the quarter-wave plate forming step has a triangular prism shape in which both main surfaces are isosceles triangles.
ここで、形成される1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺の成す角を頂角とする。
また、形成される1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とする。
また、形成される1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺とする。
また、形成される1/4波長板の一方の主面であって、頂点から底辺に垂直に引いた線を垂線とする。
Here, the angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-wave plate to be formed is defined as an apex angle.
Moreover, the point which is one main surface of the quarter wave plate to be formed which is in contact with two equal sides is defined as a vertex.
Further, a side that is one main surface of the formed quarter-wave plate and connects two equal sides is defined as a bottom side.
Further, a line drawn perpendicularly from the apex to the bottom side of one main surface of the quarter-wave plate to be formed is defined as a perpendicular line.
形成される1/4波長板は、両主面が光学軸に平行となっている。
また、形成される1/4波長板は、例えば、垂線を反時計回りに45°回転した線が光学軸に平行となっている。
The formed quarter-wave plate has both major surfaces parallel to the optical axis.
In the quarter wave plate to be formed, for example, a line obtained by rotating a perpendicular 45 ° counterclockwise is parallel to the optical axis.
1/4波長板形成工程では、同形状の1/4波長板が複数形成される。
従って、1/4波長板形成工程では、1枚の1/4波長板ウエハを用いて3方向切断することにより、同時に複数の1/4波長板を容易に形成することができる。
In the quarter-wave plate forming step, a plurality of quarter-wave plates having the same shape are formed.
Accordingly, in the quarter wavelength plate forming step, a plurality of quarter wavelength plates can be easily formed simultaneously by cutting in three directions using one quarter wavelength plate wafer.
従って、本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法は、左回転の円偏光を入射したとき垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される1/4波長板を形成している。
また、本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法は、両主面が二等辺三角形の三角柱形状の1/4波長板を形成し、この1/4波長板を接合して正多角柱形状に形成している。このとき、1/4波長板の頂点を基準に垂線が放射状に沿って位置している構造となっている。
Therefore, the manufacturing method of the polarization conversion element according to the second embodiment of the present invention includes a ¼ wavelength plate from which linearly polarized light having an electric vector parallel to a perpendicular line is emitted when the counterclockwise circularly polarized light is incident. Forming.
In addition, in the method for manufacturing a polarization conversion element according to the second embodiment of the present invention, a quarter-wave plate having a triangular prism shape in which both main surfaces are isosceles triangles is formed, and the quarter-wave plate is joined. It is formed in a regular polygonal column shape. At this time, it has a structure in which perpendiculars are located radially along the apex of the quarter-wave plate.
このような本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法によれば、複数の1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように1/4波長板の側面が接合され、正多角柱形状となるので、頂点から底辺に引いた垂線が頂点を基準に放射状となっている。
また、このような本発明の第二の偏光変換素子の製造方法によれば、それぞれの1/4波長板の光学軸が出射側から見たとき垂線を反時計周りに45°面内回転させた位置になるように1/4波長板が形成されているので、それぞれの1/4波長板に左回転の円偏光を入射したときそれぞれの1/4波長板から垂線に平行な電気ベクトルを備えた直線偏光が出射される。
従って、このようなだ本発明の第二の実施形態に係る偏光変換素子の製造方法によれば、同形状の1/4波長板を複数形成し、頂角が合わされて360°となるように接合することで、誘電体膜を成膜することなく、容易に偏光変換素子を製造することができ、生産性を向上させることができる。
According to the method for manufacturing a polarization conversion element according to the second embodiment of the present invention, the side surfaces of the quarter-wave plates are adjusted so that the apex angles of the plurality of quarter-wave plates are 360 °. Since they are joined to form a regular polygonal column, the perpendicular drawn from the apex to the base is radial with respect to the apex.
Further, according to the second method for manufacturing a polarization conversion element of the present invention, when the optical axis of each quarter-wave plate is viewed from the emission side, the perpendicular is rotated in the plane by 45 ° counterclockwise. Since the quarter wave plates are formed so as to be in the positions, when the counterclockwise circularly polarized light is incident on each quarter wave plate, an electric vector parallel to the perpendicular line is generated from each quarter wave plate. The provided linearly polarized light is emitted.
Therefore, according to the method for manufacturing a polarization conversion element according to the second embodiment of the present invention, a plurality of quarter-wave plates having the same shape are formed and the apex angles are adjusted to be 360 °. By bonding, a polarization conversion element can be easily manufactured without forming a dielectric film, and productivity can be improved.
なお、偏光変換素子が6枚の1/4波長板から構成されている場合について説明しているが、1/4波長板の頂角の角度の和が360°となれば、例えば、8枚であってもよい。このとき、頂角は45°となる。 In addition, although the case where the polarization conversion element is composed of six quarter-wave plates is described, if the sum of the apex angles of the quarter-wave plates is 360 °, for example, eight It may be. At this time, the apex angle is 45 °.
また、偏光変換素子が偶数の6枚の1/4波長板から構成されている場合について説明しているが、1/4波長板の頂角の角度の和が360°となれば、例えば、9枚であってもよい。このとき、頂角は40°となる。 In addition, the case where the polarization conversion element is composed of an even number of six quarter-wave plates is described. If the sum of the apex angles of the quarter-wave plates is 360 °, for example, Nine may be sufficient. At this time, the apex angle is 40 °.
100,200 偏光変換素子
111,211 1/4波長板
C 光学軸
S 垂線
100, 200
Claims (3)
両主面が二等辺三角形となっている三角柱形状となっている複数の1/4波長板を備え、
前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺としたとき、
出射側から見た場合、前記1/4波長板の光学軸が前記頂点から前記底辺に引いた垂線を時計回りに45°面内回転された位置に設けられており、
前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面同士が接合され、両主面が正多角形となっている正多角柱形状に形成されている
ことを特徴とする偏光変換素子。 A polarization conversion element that converts right-handed circularly polarized light into radial polarized light,
A plurality of quarter-wave plates having a triangular prism shape in which both main surfaces are isosceles triangles,
The apex angle is an angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-wave plate, and the apex is a point where two equal sides are touched on one main surface of the quarter-wave plate, When one side of the quarter-wave plate and the side connecting two equal sides is the bottom side,
When viewed from the exit side, the optical axis of the quarter-wave plate is provided at a position rotated in a 45 ° clockwise direction perpendicular to the vertex drawn from the apex to the base,
The quarter-wave plates are joined to each other so that the apex angles of the quarter-wave plates are 360 °, and are formed in a regular polygonal prism shape in which both main surfaces are regular polygons. A polarization conversion element characterized by comprising:
両主面が二等辺三角形となっている三角柱形状となっている複数の1/4波長板を備え、
前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺としたとき、
出射側から見た場合、前記1/4波長板の光学軸が前記頂点から前記底辺に引いた垂線を反時計回りに45°面内回転された位置に設けられており、
前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面同士が接合され、両主面が正多角形となっている正多角柱形状に形成されている
ことを特徴とする偏光変換素子。 A polarization conversion element that converts left-handed circularly polarized light into radial polarized light,
A plurality of quarter-wave plates having a triangular prism shape in which both main surfaces are isosceles triangles,
The apex angle is an angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-wave plate, and the apex is a point where two equal sides are touched on one main surface of the quarter-wave plate, When one side of the quarter-wave plate and the side connecting two equal sides is the bottom side,
When viewed from the output side, the optical axis of the quarter-wave plate is provided at a position rotated in the plane by 45 ° counterclockwise with a perpendicular drawn from the apex to the base,
The quarter-wave plates are joined to each other so that the apex angles of the quarter-wave plates are 360 °, and are formed in a regular polygonal prism shape in which both main surfaces are regular polygons. A polarization conversion element characterized by comprising:
両主面が光学軸に平行でかつ二等辺三角形となっている三角柱形状となる1/4波長板となる部分が設けられている1/4波長板ウエハを切断し複数の1/4波長板を形成する1/4波長板形成工程と、
前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が成す角を頂角とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺が接する点を頂点とし、前記1/4波長板の一方の主面であって等しい二辺を結ぶ辺を底辺とするとき、
前記1/4波長板の頂角が合わされて360°となるように前記1/4波長板の側面を接合する1/4波長板接合工程と、
を備え、
前記1/4波長板形成工程で、それぞれの1/4波長板の光学軸が出射側から見たとき垂線を時計回り又は反時計回りに45°面内回転させた位置になるように1/4波長板が形成されており、
前記1/4波長板接合工程で接合された1/4波長板が正多角柱形状となっている
ことを特徴とする偏光変換素子の製造方法。 A method of manufacturing a polarization conversion element that converts circularly polarized light into radial polarized light,
A plurality of quarter-wave plates are obtained by cutting a quarter-wave plate wafer provided with a portion to be a quarter-wave plate having a triangular prism shape in which both main surfaces are parallel to the optical axis and are isosceles triangles. A quarter-wave plate forming step of forming
The apex angle is an angle formed by two equal sides on one main surface of the quarter-wave plate, and the apex is a point where two equal sides are touched on one main surface of the quarter-wave plate, When one side of the quarter-wave plate and the side connecting two equal sides is the bottom side,
A quarter wavelength plate joining step of joining the side faces of the quarter wavelength plate so that the apex angle of the quarter wavelength plate is 360 °,
With
In the quarter-wave plate forming step, the optical axis of each quarter-wave plate is 1/50 so that the perpendicular line is rotated in the plane by 45 ° clockwise or counterclockwise when viewed from the output side. A four-wave plate is formed,
A method for manufacturing a polarization conversion element, wherein the quarter-wave plate joined in the quarter-wave plate joining step has a regular polygonal prism shape.
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