JPH0990122A - グリッド型偏光子の製造方法 - Google Patents
グリッド型偏光子の製造方法Info
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- JPH0990122A JPH0990122A JP25072795A JP25072795A JPH0990122A JP H0990122 A JPH0990122 A JP H0990122A JP 25072795 A JP25072795 A JP 25072795A JP 25072795 A JP25072795 A JP 25072795A JP H0990122 A JPH0990122 A JP H0990122A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】微細なピッチ、線幅の金属格子となるグリッド
型偏光子とする。 【解決手段】ＳｉＯ2 基板１上にピッチｐを１μｍ、線
幅ｗを０．１μｍでＡｕ格子２を形成し、Ａｕ格子２の
上方からＳｉＯ2 膜５を形成し、Ａｕ格子２の直線方向
と平行な方向Ａに加熱延伸する。
型偏光子とする。 【解決手段】ＳｉＯ2 基板１上にピッチｐを１μｍ、線
幅ｗを０．１μｍでＡｕ格子２を形成し、Ａｕ格子２の
上方からＳｉＯ2 膜５を形成し、Ａｕ格子２の直線方向
と平行な方向Ａに加熱延伸する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光記録、
センサー等に使用される偏光子に関し、特に、誘電体中
または誘電体表面上に金属が格子状に分布して光学異方
性を発生させるグリッド型偏光子に関する。
センサー等に使用される偏光子に関し、特に、誘電体中
または誘電体表面上に金属が格子状に分布して光学異方
性を発生させるグリッド型偏光子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、材料を延伸することによって
得られる光学異方性を利用する部品は古くから存在し、
高分子フィルムを用いた偏光フィルム等が良く知られて
いる。また、金属化合物をガラス中に分散させた後に加
熱延伸し、赤外域で偏光特性を発揮する偏光子がある。
この偏光子は高分子のものより損失が小さく、耐久性も
高いために、光通信の分野で盛んに使用されるようにな
った。
得られる光学異方性を利用する部品は古くから存在し、
高分子フィルムを用いた偏光フィルム等が良く知られて
いる。また、金属化合物をガラス中に分散させた後に加
熱延伸し、赤外域で偏光特性を発揮する偏光子がある。
この偏光子は高分子のものより損失が小さく、耐久性も
高いために、光通信の分野で盛んに使用されるようにな
った。
【０００３】例えば、ハロゲン化銀などの金属化合物を
含むガラス中に熱処理によりハロゲン化銀を凝集させ、
その後加熱延伸により微細なハロゲン化銀粒子を回転楕
円体状に変形させ、該回転楕円体状の長軸方向を配向さ
せた後にハロゲン化銀を金属銀に還元して偏光特性を得
るものがある（特開昭５６−１６９１４０号公報参
照）。すなわち、図４の斜視図に示すように、入射光１
１に対して回転楕円体状金属１２の長軸方向（１１ａ）
の偏光成分を吸収し、短軸方向（１１ｂ）の偏光成分を
ほとんど吸収せずに透過させるようになる。
含むガラス中に熱処理によりハロゲン化銀を凝集させ、
その後加熱延伸により微細なハロゲン化銀粒子を回転楕
円体状に変形させ、該回転楕円体状の長軸方向を配向さ
せた後にハロゲン化銀を金属銀に還元して偏光特性を得
るものがある（特開昭５６−１６９１４０号公報参
照）。すなわち、図４の斜視図に示すように、入射光１
１に対して回転楕円体状金属１２の長軸方向（１１ａ）
の偏光成分を吸収し、短軸方向（１１ｂ）の偏光成分を
ほとんど吸収せずに透過させるようになる。
【０００４】また、他の偏光子としては、図５の斜視図
に示すように、厚さ約０．０１μｍの金属層１３と厚さ
約０．１μｍの誘電体層１４とを交互に数千層積層した
ものがある（特開昭６０−９７３０４号公報参照）。こ
の偏光子は、積層方向と垂直な方向から入射光１１を入
射させると、層に平行な成分（１１ａ方向）は吸収し、
層と直交する偏光成分（１１ｂ方向）は透過させるよう
になる。
に示すように、厚さ約０．０１μｍの金属層１３と厚さ
約０．１μｍの誘電体層１４とを交互に数千層積層した
ものがある（特開昭６０−９７３０４号公報参照）。こ
の偏光子は、積層方向と垂直な方向から入射光１１を入
射させると、層に平行な成分（１１ａ方向）は吸収し、
層と直交する偏光成分（１１ｂ方向）は透過させるよう
になる。
【０００５】しかし、図４に示す従来の偏光子は、以下
の問題がある。 （１）熱処理でハロゲン化銀粒子を均一で大きさをそろ
えて凝集させるのが難しい。 （２）ハロゲン化銀は工程中に蒸発しやすいために大量
に必要となる。 （３）赤外領域で吸収特性を持たせるためにハロゲン化
銀を金属銀に還元するが、還元ガス等を導入するので工
程が複雑になる。 （４）還元は表面から進行するために、内部の大部分の
銀はハロゲン化銀のままであり、作業効率が悪く、しか
も完成品の光学特性上からは未反応のハロゲン化銀は損
失の要因となる。 （５）金属粒子中の自由電子の共鳴による光吸収を利用
しているために波長依存性がある。
の問題がある。 （１）熱処理でハロゲン化銀粒子を均一で大きさをそろ
えて凝集させるのが難しい。 （２）ハロゲン化銀は工程中に蒸発しやすいために大量
に必要となる。 （３）赤外領域で吸収特性を持たせるためにハロゲン化
銀を金属銀に還元するが、還元ガス等を導入するので工
程が複雑になる。 （４）還元は表面から進行するために、内部の大部分の
銀はハロゲン化銀のままであり、作業効率が悪く、しか
も完成品の光学特性上からは未反応のハロゲン化銀は損
失の要因となる。 （５）金属粒子中の自由電子の共鳴による光吸収を利用
しているために波長依存性がある。
【０００６】また、図５に示す従来の偏光子は、薄膜の
剥離等の問題で積層数に限界があるために、積層方向の
長さに制限があり、ビーム径の大きな光は入射できない
という問題がある。
剥離等の問題で積層数に限界があるために、積層方向の
長さに制限があり、ビーム径の大きな光は入射できない
という問題がある。
【０００７】そのために、他の偏光子として、図６の斜
視図に示すように、誘電体基板１５上に金属細線１６を
格子状に形成したグリッド型偏光子がある。この偏光子
は、金属細線１６と平行方向の偏光成分（１１ａ方向）
を吸収し、金属細線１６と直交する偏光成分（１１ｂ方
向）を透過し、赤外域で偏光特性を得るようになる。図
６に示すグリッド型偏光子は、図４に示す偏光子に比較
して、金属の形状・分布の制御が容易であり、還元等の
複雑なプロセスが不要であり、未反応のハロゲン化銀に
相当する部分が無いために透過光の損失が少ない。ま
た、図５に示す偏光子に比較して、金属格子製作時に寸
法の大きな誘電体基板を用いればビーム径の大きな光で
も入射可能となり、しかも量産効果も高い。
視図に示すように、誘電体基板１５上に金属細線１６を
格子状に形成したグリッド型偏光子がある。この偏光子
は、金属細線１６と平行方向の偏光成分（１１ａ方向）
を吸収し、金属細線１６と直交する偏光成分（１１ｂ方
向）を透過し、赤外域で偏光特性を得るようになる。図
６に示すグリッド型偏光子は、図４に示す偏光子に比較
して、金属の形状・分布の制御が容易であり、還元等の
複雑なプロセスが不要であり、未反応のハロゲン化銀に
相当する部分が無いために透過光の損失が少ない。ま
た、図５に示す偏光子に比較して、金属格子製作時に寸
法の大きな誘電体基板を用いればビーム径の大きな光で
も入射可能となり、しかも量産効果も高い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す従来のグリッド型偏光子は、光の回折を避けるため
に格子のピッチは波長の１／２以下で無ければならず、
金属細線１６のピッチｐが使用波長の１／２以下となる
必要がある。また、金属細線１６の線幅ｗは、細いほど
透過方向の偏光成分（１１ｂ）の吸収が小さくなり、特
性上優れたものとなる。
示す従来のグリッド型偏光子は、光の回折を避けるため
に格子のピッチは波長の１／２以下で無ければならず、
金属細線１６のピッチｐが使用波長の１／２以下となる
必要がある。また、金属細線１６の線幅ｗは、細いほど
透過方向の偏光成分（１１ｂ）の吸収が小さくなり、特
性上優れたものとなる。
【０００９】しかし、実際の製品は、ピッチｐが約１０
μｍ、線幅ｗが約１μｍ程度であり、透過方向の偏光成
分の吸収が大きく、しかも使用する波長は数μｍである
ために、光通信用として用いることができないという問
題があった。また、最新のフォトリソグラフィー技術で
金属細線１６を製作してもピッチｐを１μｍ以下にする
ことは困難であった。
μｍ、線幅ｗが約１μｍ程度であり、透過方向の偏光成
分の吸収が大きく、しかも使用する波長は数μｍである
ために、光通信用として用いることができないという問
題があった。また、最新のフォトリソグラフィー技術で
金属細線１６を製作してもピッチｐを１μｍ以下にする
ことは困難であった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みてなされたものであり、誘電体中または誘電体表面上
に金属が格子状に分布する構造のグリッド型偏光子にお
いて、２つの誘電体の間に金属を格子状に介在させて一
体化させた後、金属格子の直線方向に全体を加熱延伸ま
たは圧延して製造した、あるいは、誘電体基板上に金属
を格子状に形成し、誘電体基板の金属を格子状に形成し
た表面に誘電体材料を成膜させた後、金属格子の直線方
向に全体を加熱延伸または圧延して製造したグリッド型
偏光子としたものである。
みてなされたものであり、誘電体中または誘電体表面上
に金属が格子状に分布する構造のグリッド型偏光子にお
いて、２つの誘電体の間に金属を格子状に介在させて一
体化させた後、金属格子の直線方向に全体を加熱延伸ま
たは圧延して製造した、あるいは、誘電体基板上に金属
を格子状に形成し、誘電体基板の金属を格子状に形成し
た表面に誘電体材料を成膜させた後、金属格子の直線方
向に全体を加熱延伸または圧延して製造したグリッド型
偏光子としたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を用い
て説明する。図１は、本発明の第１の発明であるグリッ
ド型偏光子を示す斜視図であり、１はＳｉＯ2 基板、２
はＡｕ格子、４はＳｉＯ2 基板である。
て説明する。図１は、本発明の第１の発明であるグリッ
ド型偏光子を示す斜視図であり、１はＳｉＯ2 基板、２
はＡｕ格子、４はＳｉＯ2 基板である。
【００１２】なお、誘電体基板の材料としては、使用波
長を透過させる材料であればよく、硼ケイ酸ガラス等の
光学ガラスやＳｉＯ2 を用いればよいが、本実施例では
ＳｉＯ2 を用いた。また、金属格子の材料としては、Ａ
ｕ・Ｐｔ・Ａｇ等の金属であればよいが、本実施例では
Ａｕを用いた。
長を透過させる材料であればよく、硼ケイ酸ガラス等の
光学ガラスやＳｉＯ2 を用いればよいが、本実施例では
ＳｉＯ2 を用いた。また、金属格子の材料としては、Ａ
ｕ・Ｐｔ・Ａｇ等の金属であればよいが、本実施例では
Ａｕを用いた。
【００１３】図１に示すように、Ａｕ格子２をＳｉＯ2
基板１とＳｉＯ2 基板４の間に介在した後、全体をＡｕ
格子２の直線方向と平行な方向Ａに加熱延伸する。これ
により、延伸方向に垂直な断面はほぼ相似形を保ったま
までＡｕ格子２のピッチと線幅を細くしていくことがで
きる。
基板１とＳｉＯ2 基板４の間に介在した後、全体をＡｕ
格子２の直線方向と平行な方向Ａに加熱延伸する。これ
により、延伸方向に垂直な断面はほぼ相似形を保ったま
までＡｕ格子２のピッチと線幅を細くしていくことがで
きる。
【００１４】図２は、本発明の第２の発明であるグリッ
ド型偏光子を示す図であり、１はＳｉＯ2 基板、２はＡ
ｕ格子、５はＳｉＯ2 膜である。
ド型偏光子を示す図であり、１はＳｉＯ2 基板、２はＡ
ｕ格子、５はＳｉＯ2 膜である。
【００１５】なお、誘電体の材料としては、使用波長を
透過させる材料であればよく、硼ケイ酸ガラス等の光学
ガラスやＳｉＯ2 を用いればよいが、本実施例ではＳｉ
Ｏ2を用いた。また、金属格子の材料としては、Ａｕ・
Ｐｔ・Ａｇ等の金属であればよいが、本実施例ではＡｕ
を用いた。
透過させる材料であればよく、硼ケイ酸ガラス等の光学
ガラスやＳｉＯ2 を用いればよいが、本実施例ではＳｉ
Ｏ2を用いた。また、金属格子の材料としては、Ａｕ・
Ｐｔ・Ａｇ等の金属であればよいが、本実施例ではＡｕ
を用いた。
【００１６】まず、図２（ａ）の斜視図に示すように、
ＳｉＯ2 基板１上にフォトリソグラフィーの技術を用い
て、ピッチｐを１μｍ、線幅ｗを０．１μｍでＡｕ格子
２を形成する。フォトリソグラフィー用のマスクは、現
在ピッチ１μｍ、線幅０．５μｍ程度であるが、エッチ
ング時間を調整すれば、線幅を細くすることが可能であ
り、０．１μｍも可能となる。
ＳｉＯ2 基板１上にフォトリソグラフィーの技術を用い
て、ピッチｐを１μｍ、線幅ｗを０．１μｍでＡｕ格子
２を形成する。フォトリソグラフィー用のマスクは、現
在ピッチ１μｍ、線幅０．５μｍ程度であるが、エッチ
ング時間を調整すれば、線幅を細くすることが可能であ
り、０．１μｍも可能となる。
【００１７】次に、図２（ｂ）の斜視図、（ｃ）の断面
図に示すように、Ａｕ格子２の上方からＳｉＯ2 をスパ
ッタ等の技術により成膜してＳｉＯ2 膜５を形成し、Ａ
ｕ格子２を完全に埋め込む。なお、本実施例では、スパ
ッタ等の技術により成膜したが、Ａｕ格子２を上方から
押さえ込むように形成すればよく、薄膜・厚膜のいずれ
であってもよい。
図に示すように、Ａｕ格子２の上方からＳｉＯ2 をスパ
ッタ等の技術により成膜してＳｉＯ2 膜５を形成し、Ａ
ｕ格子２を完全に埋め込む。なお、本実施例では、スパ
ッタ等の技術により成膜したが、Ａｕ格子２を上方から
押さえ込むように形成すればよく、薄膜・厚膜のいずれ
であってもよい。
【００１８】次に、全体をＡｕ格子２の直線方向と平行
な方向Ａに加熱延伸する。これにより、延伸方向に垂直
な断面はほぼ相似形を保ったまま細くなっていくが、目
標であるピッチｐが０．１μｍ、線幅が０．０１μｍと
なるまで行う。なお、Ａｕ格子２の線の長さが使用波長
の数十倍であればほとんど波長依存性無く光を吸収する
ことができるために、Ａｕ格子２の途中が破断しても全
体として格子状を保つように延伸すれば良い。また、加
熱延伸の代わりに、圧延してもよい。
な方向Ａに加熱延伸する。これにより、延伸方向に垂直
な断面はほぼ相似形を保ったまま細くなっていくが、目
標であるピッチｐが０．１μｍ、線幅が０．０１μｍと
なるまで行う。なお、Ａｕ格子２の線の長さが使用波長
の数十倍であればほとんど波長依存性無く光を吸収する
ことができるために、Ａｕ格子２の途中が破断しても全
体として格子状を保つように延伸すれば良い。また、加
熱延伸の代わりに、圧延してもよい。
【００１９】このようにして製作されたグリッド型偏光
子は、入射光３に対して、Ａｕ格子２に平行な偏光成分
３ａは吸収し、Ａｕ格子２と直交する偏光成分３ｂは透
過する。これによって、技術的に不可能であったピッ
チ、線幅が要求されるＡｕ格子２を製作することが可能
となり、また、ＳｉＯ2 基板１を大きくすれば大面積の
グリッド型偏光子を製作することも容易にできる。
子は、入射光３に対して、Ａｕ格子２に平行な偏光成分
３ａは吸収し、Ａｕ格子２と直交する偏光成分３ｂは透
過する。これによって、技術的に不可能であったピッ
チ、線幅が要求されるＡｕ格子２を製作することが可能
となり、また、ＳｉＯ2 基板１を大きくすれば大面積の
グリッド型偏光子を製作することも容易にできる。
【００２０】なお、ピッチｐは、使用波長の１／２以下
にしなければ回折現象が生じてしまう点を考慮する必要
があり、線幅ｗは、細くなるほど透過方向の偏光成分の
損失が少なくなり特性が良好となる点を考慮する必要が
ある。また、単位面積あたりのＡｕ格子２の本数が少な
いと、遮断方向の偏光成分３ａの吸収量が減少して消光
比が悪くなるために、ピッチｐと線幅ｗの比率も考慮す
る必要がある。
にしなければ回折現象が生じてしまう点を考慮する必要
があり、線幅ｗは、細くなるほど透過方向の偏光成分の
損失が少なくなり特性が良好となる点を考慮する必要が
ある。また、単位面積あたりのＡｕ格子２の本数が少な
いと、遮断方向の偏光成分３ａの吸収量が減少して消光
比が悪くなるために、ピッチｐと線幅ｗの比率も考慮す
る必要がある。
【００２１】本実施例では、使用波長を１μｍ程度の光
を対象にし、ピッチｐ：線幅ｗ＝１０：１とするため
に、Ａｕ格子２のピッチｐを１μｍ、線幅ｗを０．１μ
ｍとした。他の例としては、Ａｕ格子２のピッチｐを５
μｍ、線幅ｗを０．５μｍとして、延伸量を増やすこと
によって所望の寸法（本実施例ではピッチｐが０．１μ
ｍ、線幅が０．０１μｍ）まで加熱延伸または圧延して
微細化しても良い。
を対象にし、ピッチｐ：線幅ｗ＝１０：１とするため
に、Ａｕ格子２のピッチｐを１μｍ、線幅ｗを０．１μ
ｍとした。他の例としては、Ａｕ格子２のピッチｐを５
μｍ、線幅ｗを０．５μｍとして、延伸量を増やすこと
によって所望の寸法（本実施例ではピッチｐが０．１μ
ｍ、線幅が０．０１μｍ）まで加熱延伸または圧延して
微細化しても良い。
【００２２】
【実施例】図３は、上述した製造方法で製作したグリッ
ド型偏光子を用いた光アイソレータを示す断面であり、
中央にファラデー回転子７、ファラデー回転子７の両端
にクリッド型偏光子６、ファラデー回転子７の周辺にフ
ァラデー回転子７に磁界を与える磁石８、クリッド型偏
光子６・ファラデー回転子７・磁石８を固定するホルダ
９よりなる。
ド型偏光子を用いた光アイソレータを示す断面であり、
中央にファラデー回転子７、ファラデー回転子７の両端
にクリッド型偏光子６、ファラデー回転子７の周辺にフ
ァラデー回転子７に磁界を与える磁石８、クリッド型偏
光子６・ファラデー回転子７・磁石８を固定するホルダ
９よりなる。
【００２３】このような光アイソレータは、アイソレー
ションが高く、低コストなものとなる。
ションが高く、低コストなものとなる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２つの誘電体の間に金属を格子状に介在させて一体化さ
せた後、金属格子の直線方向に全体を加熱延伸または圧
延して製造することによって、あるいは誘電体基板上に
金属を格子状に形成し、誘電体基板の金属を格子状に形
成した表面に誘電体材料を成膜させた後、金属格子の直
線方向に全体を加熱延伸または圧延して製造することに
よって、微細なピッチ、線幅の金属格子となるグリッド
型偏光子を提供することができる。
２つの誘電体の間に金属を格子状に介在させて一体化さ
せた後、金属格子の直線方向に全体を加熱延伸または圧
延して製造することによって、あるいは誘電体基板上に
金属を格子状に形成し、誘電体基板の金属を格子状に形
成した表面に誘電体材料を成膜させた後、金属格子の直
線方向に全体を加熱延伸または圧延して製造することに
よって、微細なピッチ、線幅の金属格子となるグリッド
型偏光子を提供することができる。
【図１】本発明の第１の発明のグリッド型偏光子を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】本発明の第２の発明のグリッド型偏光子の製造
工程を示す図であり、（ａ）は成膜する前の状態、
（ｂ）は成膜した後の状態を示す斜視図であり、（ｃ）
は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
工程を示す図であり、（ａ）は成膜する前の状態、
（ｂ）は成膜した後の状態を示す斜視図であり、（ｃ）
は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】本発明のグリッド型偏光子を用いた光アイソレ
ータを示す断面図である。
ータを示す断面図である。
【図４】従来の偏光子を示す斜視図である。
【図５】従来の偏光子を示す斜視図である。
【図６】従来のグリッド型偏光子を示す斜視図である。
１：ＳｉＯ2 基板 １２：回転楕
円体状金属 ２：Ａｕ格子 １３：金属層 ３、１１：入射光 １４：誘電体
層 ３ａ、１１ａ：吸収方向 １５：誘電体
基板 ３ｂ、１１ｂ：透過方向 １６：金属細
線 ４：ＳｉＯ2 基板 ｐ：ピッチ ５：ＳｉＯ2 膜 ｗ：線幅 ６：クリッド型偏光子 ７：ファラデー回転子 ８：磁石 ９：ホルダ
円体状金属 ２：Ａｕ格子 １３：金属層 ３、１１：入射光 １４：誘電体
層 ３ａ、１１ａ：吸収方向 １５：誘電体
基板 ３ｂ、１１ｂ：透過方向 １６：金属細
線 ４：ＳｉＯ2 基板 ｐ：ピッチ ５：ＳｉＯ2 膜 ｗ：線幅 ６：クリッド型偏光子 ７：ファラデー回転子 ８：磁石 ９：ホルダ
Claims (2)
- 【請求項１】誘電体中または誘電体表面上に金属が格子
状に分布する構造のグリッド型偏光子において、２つの
誘電体の間に金属を格子状に介在させて一体化させた
後、上記金属格子の直線方向に全体を加熱延伸または圧
延して製造されることを特徴とするグリッド型偏光子の
製造方法。 - 【請求項２】誘電体中または誘電体表面上に金属が格子
状に分布する構造のグリッド型偏光子において、誘電体
基板上に金属を格子状に形成し、上記誘電体基板の金属
を格子状に形成した表面に誘電体材料を成膜させた後、
上記金属格子の直線方向に全体を加熱延伸または圧延し
て製造されることを特徴とするグリッド型偏光子の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25072795A JPH0990122A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | グリッド型偏光子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25072795A JPH0990122A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | グリッド型偏光子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0990122A true JPH0990122A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17212155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25072795A Pending JPH0990122A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | グリッド型偏光子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0990122A (ja) |
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