DE4434921A1 - Achromatic phase delay element and method for its production - Google Patents

Achromatic phase delay element and method for its production

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Abstract

The invention concerns an achromatic phase lagging component in which a plurality of liquid crystal layers are disposed in succession and by means of which in particular the state of polarisation of light at various wavelengths is to be monitored. The achromatic phase lagging component should enable the state of polarization to be uniformly influenced in a broad spectral range and it should be possible to produce said component simply and economically and such that it is sufficiently large. The liquid crystal layers (LC1-LCk) of the phase lagging component are formed from different liquid crystals, the rapid axes of the liquid crystal layers (LC1-LCk) being oriented parallel and/or perpendicular to one another. Furthermore, the liquid crystal layers (LC1-LCk) have different thicknesses (di).

Description

Die Erfindung betrifft ein achromatisches Phasenver­ zögerungselement, bei dem mehrere Flüssigkristall­ schichten nacheinander angeordnet sind und mit dem insbesondere der Polarisationszustand von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen überwacht werden kann.The invention relates to an achromatic phase ver delay element in which several liquid crystal layers are arranged one after the other and with the especially the state of polarization of light with different wavelengths can be monitored.

Neben der Wellenlänge, der Ausbreitung und Intensität ist die Polarisation eine wesentliche Kenngröße elek­ tromagnetischer Strahlung. Zur Beeinflussung des Po­ larisationszustandes im Bereich des ultravioletten, sichtbaren und infraroten Lichts werden üblicherweise λ/2- und λ/4-Platten, die aus doppelbrechenden Kristallen, wie Kalkspat, Kaliumdihydrogenphosphat (KDP) oder Quarz bestehen, verwendet.In addition to the wavelength, the spread and the intensity is the polarization an essential parameter elek tromagnetic radiation. To influence the bottom state of larization in the range of ultraviolet, Visible and infrared light are common λ / 2 and λ / 4 plates that are birefringent Crystals such as calcite, potassium dihydrogen phosphate (KDP) or quartz are used.

Dabei ist eine einmal geschliffene Platte nur für eine bestimmte Wellenlänge dimensioniert, und die Beeinflussung beispielsweise des Polarisationszustan­ des mehrerer Wellenlängen ist nicht möglich.A plate that has been ground once is only for dimensioned a certain wavelength, and the  Influencing the state of polarization, for example of several wavelengths is not possible.

Solche Platten sind auf eine Phasenverzögerung fixiert. Eine aktive Einflußnahme auf die Phasenver­ zögerung zur Kompensation von Temperatureffekten oder zur Regelung der Phasenverzögerung auf unterschiedli­ che Werte ist nicht möglich.Such plates are out of phase fixed. An active influence on the phase ver delay to compensate for temperature effects or to regulate the phase delay to differ Che values are not possible.

Lediglich elektrooptische Modulatoren, beispielsweise aus Kaliumdihydrogenphosphat (KDP), gestatten eine Veränderung der Phasenverzögerung. Dabei sind bereits bei kleinen Aperturen Spannungen im kV-Bereich erfor­ derlich, die nicht sicher und nur aufwendig handhab­ bar sind.Only electro-optical modulators, for example from potassium dihydrogen phosphate (KDP) allow one Change in phase delay. Are already there with small apertures, voltages in the kV range are required those that are not safe and only difficult to handle are cash.

Eine gleichmäßige Beeinflussung des Polarisationszu­ standes in einem breiten Spektralbereich erfordert achromatische Phasenplatten, die eine feste Phasen­ verzögerung zwischen außerordentlichem und ordentli­ chem Strahl über ein bestimmtes Wellenlängenintervall [λAnfang, λEnde] aufweisen.A uniform influencing of the polarization state in a wide spectral range requires achromatic phase plates, which have a fixed phase delay between the extraordinary and ordinary chem beam over a certain wavelength interval [λ beginning , λ end ].

Ein Anwendungsfall hierfür sind astronomische Polari­ sationsmessungen, bei denen wegen der Lichtschwäche vieler Beobachtungsobjekte breite Spektralbereiche zu integrieren sind, um auswertbare Signale zu erhalten.One use case for this are astronomical polari station measurements, where due to the lack of light wide spectral ranges for many observation objects are integrated in order to obtain evaluable signals.

Eine andere Möglichkeit zur Anwendung ist die Kon­ trolle des Polarisationszustandes eines mit ultrakur­ zen intensiven Laserimpulsen erzeugten Weißlichtkon­ tinuums.Another option is the con trolls of the state of polarization with an ultra-cure zen intense laser pulses generated white light con tinuums.

Achromatische Platten können aus mehreren Schichten von verschiedenen Kristallmaterialien mit gleicher oder um 90° verdrehter Lage der schnellen Achsen (D. Clarke, Optica Acta 14, 343 (1967)), aus mehreren unterschiedlich dicken und mit bestimmten Winkeln der schnellen Achsen verkitteten Schichten des gleichen Materials (S. Pancharatnam, Proc. Ind. Acad. Sci. A 41, 130 u. 137 (1955)) oder aus mehreren gleichdicken Schichten des gleichen Materials mit unterschiedli­ chen Orientierungen der schnellen Achsen (C.M. Mc Intyre, S.E. Harris, J. Opt. Soc. Am. 58, 1575 (1968)) hergestellt werden. Dabei ist jedoch nur bei der erstgenannten Methode die Lage der schnellen Ach­ sen des ganzen Elementes unabhängig von der Wellen­ länge.Achromatic plates can consist of several layers of different crystal materials with the same  or the 90 ° position of the fast axes (D. Clarke, Optica Acta 14, 343 (1967)), several of different thicknesses and with certain angles of fast axes cemented layers of the same Materials (S. Pancharatnam, Proc. Ind. Acad. Sci. A 41, 130 u. 137 (1955)) or from several equal thicknesses Layers of the same material with different orientations of the fast axes (C.M. Mc Intyre, S.E. Harris, J. Opt. Soc. At the. 58, 1575 (1968)). However, this only applies to the first method, the location of the fast Ach the whole element regardless of the waves length.

Mit einer Kombination der Verwendung mehrerer Schich­ ten verschiedener Materialien mit gleicher oder um 90° verdrehter Lage der schnellen Achsen und der Ver­ wendung von Schichten unterschiedlicher Dicken, die in bestimmten Winkeln miteinander verkittet sind, sind sogenannte "superachromatische" Platten erhält­ lich, die über den gesamten sichtbaren Spektralbe­ reich nahezu konstante Phasenverzögerung und Lage der schnellen Achsen aufweisen.With a combination of using multiple layers different materials with the same or around 90 ° rotated position of the fast axes and the ver application of layers of different thicknesses are cemented together at certain angles, are so-called "super achromatic" plates Lich over the entire visible spectrum Rich almost constant phase lag and location of the have fast axes.

Die so ausgeführten Phasenplatten sind jedoch kosten­ intensiv und aus technischer Sicht nur mit einem kleinen Durchmesser von wenigen Zentimetern verfüg­ bar.However, the phase plates designed in this way are costly intensive and from a technical point of view only with one small diameter of a few centimeters bar.

Dieser kleine Durchmesser verlangt beim Einsatz in der Astronomie an Großteleskopen (Flächenpolarime­ trie) die Anordnung des Elementes in einem hoch kol­ limierten Strahlengang. Dadurch ist bei nicht achsen­ parallelen Strahlenbündeln der Einfallswinkel zur Flächennormalen des Elementes unvertretbar groß und es wird eine Abweichung von der gewünschten Phasen­ verzögerung hervorgerufen, die zusätzlich dadurch erhöht wird, daß die einzelnen Elemente herstellungs­ technisch bedingt Phasenplatten höherer Ordnung sind (d. h. Verzögerung von z. B. (m+1/2)λ mit m<<1).This small diameter requires when used in astronomy on large telescopes (surface polar trie) the arrangement of the element in a high col limited beam path. This means that there is no axis parallel rays of incidence to Surface normals of the element unacceptably large and  there will be a deviation from the desired phases delay caused by this in addition is increased that the individual elements manufacture are phase plates of higher order for technical reasons (i.e. delay of e.g. (m + 1/2) λ with m << 1).

Von J.E. Stockley, G.D. Sharp, D. Doroski, K.M. John­ son "High-speed analog achromatic intensity modula­ tor", Optics Letters, Vol. 19, No. 10 (1994), S. 758- 760, wird ein achromatischer Intensitätsmodulator, basierend auf zwei identischen, zwischen gekreuzten Polarisatoren angeordneten Schichten smektischer Flüssigkristalle beschrieben, die für eine mittlere Wellenlänge des achromatischen Bereichs jeweils als λ/2-Platte wirken. Durch Anlegen von Steuerspannungen können die Winkel zwischen schnellen Achsen der Flüs­ sigkristalle und Polarisationsrichtung des Eingangs­ polarisators geändert werden. Hierdurch ergibt sich für die Kombination aus Flüssigkristallschichten und Polarisation ein Verhalten ähnlich dem einer drehba­ ren, achromatischen λ/2-Platte zwischen gekreuzten Polarisatoren. Die Transmission der Kombination für Licht, das in Durchlaßrichtung des Eingangspolarisa­ tors schwingt, kann zwischen nahezu 0% und 100% geregelt werden.Of each. Stockley, G.D. Sharp, D. Doroski, K.M. John son "High-speed analog achromatic intensity modula Tor ", Optics Letters, Vol. 19, No. 10 (1994), pp. 758- 760, becomes an achromatic intensity modulator, based on two identical, between crossed Polarizers arranged layers smectically Liquid crystals are described for a medium Wavelength of the achromatic range as λ / 2 plate act. By applying control voltages can change the angles between fast axes of the rivers sigcrystals and polarization direction of the input polarizers can be changed. This results in for the combination of liquid crystal layers and Polarization a behavior similar to that of a rotatable ren, achromatic λ / 2 plate between crossed Polarizers. The transmission of the combination for Light emitted in the forward polarisa torsion swings, can be between almost 0% and 100% be managed.

Ohne Feststellung der ein- und ausgehenden Polarisa­ tionsrichtung durch die Polarisatoren werden die Ei­ genschaften einer achromatischen λ/2-Platte jedoch nicht verwirklicht. So ist es beispielsweise nicht möglich rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht in linksdrehend polarisiertes Licht zu überführen. Auch die Herstellung einer achromatischen λ/4-Platte, bei­ spielsweise zur Überführung linear polarisierten Lichts in zirkular polarisiertes Licht ist basierend auf dem in obiger Veröffentlichung beschriebenen Ge­ rät nicht möglich.Without detection of the incoming and outgoing Polarisa direction through the polarizers are the egg properties of an achromatic λ / 2 plate, however not realized. For example, it is not possible clockwise circularly polarized light in to transfer left-handed polarized light. Also the production of an achromatic λ / 4 plate, at for example to transfer linearly polarized Light in circular polarized light is based  on the Ge described in the above publication advises not possible.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein achroma­ tisches Phasenverzögerungselement zu schaffen, das eine gleichmäßige Beeinflussung des Polarisationszu­ standes in einem breiten Spektralbereich ermöglicht und in ausreichender Größe einfach und kostengünstig herstellbar ist.It is therefore an object of the invention to create an achroma table phase delay element to create that a uniform influence on the polarization enabled in a wide spectral range and simple and inexpensive in sufficient size can be produced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale für die Vorrichtung und des Anspruchs 14 für das Ver­ fahren gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features for the device and claim 14 for the Ver drive solved.

Die Flüssigkristalle, die bevorzugt verschiedene, ne­ matische Flüssigkristalle sind, werden in mehreren Schichten so angeordnet, daß die schnellen Achsen gleich oder orthogonal (90°) orientiert sind.The liquid crystals, which are preferably different, ne Matic liquid crystals are in several Layers arranged so that the fast axes are oriented identically or orthogonally (90 °).

Aufbauend auf bekannten Technologien, können solche Phasenverzögerungselemente preiswert und mit großer Apertur hergestellt werden.Building on known technologies, such Phase delay elements inexpensive and with large Aperture to be produced.

Eine Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Phasenverzögerungselementes ist als Phasenmodulator, Polarisationsanalysator (in Verbindung mit einem nachgeordneten Polarisator) und nach Ergänzung mit zwei vor und nachgeschalteten Polarisationsfiltern als Intensitätsmodulator möglich.A use of a trained according to the invention Phase delay element is as a phase modulator, Polarization analyzer (in connection with a downstream polarizer) and after addition with two upstream and downstream polarization filters possible as an intensity modulator.

Die Ordnung m der einzelnen Schichten kann durch Aus­ wahl geeigneter Flüssigkristalle kleingehalten werden und dadurch der nutzbare Öffnungswinkel entsprechend groß ausfallen. Die zusätzlich angeordneten elek­ trisch leitenden Elemente, zwischen denen die Flüs­ sigkristallschichten liegen, ermöglichen durch das Anlegen einer relativ niedrigen Spannung eine Rege­ lung der Phasenverzögerung für jede Schicht geson­ dert. Dies kann für eine Durchstimmung der Phasenver­ zögerung des gesamten Elementes von einem Maximalwert bis nahezu Null genutzt werden. Außerdem ist eine Kompensation von Umgebungseinflüssen (z. B. Änderung der Doppelbrechung durch Temperaturschwankungen) mög­ lich.The order m of the individual layers can be determined by Aus selection of suitable liquid crystals should be kept to a minimum and therefore the usable opening angle accordingly turn out big. The additionally arranged elec  tric conductive elements between which the rivers sig crystal layers are made possible by the Applying a relatively low voltage a rain phase delay for each layer separately different. This can be used to tune the phase ver Delay of the entire element from a maximum value to almost zero. Besides, one is Compensation of environmental influences (e.g. change birefringence due to temperature fluctuations) possible Lich.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Phasenverzögerungs­ elemente bieten zu den herkömmlichen Phasenplatten aus kristallinen Materialien eine nahezu universell einsetzbare Alternative, wobei die Schichtdicken, die Schichtanzahl und die ausgewählten Flüssigkristalle für den speziellen Anwendungsfall optimiert werden können.The phase delay designed according to the invention elements offer to the conventional phase plates made of crystalline materials an almost universal usable alternative, the layer thicknesses that Number of layers and the selected liquid crystals can be optimized for the special application can.

Die Achromasie der Phasenverzögerungselemente wird durch eine Kombination mehrerer Flüssigkristall­ schichten (k=Anzahl) bestimmt.The achromasia of the phase delay elements is through a combination of several liquid crystals layers (k = number) determined.

Dabei können die Dicken und die Anzahl der einzelnen Flüssigkristallschichten mathematisch bestimmt wer­ den. Für die gewünschte Phasenverschiebung δ (in rad), z. B. δ=π für eine λ/2-Platte, und Δni(λ) die wellenlängenabhängige Doppelbrechung der i-ten Flüs­ sigkristallschicht (i=1, 2,. . .,k) wird das gewünschte Wellenlängenintervall [λAnfang, λEnde] bevorzugt äquidi­ stant in k-1 Teile [λi, λi+1] geteilt. Für diesen Fall besitzt das folgende Gleichungssystem (1.1-1.k) für Flüssigkristalle mit unterschiedlicher Disperson der Doppelbrechung stets eine Lösung (d₁,. . .dk):
Δn₁(λ₁)*d₁ + Δn₂(λ₁) * d₂ + . . . + Δnk(λ₁) * dk = δ*λ₁/2π (1.1)
Δn₁(λ₂)*d₁ + Δn₂(λ₂₁) * d₂ + . . . + Δnk(λ₂) * dk = δ*λ₂/2π (1.2)
Δn₁(λk)*d₁ + Δn₂(λk) * d₂ + . . . + Δnk(λk) * dk = δ*λk/2π (1.k)The thicknesses and the number of individual liquid crystal layers can be determined mathematically. For the desired phase shift δ (in rad), e.g. B. δ = π for a λ / 2 plate, and Δn i (λ) the wavelength-dependent birefringence of the i-th liquid crystal layer (i = 1, 2,..., K) becomes the desired wavelength interval [λ start , λ End ] preferably equidistantly divided into k-1 parts [λ i , λ i + 1 ]. In this case, the following system of equations (1.1-1.k) always has a solution (d₁,... D k ) for liquid crystals with different types of birefringence:
Δn₁ (λ₁) * d₁ + Δn₂ (λ₁) * d₂ +. . . + Δn k (λ₁) * d k = δ * λ₁ / 2π (1.1)
Δn₁ (λ₂) * d₁ + Δn₂ (λ₂₁) * d₂ +. . . + Δn k (λ₂) * d k = δ * λ₂ / 2π (1.2)
Δn₁ (λ k ) * d₁ + Δn₂ (λ k ) * d₂ +. . . + Δn k (λ k ) * d k = δ * λ k / 2π (1.k)

Dabei können die Werte di positiv oder negativ sein. Die Dicke der i-ten Flüssigkristallschicht ist der absolute Betrag von di. Für den Fall, daß di positiv ist, wird die i-te Schicht parallel zur x-Achse (ver­ tikale Achse) und im gegenteiligen Fall parallel zur y-Achse (horizontale Achse) ausgerichtet. Für diesen Fall wird die gewünschte Phasenverschiebung δ für die ausgewählten Wellenlängen λ₁, λ₂, . . . λk genau erreicht.The values d i can be positive or negative. The thickness of the i-th liquid crystal layer is the absolute amount of d i . In the event that d i is positive, the i-th layer is aligned parallel to the x-axis (vertical axis) and, on the contrary, parallel to the y-axis (horizontal axis). In this case, the desired phase shift δ for the selected wavelengths λ₁, λ₂,. . . λ k exactly reached.

Je feiner die Unterteilung des Wellenlängenintervalls [λAnfang, λEnde] gewählt wird, um so besser ist die Achromasie des Elementes. Dies ist jedoch mit stei­ gender Anzahl der Flüssigkeitskristallschichten ver­ bunden.The finer the division of the wavelength interval [λ start , λ end ] is selected, the better the achromasia of the element. However, this is connected with an increasing number of liquid crystal layers.

Ein Phasenverzögerungselement mit den elektrisch lei­ tenden Elektroden besitzt die Möglichkeit zur Ände­ rung der Phasenverzögerung mit geeigneten Wechsel­ spannungen. Oberhalb der Ansprechspannung gilt in einem geeigneten Intervall:A phase delay element with the electrically lei tendency electrodes has the possibility to change tion of the phase delay with suitable changes tensions. Above the response voltage applies in a suitable interval:

Δni(λ,Vi) = Δni(λ,Vi=0) * (consti,1 - consti,2 * Vi),Δn i (λ, V i ) = Δn i (λ, V i = 0) * (const i, 1 - const i, 2 * V i ),

wobei Vi die Amplitude der Wechselspannungen der i- ten Schicht ist.where V i is the amplitude of the alternating voltages of the ith layer.

Mit der Wahl geeigneter Spannungen lassen sich Lösun­ gen des Gleichungssystems (1.1-1.k) für verschiede­ ne Phasenverzögerungen δ finden, ohne daß die Schichtdicken di oder Flüssigkristallschichten geän­ dert werden müssen. Aufgrund der kleinen Schichtdic­ ken sind nur geringe Spannungen im Volt-Bereich er­ forderlich, um ausreichend große Veränderungen zu bewirken.With the choice of suitable voltages, solutions of the system of equations (1.1-1.k) for various ne phase delays δ can be found without the layer thicknesses d i or liquid crystal layers having to be changed. Due to the small layer thicknesses, only low voltages in the volt range are required to effect sufficiently large changes.

Mit einem geeigneten Regelkreis für die angelegte Spannung an der jeweiligen Schicht können im Gegen­ satz zu den bekannten kristallinen Phasenplatten Ab­ weichungen von den Sollwerten für die Phasenverzöge­ rung, die durch Fertigungstoleranzen oder den Tempe­ ratureinfluß hervorgerufen werden, kompensiert wer­ den. Zusätzlich ist eine gezielte Durchstimmung der Phasenverzögerung möglich. Es kann beispielsweise ein Element mit der Phasenverzögerung π zu einem neutra­ len Element verstimmt werden, da bei hohen Wechsel­ spannungsamplituden die Doppelbrechung der Flüssig­ kristallschichten verschwindet. Bei gezieltem Senken der jeweiligen Wechselspannungsamplitude wird die Phasenverzögerung des gesamten Phasenverzögerungsele­ mentes eingeschaltet, wobei sie bei kleiner bis ver­ schwindender Amplitude ihren maximalen Wert annimmt.With a suitable control loop for the created In contrast, tension at the respective layer can sentence to the known crystalline phase plates Ab deviations from the setpoints for the phase delays tion due to manufacturing tolerances or tempe influence, who compensates the. In addition, a targeted tuning of the Phase delay possible. For example, it can be a Element with the phase delay π to a neutra len element can be detuned because of high changes stress amplitudes the birefringence of the liquid crystal layers disappears. With targeted lowering of the respective AC voltage amplitude Phase delay of the entire phase delay element mentes switched on, whereby at small to ver decreasing amplitude assumes its maximum value.

Herstellungsverfahren für mehrschichtige Flüssigkri­ stallzellen sind von Display-Anwendungen ausreichend bekannt (US 42 60 224, US 44 31 270). Das erfindungs­ gemäße Phasenverzögerungselement unterscheidet sich jedoch dadurch, daß die einzelnen Flüssigkristalle parallel in den einzelnen Schichten ausgerichtet sind und keine "Twist"-Anordnung vorliegt. Je nach den optischen Eigenschaften der für die einzelnen Schich­ ten verwendeten Flüssigkristalle, sind auch die Dic­ ken der Schichten zu bestimmen. Hierbei kann das Gleichungssystem (1.1-1.k) herangezogen werden. Manufacturing process for multilayer liquid crystals Stall cells are sufficient for display applications known (US 42 60 224, US 44 31 270). The invention according phase delay element differs however, in that the individual liquid crystals are aligned in parallel in the individual layers and there is no "twist" arrangement. Depending on the optical properties of the for the individual layer ten used liquid crystals, are also the Dic of the layers. Here it can System of equations (1.1-1.k) can be used.  

Die zwischen den Flüssigkristallschichten angeordne­ ten Trennschichten sind wie die Substrate aus optisch hochwertigem Material (z. B. Quarzglas), um eine über die gesamte Apertur gleichmäßige Schichtdicke, Frei­ heit von Spannungsdoppelbrechung und Wellenfrontver­ zerrung bei geringen Verlusten zu gewährleisten.Arranged between the liquid crystal layers Like the substrates, th separating layers are made of optical high quality material (e.g. quartz glass) to make an over the entire aperture uniform layer thickness, free voltage birefringence and wavefront ver to ensure strain with low losses.

Der ausnutzbare Durchmesser des Phasenverzögerungs­ elementes kann mit den vorhandenen Herstellungstech­ nologien für Flüssigkristallanzeigen, bei definierter und gleichmäßiger Dicke der einzelnen Flüssig­ kristallschichten ohne weiteres im Bereich von 10 cm liegen, womit gegenüber der aufwendige und hohe Qua­ litätsansprüche erfordernden Herstellung von kristal­ linen Verzögerungselementen eine wesentlich kosten­ günstigere und flexiblere Fertigung möglich ist.The usable diameter of the phase delay element can be made using the existing manufacturing tech technologies for liquid crystal displays, with defined and uniform thickness of each liquid crystal layers easily in the range of 10 cm lie, compared to the complex and high quality manufacturing of crystal requiring legal requirements Linen delay elements cost a lot cheaper and more flexible production is possible.

Im Gegensatz zu Grenzen, die bei der Verwendung dop­ pelbrechender kristalliner Materialien (Verfügbarkeit von ausreichend großen und reinen Kristallen) und deren Bearbeitbarkeit (Polierbarkeit bei exakter Schichtdicke) bestehen, sind Flüssigkristalle in vielfältiger Form bekannt und einsetzbar. So sind beispielsweise in Landolt-Börnstein, "Numerical Data and Functional Relationsships in Science and Techno­ logy", New Series, Group IV: Macroscopic Properties of Matter, Vol. 7a-d: Liquid Cristals, ed. J. Thiem, Springer, Berlin/Heidelberg (1992/1993) ca. 50.000 bekannte Flüssigkristalle aufgeführt. Mit dem auf organischen Komponenten basierenden Aufbau der Flüs­ sigkristalle ergeben sich neben den bereits bekannten auch weitere Möglichkeiten zur Synthese weiterer ge­ eigneter Flüssigkristalle. Contrary to the limits that apply when using dop fur refractive crystalline materials (availability of sufficiently large and pure crystals) and their machinability (polishability with exact Layer thickness) exist, liquid crystals are in known in various forms and usable. So are for example in Landolt-Börnstein, "Numerical Data and Functional Relationships in Science and Techno logy ", New Series, Group IV: Macroscopic Properties of Matter, Vol. 7a-d: Liquid Cristals, ed. J. Thiem, Springer, Berlin / Heidelberg (1992/1993) approx.50,000 known liquid crystals listed. With that on organic components based structure of the rivers Sig crystals arise in addition to those already known also other possibilities for the synthesis of further ge suitable liquid crystals.  

Nachfolgend soll die Erfindung an Hand von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert werden.In the following, the invention will be described with reference to Aus management examples are explained in more detail.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 eine teilweise perspektivische Dar­ stellung eines achromatischen Phasen­ verzögerungselementes; Fig. 1 is a partial perspective Dar position of an achromatic phase delay element;

Fig. 2 ein Diagramm der ermittelten Phasen­ verzögerung für eine Platte aus Quarz und Magnesiumfluorid und Fig. 2 is a diagram of the determined phase delay for a plate made of quartz and magnesium fluoride

Fig. 3 ein Diagramm der berechneten Phasen­ verzögerung eines erfindungsgemäßen Phasenverzögerungselementes. Fig. 3 is a diagram of the calculated phase delay of a phase delay element according to the invention.

Die in Fig. 1 gezeigte teilweise perspektivische Darstellung eines Beispiels eines erfindungsgemäßen achromatischen Phasenverzögerungselementes verfügt über an den äußeren Seiten; in bezug auf den Strah­ lengang des Lichtes gesehen; angeordnete transparente Substrate S mit Oberflächen optischer Qualität und paralleler Orientierung. Dazwischen sind Flüssigkri­ stallschichten LC₁ bis LCk angeordnet, an deren äuße­ ren Grenzflächen jeweils paarweise gegenüberliegend Orientierungsschichten R₁ bis Rk und verbessernder Weise zusätzliche transparente, elektrisch leitende Elektrodenpaare E₁ bis Ek vorhanden sind. Zwischen diesen Schichten sind Trennschichten T aus einem im interessierenden Spektralbereich transparenten Mate­ rial mit Oberflächen in optischer Qualität vorhanden.The partial perspective view shown in FIG. 1 of an example of an achromatic phase delay element according to the invention has on the outer sides; seen in relation to the ray of light; arranged transparent substrates S with surfaces of optical quality and parallel orientation. In between, liquid crystal layers LC₁ to LC k are arranged, at the outer interfaces of which there are pairs of opposite orientation layers R₁ to R k and, in an improving manner, additional transparent, electrically conductive electrode pairs E₁ to E k are present. Between these layers there are separating layers T made of a material which is transparent in the spectral region of interest and has surfaces of optical quality.

Die Dicke der einzelnen Flüssigkristallschichten LCi wird durch Abstandshalter Ai, die aus Glasfasern, My­ larfolien oder aufgedampftem Quarzglas bestehen, vor­ gegeben. Die Abstandshalter Ai haben bevorzugt das gewünschte Dickenmaß di für die i-te Flüssigkristall­ schicht. Der gleiche Abstand wird auch für die gegen­ einander weisenden Flächen der Orientierungsschicht Ri mit dem jeweiligen Abstandshalter Ai vorgegeben.The thickness of the individual liquid crystal layers LC i is given by spacers A i , which consist of glass fibers, My larfolien or evaporated quartz glass, before. The spacers A i preferably have the desired thickness dimension d i for the i th liquid crystal layer. The same distance is also specified for the mutually facing surfaces of the orientation layer R i with the respective spacer A i .

Diese Orientierungsschichten R₁ bis Rk, die die Aus­ richtung der Flüssigkristalle in den jeweiligen Flüs­ sigkristallschichten LC₁ bis LCk bestimmen, sind be­ vorzugt aus gebürstetem Polyimid gebildet. Die Dicke dieser Orientierungsschichten R₁ bis Rk liegt zur Ge­ währleistung eines hohen Transmissionsgrades im Be­ reich von ca. 100 nm. Die Reibrichtung ist für die je eine Flüssigkristallschicht LCi paarweise einschlie­ ßenden Orientierungsschichten Ri parallel. Die jewei­ lige Reibrichtung eines Paares folgt entweder der in der Fig. 1 eingezeichneten x-Achse oder y-Achse, je nach dem mit dem Gleichungssystem (1.1-1.k) für die betreffende Flüssigkristallschicht LC₁ ermittelten Ergebnis.These orientation layers R₁ to R k , which determine the direction of the liquid crystals in the respective liquid crystal layers LC₁ to LC k , are preferably formed from brushed polyimide. The thickness of these orientation layers R 1 to R k is to ensure a high transmittance in the region of about 100 nm. The rubbing direction is parallel for the orientation layers R i, each including a liquid crystal layer LC i . The respective direction of friction of a pair follows either the x-axis or y-axis shown in FIG. 1, depending on the result obtained with the system of equations (1.1-1.k) for the liquid crystal layer LC 1 in question.

Genau wie die Reibrichtung und damit die Orientierung der Flüssigkeitskristallschichten LCi, wird auch die Dicke der jeweiligen Flüssigkristallschichten LCi in Abhängigkeit von den optischen Eigenschaften der für die Schicht verwendeten Flüssigkristalle und dem aus­ gewählten Spektralbereich mit genanntem Gleichungs­ system (1.1-1.k) bestimmt. Dabei liegt auch die Dicke der Flüssigkristallschichten LCi im µm-Bereich.Just like the rubbing direction and thus the orientation of the liquid crystal layers LC i , the thickness of the respective liquid crystal layers LC i is dependent on the optical properties of the liquid crystals used for the layer and the selected spectral range with the equation system mentioned (1.1-1.k) certainly. The thickness of the liquid crystal layers LC i is in the µm range.

Die verwendeten Flüssigkristalle können den jeweili­ gen Anforderungen entsprechend ausgewählt werden.The liquid crystals used can each selected according to requirements.

Zur Kompensation von Temperaturschwankungen, Ferti­ gungstoleranzen oder Durchstimmung der Phasenverzöge­ rung δ können Steuerspannungen Ui an das jeweilige Paar transparenter Elektroden Ei angelegt werden, die gegebenenfalls mit einem nicht dargestellten Steuer- oder Regelkreis beeinflußbar sind. Zur Unterdrückung elektrochemischer Reaktionen werden Wechselspannungen von ca. 1 kHz ohne Gleichstrom-Offset eingesetzt.To compensate for temperature fluctuations, manufacturing tolerances or tuning the phase delay δ, control voltages U i can be applied to the respective pair of transparent electrodes E i , which can optionally be influenced by a control or regulating circuit, not shown. To suppress electrochemical reactions, AC voltages of approx. 1 kHz are used without a DC offset.

Als Material für die Elektroden Ei kommt in Schicht­ dicken im Bereich von 5-150 nm, bevorzugt von 10- 100 nm, aufgedampftes Indium-Zinn-Oxid zum Einsatz, um eine hohe Transmission vom Bereich des ultravio­ letten bis zum infraroten Spektralbereich zu sichern.Evaporated indium-tin oxide is used as the material for the electrodes E i in layer thicknesses in the range from 5-150 nm, preferably from 10-100 nm, in order to ensure high transmission from the ultraviolet to the infrared spectral range .

In der Fig. 3 ist ein Beispiel einer rechnerisch ermittelten Phasenverzögerung δ eines zweischichtigen Phasenverzögerungselementes mit den Flüssigkristallen NP-5, Hersteller Merck Chemikalien, Deutschland, und RO-TN-403, Hersteller BDH chemicals, England, und in Fig. 2 ein Beispiel für eine Platte aus Quarz und Magnesiumfluorid dargestellt.In Fig. 3 is an example of a calculated phase delay δ of a two-layer phase delay element with the liquid crystals NP-5, manufacturer Merck Chemicals, Germany, and RO-TN-403, manufacturer BDH chemicals, England, and in Fig. 2, an example for a plate made of quartz and magnesium fluoride is shown.

Die notwendigen Doppelbrechungsdaten für die Flüssig­ kristalle wurden Shin-Tson Wu, Phys. Rev. A 33, 1270 (1986) und S.T. Wu, A.M. Lackner, U. Efron, Appl. Opt. 26, 3441 (1987) entnommen.The necessary birefringence data for the liquid crystals became Shin-Tson Wu, Phys. Rev. A 33, 1270 (1986) and S.T. Wu, A.M. Lackner, U. Efron, Appl. Opt. 26, 3441 (1987).

Die Figur, Dicken und Doppelbrechung für Quarz und Magnesiumfluorid sind K. Serkowski, "Methods of Expe­ rimental Physics", ed. N. Carleton, Academie Press York/London, Vol. 12A, 361 (1974) entnommen.The figure, thickness and birefringence for quartz and Magnesium fluoride are K. Serkowski, "Methods of Expe rimental physics ", ed. N. Carleton, Academie Press York / London, Vol. 12A, 361 (1974).

Die Schichtdicke für NP-5 beträgt 4,6 µm, und für RO- TN-403 beträgt sie 6,5 µm. Dies entspricht bei einer Wellenlänge von 750 nm einer Ordnung von m=1 für bei­ de Flüssigkristallarten.The layer thickness for NP-5 is 4.6 µm, and for RO- TN-403 is 6.5 µm. This corresponds to a  Wavelength of 750 nm of an order of m = 1 for at de Liquid crystal types.

Die entsprechende Kristallplatte weist bei 500 nm eine Ordnung von m=6 für Magnesiumfluorid mit einer Dicke von 0,262 mm und eine Ordnung von m=5 für Quarz mit einer Dicke von 0,304 mm auf.The corresponding crystal plate points at 500 nm an order of m = 6 for magnesium fluoride with a Thickness of 0.262 mm and an order of m = 5 for quartz with a thickness of 0.304 mm.

Daraus ergibt es sich, daß der nutzbare Öffnungswin­ kel bei Verwendung geeigneter Flüssigkristalle gegen­ über den Kristallplatten entscheidend verbessert wird. Die Rotverschiebung des achromatischen Bereichs ist im Falle des betrachteten Flüssigkristallpaares durch das Kreuzen der Dispersionskurven der Doppel­ brechung bei etwa 750 nm für die Flüssigkristalle und bei etwa 500 nm für Quarz und Magnesiumfluorid be­ gründet.It follows that the usable opening win against the use of suitable liquid crystals Significantly improved over the crystal plates becomes. The red shift of the achromatic area is in the case of the liquid crystal pair under consideration by crossing the double dispersion curves refraction at about 750 nm for the liquid crystals and at about 500 nm for quartz and magnesium fluoride founds.

Eine Veränderung/Verschiebung des achromatischen Wel­ lenlängenbereiches läßt sich auch mit der Verwendung anderer Flüssigkristalle erreichen.A change / shift in the achromatic world length range can also be used other liquid crystals.

Wie in diesem Beispiel gezeigt, sind unterschiedliche Paare bzw. auch eine Mehrzahl von Flüssigkristallen mit sehr unterschiedlichen Dispersionen der Doppel­ brechung erhältlich, um beim Achromatisieren mit der beschriebenen Methode die Ordnung m der einzelnen Schichten und so die Winkelabhängigkeit der Phasen­ verzögerung gegenüber den herkömmlichen in der Kri­ stalloptik verwendeten Paare Quarz und Magnesiumfluo­ rid, sehr zu verringern.As shown in this example, are different Pairs or a plurality of liquid crystals with very different dispersions of the doubles refraction available in order to achromatize with the described method the order m of each Layers and so the angle dependence of the phases delay compared to the conventional in the kri stall optics used pairs of quartz and magnesium fluo rid to decrease very.

Eine weitere Verbesserung der Achromasie eines erfin­ dungsgemäßen Phasenverzögerungselementes läßt sich mit neu zu synthetisierenden Flüssigkristallen errei­ chen, die neben der prominenten Absorption im Ultra­ violetten eine weitere prominente Absorption im nahen Infraroten aufweisen. Die Dispersion der Doppelbre­ chung mit der Wellenlänge dieser Flüssigkristalle im Sichtbaren weicht von dem normalen Verhalten (bei zunehmender Wellenlänge streng monoton fallend ohne Wendepunkt) dahingehend ab, daß entweder die Doppel­ brechung im Roten ansteigt oder ein Wendepunkt vor­ handen ist. In beiden Fällen läßt sich durch Kombina­ tion mit einer herkömmlichen Flüssigkristallschicht eine bessere Anpassung an den optimalen Verlauf (Dop­ pelbrechung proportional zu λ, vgl. Gleichungssystem (1.1-1.k)) erreichen.A further improvement of the achromasia of an invented phase delay element according to the invention can with newly synthesized liquid crystals  chen, in addition to the prominent absorption in the Ultra violet another prominent absorption in the near Have infrared. The dispersion of the double bread chung with the wavelength of these liquid crystals in Visible deviates from normal behavior (at increasing wavelength strictly falling monotonously without Turning point) in that either the double refraction in red or a turning point is there. In both cases, Kombina tion with a conventional liquid crystal layer a better adaptation to the optimal course (Dop refraction proportional to λ, cf. System of equations (1.1-1.k)).

Eine weitere Verbesserung der Achromasie durch Hin­ tereinanderschaltung mehrerer der beschriebenen Ele­ mente mit unterschiedlichen Orientierungen der schnellen Achsen, basierend auf den von Pancharatnam in Proc. Ind. Acad. Sci. A 41, 130 u. 137 (1955) und Mc Intyre/Harris in J. Opt. Soc. Am. 58, 1575 (1968) vorgeschlagenen Vorgehensweisen, ist ebenfalls mög­ lich. Dabei ist jedoch zu beachten, daß bei einer Änderung der Soll-Verzögerung von z. B. λ/2 auf λ/4 neben den Phasenverzögerungen der einzelnen Flüssig­ kristallschichten, die ja über die angelegte Wechsel­ spannung regelbar sind, auch die Orientierungen der schnellen Achsen zueinander geändert werden müssen. Dadurch wird entweder die Möglichkeit der Regelung der Phasenverzögerung verloren, oder es muß jedes Element einzeln exakt mechanisch justiert werden kön­ nen.A further improvement of achromasia by Hin tereineinerschaltung several of the described Ele elements with different orientations of the fast axes, based on those of Pancharatnam in proc. Ind. Acad. Sci. A 41, 130 u. 137 (1955) and Mc Intyre / Harris in J. Opt. Soc. At the. 58, 1575 (1968) proposed procedures is also possible Lich. However, it should be noted that with a Change of the target delay of z. B. λ / 2 to λ / 4 in addition to the phase delays of the individual liquids crystal layers that yes about the created bills are adjustable, also the orientations of the fast axes must be changed to each other. This will either be the possibility of regulation the phase lag is lost, or it must be any Element can be mechanically adjusted individually nen.

Claims (16)

1. Achromatisches Phasenverzögerungselement mit mehreren Flüssigkristallschichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschichten (LC₁-LCk) aus unterschiedlichen Flüssigkristallen gebildet sind, wobei die schnellen Achsen der Flüssigkri­ stallschichten (LC₁-LCk) parallel und/oder or­ thogonal zueinander orientiert sind.1. achromatic phase delay element with a plurality of liquid crystal layers, characterized in that the liquid crystal layers (LC₁-LC k ) are formed from different liquid crystals, the fast axes of the liquid crystal stall layers (LC₁-LC k ) being oriented parallel and / or orthogonally to one another. 2. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschichten (LC₁-LCk) un­ terschiedliche Dicken (di) aufweisen.2. achromatic phase delay element according to claim 1, characterized in that the liquid crystal layers (LC₁-LC k ) un have different thicknesses (d i ). 3. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschichten (LC₁-LCk) von Orientierungsschichten (R₁-Rk) eingefaßt sind.3. achromatic phase delay element according to claim 1, characterized in that the liquid crystal layers (LC₁-LC k ) of orientation layers (R₁-R k ) are bordered. 4. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Strahlengang des Lichtes äußeren Flüssigkristallschichten (LC₁) und (LCk) und die Orientierungsschichten (R₁) und (Rk) auf Sub­ straten (S) aufgebracht sind. 4. Achromatic phase delay element according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the outer liquid crystal layers in the beam path of light (LC₁) and (LC k ) and the orientation layers (R₁) and (R k ) applied to substrates (S) are. 5. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsschichten (R₁-Rk) und Flüs­ sigkristallschichten (LC₁-LCk) zwischen transparenten, leitfähigen Elektroden (E₁-Ek) angeordnet sind.5. achromatic phase delay element according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the orientation layers (R₁-R k ) and liquid crystal layers (LC₁-LC k ) are arranged between transparent, conductive electrodes (E₁-E k ). 6. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß transparente Elemente (T) zwischen den Flüssigkristallschichten (LC₁-LCk), den Orien­ tierungsschichten (R₁-Rk) und den leitfähigen Elektroden (E₁-Ek) angeordnet sind.6. Achromatic phase delay element according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that transparent elements (T) between the liquid crystal layers (LC₁-LC k ), the orientation layers (R₁-R k ) and the conductive electrodes (E₁-E k ) are arranged. 7. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierung der Flüssigkristallschich­ ten (LC₁-LCk) durch Reiben der Orientierungs­ schichten (R₁-Rk) in einer bestimmten Richtung vorgegeben ist.7. achromatic phase delay element according to claim 3, characterized in that the orientation of the liquid crystal layers th (LC₁-LC k ) by rubbing the orientation layers (R₁-R k ) is predetermined in a certain direction. 8. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsschichten (R₁-Rk) aus ge­ bürstetem Polyimid gebildet sind. 8. achromatic phase delay element according to at least one of claims 3 to 7, characterized in that the orientation layers (R₁-R k ) are formed from GE brushed polyimide. 9. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Elektroden (E₁-Ek) auf den Substraten (S) und den transparenten Elementen (T) aufgebracht sind.9. achromatic phase delay element according to at least one of claims 5 to 8, characterized in that the conductive electrodes (E₁-E k ) on the substrates (S) and the transparent elements (T) are applied. 10. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähigen Elektroden (E₁-Ek) aufge­ dampftes Indium-Zinn-Oxid sind, an die Steuer­ spannungen anlegbar sind.10. Achromatic phase delay element according to one of claims 5 to 9, characterized in that the conductive electrodes (E₁-E k ) are vaporized indium tin oxide, to the control voltages can be applied. 11. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Wechselspannungen ohne Gleichstrom-Offset anlegbar sind.11. Achromatic phase delay element after at least one of claims 5 to 10, characterized, that AC voltages without DC offset can be created. 12. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Flüssigkristallschichten (LC₁- LCk) mit zwischen den Orientierungsschichten (R₁-Rk) angeordneten Abstandshaltern (A) vorge­ geben ist.12. Achromatic phase delay element according to claim 1, characterized in that the thickness of the liquid crystal layers (LC₁-LC k ) with spacers (A) arranged between the orientation layers (R₁-R k ) is provided. 13. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (A) aus Glasfasern, My­ larfolien oder aufgedampftem Quarzglas gebildet sind. 13. Achromatic phase delay element after Claim 12 characterized, that the spacers (A) made of glass fibers, My Lar foils or evaporated quartz glass are.   14. Achromatisches Phasenverzögerungselement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschichten (LC₁-LCk) aus nematischen Flüssigkristallen gebildet sind.14. Achromatic phase delay element according to at least one of claims 1 to 13, characterized in that the liquid crystal layers (LC₁-LC k ) are formed from nematic liquid crystals. 15. Verfahren zur Herstellung eines achromatischen Phasenverzögerungselementes unter Verwendung von mehreren Flüssigkristallschichten, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Substraten und Trennschichten Flüs­ sigkristallschichten mit paralleler und orthoga­ naler Anordnung der schnellen Achsen von Paaren mit in einer Richtung geriebenen oder gebürste­ ten Orientierungsschichten eingefaßt werden, die die Orientierung der Flüssigkristalle bestimmen.15. Process for producing an achromatic Phase delay element using several liquid crystal layers, characterized, that rivers between substrates and separating layers sig crystal layers with parallel and orthoga nal arrangement of the fast axes of pairs with rubbed or brushed in one direction th orientation layers that are determine the orientation of the liquid crystals. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die Orientierungsschichten mit auf Sub­ straten und Trennschichten aufgedampften, elek­ trisch leitenden Elektrodenpaaren eingefaßt wer­ den, an die eine Wechselspannung angelegt wird.16. The method according to claim 15, characterized in net that the orientation layers with on Sub straten and separating layers evaporated, elec trically conductive pairs of electrodes the one to which an AC voltage is applied.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19631171A1 (en) * 1995-08-02 1997-02-06 Nikon Corp Optical glass used in optical polarisation system - having specified photoelastic constant in specified wavelength region
US5969861A (en) * 1994-02-07 1999-10-19 Nikon Corporation Polarizing optical system
US6432854B1 (en) 1994-02-07 2002-08-13 Nikon Corporation Optical glass for polarizing optical system, production process therefor and polarizing beam splitter

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19852890A1 (en) 1998-11-17 2000-05-18 Deutsche Telekom Ag Electro-optical light modulator
US6594063B1 (en) 1999-09-15 2003-07-15 Spectraswitch, Inc. Birefringent optical device
US6735016B1 (en) 1999-09-15 2004-05-11 Spectraswitch, Inc. Electro-optically controllable polarization insensitive optical device
WO2016111019A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Liquid-crystal achromatic phase modulator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4314349A1 (en) * 1992-04-30 1993-11-04 Samsung Electronic Devices FILM FOR COMPENSATING AN OPTICAL PHASE DELAY

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5347382A (en) * 1992-04-23 1994-09-13 Rumbaugh Scott H Liquid crystal cell retarder with driving beyond retardance value and two cells for high speed
DE4231390A1 (en) * 1992-09-19 1994-03-24 Licentia Gmbh Ferroelectric liquid crystal display device - uses optical device to control rotation of polarisation plane of transmitted light to improve contrast characteristics

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4314349A1 (en) * 1992-04-30 1993-11-04 Samsung Electronic Devices FILM FOR COMPENSATING AN OPTICAL PHASE DELAY

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5969861A (en) * 1994-02-07 1999-10-19 Nikon Corporation Polarizing optical system
US6432854B1 (en) 1994-02-07 2002-08-13 Nikon Corporation Optical glass for polarizing optical system, production process therefor and polarizing beam splitter
DE19631171A1 (en) * 1995-08-02 1997-02-06 Nikon Corp Optical glass used in optical polarisation system - having specified photoelastic constant in specified wavelength region

Also Published As

Publication number Publication date
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