JPS62249107A - 偏光ビ−ムスプリツタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ホログラフインクに作成される位相型回折格子を、Ｓ偏
光とＰ偏光との回折効率の差が大きくなるように作成す
ることで、位相型回折格子によって偏光ビームスプリッ
タを実現可能とする。

〔産業上の利用分野〕

情報の大容量記憶装置として光ディスクの研究・開発が
盛んになされている。光ディスクへの書込み／読取りは
光ヘッドで行なわれるが、その光学系には、光ディスク
への入射光から反射光を分離する偏光ビームスプリッタ
が用いられている。

本発明は、この偏光ビームスプリッタを小型軽量化する
ものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の光学レンズを用いた光ピツクアップの側
面図である。半導体レーザＬＤから出射した直線偏光ビ
ームは、コリメートレンズ１で平行光に変換された後、
真円補正プリズム２−偏光ビームスブリソタ３−１／４
波長板４の光路を経て、対物レンズ５で絞られ、光ディ
スク６に照射される。そして情報を読取った反射ビーム
は、対物レンズ５−１／４波長板４−偏光ビームスブリ
ソタ３−集光レンズ７−光検知器８の光路を通り、光検
知器８によって電気信号に変換される。

このように従来の光ピツクアップでは、多数の群レンズ
や、プリズムを使用した偏光ビームスプリッタを使用し
ているため、光ピツクアップが大型でかつ重量が大きく
なり、高速駆動に支障を来している。

すなわち偏光ビームスプリッタ３は、第６図（ａ）（ｂ
）に示すように、２つの直角プリズム３１と３２の間に
偏光分離膜１０を挟んだ構成になっている。

そのため、（ａ）のようにＳ偏光が入射すると、該偏光
分離膜１０で反射され、（ｂ）のようにＰ偏光が入射す
ると偏光分離膜１０を透過し、Ｓ偏光とＰ偏光との分離
が行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこのように偏光分離膜を用いたものは、偏光分
離膜をプリズムで挟むため重量が重くなり、平板ではさ
む場合でも、多層膜構造であるため、コスト高になると
いう欠点がある。

また第７図（ａ）　（ｂ）のように、表面レリーフ型回
折格子１１を用い、その格子溝と平行方向のＳ偏光は回
折し、格子溝と交差する方向のＰ偏光は透過する性質を
利用した偏光ビームスプリッタも試みられている。とこ
ろがこのように表面レリーフ型回折格子を用いたものは
、表面に微細な格子溝を有しているため、表面保護が困
難であるという問題がある。

本発明の技術的課題は、従来の偏光ビームスプリッタに
おけるこのような問題を解消し、表面保護′などが容易
で取扱いが簡便となり、かつ小型・軽量の偏光ビームス
プリッタを実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による偏光ビームスプリッタの基本原理
を説明する断面図である。本発明は、ホログラフィック
に作成される位相型回折格子を偏光ビームスプリッタと
して使用可能とするものである。位相型回折格子は、２
つの光をホログラム媒体に照射し、互いに干渉させて露
光・現像することで作成される。その際、屈折率が周期
的に異なる干渉縞が形成され、回折作用が得られる。と
ころが、位相型回折格子は、その作成方法によって、Ｓ
偏光とＰ偏光とで回折効率に顕著な差を持たせうろこと
が判明した。例えば、回折格子の空間周波数と使用波長
の積によって、Ｓ偏光とＰ偏光との回折効率に大きな変
化が生じる。このように、Ｓ偏光とＰ偏光とで回折効率
の異なる領域で、位相型回折格子を作成することにより
、位相型回折格子を偏光ビームスプリッタとして使用す
るものである。

〔作用〕

Ｓ偏光とＰ偏光とで回折効率が異なり、例えばＳ偏光の
回折効率がＰ偏光のそれより大きくなるように作成する
ことで、第１図のようにＳ偏光が入射したときは回折さ
れ、Ｐ偏光が入射したときは、真直ぐ透過する。そのた
め、位相型回折格子においても、入射光の偏光面の違い
によって、偏光分離が行なわれる。

〔実施例〕

次に本発明による偏光ビームスプリッタが実際上どのよ
うに具体化されるかを実施例で説明する。

第２図は位相型回折格子の作成方法を示す側面図である
。基板１３にホログラム材料としてＰＶＣｚ　（ポリ−
Ｎ−ビニルカルバゾール）系材料を塗布し、その上に２
つの平行光Ｌ１、Ｌ２を、入射角θをもって照射し、干
渉露光を行なう。このとき、入射角θの選定によって、
回折格子の空間周波数を設定できる。すなわち入射角θ
を大きくして、２つのビームし１、Ｌ２の交角を大きく
すると、空間周波数が増大する。露光後、現像すること
で、位相型回折格子が得られる。

第２図に示すように、等角の２つの平行光Ｌ１、Ｌ２の
角度θを変えて、種々の空間周波数で膜厚２μｍのＰＶ
Ｃｚ系ホログラムを作成する。このようにして作成した
ホログラムを種々の波長の直線偏光レーザで再生し、偏
光特性評価を行った結果を第３図に示す。第３図の縦軸
は回折効率、横軸は空間周波数と使用波長の積（以下ｆ
・λと略記する）である。破線ＳがＳ偏光の回折効率、
ＰがＰ偏光の回折効率である。この特性図から明らかな
ように、ｆ・λによって回折効率ηが異なる。特に、ｆ
・λが１８２を上回ると、Ｓ偏光とＰ偏光との偏光特性
に顕著な違いが表われて（ることがわかる。

このようにＳ偏光とＰ偏光との回折効率の差の大きい領
域で、位相型回折格子を作成し、偏光ビームスプリッタ
として使用すると、優れた偏光分離効果が得られる。

さらに具体的な例として、ｆ・λ＝１．６３に着目し、
Ｓ偏光およびＰ偏光の偏光面と回折格子との成す角度を
変えて回折効率を見ると、第４図に示す特性が得られる
。この図は、空間周波数２５００本／ｆｆ＋ｍ、再生波
長　６３３ｎｍにおける結果である。

これから明らかなように、入射光と位相型回折格子との
間に、１／２波長板などを入れて、Ｓ偏光およびＰ偏光
の偏光面を位相型回折格子に対し次第にずらしていくと
、Ｓ偏光の回折効率は次第に低下し、Ｐ偏光の回折効率
が次第に増加している。

そして丁度４５°回転した状態では、回折効率が逆転し
ている。

したがってこの位相型回折格子を偏光ビームスプリッタ
として使用する場合、Ｓ偏光の偏光面が回折格子に対し
０°すなわち平行となるように直線偏光を入射すること
で、良好な偏光分離作用が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、位相型回折格子でも偏光
ビームスプリッタを実現できるため、従来ノブリズム式
偏光ビームスプリッタに比べ、薄くかつ小型軽量化され
る。しかも表面レリーフ型回折格子と違って、表面が平
らなため、表面保護の問題がなく、かつ取扱いも簡便と
なり、低コストな偏光ビーム・スブリフタが実現できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による偏光ビームスプリッタの基本原理
を説明する断面図、第２図は本発明による位相型回折格
子の作成方法を示す側面図、第３図はｆ・λに対するＳ
偏光とＰ偏光との回折効率の差を示す特性図、第４図は
Ｓ偏光およびＰ偏光の回折格子に対するずれ角と回折効
率との関係を示す特性図、第５図は従来の光ピツクアッ
プを示す側面図、第６図は従来のプリズム式偏光ビーム
スプリッタを示す斜視図、第７図は従来の表面レリーフ
型回折格子による偏光ビームスプリッタの斜視図である
。 図において、３は偏光ビームスプリッタ、３１．３２は
プリズム、１０は偏光分離膜、１１は表面レリーフ型回
折格子、１２は位相型回折格子、１３は基板をそれぞれ
示す。 特許出願人　　　　　富士通株式会社 代理人　弁理士　　　青　柳　　　稔 第１図 第２図 ｆ入 第３図 チ・λ　８１６うｌ（之タ丁１七Ｊ−負５念龜−８虹。 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、複数の光の干渉・露光によって作成される位相
   型回折格子を、Ｓ偏光とＰ偏光との回折効率の差が大き
   くなる領域で作成することによって、位相型回折格子に
   よって偏光分離を行なうことを特徴とする偏光ビームス
   プリッタ。
2. （２）、前記位相型回折格子の材料がカルバゾール環を
   有する重合体を主剤とする材料であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の偏光ビームスプリッタ
   。
3. （３）、前記カルバゾール環を有する重合体がポリビニ
   ルカルバゾール（ＰＶＣｚ）であることを特徴とする特
   許請求の範囲第（２）項記載の偏光ビームスプリッタ。
4. （４）、前記位相型回折格子の空間周波数と使用波長の
   積が１．２より大きいことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の偏光ビームスプリッタ。