図面 (/)

技術 円偏光変換器

出願人 株式会社東芝
発明者 片山雅弘
出願日 1994年5月17日 (26年6ヶ月経過) 出願番号 1994-102480
公開日 1995年11月28日 (24年11ヶ月経過) 公開番号 1995-311311
状態 拒絶査定
技術分野 回折格子、偏光要素、ホログラム光学素子 偏光要素
主要キーワード 任意定数 円偏光器 発射光 フレネルロム 姿勢決定 固体差 円偏光素子 入出射光
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年11月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

目的

円偏光素子からの出射光が完全な円偏光でない場合でも、目的地に於いて円偏光を得ることができる円偏光交換器を提供することを主な目的とする。

構成

円偏光ミラー13から出射直後及び目的地に於ける出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトル位相差振幅比を測定する位相差振幅比測定装置26と、この位相差振幅比測定装置26により測定された位相差、振幅比に基づいて補正値を算出するための補正値算出部23と、円偏光ミラー13の入射光及び出射光に関する情報を具備するデータベース22と、この情報に基づいて、補正値算出部23に算出された補正値にするために円偏光ミラー13の姿勢を決定するためのミラー姿勢決定部24と、ミラー姿勢決定部24により決定された姿勢に円偏光ミラー13の姿勢を調整するための駆動機構制御部25とを具備したことを特徴とする。

概要

背景

従来より、直線偏光から円偏光への変換は、円偏光ミラー反射型)、1/4λ波長板透過型)、フレネルロムといった位相差板により行なわれている。すなわち、図4(A)に示すような直線偏光は、図4(B)に示すように、円偏光素子により、その偏光成分がXYの直交座標において、直交2成分に分割される。

そして、図5(A)に示すように、この分割された光の位相は互いに90度ずらされる。これにより、2つの直交成分で互いの位相が90度ずれるため、光の電界ベクトルは図5(B)に示すように円周を描くようになり、円偏光が形成される。

図6に、円偏光ミラーを用いた直線偏光から円偏光への変換を説明するための図を示す。同図に示すように、円偏光ミラー1の場合、入射光2と出射光3で作る面4(以下「入射面」と記す。)とミラー面の交わりの直線l1 及びこれに垂直で反射点を通る直線l2 を直交座標として入射直線偏光を分割する。

従って、入射光の入射角45度で、直線偏光の向きを入射面に対して45度の光を入射させると、円偏光となって出射する。ところで、レーザ発振器発射光増幅器増幅する場合、偏光素子の耐光強度上の問題から、レーザ光強度の弱い発振器の近くに円偏光変換器を置き、上述の円偏光ミラー等によって円偏光に変換された光を数枚のミラーを介して目的地へ光を伝送するが、ミラーや増幅器により位相差振幅比がずれ、目的地で完全な円偏光が得られないことが起きる。

その際には、偏光素子からの出射光を完全な円偏光とし、目的地での光軸に垂直な直交2成分に分割された位相差を(π/2)−δ2 、振幅比をβとすると、円偏光素子から出射直後の光の位相差a、振幅比がαが、a=(π/2)+δ2,α=1/βとなるような補正値で円偏光素子を調節して、目的地に於いて完全な円偏光を得ていた。

概要

円偏光素子からの出射光が完全な円偏光でない場合でも、目的地に於いて円偏光を得ることができる円偏光交換器を提供することを主な目的とする。

円偏光ミラー13から出射直後及び目的地に於ける出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの位相差、振幅比を測定する位相差振幅比測定装置26と、この位相差振幅比測定装置26により測定された位相差、振幅比に基づいて補正値を算出するための補正値算出部23と、円偏光ミラー13の入射光及び出射光に関する情報を具備するデータベース22と、この情報に基づいて、補正値算出部23に算出された補正値にするために円偏光ミラー13の姿勢を決定するためのミラー姿勢決定部24と、ミラー姿勢決定部24により決定された姿勢に円偏光ミラー13の姿勢を調整するための駆動機構制御部25とを具備したことを特徴とする。

目的

その上、補正値が求まっても、どのように偏光素子を調節すれば補正値通りの楕円偏光が出射されるかが不明である。本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、直線偏光を円偏光変換素子の入力とし、その出射光を円偏光を必要とする目的地点に於いて円偏光とするための円偏光変換器に於いて、円偏光素子からの出射光が完全な円偏光でない場合でも、目的地で円偏光を得るために円偏光素子出射光の位相差、振幅比をいくらにすればよいか(以下、「補正値」と記す。)が簡単に求まり、補正値通りの楕円偏光を得るために円偏光素子の姿勢調節を行なうことができる、優れた円偏光交換器を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

直線偏光円偏光変換素子入射し、その出射光目的地点で円偏光とするための円偏光変換器に於いて、前記円偏光変換素子から出射直後の出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトル位相差a及び振幅比αを、次式に示す補正値補正する位相差、振幅比補正手段を具備したことを特徴とする円偏光変換器。a=(π/2)+δ2 −δ4α=γ/β但し、円偏光変換素子から出射直後の出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの位相差を(π/2)−δ4 、振幅比をγ、円偏光変換素子から目的地まで伝送された時の位相差を(π/2)−δ2 、振幅比をβ、δ4 ,δ2 を任意定数とする。

請求項2

直線偏光を円偏光変換素子に入射し、その出射光を目的地点で円偏光とするための円偏光変換器に於いて、前記円偏光変換素子から出射直後の出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの位相差、振幅比を測定する第1測定手段と、前記円偏光変換素子から出射された出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの目的地に於ける位相差、振幅比を測定する第2測定手段と、前記第1及び第2測定手段により測定された位相差、振幅比に基づいて前記補正値を算出するための補正値算出手段と、前記円偏光変換素子の入射光及び出射光に関する情報を具備するデータベース部と、このデータベース部の情報に基づいて、前記補正値算出手段により算出された補正値にするために前記円偏光変換素子の姿勢を決定する円偏光変換素子姿勢決定手段と、この円偏光変換素子姿勢決定手段により決定された姿勢に前記円偏光変換素子の姿勢を調整する駆動部と、を具備したことを特徴とする円偏光変換器。

技術分野

0001

本発明は、レーザ光直線偏光から円偏光に変換する円偏光変換器に関する。

背景技術

0002

従来より、直線偏光から円偏光への変換は、円偏光ミラー反射型)、1/4λ波長板透過型)、フレネルロムといった位相差板により行なわれている。すなわち、図4(A)に示すような直線偏光は、図4(B)に示すように、円偏光素子により、その偏光成分がXYの直交座標において、直交2成分に分割される。

0003

そして、図5(A)に示すように、この分割された光の位相は互いに90度ずらされる。これにより、2つの直交成分で互いの位相が90度ずれるため、光の電界ベクトル図5(B)に示すように円周を描くようになり、円偏光が形成される。

0004

図6に、円偏光ミラーを用いた直線偏光から円偏光への変換を説明するための図を示す。同図に示すように、円偏光ミラー1の場合、入射光2と出射光3で作る面4(以下「入射面」と記す。)とミラー面の交わりの直線l1 及びこれに垂直で反射点を通る直線l2 を直交座標として入射直線偏光を分割する。

0005

従って、入射光の入射角45度で、直線偏光の向きを入射面に対して45度の光を入射させると、円偏光となって出射する。ところで、レーザ発振器発射光増幅器増幅する場合、偏光素子の耐光強度上の問題から、レーザ光強度の弱い発振器の近くに円偏光変換器を置き、上述の円偏光ミラー等によって円偏光に変換された光を数枚のミラーを介して目的地へ光を伝送するが、ミラーや増幅器により位相差振幅比がずれ、目的地で完全な円偏光が得られないことが起きる。

0006

その際には、偏光素子からの出射光を完全な円偏光とし、目的地での光軸に垂直な直交2成分に分割された位相差を(π/2)−δ2 、振幅比をβとすると、円偏光素子から出射直後の光の位相差a、振幅比がαが、a=(π/2)+δ2,α=1/βとなるような補正値で円偏光素子を調節して、目的地に於いて完全な円偏光を得ていた。

発明が解決しようとする課題

0007

ところが、円偏光素子にて完全な円偏光を作ろうとすると、入射光の入射角や円偏光素子に対する偏光の向きを正確に設定しなければならず、また、正確に設定しても円偏光素子の製作精度上の問題により完全な円偏光が出射されるとは限らない。

0008

その上、補正値が求まっても、どのように偏光素子を調節すれば補正値通りの楕円偏光が出射されるかが不明である。本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、直線偏光を円偏光変換素子の入力とし、その出射光を円偏光を必要とする目的地点に於いて円偏光とするための円偏光変換器に於いて、円偏光素子からの出射光が完全な円偏光でない場合でも、目的地で円偏光を得るために円偏光素子出射光の位相差、振幅比をいくらにすればよいか(以下、「補正値」と記す。)が簡単に求まり、補正値通りの楕円偏光を得るために円偏光素子の姿勢調節を行なうことができる、優れた円偏光交換器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するために、まず、請求項1に係る発明の円偏光変換器は、直線偏光を円偏光変換素子に入射し、その出射光を目的地点で円偏光とするための円偏光変換器に於いて、前記円偏光変換素子から出射直後の出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの位相差a及び振幅比αを、次式に示す補正値に補正する位相差、振幅比補正手段を具備したことを特徴とする。

0010

a=(π/2)+δ2 −δ4
α=γ/β
但し、円偏光変換素子から出射直後の出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの位相差を(π/2)−δ4 、振幅比をγ、円偏光変換素子から目的地まで伝送された時の位相差を(π/2)−δ2 、振幅比をβ、δ4 ,δ2 を任意定数とする。

0011

また、請求項2に係る発明の円偏光変換器は、直線偏光を円偏光変換素子に入射し、その出射光を目的地点で円偏光とするための円偏光変換器に於いて、前記円偏光変換素子から出射直後の出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの位相差、振幅比を測定する第1測定手段と、前記円偏光変換素子から出射された出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの目的地に於ける位相差、振幅比を測定する第2測定手段と、前記第1及び第2測定手段により測定された位相差、振幅比に基づいて前記補正値を算出するための補正値算出手段と、前記円偏光変換素子の入射光及び出射光に関する情報を具備するデータベース部と、このデータベース部の情報に基づいて、前記補正値算出手段により算出された補正値にするために前記円偏光変換素子の姿勢を決定する円偏光変換素子姿勢決定手段と、この円偏光変換素子姿勢決定手段により決定された姿勢に前記円偏光変換素子の姿勢を調整する駆動部と、を具備したことを特徴とする。

0012

従って、まず、請求項1に係る発明の円偏光変換器に於いては、目的地との間に円偏光を狂わす要素があっても、請求項1に記載した補正値をもって、円偏光交換器からの出射光を補正するので目的地に於いて完全な円偏光が得られる。

0013

また、請求項2に係る発明の円偏光変換器に於いては、第1測定手段により、円偏光変換素子から出射直後の出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの位相差、振幅比を測定し、第2測定手段により、円偏光変換素子から出射された出射光の光軸に垂直な直交2成分に分割された電界ベクトルの目的地に於ける位相差、振幅比を測定する。

0014

次に、補正値算出手段によって、上記第1及び第2測定手段により測定された位相差、振幅比に基づいて補正値を算出する。円偏光変換素子姿勢決定手段は、この補正値にするために、円偏光変換素子の入射光及び出射光に関する情報を具備するデータベース部の情報に基づいて、円偏光変換素子の姿勢を決定する。

0015

そして、駆動部は、円偏光変換素子姿勢決定手段により決定された姿勢に円偏光変換素子の姿勢を調整するので、自動的に目的地に於いて完全な円偏光を得ることができる。

0016

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。まず、円偏光変換器出射直後と、目的地での光の関係を理論的に求める。円偏光変換器出射直後の光の光軸に垂直な直交2成分の電界ベクトルは次式で表される。

0017

Ex =Fcos(ωt−δ1 )
Ey =Fγcos(ωt−δ1 −δ4 +π/2)…(1)
(但し、F:振幅、ω:角速度、t:時間、δ1 、δ4 :任意定数、γ:振幅比)
式(1)の光が、目的地で電界ベクトルが以下の式で表されるようになったとする。

0018

Ex ′=Gcos(ωt−δ1 )
Ey ′=Gβcos(ωt−δ1 −δ2 +π/2)…(2)
(但し、G:振幅、ω:角速度、t:時間、δ1 、δ2 :任意定数、β:振幅比)
式(1)、(2)より光が目的地まで伝送される間に、X方向の振幅比はG/F倍、Y方向の振幅比は(Gβ)/(Fγ)倍となり、Y方向位相差は−δ2 +δ4 ずれることになる。

0019

そこで、円偏光変換器出射光が式(3)の楕円偏光であったとする。
Ex ′′=Hcos(ωt−δ1 )
Ey ′′=Hαcos(ωt−δ1 −δ3 +π/2)…(3)
(但し、H:振幅、ω:角速度、t:時間、δ1 、δ3 :任意定数、α:振幅比)
すると、目的地における電界ベクトルは式(4)のように変換される。

0020

Ex ′′′=H(G/F)cos(ωt−δ1 )
Ey ′′′=Hα((Gβ)/(Fγ))αcos(ωt−δ1 −δ3 −δ2
+δ4 +π/2)…(4)
式(4)の光が円偏光となるための条件は、
(α・β)/γ=1
−δ3 −δ2 +δ4 =0…(5)
となり、式(5)を書き換えると
α=γ/β
δ3 =δ4 −δ2 …(6)
となる。

0021

すなわち、円偏光器出射光の電界ベクトル式(3)が、式(6)の関係を満足していればよい。従って、円偏光変換器出射光とその光が目的地まで伝送されたときの位相差(δ4 ,δ2 )、振幅比(γ、β)を測定し、その結果から、振幅比αと位相差をaを
α=γ/β
a=π/2−δ4 +δ2 …(7)
の光を円偏光変換器から出射させれば、目的地で完全な円偏光が得られることになる、ここで、γ=1かつδ4 =0の場合は、円偏光変換器出射光が完全な円偏光を意味する。

0022

次に、図1及び図2により、本発明の一実施例に係る円偏光変換器について説明する。なお、図2に於いて図1と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

0023

同図に於いて、11は全反射ミラーで、この全反射ミラー11は全反射ミラーホルダー12により支持されている。同様に、13は円偏光ミラーで、この円偏光ミラー13は円偏光ミラーホルダー14によって支持されている。

0024

入射光15は、装置支持部16及び装置支持板17で支持されている全反射ミラー11及び円偏光ミラー13を介して出射光18として出力され、ビームスプリッタ28を経て目的地27まで伝送される。

0025

駆動機構19〜21は、ミラー姿勢決定部24によって決定されたミラー姿勢に円偏光ミラー13の姿勢を調整するためのものである。データベース22は、円偏光ミラー13の入射面と、入射直線偏光のなす角度と、出射光の光軸に垂直な直交2成分の振幅比の関係及び円偏光ミラー13の入射光の入射角度と、位相差の関係を情報として持っている。

0026

補正値算出部23は、この位相差振幅比測定装置26の測定結果から補正値を算出するためのものである。ミラー姿勢決定部24は、補正値算出部23より求まった補正値にするために、円偏光ミラー13の入射面に対する入射直線偏光の向き、および入射角をいくらに設定するかをデータベース22の情報に基づいて決定するためのものである。

0027

駆動機構制御部25は、駆動機19〜21の駆動制御を行なうためのものである。位相差振幅比測定装置26は、円偏光ミラー13出射直後と目的地における出射光の位相差、振幅比を測定するためのものである。

0028

上記位相差振幅比測定装置26は、補正値算出部23を介して、ミラー姿勢決定部24に接続されている。そして、このミラー姿勢決定部24には、データベース22が接続されるとともに駆動機構制御部25が接続されている。

0029

この駆動機構制御部25は、円偏光ミラー13に対する入射角を変化させるための駆動機構19と、円偏光ミラー13に対する入射角と入射面に対する直線偏光の向きを変えるための駆動機構20及び円偏光ミラー13に対する入射面と入射直線偏光を変化させるための駆動機構21を駆動制御する。

0030

次に、以上のように構成した本実施例の円偏光変換器の動作について説明する。まず、位相差振幅比測定装置26によって、円偏光変換器からの出射光18と、その光が円偏光を必要とする目的地27まで伝送された時の位相差からδ4 ,δ2 ,振幅比γ,βを求める。

0031

そして、補正値算出部23は、この測定結果を上述の式(7)に代入して補正値を求める。ところで、円偏光ミラー13は入射角45度、入射面に対する入射光の直線偏光の向きを45度で光を入射すると円偏光が出射される。そして、入射角を変えると位相差が、入射面に対する直線偏光の向きを変えると振幅比が変化する。しかしながら、これらの関係は直線的ではなく、かつ固体差があるために事前調査を行なう必要がある。

0032

データベース22は、この事前に調査を行なった円偏光ミラー13の入射光及び出射光の特性データを具備しており、これによって、ミラー入射角、入射面に対する入射光の直線偏光の向きをいくらにすれば補正値の楕円偏光が得られることがわかる。

0033

図3に円偏光ミラー13の入射光及び出射光の特性例を示す。同図に於いて、31は入射角と位相差との関係を示しており、32は入射直線偏光の向きと振幅比の関係を示している。

0034

ミラー姿勢決定部24は、補正値算出部23により求められた補正値と、データベース22の情報より、円偏光ミラー13への入射光の条件、すなわち、直線偏光の向き及び入射角(円偏光ミラー13の姿勢)を決定する。

0035

入射光15は、入射直線偏光の向きが水平方向であれば、全反射ミラー11により、この入射直線偏光は45度上方へ反射させられて、円偏光ミラー13に入射角度45度、入射面に対する入射光の直線偏光の向きが45度で入射させられる。

0036

ところで、駆動機構制御部25は3つの駆動機構19〜21の制御を行なう。駆動機構19は、円偏光ミラー13に対する入射角を変化させることができるため、出射光の位相差を調整することが可能である。

0037

駆動機構20は、円偏光ミラー13に対する入射角と入射面に対する直線偏光の向きを変えることができるため、位相差と振幅比を調整することが可能である。

0038

図2(A)は、駆動機構19,20による円偏光ミラー13の回転方向を説明するための図である。同図に於いて、T1 ,T2 は駆動機構19,20による円偏光ミラー13の回転方向を示している。駆動機構21は、円偏光器へ入射する直線偏光の向きを相対的に変化させるため、円偏光ミラー13に対する入射面と入射直線偏光の向きを変化させる。従って、振幅比の調整を行なうことが可能となる。

0039

図2(B)のT3 は、駆動機構21によって、中心を全反射ミラー入射点とした場合の円偏光変換器の回転方向を示している。上記駆動機構制御部25は、ミラー姿勢決定部24により決定された姿勢となるように、駆動機構19〜21の駆動制御を行なうことにより円偏光ミラー13を調節し、円偏光ミラー13の入射面、入射光直線偏光の向きl3 及び入射角をミラー姿勢決定部24で決定された値に設定する。

0040

このような動作を行なうことによって、求められた補正値通りの偏光成分を持つ出射光をただちに出射させることが可能となる。従って、本発明の円偏光変換器の実施例によれば、円偏光器からの出射光18が完全な円偏光でない場合であっても、円偏光変換器出射光18とその光の目的地27での位相差と振幅差を, 位相差振幅比測定装置26によって測定し、この測定結果に基づいて補正値算出部23に於いて補正値を求め、この補正値に合致するように自動的に円偏光ミラー13の姿勢を制御することによって、目的地27に於いて完全な円偏光を得ることができる。

発明の効果

0041

以上詳記したように本発明によれば、直線偏光を円偏光変換素子の入力とし、その出射光を円偏光を必要とする目的地点に於いて円偏光とするための円偏光変換器に於いて、円偏光素子からの出射光が完全な円偏光でない場合でも、目的地で円偏光を得るために円偏光素子出射光の位相差、振幅比をいくらにすればよいかが簡単にも求まり、補正値通りの楕円偏光を得るために円偏光素子の姿勢調節を自動的に行なうことができる、優れた円偏光交換器を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

0042

図1本発明の一実施例に係る円偏光変換器の概略を説明するための図。
図2同実施例に於ける円偏光変換器を説明するための図。
図3同実施例に於ける円偏光ミラー入出射光の特性を示す図。
図4従来の直線偏光から円偏光への変換を説明するための図。
図5従来の直線偏光から円偏光への変換を説明するための図。
図6従来の円偏光ミラーを用いた直線偏光から円偏光への変換を説明するための図。

--

0043

11…全反射ミラー、12…全反射ミラーホルダー、13…円偏光ミラー、14…円偏光ミラーホルダー、15…入射光、16…装置支持部、17…装置支持板、18…出射光、19…駆動機構、20…駆動機構、21…駆動機構、22…データベース、23…補正値算出部、24…ミラー姿勢決定部、25…駆動機構制御部、26…位相差振幅比測定装置、27…目的地、28…ビームスプリッタ

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ