專利名稱：偏振分束器及利用該分束器的偏振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在多個(gè)透明基底之間設(shè)置一個(gè)偏振光分束膜的偏振分束器，以及一種用于將自然光設(shè)置為特定偏振態(tài)的配置有偏振分束器的偏振器。
背景技術(shù)：
普通光線既不是完全偏振態(tài)，也不是完全非偏振態(tài)，而是包含兩種狀態(tài)的各種狀態(tài)的共存。要從這些狀態(tài)中獲得一種特定的偏振態(tài)，迄今為止已經(jīng)研究了各種類型的偏振器。
作為上述偏振器，例如有利用晶體雙折射的雙折射偏振器，利用高分子聚合物的光學(xué)二向色性的二向色偏振器，利用S偏振光的反射光的反射偏振器等。
作為具有上述類型偏振器的功能的光學(xué)元件，已知的例如有偏振分束器(PBS)，在這種分束器中，透過P偏振光并在不同于透射方向的方向上反射S偏振光的偏振光分束元件構(gòu)造成保持在透明基底如玻璃基底之間，此時(shí)，P偏振光是以預(yù)定角度進(jìn)入的入射光的第一偏振光，S偏振光是第二偏振光。
關(guān)于偏振分束器(PBS)，已知有很多有關(guān)的文獻(xiàn)，例如在“Light/ThinTechniqueManual，enlargedandrevisededition(光/薄膜技術(shù)手冊，增補(bǔ)版)”(由TheOptoronicsCo.，Ltd1992年出版)。
在上述文獻(xiàn)中，展示了一種通過層壓高折射率材料制成的高折射率層和低折射率材料制成的低折射率層而構(gòu)成的薄膜層疊型偏振光分束元件。薄膜型偏振光分束元件利用光學(xué)單軸各向異性現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象在交替層疊折射率彼此不同的、厚度與光波長相比足夠小的兩種薄膜(高折射率層和低折射率層)時(shí)出現(xiàn)。
關(guān)于薄膜層疊型偏振光分束元件，假設(shè)λ0代表入射光的550nm的相干波長，L代表光學(xué)膜厚度為λ0/4的低折射率層(光學(xué)膜厚度折射率×厚度)，H代表光學(xué)膜厚度為λ0/4的高折射率層，則上述文獻(xiàn)給出了一個(gè)表述為下列公式(1)、(2)等的設(shè)計(jì)指標(biāo)(HL)m(1)(0.5HL0.5H)m(2)此處，m是一個(gè)任意正整數(shù)。
另外，0.5H代表光學(xué)膜厚度為(λ0/8)的高折射率層，該層的厚度是厚度為λ0/4的高折射率層的0.5倍。
在上述公式(1)和(2)中，m被方便地設(shè)置為不小于4。
上述薄膜層疊型偏振光分束元件利用光斜入射時(shí)P偏振光和S偏振光之間的非透射范圍的差異。
然后，通過透明基底固持具有高折射率層H和低折射率層L的偏振光分束元件以形成長方體形狀，由此構(gòu)成偏振分束器。
常規(guī)的薄膜層疊的棱鏡型偏振分束器(PBS)的截面示于圖25中。
在偏振分束器50中，偏振光分束元件52通過交替地重復(fù)疊置高折射率層H和低折射率層L而構(gòu)成，并且通過透明基底51固定在偏振光分束元件52的兩側(cè)上。
P偏振光透過偏振光分束元件52，而S偏振光被偏振光分束元件52反射并且如圖所示地向下傳播。
另外，入射到偏振光分束元件上的角度被調(diào)節(jié)為45°、而反射的S偏振光以相對于入射方向90°角傳播的分束器被稱作“矩形棱鏡PBS”。
圖26是矩形棱鏡PBS60的結(jié)構(gòu)簡圖。
具有類似于圖25所示偏振光分束元件52的層疊結(jié)構(gòu)的偏振光分束元件62由透明基底61從其兩面固定，由此構(gòu)成偏振分束器(PBS)60。入射光關(guān)于偏振光分束元件62以45°的入射角進(jìn)入偏振光分束元件62，并且S偏振光如圖所示地以關(guān)于入射方向90°的角度向下傳播。
于是，在利用上述薄膜層疊型偏振光分束元件的偏振分束器中，優(yōu)選將入射光入射到偏振光分束元件上的入射角設(shè)置為一個(gè)特定的角度，主要為45°角(如圖26所示)。
但是在這種情況下，要滿足所希望的特點(diǎn)，需要形成一個(gè)不少于30層的膜作為構(gòu)成偏振光分束元件的多層膜，并且結(jié)果整個(gè)膜的厚度變得厚達(dá)4μm或更厚。
另外，雖然高折射率層和低折射率層重復(fù)的基本圖案很簡單，但它特別需要手動細(xì)微調(diào)節(jié)每一層的膜厚度。
這種多層膜難以制造，并且存在不可能很便宜地提供的問題。
另外，制造成本也提高。
這里假設(shè)用TiO2作為高折射率層H的高折射率材料，用SiO2作為低折射率層L的低折射率材料，圖24中展示了偏振光分束膜的偏振光分束特性的計(jì)算結(jié)果，其中代表重復(fù)次數(shù)的m設(shè)置為4，因而具有結(jié)構(gòu)(HL)4。
然后，作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)滿足P偏振光的透射率Tp≥90％、S偏振光的透射率Ts≤10％認(rèn)做是偏振光被充分分開的范圍(以下稱作“偏振光可分區(qū)域”)，如圖24所示，與偏振光可分區(qū)域?qū)?yīng)的帶寬為380nm～540nm，即具有大約160nm的值，不是非常寬。
另外，當(dāng)例如用n＝1.52的常規(guī)光學(xué)玻璃作為具有上述結(jié)構(gòu)的偏振光分束膜的透明襯底時(shí)，偏振光分束膜對大約58°的入射角顯示出最佳偏振光分束特性，并且當(dāng)入射角為45°時(shí)，該膜不顯示最佳偏振光分束特性。
因此可以理解，當(dāng)建造(HL)4結(jié)構(gòu)的偏振光分束膜使用時(shí)，很難構(gòu)成高性能的PBS。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有以簡單的膜層結(jié)構(gòu)和數(shù)量減少的層疊膜對寬范圍的偏振光分束的功能的價(jià)廉偏振分束器，以及一種配置有偏振分束器以將中性光分布成特定偏振態(tài)的偏振分束器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的偏振分束器是這樣一種偏振分束器，其中以預(yù)定角度進(jìn)入的光的第一偏振光被透射，而進(jìn)入的光的第二偏振光在不同于透射第一偏振光的方向上被反射；有一個(gè)偏振光分束膜，該膜包括一個(gè)由光學(xué)透明的高折射率層H和光學(xué)透明的低折射率層L組成的基本結(jié)構(gòu)膜H2L，其中高折射率層H對于入射光具有預(yù)定的折射率，而低折射率層L具有低于高折射率層的折射率，即偏振光分束膜由具有(H2L)m、(H2L)mH和2L(H2L)m的任一結(jié)構(gòu)的多層膜形成，m是大于或等于3的整數(shù)，每個(gè)膜是基本結(jié)構(gòu)膜的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)假設(shè)λ0表示入射光550nm的基準(zhǔn)波長時(shí)，高折射率層H和低折射率層L均具有約等于λ0/4的光學(xué)膜厚度；并且具有分別設(shè)置在偏振光分束膜光入射面一側(cè)和光出射面一側(cè)的透明襯底。
根據(jù)本發(fā)明的偏振器是一種配置有偏振分束器的偏振器其中以預(yù)定角度進(jìn)入的光的第一偏振光被透射，而進(jìn)入的光的第二偏振光在不同于透射第一偏振光的方向上被反射；有一個(gè)偏振光分束膜，該膜包括一個(gè)由光學(xué)透明的高折射率層H和光學(xué)透明的低折射率層L組成的基本結(jié)構(gòu)膜H2L，其中高折射率層H對于入射光具有預(yù)定的折射率，而低折射率層L具有低于高折射率層的折射率，即偏振光分束膜由具有(H2L)m、(H2L)mH和2L(H2L)m的任一結(jié)構(gòu)的多層膜形成，m是大于或等于3的整數(shù)，每個(gè)膜是基本結(jié)構(gòu)膜的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)假設(shè)λ0表示入射光550nm的基準(zhǔn)波長時(shí)，高折射率層H和低折射率層L均具有約等于λ0/4的光學(xué)膜厚度；并且具有分別設(shè)置在偏振光分束膜光入射面一側(cè)和光出射面一側(cè)的透明襯底，并且該偏振器通過交替層疊偏振光分束膜和斜向切割的透明襯底而形成。
根據(jù)本發(fā)明偏振分束器的上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠窆夥质び删哂?H2L)m、(H2L)mH和2L(H2L)m的任一結(jié)構(gòu)的多層膜形成，m是大于或等于3的整數(shù)，每個(gè)膜是包含基本結(jié)構(gòu)膜的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)(H2L)m(m是大于或等于3的整數(shù))的結(jié)構(gòu)，利用光學(xué)膜厚度均約等于λ0/4的高折射率層H和低折射率層L，可以獲得一個(gè)較寬波長范圍上的充分的偏振光分束特性。
根據(jù)本發(fā)明偏振器的上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠衿髋渲糜斜景l(fā)明的上述偏振分束器并且通過交替層疊偏振光分束膜和斜向切割的透明襯底而形成，所以可以通過本發(fā)明上述偏振分束器的功能獲得較寬波長范圍上的充分的偏振光分束特性，因此可以將中性光有效地分布成一種特定的偏振態(tài)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的偏振分束器結(jié)構(gòu)簡圖(偏振分束器的近似放大圖)；圖2是圖1所示的偏振光分束膜在基本結(jié)構(gòu)膜的重復(fù)層數(shù)為四的情況下的結(jié)構(gòu)視圖；圖3A是在(L2L)4結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖3B是在(L2L)4結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖4A是(H2L)4結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖4B是(H2L)4結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖5A是(H2L)3H結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖5B是(H2L)3H結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖6A是(L2L)4結(jié)構(gòu)和(H2L)3H結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線的相互比較；圖6B是(L2L)4結(jié)構(gòu)和(H2L)3H結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線的相互比較；圖7A是(H2L)4結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖7B是(H2L)4結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖8A是(H2L)2H結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖8B是(H2L)2H結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖9A是(H2L)3結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖9B是(H2L)3結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖10A是(H2L)m結(jié)構(gòu)中m值變化時(shí)波長-透射率分布的特性曲線；圖9B是(H2L)m結(jié)構(gòu)中m值變化時(shí)波長-反射率分布的特性曲線；圖11是表示角度改變的情況下重復(fù)次數(shù)m與P偏振光的透射率之間的關(guān)系特性曲線；圖12A是(H2L)3H結(jié)構(gòu)和2L(H2L)3結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線的相互比較；圖12B是(H2L)3H結(jié)構(gòu)和2L(H2L)3結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線的相互比較；圖13A是(H2L)3H結(jié)構(gòu)中透射率的角分布-波長的特性曲線；圖13B是(H2L)3H結(jié)構(gòu)中反射率的入射角分布-波長的特性曲線；圖14A是2L(H2L)3結(jié)構(gòu)中透射率的入射角分布-波長的特性曲線；圖14B是2L(H2L)3結(jié)構(gòu)中反射率的入射角分布-波長的特性曲線；圖15A是(H2L)4結(jié)構(gòu)中透射率的入射角分布-波長的特性曲線；圖15B是(H2L)4結(jié)構(gòu)中反射率的入射角分布-波長的特性曲線；圖16A是(H2L)5結(jié)構(gòu)中透射率的入射角分布-波長的特性曲線；圖16B是(H2L)5結(jié)構(gòu)中反射率的入射角分布-波長的特性曲線；圖17是在(H2L)4結(jié)構(gòu)中每一層膜的光學(xué)厚度設(shè)置為(520/4)nm的情況下波長-反射率分布的特性曲線；圖18是在(H2L)4結(jié)構(gòu)中每一層膜的光學(xué)厚度設(shè)置為(580/4)nm的情況下波長-透射率分布的特性曲線；圖19A是在(H1.8L)4H結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖19B是在(H1.8L)4H結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖20A是在(H2.2L)4H結(jié)構(gòu)中波長-透射率分布的特性曲線；圖20B是在(H2.2L)4H結(jié)構(gòu)中波長-反射率分布的特性曲線；圖21是當(dāng)把ZrO2用作高折射率材料、MgF2用作低折射率材料時(shí)(H2L)4結(jié)構(gòu)中偏振光分束特性的特性曲線；并且在這些附圖中，圖21A是透射率關(guān)于波長的分布特性曲線，而圖21B是反射率關(guān)于波長的分布特性曲線；圖22是常規(guī)偏振器的結(jié)構(gòu)視圖；圖23是低折射率層、高折射率層和透明襯底之間的關(guān)系簡圖以定義45°的入射角；圖24是(HL)4結(jié)構(gòu)中透射率關(guān)于波長的分布特性曲線；圖25是薄膜層疊的棱鏡型偏振分束器的結(jié)構(gòu)視圖；和圖26是矩形棱鏡型PBS結(jié)構(gòu)視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種偏振分束器，其中以預(yù)定角度進(jìn)入的光的第一偏振光被透射，而進(jìn)入的光的第二偏振光在不同于透射第一偏振光的方向上被反射；有一個(gè)偏振光分束膜，該膜包括一個(gè)由光學(xué)透明的高折射率層H和光學(xué)透明的低折射率層L組成的基本結(jié)構(gòu)膜H2L，其中高折射率層H對于入射光具有預(yù)定的折射率，而低折射率層L具有低于高折射率層的折射率，即偏振光分束膜由具有(H2L)m、(H2L)mH和2L(H2L)m的任一結(jié)構(gòu)的多層膜形成，m是大于或等于3的整數(shù)，每個(gè)膜是基本結(jié)構(gòu)膜的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)假設(shè)λ0表示入射光550nm的基準(zhǔn)波長時(shí)，高折射率層H和低折射率層L均具有約等于λ0/4的光學(xué)膜厚度；并且具有分別設(shè)置在偏振光分束膜光入射面一側(cè)和光出射面一側(cè)的透明襯底。
另外根據(jù)本發(fā)明，上述偏振分束器有這樣一種結(jié)構(gòu)，即，選擇透明襯底光進(jìn)入側(cè)的折射率和透明襯底光出射側(cè)的折射率，使得當(dāng)偏振光分束膜上的入射光的入射角為45°時(shí)，可以將偏振光充分地分束。
另外根據(jù)本發(fā)明，上述偏振分束器有這樣一種結(jié)構(gòu)，即高折射率層H由TiO2或Nb2O5形成，低折射率層L由SiO2形成；m是3～7的整數(shù)；并且透明襯底的光進(jìn)入面一側(cè)和光出射面一側(cè)的折射率均約為1.75-1.8。
本發(fā)明提供了一種配置有偏振分束器的偏振器，其中以預(yù)定角度進(jìn)入的光的第一偏振光被透射，而進(jìn)入的光的第二偏振光在不同于透射第一偏振光的方向上被反射；有一個(gè)偏振光分束膜，該膜包括一個(gè)由光學(xué)透明的高折射率層H和光學(xué)透明的低折射率層L組成的基本結(jié)構(gòu)膜H2L，其中高折射率層H對于入射光具有預(yù)定的折射率，而低折射率層L具有低于高折射率層的折射率，即偏振光分束膜由具有(H2L)m、(H2L)mH和2L(H2L)m的任一結(jié)構(gòu)的多層膜形成，m是大于或等于3的整數(shù)，每個(gè)膜是基本結(jié)構(gòu)膜的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)假設(shè)λ0表示入射光550nm的基準(zhǔn)波長時(shí)，高折射率層H和低折射率層L均具有約等于λ0/4的光學(xué)膜厚度；并且具有分別設(shè)置在偏振光分束膜光入射面一側(cè)和光出射面一側(cè)的透明襯底，并且該偏振器通過交替層疊偏振光分束膜和斜向切割的透明襯底而形成。
另外根據(jù)本發(fā)明，上述偏振分束器有這樣一種結(jié)構(gòu)，即高折射率層H由TiO2或Nb2O5形成，低折射率層L由SiO2形成；m是3～7的整數(shù)；并且透明襯底的光進(jìn)入面一側(cè)和光出射面一側(cè)的折射率均約為1.75-1.8。
首先，在對本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行描述之前，先介紹本發(fā)明的輪廓。
在本發(fā)明中，采用由光學(xué)透明的高折射率層H和光學(xué)透明的低折射率層L組成的H2L作為基本結(jié)構(gòu)，其中高折射率層H對于入射光具有預(yù)定的折射率，低折射率層L具有低于高折射率層H的折射率。當(dāng)假設(shè)λ0表示入射光550nm的基準(zhǔn)波長時(shí)，高折射率層H和低折射率層L均設(shè)置成具有約等于λ0/4的光學(xué)厚度(光學(xué)厚度或光學(xué)膜厚度折射率×厚度)。然后，2L代表兩倍于λ0/4的光學(xué)膜厚度(λ0/2)。
常規(guī)地，把具有光學(xué)膜厚度(λ0/2)的層稱作間隔層并對波長為λ0的光沒有影響，因此在常規(guī)的PBS膜中不使用高層。
但是，本申請的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)驼凵渎蕦拥哪ず穸瓤隙ǖ卦O(shè)置為λ0/2＝2L時(shí)，光可以被起偏且分開的帶寬大大地?cái)U(kuò)大，并且實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
然后，取代上述公式(1)和(2)中所示的結(jié)構(gòu)，使偏振光分束膜具有下列公式(3)所示的結(jié)構(gòu)、下列公式(4)所示的結(jié)構(gòu)和下列公式(5)所示的結(jié)構(gòu)其中之一(H2L)m…(3)2L(H2L)m…(4)(H2L)mH…(5)其中m是大于等于3的整數(shù)。最好把m設(shè)置為3～7之間的整數(shù)，使得層數(shù)不會變得非常大。
另外，透明襯底分別設(shè)置在光進(jìn)入側(cè)和光出射側(cè)，從而構(gòu)成偏振分束器。
通常希望偏振分束器的偏振光分束膜在入射角為45°時(shí)具有最佳的偏振光分束特性。
在使用具有包含上述(H2L)m結(jié)構(gòu)(以下稱作“(H2L)m結(jié)構(gòu)”)的構(gòu)型的偏振光分束膜的偏振分束器中，在使用TiO2作為高折射率層H的材料、使用SiO2作為低折射率層L的材料，并且把具有折射率n＝1.52的最常規(guī)的白玻璃片(如所謂的“BK7”等)用作透明襯底的情況下，提供最佳偏振光分束特性的入射角變?yōu)?6°。
當(dāng)把具有使用折射率n＝1.52的透明襯底這一結(jié)構(gòu)的偏振分束器應(yīng)用到偏振器中以將中性光分布成特定的偏振態(tài)時(shí)，因?yàn)樾枰构馊肷涞狡窆夥质ど系娜肷浣抢绱蟮?6°，所以需要使偏振器的厚度比常規(guī)的大。
因此，作為偏振器和常規(guī)制造之間兼容性降低的可能性變大的結(jié)果，不方便改變構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)的有關(guān)光學(xué)組件之間的關(guān)系。
偏振分束器中偏振光分束膜(PBS)的偏振光分束特性與入射角之間的關(guān)系尤其依賴于透明襯底光入射側(cè)的折射率。
鑒于上述內(nèi)容，在本發(fā)明中，在使用具有(H2L)m結(jié)構(gòu)的偏振光分束膜的偏振分束器中，通過進(jìn)一步選擇透明襯底的折射率，可以在45°的入射角處獲得充分的偏振光分束，優(yōu)選在45°的入射角處獲得最佳偏振光分束特性。
此處，如圖23所示，已知在透明襯底的折射率(nSUB)和薄膜材料的折射率(nH，nL)之間存在一種關(guān)系以獲得45°的入射角(引自2001年的TechnologyInformationAssosiation公開的題為“Design/Fabrication/EvaluationTechniqueofOpticalThinFilmintheProductionField”的文章)。通過參閱該關(guān)系，并且考慮到實(shí)際膜的光學(xué)常數(shù)，優(yōu)選選擇具有適當(dāng)折射率的透明襯底。
常規(guī)地可以獲得具有各種特性的除折射率n為1.52的上述白玻璃(BK7)以外的其它光學(xué)玻璃，并且它們的折射率范圍覆蓋1.44-2.05。
在使用具有(H2L)m結(jié)構(gòu)的偏振光分束膜的偏振分束器中，透明襯底的折射率和提供最佳偏振光分束特性的入射角之間的關(guān)系是，當(dāng)透明襯底的折射率增大時(shí)，在銳角(較小的角)入射角處提供最佳偏振光分束特性。
然后，在TiO2(n＝1.49，厚度＝92.3nm)作為高折射率層H的材料、使用SiO2(n＝2.40，厚度＝57.3nm)作為低折射率層L的材料的情況下，當(dāng)透明襯底的折射率n約為1.75-1.8時(shí)，在45°入射角處獲得最佳偏振光分束特性。
作為這種透明襯底，例如有對應(yīng)的HOYACORPORATION制備的型號為NbFD12的光學(xué)玻璃或OHARAINC.制備的型號為S-LAH52的光學(xué)玻璃。
此處，在上述材料的組合中，當(dāng)用常規(guī)玻璃(折射率約為1.52)作為透明襯底時(shí)，用于偏振分束的膜的表面上最佳入射角變?yōu)榧s56°。
圖3～20中每一個(gè)的數(shù)據(jù)樣本都是采用下列材料組合算出的結(jié)果，即在透明襯底的折射率n設(shè)置為1.8、入射角為45°條件下，以SiO2(n＝1.49，L＝92.3nm)作為低折射率層L，TiO2(n＝2.40，L＝57.3nm)作為高折射率層H的材料。假設(shè)每種材料都沒有光吸收。
此處對具有與上述(H2L)m結(jié)構(gòu)類似結(jié)構(gòu)的(L2L)m結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。
在(L2L)m結(jié)構(gòu)中具有LH2LH2LH2L…H2LHL的膜結(jié)構(gòu)，因此其注意的構(gòu)成元件是(H2L)的重復(fù)結(jié)構(gòu)。
例如，比較下面兩種結(jié)構(gòu)并示于圖3和4。圖3A和4A表示透射率關(guān)于波長的分布，而圖3B和4B表示反射率的情況。
(L2L)4＝LH2LH2LH2LHL九層(圖3A和3B)(H2L)4＝H2LH2LH2LH2L八層(圖4A和4B)比較圖3和4可以直到，這些結(jié)構(gòu)的偏振光分束特性幾乎相同。
此處，當(dāng)比較圖4A與圖24時(shí)顯見，可以進(jìn)行偏振分束的波長范圍被極大地加寬。另外，在決定滿足P偏振光的透射率Tp≥90％、S偏振光的透射率Ts≤10％這一要求的波長范圍時(shí)，波長范圍為420nm～720nm并具有近似300nm的帶寬，并且直到波長范圍近似翻倍。
而且，為了提供一種更對稱的(H2L)4結(jié)構(gòu)，使偏振光分束膜具有除去一個(gè)2L層的結(jié)構(gòu)。在此情況下透射率關(guān)于波長的分布示于圖5A，而反射率的情況示于圖5B。
(H2L)3H＝H2LH2LH2LH七層如圖5A和5B所示，甚至當(dāng)偏振光分束膜具有(H2L)3H結(jié)構(gòu)時(shí)，偏振光分束特性實(shí)質(zhì)上也保持不變。
這種結(jié)構(gòu)的益處達(dá)到了比(H2L)m結(jié)構(gòu)少一層的程度。
在這里，通過在同一附圖中比較兩種結(jié)構(gòu)的分布來戰(zhàn)時(shí)圖4A和4b中的(L2L)4結(jié)構(gòu)以及圖5A和5b中的(H2L)3H結(jié)構(gòu)。
如圖6A和6B所示，雖然在(H2L)3H結(jié)構(gòu)中在短波一側(cè)觀察到輕微的衰減，但在長波一側(cè)的特性有一個(gè)較寬的差額。
即，可以證明(H2L)mH結(jié)構(gòu)優(yōu)于(L2L)m結(jié)構(gòu)。
另外，為了使偏振光分束膜具有與(L2L)4結(jié)構(gòu)相同的九層，采用一種(H2L)4H結(jié)構(gòu)。(H2L)4H結(jié)構(gòu)的偏振光分束特性示于圖7A和7B。比較圖3和圖7顯見，在這些特性中(H2L)4H結(jié)構(gòu)優(yōu)于(L2L)4結(jié)構(gòu)。
另一方面，在使m值較小時(shí)研究偏振光分束特性。
接下來，如圖8和9所示，對下列(H2L)2H結(jié)構(gòu)和(H2L)3結(jié)構(gòu)研究透射率和反射率關(guān)于波長的分布。
(H2L)2H＝H2LH2LH五層(圖8A和8B)
(H2L)3＝H2LH2LH2L六層(圖9A和9B)如圖8A和8B所示，顯而易見，在五層結(jié)構(gòu)中對S偏振光的分離是不夠的。
如圖9A和9b所示，在六層結(jié)構(gòu)中，在長波側(cè)傳輸?shù)腟偏振光稍微地從一個(gè)所需值偏向短波，并且雖然透射量的最小值不會變?yōu)榱?，但也勉?qiáng)可能偏振分離。
因此證明，從實(shí)際視點(diǎn)看，m值的下限是3。
接下來研究m值增大時(shí)偏振光分束特性關(guān)于S偏振光的變化。
在圖10A和10B中分別示出了(H2L)mH結(jié)構(gòu)中當(dāng)m值從3變?yōu)?時(shí)透射率關(guān)于波長的分布變化以及反射率的情況。
如圖10A和10B所示，顯然，隨著m的增大，S偏振光被反射的反射范圍的兩端更劇烈地上升和下降。并且很顯然，關(guān)于S偏振光的反射帶寬不出現(xiàn)很大的漲落。
因此，雖然沒有考慮到m的上限值，但因?yàn)槠窆夥质さ膶盈B數(shù)越小，制造膜的優(yōu)越性更多，這證明充分的m范圍約為3～5。
在上述條件下，(H2L)m結(jié)構(gòu)的重復(fù)數(shù)m被改變，并且研究了P偏振光的透射率Tp如何減小。結(jié)果示于圖11。
如圖11所示，顯而易見，隨著重復(fù)數(shù)m的增加，由于入射角改變，致使透射率的減少量增大，導(dǎo)致對角度的依賴向降低。
如果允許P偏振光的透射率減小至月80％，則m的上限變?yōu)?。
同時(shí)，作為一種結(jié)構(gòu)，前面(5)所示的(H2L)mH結(jié)構(gòu)和(4)所示的2L(H2L)m結(jié)構(gòu)彼此相等。
此處，在同一附圖中比較m值設(shè)置為3時(shí)獲得的(H2L)3H＝H2LH2LH2LH和2L(H2L)3＝2LH2LH2LH2L，并且分別示于圖12A和12B。
如圖12A和12B所示，顯而易見，兩種結(jié)構(gòu)具有近似相等的偏振光分束特性。
(H2L)3H結(jié)構(gòu)就其總的膜厚度而言大約變薄120nm。
另一方面，在低折射率層L的膜形成速度是高折射率層H的四倍或更大時(shí)，可以選擇2L(H2L)3結(jié)構(gòu)。
但是，兩種結(jié)構(gòu)的入射角依賴性不同。
(H2L)3H結(jié)構(gòu)中入射角變化約為45°±3°時(shí)透射率和反射率關(guān)于波長的分布變化分別示于圖13A和13B，并且圖14A和14B表示對于2L(H2L)3結(jié)構(gòu)的情況。
如圖13A和13B所示，在(H2L)3H結(jié)構(gòu)中，關(guān)于入射角的變化，在入射角增大的+方和入射角減小的-方分布對稱地改變。
相反，如圖14A和14B所示，在2L(H2L)3結(jié)構(gòu)中，關(guān)于-方入射發(fā)生很小的變化，關(guān)于+方入射發(fā)生很大的變化。
因?yàn)橄Ｍ?方入射角的依賴性與-方入射角的依賴性對稱，所以可以理解，(H2L)mH結(jié)構(gòu)更便于使用。
接下來討論由m值的變化導(dǎo)致的透射率和反射率對入射角的依賴性的變化。
(H2L)4結(jié)構(gòu)中透射率和反射率對入射角的依賴性示于圖15A和15B，在(H2L)5結(jié)構(gòu)中的情形示于圖16A和16B。
比較圖15和16顯見，在八層(H2L)4結(jié)構(gòu)中關(guān)于入射角的非對稱性較小。也就是說，較少層數(shù)的結(jié)構(gòu)有一種非對稱性較小的趨勢，并且因此不受入射角變化的影響。
根據(jù)上述圖13和16所示的結(jié)果，(H2L)mH結(jié)構(gòu)會更便于實(shí)用。
但是，在高折射率層H的穩(wěn)定性不足、并且在高折射率層H與透明襯底接觸時(shí)出現(xiàn)問題的情況下，還需要考慮在層疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的最外層設(shè)置低折射率層L，并且采用一種低折射率層L與襯底的每一側(cè)接觸的結(jié)構(gòu)。
具有層疊結(jié)構(gòu)的偏振光分束膜常規(guī)地趨于受入射角漲落的影響。如圖13和14所示，當(dāng)入射角從最佳角度變化時(shí)，出現(xiàn)三種無用的效果，如最初應(yīng)為100％的P偏振光的透射率下降，偏振分束波段的移動等。P偏振光透射率的降低量趨于隨薄膜中疊置層數(shù)的增加而增大。這決定m值的上限。
另外，根據(jù)Snell定律，光進(jìn)入棱鏡的透明襯底時(shí)空氣中的角度移動減小。在這方面，可以認(rèn)識到實(shí)用高折射率的透明襯底更有利。例如當(dāng)假設(shè)透明襯底的折射率為n＝1.8時(shí)，空氣中±3°的角度移動導(dǎo)致透明襯底內(nèi)大約±1.7°的角度移動。
為了移動偏振分束的波段，只需要高折射率層h和低折射率層L每個(gè)膜的光學(xué)厚度偏離(薄于或厚于)基準(zhǔn)波長λ0＝550nml/4λ。具體地說，只需要代替基準(zhǔn)波長λ0設(shè)置中心波長λ，從而獲得中心波長λ的1/4λ光學(xué)厚度。
如果使中心波長λ縮短，則偏振分束波段移到短波一側(cè)。如果中心波長λ很長，則偏振分束波段移到長波一側(cè)。
在(H2L)4H的九層結(jié)構(gòu)中中心波長設(shè)置為520nm、即偏振光分束膜的每個(gè)H、L層的光學(xué)厚度做成(520/4)nm的情況下，關(guān)于該波長的透射率分布示于圖17。另外，在中心波長λ設(shè)置為580nm的情況下，即偏振光分束膜的每個(gè)H、L層的光學(xué)厚度做成(580/4)nm的情況下，關(guān)于該波長的透射率分布示于圖18。
另外，通過微小地改變高折射率層H而低折射率層L的膜厚度，也可以控制偏振光分束特性的波長依賴性。
基本上當(dāng)膜的厚度較薄時(shí)，該特性移向短波一側(cè)，而當(dāng)膜厚度較厚時(shí)，該特性移向長波一側(cè)。
另外，在(H2L)4H的九層結(jié)構(gòu)中用1.8L代替2L的情況下關(guān)于波長的透射率及反射率分布示于圖19A和19B，在該結(jié)構(gòu)中用2.2L代替2L的情形示于圖20A和20B。
順便說一下，雖然當(dāng)膜厚度變化量較大時(shí)可以進(jìn)行偏振分束的波長范圍的移動量也變大，但可以進(jìn)行偏振分束的波長范圍的寬度趨于變窄。
例如，雖然通過同時(shí)改變H和1的膜厚度可以獲得類似于在基本結(jié)構(gòu)為H2L時(shí)獲得的特性，但該結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜且因此而不可取。
此處，圖3至圖20中所示的任一數(shù)據(jù)實(shí)例都是在假設(shè)SiO2用作低折射率層L的材料、TiO2用作高折射率層H的材料下算出的一種。但是，甚至當(dāng)采用高折射率材料和低折射率材料的上述其它各種類型的組合來構(gòu)成偏振光分束膜2時(shí)，所得的數(shù)據(jù)也有類似的趨勢。
此處，在MgF2用作低折射率層L的材料、ZrO2用作高折射率層H的材料以構(gòu)成(H2L)4H的九層結(jié)構(gòu)的情況下透射率及反射率關(guān)于波長的分布示于圖21A和21B。
在材料的上述組合中，當(dāng)透明襯底的折射率為1.52I時(shí)最佳入射角約為50°，而當(dāng)透明襯底的折射率為1.62時(shí)最佳入射角為45°。
如上所述，H2L構(gòu)成膜的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)適于偏振光分束膜，因此通過適當(dāng)?shù)亟M合膜材料，可以調(diào)節(jié)透明襯底的折射率以獲得45°的入射角，并且可以擴(kuò)寬偏振分束的波段。
下面解釋本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的偏振分束器的結(jié)構(gòu)視圖(偏振光分束膜的近似放大圖)偏振分束。
偏振分束器1通過在偏振光分束膜2的兩側(cè)、即光進(jìn)入面2A一側(cè)和光出射面2B一側(cè)上設(shè)置透明襯底3(3A，3B)構(gòu)成。
偏振光分束膜2由一種(H2L)m結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括一種由上述基本結(jié)構(gòu)膜H2L形成的重復(fù)結(jié)構(gòu)(H2L)m(m是等于或大于3的整數(shù))，而上述的基本結(jié)構(gòu)膜H2L由低折射率層L和高折射率層H組成。即，偏振光分束膜2有上述(H2L)m、2L(H2L)m和(H2L)mH中任意一種結(jié)構(gòu)。
作為構(gòu)成低折射率層L的低折射率材料，例如可以使用SiO2(n＝1.454-1.493)，MgF2(n＝1.38)，LiF(n＝1.4)，AlF3(n＝1.4)，Na3AlF6(n＝1.33)等。
作為構(gòu)成高折射率層H的高折射率材料，例如可以使用TiO2(n＝2.35-2.8)，Nb2O5(n＝2.32)，ITO(n＝1.9)，ZnO(n＝1.9)，CeO2(n＝1.95)，SnO2(n＝1.95)，Al2O3(內(nèi)。63)，La2O3(n＝1.95)，ZrO2(n＝2.05)，Y2O3(n＝1.87)等。
如上所述，使低折射率層L和高折射率層H每個(gè)膜關(guān)于入射光L0的基準(zhǔn)波長λ0＝550nm的光學(xué)厚度約有近似相等的值λ0/4＝137.5nm。
即，在例如SiO2(在基準(zhǔn)波長＝λ0處n＝1.49)用作低折射率層L的材料的情況下，低折射率層L的膜厚度D1(參見圖3)為92.3nm。在TiO2(在基準(zhǔn)波長＝λ0處n＝2.40)用作高折射率層H的材料的情況下，高折射率層H的膜厚度D0(參見圖3)為57.3nm。
此時(shí)，2L層的膜厚度為184.6nm，與低折射率層L的雙層膜光學(xué)厚度對應(yīng)。
另外，使基本結(jié)構(gòu)H2L的重復(fù)數(shù)m等于或大于3，最好是3～7。
在這些所得的結(jié)構(gòu)中基本結(jié)構(gòu)H2L的重復(fù)數(shù)m為4、從而提供(H2L)4結(jié)構(gòu)的情況下，偏振光分束膜2的結(jié)構(gòu)示于圖2。
因而有一種趨勢，即低折射率層L的折射率和高折射率層H的折射率之間的差異約大，偏振分束波段變得越寬。
如圖2所示，此偏振光分束膜2有這樣一種結(jié)構(gòu)，即從光進(jìn)入面一側(cè)開始重復(fù)四次簡單地層疊一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，該基本結(jié)構(gòu)由高折射率層H和低折射率層2L組成，而低折射率層2L由第一低折射率層L1和第二低折射率層L2兩層組成。
即，該結(jié)構(gòu)從光進(jìn)入面2A一側(cè)起，包括一個(gè)第一基本結(jié)構(gòu)膜H2L1，一個(gè)第二基本結(jié)構(gòu)膜H2L2，一個(gè)第三基本結(jié)構(gòu)膜H2L3和一個(gè)第四基本結(jié)構(gòu)膜H2L4，它們依次層疊，無需對該基本結(jié)構(gòu)有任何額外的改型，是一種極為簡單的結(jié)構(gòu)。
另外，因?yàn)閷盈B四次基本結(jié)構(gòu)膜H2L，所以層數(shù)變?yōu)榘恕?br> 在m＝3，5，6或7的情況下，也可以類似地構(gòu)成偏振光分束膜2，但圖中未示出。
即，設(shè)定偏振光分束膜2的層疊數(shù)M＝2m。
另外，甚至在采用2L(H2L)m結(jié)構(gòu)或(H2L)mH結(jié)構(gòu)作為偏振光分束膜2的情況下，也可以通過層疊低折射率層L和高折射率層H來構(gòu)成偏振光分束膜2。在每個(gè)這種結(jié)構(gòu)中，偏振光分束膜中的層疊數(shù)M為M＝2m+1。
在具有圖1所示結(jié)構(gòu)的偏振分束器1中，偏振光分束如下。
包含第一偏振光(例如是P偏振光)和第二偏振光(例如是S偏振光)的入射光L0在透明襯底3A中傳播，然后到達(dá)偏振光分束膜2的光進(jìn)入面2A并以預(yù)定的入射角θ入射到光進(jìn)入面2A。
進(jìn)入到偏振光分束膜2的光穿過偏振光分束膜2的內(nèi)部。
第一偏振光L1直線穿過偏振光分束膜2并從光出射面2B穿出，然后穿過透明襯底2B并出射。
第二偏振光L2在偏振光分束膜2內(nèi)以關(guān)于傳播方向(透射方向)預(yù)定的角度反射，并穿過透明襯底3A再出射。
應(yīng)該注意，第二偏振光L被具有如圖2所示結(jié)構(gòu)的多層膜的中間層、如被位于第二基本結(jié)構(gòu)膜H2L2和第三基本結(jié)構(gòu)膜H2L3之間邊界處的低折射率層2L反射。
在此實(shí)施例中，在例如SiO2用作低折射率層L的材料、TiO2用作高折射率層的材料的情況下，例如當(dāng)透明襯底3A和3B每個(gè)的折射率構(gòu)造為1.8時(shí)，獲得入射光L0的入射角設(shè)置為θ＝45°時(shí)的最佳偏振光分束特性。在此情況下，例如用Nb2O5作為高折射率層H的材料代替TiO2，也可以獲得相同的結(jié)果。
根據(jù)上述實(shí)施例，因?yàn)槠窆夥质?由(H2L)m結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其中H2L用作基本結(jié)構(gòu)膜，所以可以形成簡單結(jié)構(gòu)的偏振光分束膜。
另外，因?yàn)橹貜?fù)數(shù)m選自3～7，所以可以使層疊數(shù)M(M＝2m或2m+1)小到6～15。
因此，由于簡單的膜結(jié)構(gòu)以及很小的層疊數(shù)M，與常規(guī)的分束膜相比，可以更容易地進(jìn)行膜形成過程，并且可以制造高性能的偏振光分束膜2。結(jié)果，可以提供低成本及高性能的偏振分束器。
另外，在例如SiO2用作低折射率層L的材料、TiO2或Nb2O5用作高折射率層的材料的情況下，通過進(jìn)一步利用折射率n＝1.8的玻璃作為透明襯底3A和3B，可以在入射角約為45°處獲得最佳偏振光分束特性。
因此，可以構(gòu)成一種與常規(guī)的偏振分束器兼容的偏振分束器1。
另外，優(yōu)選將高折射率層h和低折射率層L每一個(gè)膜的光學(xué)厚度設(shè)置為λ0/4(21層部分的光學(xué)膜厚度設(shè)置為λ0/2)；并且折射率設(shè)為n＝1.8。
但是，如果在一個(gè)很寬的波長范圍內(nèi)獲得良好的偏振光分束特性，則光學(xué)膜厚度和折射率可以一定程度地偏離這些值(分別為λ0/4和1.8)。
雖然在上述實(shí)施例中對SiO2用作低折射率層L的材料、TiO2或Nb2O5用作高折射率層的材料以及透明襯底3A和3B每個(gè)的折射率為1.8時(shí)的情況做了解釋，但在本發(fā)明中，高折射率層H和低折射率層L的組合以及將偏振光分束膜夾置中間的透明襯底每個(gè)的折射率等還可以有其它的構(gòu)成。
另外，在本發(fā)明中，與高折射率層H和低折射率層L的組合相對應(yīng)地選擇一種透明材料，該材料具有適于用于固定偏振光分束膜的透明襯底的折射率，使得可以設(shè)計(jì)出一種與給定的入射角對應(yīng)的偏振分束器。
另外，還可以通過配置本發(fā)明的偏振分束器構(gòu)造一種用于把中性光分成特定偏振光的偏振器。
此處將常規(guī)偏振器的結(jié)構(gòu)(偏振分束/轉(zhuǎn)換棱鏡)示于圖22。
偏振器40有一種橫界面結(jié)構(gòu)，其中由透明襯底42從兩側(cè)固定一個(gè)偏振光分束膜41，使得光柵的入射角變?yōu)?5°。具體地說，以在由玻璃組成的透明襯底42上形成薄膜層疊的偏振光分束膜41，并且通過層疊必需數(shù)量的分束膜41并粘結(jié)到透明襯底42上這種方式形成偏振器，并且以45°角斜向切割層疊結(jié)構(gòu)。
另外，在光入射的左側(cè)局部地設(shè)置遮光掩模43，而在光出射的右側(cè)局部地設(shè)置1/2波片。遮光掩模43和1/2波片44與透明襯底42及層疊的偏振光分束膜41的重復(fù)相對應(yīng)地周期性設(shè)置。
此偏振器40的功能如下。
偏振光分束膜41起著S偏振光的反射鏡的作用，并且透射從中穿過的P偏振光。
由此，入射到偏振光分束膜41的光的P偏振光成分首先被分開，并且剩余的S偏振光成分被偏振光分束膜41兩次反射并再出射。
此處因?yàn)檎诠庋谀?3周期性地設(shè)置在光進(jìn)入的左側(cè)，所以避免了P偏振光成分進(jìn)入S偏振光被反射出的趨于。
另外，因?yàn)镻偏振光和S偏振光交替地呈現(xiàn)在光出射表面，所以需要布置該偏振態(tài)。通過周期性地設(shè)置1/2波片(λ/2片)，其中該波片是導(dǎo)致偏振光的方向改變90°的相位片，使得只有一種偏振光(圖22中的S偏振光)通過1/2波片44，改變偏振光的方向90°，并且因此可以將偏振態(tài)布置成P偏振態(tài)。
此處，作為本發(fā)明偏振器(偏振分束/轉(zhuǎn)換棱鏡)的一個(gè)實(shí)施例，解釋了將本發(fā)明應(yīng)用到圖22所示偏振器40上的情形。
偏振器40的偏振光分束膜41由一種(H2L)m結(jié)構(gòu)的多層膜構(gòu)成，包括作為上述基本結(jié)構(gòu)膜H2L的重復(fù)結(jié)構(gòu)的(H2L)m。即，偏振器40通過配置上述本發(fā)明的偏振分束器結(jié)構(gòu)而構(gòu)成。
如上所述，因?yàn)槠衿?0通過配置本發(fā)明的上述偏振分束器結(jié)構(gòu)而構(gòu)成，所以可以在很寬的波長范圍上獲得充分質(zhì)量的偏振光分束特性，由此能夠?qū)⒅行怨庥行У胤植汲商囟ǖ钠駪B(tài)。
另外，因?yàn)槠窆夥质?1變得膜結(jié)構(gòu)簡單并且層疊數(shù)量很小，所以可以獲得價(jià)廉且高性能的偏振器40。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，可以在不脫離本發(fā)明的前提下進(jìn)行各種改型。
根據(jù)本發(fā)明的上述偏振分束器，由于簡單的膜結(jié)構(gòu)和較少的層疊數(shù)量，可以獲得一種在很寬波段中有偏振分束功能的價(jià)廉偏振分束器。
另外，根據(jù)本發(fā)明的偏振分束器，因?yàn)榭梢垣@得在45°入射角處的最佳偏振光分束特性，所以所得結(jié)構(gòu)可以與常規(guī)偏振分束器兼容。
另外，根據(jù)本發(fā)明的偏振器，因?yàn)槠衿靼ū景l(fā)明上述偏振分束器的結(jié)構(gòu)、從而具有寬波段的偏振分束功能，所以可以將中性光有效地分布成特定的偏振態(tài)。因此可以獲得價(jià)廉且性能好的偏振器。
權(quán)利要求
1.一種偏振分束器，其中以預(yù)定角度進(jìn)入的光的第一偏振光被透射，而進(jìn)入的光的第二偏振光在不同于透射第一偏振光的方向上被反射，包括一個(gè)由多層膜組成的偏振光分束膜，該膜包括一個(gè)由光學(xué)透明的高折射率層H和光學(xué)透明的低折射率層L組成的基本結(jié)構(gòu)膜H2L，其中高折射率層H對于入射光具有預(yù)定的折射率，而低折射率層L具有低于高折射率層的折射率，偏振光分束膜由具有(H2L)m、(H2L)mH和2L(H2L)m的任一結(jié)構(gòu)的多層膜形成，m是大于或等于3的整數(shù)，每個(gè)膜是基本結(jié)構(gòu)膜的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)假設(shè)λ0表示入射光550nm的基準(zhǔn)波長時(shí)，高折射率層H和低折射率層L均具有約等于λ0/4的光學(xué)膜厚度；和分別設(shè)置在偏振光分束膜光入射面一側(cè)和光出射面一側(cè)的透明襯底。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振分束器，其特征在于選擇透明襯底光進(jìn)入面一側(cè)的折射率和透明襯底光出射面一側(cè)的折射率，使得當(dāng)入射光入射到偏振光分束膜上的角度為45°時(shí)可以進(jìn)行充分地起偏和分束。
3.如權(quán)利要求1所述的偏振分束器，其特征在于高折射率層H由TiO2或Nb2O5形成，低折射率層L由SiO2形成，m是3～7的整數(shù)，并且透明襯底光進(jìn)入面一側(cè)的折射率和透明襯底光出射面一側(cè)的折射率均設(shè)置成近似1.75-1.8。
4.一種偏振器，包括一個(gè)偏振分束器，其中以預(yù)定角度進(jìn)入的光的第一偏振光被透射，而進(jìn)入的光的第二偏振光在不同于透射第一偏振光的方向上被反射，該偏振分束器包括一個(gè)由多層膜組成的偏振光分束膜，該膜包括一個(gè)由光學(xué)透明的高折射率層H和光學(xué)透明的低折射率層L組成的基本結(jié)構(gòu)膜H2L，其中高折射率層H對于入射光具有預(yù)定的折射率，而低折射率層L具有低于高折射率層的折射率，即偏振光分束膜由具有(H2L)m、(H2L)mH和2L(H2L)m的任一結(jié)構(gòu)的多層膜形成，m是大于或等于3的整數(shù)，每個(gè)膜是基本結(jié)構(gòu)膜的一種重復(fù)結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)假設(shè)λ0表示入射光550nm的基準(zhǔn)波長時(shí)，高折射率層H和低折射率層L均具有約等于λ0/4的光學(xué)膜厚度；和分別設(shè)置在偏振光分束膜光入射面一側(cè)和光出射面一側(cè)的透明襯底，其特征在于所述的偏振光分束膜個(gè)透明襯底交替層疊并傾斜切割。
5.如權(quán)利要求4所述的偏振器，其特征在于高折射率層H由TiO2或Nb2O5形成，低折射率層L由SiO2形成，m是3～7的整數(shù)，并且透明襯底光進(jìn)入面一側(cè)的折射率和透明襯底光出射面一側(cè)的折射率均設(shè)置成近似1.75-1.8。
全文摘要
一種偏振分束器和一種配置有偏振分束器的偏振器。偏振分束器包括一偏振光分束膜其中以預(yù)定角度進(jìn)入的光L0的第一偏振光L1被透射，而進(jìn)入的光L0的第二偏振光L2在不同于透射第一偏振光的方向上被反射，具有(H2L)
文檔編號G02B5/28GK1483149SQ02803375
公開日2004年3月17日 申請日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者香川正毅, 佐佐木俊雄, 俊雄 申請人:索尼公司