JPH04360103A - polarizing beam splitter - Google Patents
polarizing beam splitterInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は偏光ビームスプリッタに
係り、特にホログラフィー技術を使用して安価に製造可
能とした偏光ビームスプリッタに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarizing beam splitter, and more particularly to a polarizing beam splitter that can be manufactured at low cost using holography technology.
【0002】0002
【従来の技術】従来から、自然光を直線偏光に分離する
光学素子として偏光ビームスプリッタが知られており、
斯かる偏光ビームスプリッタとして、光学的異方性を示
す結晶へ光を入射させた時に常光線と異常光線との二つ
の屈折光が現れる現象を利用してなるニコルプリズム、
ロションプリズム、ウォラストンプリズム等や、二つの
プリズムの間に誘電体多層薄膜を形成し、この多層薄膜
への入射角をブルースター角に設定することで、多層薄
膜への入射光を二つの偏光成分に分けるもの等が実用化
されている。[Prior Art] A polarizing beam splitter has been known as an optical element that separates natural light into linearly polarized light.
As such a polarizing beam splitter, a Nicol prism utilizes the phenomenon that two refracted lights, an ordinary ray and an extraordinary ray, appear when light is incident on a crystal exhibiting optical anisotropy.
By forming a dielectric multilayer thin film between two prisms such as a Rochon prism, Wollaston prism, etc., and setting the incident angle to this multilayer thin film at Brewster's angle, the incident light to the multilayer thin film can be divided into two. A device that separates light into polarized components has been put into practical use.
【0003】そして、斯かる偏光ビームスプリッタは、
例えば、光通信の分野での光分波の一手法として、また
、光アイソレータの構成部品として、或いは、光学実験
用のバリアブルビームスプリッタ等として利用されてい
る。[0003] Such a polarizing beam splitter is
For example, it is used as a method of optical demultiplexing in the field of optical communications, as a component of an optical isolator, or as a variable beam splitter for optical experiments.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の偏
光ビームスプリッタにおいては、何れも高価な光学系結
晶や誘電体多層薄膜を使用しているので、ビームスプリ
ッタ全体が極めて高価になり、斯かる光学素子を利用し
た各種装置等のコストが上昇してしまうという不都合を
有している。[Problems to be Solved by the Invention] However, since the conventional polarizing beam splitters described above all use expensive optical crystals and dielectric multilayer thin films, the entire beam splitter becomes extremely expensive. This has the disadvantage that the cost of various devices using optical elements increases.
【0005】本発明は上記した点に鑑みてなされたもの
で、極めて安価に製造可能とし、斯かるビームスプリッ
タを利用した各種装置等のコスト減少を可能とした偏光
ビームスプリッタを提供することを目的とするものであ
る。The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to provide a polarizing beam splitter that can be manufactured at extremely low cost and that enables cost reduction of various devices using such a beam splitter. That is.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明に係る偏光ビームスプリッタは、入射光を二つの
直線偏光に分ける偏光ビームスプリッタにおいて、光透
過型支持体の表面に、この光透過型支持体とほぼ同じ屈
折率を有し、ブラッグ条件を満たす入射光と反射光との
回折角が90°になるようにした干渉縞を有する反射型
ホログラムを形成し、上記入射光が上記光透過型支持体
を透過して上記反射型ホログラムに入射するようにした
ことをその特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a polarizing beam splitter according to the present invention splits incident light into two linearly polarized lights, in which a surface of a light-transmitting support is A reflection hologram is formed which has substantially the same refractive index as the mold support and has interference fringes such that the diffraction angle between the incident light and the reflected light is 90 degrees that satisfies the Bragg condition, so that the incident light is The feature is that the light passes through the transmission type support and enters the reflection type hologram.
【0007】[0007]
【作用】本発明によれば、図1の原理図に示したように
、入射光1が光透過型支持体2を透過して反射型ホログ
ラム3に入射すると、ホログラム3にはブラッグ条件を
満たす入射光と反射光との回折角が90°になるように
した干渉縞4が形成されているので、この干渉縞4によ
り上記入射光1のうちS偏光成分5がほぼ100%の効
率で回折されると共に、P偏光成分6が全く回折されず
に透過するようになり、これにより、入射光1を二つの
直線偏光成分に分けることが可能となる。[Operation] According to the present invention, as shown in the principle diagram of FIG. 1, when the incident light 1 passes through the light transmission support 2 and enters the reflection hologram 3, the hologram 3 satisfies the Bragg condition. Since the interference fringes 4 are formed such that the diffraction angle between the incident light and the reflected light is 90°, the S-polarized component 5 of the above-mentioned incident light 1 is diffracted by the interference fringes 4 with almost 100% efficiency. At the same time, the P-polarized light component 6 is transmitted without being diffracted at all, thereby making it possible to divide the incident light 1 into two linearly polarized light components.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の実施例を図2乃至図11を参
照して説明する。図2は本発明に係る偏光ビームスプリ
ッタAの一実施例を示したもので、本スプリッタAは、
断面が二等辺直角三角形とされた光学的異方性を示さな
い通常の安価な光学系である二つの同質な直角プリズム
7,7′を備えており、この一方の直角プリズム7の斜
面7aには、直角プリズム7とほぼ同じ屈折率を有し、
ブラッグ条件を満たす入射光と反射光との回折角が90
°になるようにした干渉縞(図示せず)を有する反射型
の位相体積ホログラム3が形成されている。また、上記
ホログラム3の表面には、上記他方の直角プリズム7′
の斜面7a′が位置するように直角プリズム7′が密接
して配されており、これにより、上記二つの直角プリズ
ム7,7′の接合面にホログラム3が形成された構成と
なっている。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 11. FIG. 2 shows an embodiment of the polarizing beam splitter A according to the present invention.
It is equipped with two homogeneous right-angle prisms 7 and 7', which are ordinary inexpensive optical systems that do not exhibit optical anisotropy and whose cross section is an isosceles right triangle. has almost the same refractive index as the right angle prism 7,
The diffraction angle between the incident light and reflected light that satisfies the Bragg condition is 90
A reflection-type phase volume hologram 3 having interference fringes (not shown) arranged at an angle of .degree. is formed. Further, on the surface of the hologram 3, the other right angle prism 7'
The right angle prisms 7' are closely arranged so that the slopes 7a' of the right angle prisms 7a' are located, and the hologram 3 is formed on the joining surface of the two right angle prisms 7, 7'.
【0009】斯かる偏光ビームスプリッタAにおいては
、一方の直角プリズム7の側面7bに所定の波長若しく
は波長帯のS偏光及びP偏光を等しく含むランダム偏光
としての入射光1が直角に入射されると、この入射光1
が直角プリズム7を透過して上記ホログラム3に入射す
るようになり、このホログラム3における上記干渉縞の
設定により、上記入射光1のうち入射面に垂直なS偏光
5がほぼ100%の効率で回折され、また、入射面に平
行なP偏光6が全く回折されずに透過するようになって
いる。そして、上記ホログラム3で回折されたS偏光5
が、上記直角プリズム7の入射面でない側面7cから直
角に出射すると共に、上記ホログラム3を透過したP偏
光6が、上記他方の直角プリズム7′をも透過して、プ
リズム7′の側面7b′から直角に出射するようになっ
ており、これにより、上記入射光1をS偏光5及びP偏
光6に確実に分離することができるようになっている。In such a polarizing beam splitter A, when incident light 1 as random polarized light equally containing S-polarized light and P-polarized light of a predetermined wavelength or wavelength band is incident on the side surface 7b of one right-angle prism 7 at right angles. , this incident light 1
passes through the right-angle prism 7 and enters the hologram 3, and due to the setting of the interference fringes in the hologram 3, the S-polarized light 5 perpendicular to the plane of incidence of the incident light 1 is almost 100% efficient. P-polarized light 6 that is diffracted and parallel to the plane of incidence is transmitted without being diffracted at all. Then, the S-polarized light 5 diffracted by the hologram 3
is emitted at right angles from the side surface 7c of the right-angle prism 7 that is not the incident surface, and the P-polarized light 6 that has passed through the hologram 3 also passes through the other right-angle prism 7' and forms the side surface 7b' of the prism 7'. The incident light 1 can be reliably separated into S-polarized light 5 and P-polarized light 6.
【0010】ここで、上記偏光ビームスプリッタAを形
成するには、図3に示したように、一方の直角プリズム
7の斜面7aに、プリズム7とほぼ同じ屈折率を有する
ホログラム乳剤8を配すると共に、このホログラム乳剤
8を配したプリズム7にマッチング液を介して他方のプ
リズム7′を接合し、この状態で、一方のプリズム7の
側面7bから平面波である参照光Rを入射すると共に、
他方のプリズム7′の側面7c′から平面波である信号
光Sを入射して、上記ホログラム乳剤8に上記したブラ
ッグ条件を満たす入射光と反射光との回折角が90°に
なるようにした所定の干渉縞(図示せず)を記録し、そ
の後、現像、定着させるものである。また、上記プリズ
ム7,7′を接合した状態でホログラム乳剤8の現像、
定着ができない場合は、上記したようにホログラム乳剤
8に所定の干渉縞を記録した後、上記接合したプリズム
7′を分離し、その状態で現像、定着を行い、その後再
度、分離したプリズム7′を接合して上記ビームスプリ
ッタAを形成するものである。Here, in order to form the polarizing beam splitter A, as shown in FIG. At the same time, the other prism 7' is bonded to the prism 7 on which the hologram emulsion 8 is arranged via a matching liquid, and in this state, the reference light R, which is a plane wave, is incident from the side surface 7b of the one prism 7.
A signal light S, which is a plane wave, is incident on the hologram emulsion 8 from the side surface 7c' of the other prism 7', and a predetermined diffraction angle between the incident light and the reflected light that satisfies the Bragg condition described above is 90°. interference fringes (not shown) are recorded, and then developed and fixed. Further, the hologram emulsion 8 is developed with the prisms 7 and 7' joined together,
If fixing is not possible, after recording predetermined interference fringes on the hologram emulsion 8 as described above, separate the joined prism 7', perform development and fixing in that state, and then record the separated prism 7' again. The beam splitter A is formed by joining the two.
【0011】従って、本実施例においては、光学的異方
性を示さない通常の安価な直角プリズム7,7′の接合
面に、製造が容易な所定の干渉縞を有する反射型ホログ
ラム3を形成し、このホログラム3における回折作用を
利用して入射光1をS偏光5及びP偏光6に確実に分離
することができるようにしているので、従来のように高
価な光学系結晶や多層薄膜を使用することなく、ビーム
スプリッタAを極めて安価に製造することができ、斯か
るビームスプリッタAを利用した各種装置等のコストを
減少させることができる。なお、上記説明では、直角プ
リズム7,7′として断面が二等辺直角三角形状のもの
を示したが、非二等辺直角三角形状の直角プリズムでも
同様のことがいえる。Therefore, in this embodiment, a reflection hologram 3 having predetermined interference fringes, which is easy to manufacture, is formed on the joint surface of ordinary inexpensive right angle prisms 7 and 7' that do not exhibit optical anisotropy. However, since the diffraction effect in the hologram 3 is used to reliably separate the incident light 1 into S-polarized light 5 and P-polarized light 6, it is no longer necessary to use expensive optical system crystals or multilayer thin films as in the past. The beam splitter A can be manufactured at extremely low cost without using the beam splitter A, and the costs of various devices using the beam splitter A can be reduced. In the above description, the right angle prisms 7 and 7' are shown as having an isosceles right triangular cross section, but the same can be said for right angle prisms having a non-isosceles right triangle shape.
【0012】図4は本発明の他の実施例を示したもので
、断面が非二等辺直角三角形とされた光学的異方性を示
さない通常の直角プリズム9の斜面9aには、上記実施
例と同様に、直角プリズム9とほぼ同じ屈折率を有し、
ブラッグ条件を満たす入射光と反射光との回折角が90
°になるようにした干渉縞(図示せず)を有する反射型
の位相体積ホログラム3が形成されている。また、本実
施例においては、入射光1が、上記直角プリズム9の長
辺9b側から入射されるようになっており、この直角プ
リズム9を透過する上記入射光1の上記ホログラム3へ
の入射角θが、ほぼブルースター角となるようになって
いる。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention, in which the slope 9a of an ordinary right-angled prism 9 having a non-isosceles right triangular cross section and exhibiting no optical anisotropy has the above embodiment. As in the example, it has almost the same refractive index as the right angle prism 9,
The diffraction angle between the incident light and reflected light that satisfies the Bragg condition is 90
A reflection-type phase volume hologram 3 having interference fringes (not shown) arranged at an angle of .degree. is formed. Further, in this embodiment, the incident light 1 is made to enter from the long side 9b side of the right angle prism 9, and the incident light 1 that passes through the right angle prism 9 is incident on the hologram 3. The angle θ is approximately the Brewster angle.
【0013】斯かる偏光ビームスプリッタAにおいても
、直角プリズム9の長辺側側面9bに直角に入射される
入射光1は、直角プリズム9を透過してホログラム3に
入射され、このホログラム3における上記干渉縞の設定
により、S偏光5がほぼ100%の効率で回折されると
共に、P偏光6が全く回折されずに透過するようになっ
ている。そして、上記ホログラム3で回折されたS偏光
5が、上記直角プリズム9の入射面でない短辺側側面9
cから直角に出射すると共に、上記ホログラム3を透過
したP偏光6が、ホログラム3と空気との境界面10で
反射されることなく所定の角度で屈折して出射するよう
になっており、これにより、上記入射光1をS偏光5及
びP偏光6に確実に分離することができるようになって
いる。Also in such a polarizing beam splitter A, the incident light 1 incident at right angles to the long side side surface 9b of the right angle prism 9 is transmitted through the right angle prism 9 and is incident on the hologram 3, and the above-mentioned in this hologram 3 By setting the interference fringes, the S-polarized light 5 is diffracted with almost 100% efficiency, and the P-polarized light 6 is transmitted without being diffracted at all. Then, the S-polarized light 5 diffracted by the hologram 3 is transmitted to the short-side side surface 9 of the rectangular prism 9, which is not the incident surface.
The P-polarized light 6 that is emitted from C at a right angle and transmitted through the hologram 3 is refracted at a predetermined angle and emitted without being reflected at the interface 10 between the hologram 3 and the air. This makes it possible to reliably separate the incident light 1 into S-polarized light 5 and P-polarized light 6.
【0014】ここで、上記偏光ビームスプリッタAを形
成する場合も、図5に示したように、直角プリズム9の
斜面9aに、プリズム9とほぼ同じ屈折率を有するホロ
グラム乳剤8を配すると共に、このホログラム乳剤8を
配したプリズム9に、マッチング液を介して上記プリズ
ム9と同じプリズム9′を接合し、この状態で、一方の
プリズム9の側面9bから平面波である信号光Sを入射
すると共に、他方のプリズム9′の側面9c′から平面
波である参照光Rを入射して、上記ホログラム乳剤8に
上記した干渉縞(図示せず)を記録し、その後、上記プ
リズム9′を分離して、現像、定着処理等を行うもので
ある。Here, when forming the polarizing beam splitter A, as shown in FIG. A prism 9', which is the same as the prism 9, is bonded to the prism 9 on which the hologram emulsion 8 is disposed via a matching liquid, and in this state, a signal light S, which is a plane wave, is incident from the side surface 9b of one of the prisms 9. , the reference beam R, which is a plane wave, is incident on the side surface 9c' of the other prism 9' to record the above-mentioned interference fringes (not shown) on the hologram emulsion 8, and then the prism 9' is separated. , development, fixing, etc.
【0015】従って、本実施例においても、光学的異方
性を示さない通常の安価な直角プリズム9に製造が容易
な所定の干渉縞を有する反射型ホログラム3を形成し、
このホログラム3における回折作用を利用して入射光1
をS偏光5及びP偏光6に確実に分離することができる
ようにしているので、従来のように高価な光学系結晶や
多層薄膜を使用することなく、しかも、一つの直角プリ
ズム9の使用だけで、ビームスプリッタAを極めて安価
に製造することができ、また、ビームスプリッタA全体
の形状を小型化することができる。また、上記分離され
たS偏光5とP偏光6とのなす角度が直角ではなく、後
述する場合も含めて直線偏光の分離方向を適宜設定でき
るので、光学設計上の自由度を高めることができる。Therefore, in this embodiment as well, a reflection hologram 3 having predetermined interference fringes that is easy to manufacture is formed on a normal, inexpensive right-angle prism 9 that does not exhibit optical anisotropy.
By utilizing the diffraction effect in this hologram 3, the incident light 1
can be reliably separated into S-polarized light 5 and P-polarized light 6, so there is no need to use expensive optical system crystals or multilayer thin films as in the past, and moreover, only one right-angle prism 9 is used. Therefore, the beam splitter A can be manufactured at extremely low cost, and the overall shape of the beam splitter A can be reduced in size. Furthermore, since the angle formed by the separated S-polarized light 5 and the P-polarized light 6 is not a right angle, the direction of separation of the linearly polarized light can be set as appropriate, including the case described later, so the degree of freedom in optical design can be increased. .
【0016】なお、上記入射角θを厳密にブルースター
角に設定する必要はなく、多少この設定角度が違うため
に、ホログラム3を透過するP偏光6の一部がホログラ
ム3と空気との境界面10で僅かに反射されるような場
合でも、斯かるP偏光6の反射方向とホログラム3で回
折されるS偏光5の回折方向とが相違するので問題はな
く、また、上記反射される一部のP偏光6を所定の手段
で吸収するようにすれば、入射光1を確実に二光束に分
離することができるものである。Note that it is not necessary to set the incident angle θ strictly to the Brewster's angle, and since this set angle is slightly different, a part of the P-polarized light 6 that passes through the hologram 3 may be at the boundary between the hologram 3 and the air. Even if the reflected light is slightly reflected by the surface 10, there is no problem because the direction of reflection of the P-polarized light 6 is different from the direction of diffraction of the S-polarized light 5 diffracted by the hologram 3. By absorbing the P-polarized light 6 of this portion by a predetermined means, it is possible to reliably separate the incident light 1 into two beams.
【0017】また、上記入射角θがブルースター角より
大きくなると、上記境界面10でのP偏光6の反射率が
徐々に増加し、特に、入射角θが臨界角より大きくなる
と、上記ホログラム3を透過するP偏光6が上記境界面
10で全反射されるようになるが、このような場合には
、図6に示したように、直角プリズム9の短辺側側面9
cから入射光1を直角に入射するようにすれば、ホログ
ラム3で回折されるS偏光5がプリズム9の長辺側側面
9bから直角に出射すると共に、上記全反射されたP偏
光6が上記長辺側側面9bから非直角に出射するように
なり、これにより、S偏光5の回折方向とP偏光6の反
射方向が完全に相違するようになるので問題はない。Furthermore, when the incident angle θ becomes larger than the Brewster's angle, the reflectance of the P-polarized light 6 at the interface 10 gradually increases. In particular, when the incident angle θ becomes larger than the critical angle, the hologram 3 The P-polarized light 6 that passes through is totally reflected at the boundary surface 10, but in such a case, as shown in FIG.
If the incident light 1 is made to enter at a right angle from the point c, the S-polarized light 5 diffracted by the hologram 3 will exit at right angles from the long-side side surface 9b of the prism 9, and the totally reflected P-polarized light 6 will be emitted from the prism 9 at a right angle. The light is emitted from the long-side side surface 9b at a non-perpendicular angle, and as a result, the diffraction direction of the S-polarized light 5 and the reflection direction of the P-polarized light 6 become completely different, so there is no problem.
【0018】但し、図7に示したように、上記直角プリ
ズム9の断面形状が直角二等辺三角形だと、ホログラム
3で回折されるS偏光5の方向と、境界面10で全反射
されるP偏光6の方向とが一致するようになるので、入
射光1を分離することができず、この場合には、図2に
示した上記実施例のように、直角プリズム9と同じ屈折
率を有する同形状のプリズムを接合する必要がある。な
お、図4に示した各数値は、直角プリズム9及びホログ
ラム乳剤8の平均屈折率を1.5として求めたものであ
る。However, as shown in FIG. 7, if the cross-sectional shape of the right-angled prism 9 is a right isosceles triangle, the direction of the S-polarized light 5 diffracted by the hologram 3 and the direction of the P-polarized light totally reflected at the boundary surface 10 will be different. Since the direction of the polarized light 6 coincides with that of the polarized light 6, the incident light 1 cannot be separated, and in this case, as in the above embodiment shown in FIG. It is necessary to join prisms of the same shape. Note that each numerical value shown in FIG. 4 was determined assuming that the average refractive index of the right-angle prism 9 and the hologram emulsion 8 is 1.5.
【0019】図8は本発明のさらに他の実施例を示した
もので、偏光ビームスプリッタAのうちでも所謂偏光板
と呼ばれる形式のもので、光学的異方性を示さない通常
の平板プリズム11の表面11aには、上記実施例と同
様に、平板プリズム11とほぼ同じ屈折率を有し、ブラ
ッグ条件を満たす入射光と反射光との回折角が90°に
なるようにした干渉縞(図示せず)を有する反射型の位
相体積ホログラム3が形成されている。また、本実施例
においても、上記平板プリズム11を透過する入射光1
のホログラム3への入射角θが、ほぼブルースター角と
なるようになっている。FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention, which is a type of polarizing beam splitter A called a so-called polarizing plate, and includes an ordinary flat plate prism 11 that does not exhibit optical anisotropy. As in the above embodiment, the surface 11a has interference fringes (Fig. (not shown) is formed. Also in this embodiment, the incident light 1 passing through the flat prism 11 is
The angle of incidence θ of the beam onto the hologram 3 is approximately the Brewster angle.
【0020】斯かる偏光ビームスプリッタAにおいても
、空気と平板プリズム11との境界面12で屈折されて
平板プリズム11に入射される入射光1は、平板プリズ
ム11を透過してホログラム3に入射され、このホログ
ラム3における上記干渉縞の設定により、S偏光5がほ
ぼ100%の効率で回折されると共に、P偏光6が全く
回折されずに透過するようになっている。そして、上記
ホログラム3で回折されたS偏光5が、上記平板プリズ
ム11の境界面12で全反射されてプリズム11内を進
み、図示しない平板の端面より散乱出射するか、端面で
再度反射されて迷光になる等の経過を辿るようになって
おり、上記ホログラム3を透過したP偏光6が、ホログ
ラム3と空気との境界面10で反射されることなく所定
の角度で屈折して出射するようになっており、これによ
り、上記入射光1をS偏光5及びP偏光6に確実に分離
することができるようになっている。In the polarizing beam splitter A as well, the incident light 1 that is refracted at the interface 12 between the air and the flat prism 11 and enters the flat prism 11 passes through the flat prism 11 and enters the hologram 3. By setting the interference fringes in this hologram 3, the S-polarized light 5 is diffracted with almost 100% efficiency, and the P-polarized light 6 is transmitted without being diffracted at all. Then, the S-polarized light 5 diffracted by the hologram 3 is totally reflected at the boundary surface 12 of the flat plate prism 11 and travels inside the prism 11, and is scattered and emitted from the end face of the flat plate (not shown) or is reflected again at the end face. The P-polarized light 6 that has passed through the hologram 3 is refracted at a predetermined angle and emitted without being reflected at the interface 10 between the hologram 3 and the air. This makes it possible to reliably separate the incident light 1 into S-polarized light 5 and P-polarized light 6.
【0021】ここで、上記偏光ビームスプリッタAを形
成する場合は、平板のままでは上記ホログラム3への干
渉縞の記録が無理なので、図9(a),(b)に示した
ように、一面にホログラム乳剤8を配した平板プリズム
11の両面に、平板プリズム1と同質の直角プリズム1
3,13′を接合し、ホログラム3への入射角θがブル
ースター角となるように参照光Rを入射すると共に、こ
の参照光Rと直交する信号光Sを入射して干渉縞を記録
し、その後、プリズム13,13′を分離して、現像、
定着等の処理を行うものである。なお、図中符号14は
、記録時の反射光が、余計な干渉縞を形成しないように
するための光吸収面としての黒色塗料層であり、図中の
各数値は、平板プリズム11及びホログラム乳剤8の平
均屈折率を1.5として求めたものである。When forming the polarizing beam splitter A, it is impossible to record interference fringes on the hologram 3 if it is a flat plate, so it is necessary to form the polarizing beam splitter A on one surface as shown in FIGS. 9(a) and 9(b). A right angle prism 1 of the same quality as the flat prism 1 is placed on both sides of a flat prism 11 on which a hologram emulsion 8 is arranged.
3 and 13' are joined, and a reference beam R is incident on the hologram 3 so that the incident angle θ is Brewster's angle, and a signal beam S that is orthogonal to this reference beam R is incident to record interference fringes. , Then, the prisms 13 and 13' are separated and developed.
It performs processes such as fixing. Note that the reference numeral 14 in the figure is a black paint layer that serves as a light absorption surface to prevent the reflected light during recording from forming unnecessary interference fringes, and each numerical value in the figure indicates the flat prism 11 and the hologram. The average refractive index of Emulsion 8 was determined as 1.5.
【0022】従って、本実施例においても、光学的異方
性を示さない通常の安価な平板プリズム11に製造が容
易な所定の干渉縞を有する反射型ホログラム3を形成し
、このホログラム3における回折作用を利用して入射光
1をS偏光5及びP偏光6に確実に分離することができ
るようにしているので、従来のように高価な光学系結晶
や多層薄膜を使用することなく、ビームスプリッタAを
極めて安価に製造することができる。なお、上記平板プ
リズム11の境界面12に図示しない黒色塗料層等の光
吸収面を形成すれば、プリズム11内を進むS偏光5を
吸収することができ、これにより、P偏光6のみを得る
ようにすることもできる。Therefore, in this embodiment as well, a reflection hologram 3 having predetermined interference fringes that is easy to manufacture is formed on an ordinary inexpensive flat prism 11 that does not exhibit optical anisotropy, and the diffraction in this hologram 3 is Since the system uses this function to reliably separate incident light 1 into S-polarized light 5 and P-polarized light 6, it is possible to use a beam splitter without using expensive optical system crystals or multilayer thin films as in the past. A can be manufactured at extremely low cost. Note that if a light absorption surface such as a black paint layer (not shown) is formed on the boundary surface 12 of the flat prism 11, the S-polarized light 5 traveling inside the prism 11 can be absorbed, thereby obtaining only the P-polarized light 6. You can also do it like this.
【0023】また、図10に示したように、上記平板プ
リズム11の境界面12に透過型ホログラム15を形成
するようにすれば、上記境界面12でのS偏光5の全反
射を防いで、S偏光5を平板プリズム11の外へ確実に
導き出すこともできる。なお、上記透過型ホログラム1
5を形成するには、図11に示したように、一面に反射
型ホログラム3を形成した平板プリズム11の他面に所
定のホログラム乳剤16を配した状態で、プリズム11
と同質の直角プリズム17,17′を接合し、参照光R
を上記ホログラム3におけるS偏光5の回折方向にする
と共に、信号光Sを再生時に全反射が生じないような方
向にして、記録するようにすればよい。Furthermore, as shown in FIG. 10, if a transmission hologram 15 is formed on the boundary surface 12 of the flat prism 11, total reflection of the S-polarized light 5 at the boundary surface 12 can be prevented. It is also possible to reliably guide the S-polarized light 5 out of the flat prism 11. In addition, the above-mentioned transmission hologram 1
5, as shown in FIG.
Right angle prisms 17 and 17' of the same quality as the
The direction of the diffraction of the S-polarized light 5 in the hologram 3 is set to be the diffraction direction of the S-polarized light 5, and the signal light S may be set in a direction such that total reflection does not occur during reproduction.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る偏光ビー
ムスプリッタは、光透過型支持体の表面に、この光透過
型支持体とほぼ同じ屈折率を有し、ブラッグ条件を満た
す入射光と反射光との回折角が90°になるようにした
干渉縞を有する反射型ホログラムを形成し、上記入射光
が上記光透過型支持体を透過して上記反射型ホログラム
に入射するようにしたので、入射光が反射型ホログラム
に入射すると、ホログラムによる回折作用により、入射
光のうちS偏光成分がほぼ100%の効率で回折される
と共に、P偏光成分が全く回折されずに透過するように
なり、これにより、入射光を確実に二つの直線偏光成分
に分けることができる。Effects of the Invention As described above, the polarizing beam splitter according to the present invention has a surface of a light-transmitting type support that has approximately the same refractive index as the light-transmitting type support, and is capable of separating incident light and light that satisfy the Bragg condition. A reflection hologram having interference fringes with a diffraction angle of 90° with respect to the reflected light was formed, and the incident light was made to pass through the light transmission support and enter the reflection hologram. When incident light enters a reflection hologram, due to the diffraction effect of the hologram, the S-polarized component of the incident light is diffracted with almost 100% efficiency, and the P-polarized component is transmitted without being diffracted at all. , whereby the incident light can be reliably divided into two linearly polarized components.
【0025】また、従来のように高価な光学系結晶や多
層薄膜を使用することなく、光学的異方性を示さない通
常の安価な光透過型支持体に、製造が容易な所定の干渉
縞を有する反射型ホログラムを形成してなるので、ビー
ムスプリッタを極めて安価に製造することができ、斯か
るビームスプリッタを利用した各種装置等のコストを減
少させることができる。In addition, without using expensive optical crystals or multilayer thin films as in the past, it is possible to form predetermined interference fringes that are easy to manufacture on a normal, inexpensive light-transmitting support that does not exhibit optical anisotropy. Since a reflection hologram having a beam splitter is formed, the beam splitter can be manufactured at extremely low cost, and the cost of various devices using such a beam splitter can be reduced.
【0026】さらに、光透過型支持体として各種直角プ
リズム、平板プリズム等を使用することで、S偏光及び
P偏光の分離方向を適宜設定でき、光学設計上の自由度
を高めることができる等の効果を奏する。Furthermore, by using various right angle prisms, flat plate prisms, etc. as the light-transmitting support, the separation direction of S-polarized light and P-polarized light can be set appropriately, and the degree of freedom in optical design can be increased. be effective.
【図1】本発明の原理を説明する図である。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention.
【図2】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.
【図3】図2のビームスプリッタを形成する時の説明図
である。FIG. 3 is an explanatory diagram when forming the beam splitter of FIG. 2;
【図4】本発明の他の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
【図5】図4のビームスプリッタを形成する時の説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram when forming the beam splitter of FIG. 4;
【図6】図4の変形例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a modification of FIG. 4;
【図7】ビームスプリッタとしての機能をなさない場合
を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a case where it does not function as a beam splitter.
【図8】本発明のさらに他の実施例を説明する図である
。FIG. 8 is a diagram illustrating still another embodiment of the present invention.
【図9】図9(a),(b)は、図8のビームスプリッ
タを形成する時の説明図である。9A and 9B are explanatory diagrams when forming the beam splitter of FIG. 8. FIG.
【図10】図8の変形例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modification of FIG. 8;
【図11】図10のビームスプリッタを形成する時の説
明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram when forming the beam splitter of FIG. 10;
A 偏光ビームスプリッタ1
入射光
2 光透過型支持体3
反射型ホログラム4 干渉
縞
5 S偏光
6 P偏光
7,9 直角プリズム
10,12 境界面
11 平板プリズムA Polarizing beam splitter 1
Incident light 2 Light-transmissive support 3
Reflection hologram 4 Interference fringes 5 S-polarized light 6 P-polarized light 7, 9 Right-angle prisms 10, 12 Boundary surface 11 Flat prism
Claims (6)
ビームスプリッタにおいて、光透過型支持体の表面に、
この光透過型支持体とほぼ同じ屈折率を有し、ブラッグ
条件を満たす入射光と反射光との回折角が90°になる
ようにした干渉縞を有する反射型ホログラムを形成し、
上記入射光が上記光透過型支持体を透過して上記反射型
ホログラムに入射するようにしたことを特徴とする偏光
ビームスプリッタ。Claim 1: In a polarizing beam splitter that splits incident light into two linearly polarized lights, the surface of a light-transmitting support is provided with:
Forming a reflection hologram having substantially the same refractive index as this light transmission type support and having interference fringes such that the diffraction angle between the incident light and the reflected light is 90° that satisfies the Bragg condition,
A polarizing beam splitter, characterized in that the incident light is transmitted through the light transmission type support and is incident on the reflection type hologram.
形成し、この直角プリズムの斜面に上記反射型ホログラ
ムを形成すると共に、この反射型ホログラムの表面に、
上記直角プリズムと同じプリズムを配したことを特徴と
する請求項1に記載の偏光ビームスプリッタ。2. The light-transmitting support is formed of a right-angle prism, the reflection hologram is formed on the slope of the right-angle prism, and the surface of the reflection hologram is provided with:
2. The polarizing beam splitter according to claim 1, further comprising a prism that is the same as the right-angle prism.
角形状の直角プリズムで形成し、この直角プリズムの斜
面に上記反射型ホログラムを形成したことを特徴とする
請求項1に記載の偏光ビームスプリッタ。3. The polarized light according to claim 1, wherein the light transmission type support is formed of a right angle prism having a non-isosceles right triangle shape, and the reflection type hologram is formed on the slope of the right angle prism. beam splitter.
側側面から入射され、上記反射型ホログラムへの入射角
がほぼブルースター角となるようにしたことを特徴とす
る請求項3に記載の偏光ビームスプリッタ。4. The incident light according to claim 3, wherein the incident light is incident from a long side surface of the right angle prism, and the incident angle to the reflection hologram is approximately Brewster's angle. Polarizing beam splitter.
側側面から入射され、上記反射型ホログラムへの入射角
がブルースター角より大きくなるようにしたことを特徴
とする請求項3に記載の偏光ビームスプリッタ。5. The incident light according to claim 3, wherein the incident light is incident from the short side side surface of the right angle prism, and the incident angle to the reflection hologram is larger than the Brewster angle. Polarizing beam splitter.
形成し、この平板プリズムの表面に上記反射型ホログラ
ムを形成すると共に、この反射型ホログラムの形成面と
反対の表面に透過型ホログラムを形成したことを特徴と
する請求項1に記載の偏光ビームスプリッタ。6. The light transmission support is formed of a flat prism, the reflection hologram is formed on the surface of the flat prism, and the transmission hologram is formed on the surface opposite to the surface on which the reflection hologram is formed. The polarizing beam splitter according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13655991A JPH04360103A (en) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | polarizing beam splitter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13655991A JPH04360103A (en) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | polarizing beam splitter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04360103A true JPH04360103A (en) | 1992-12-14 |
Family
ID=15178067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13655991A Withdrawn JPH04360103A (en) | 1991-06-07 | 1991-06-07 | polarizing beam splitter |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04360103A (en) |
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1991
- 1991-06-07 JP JP13655991A patent/JPH04360103A/en not_active Withdrawn
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