構造性複屈折の色分散を利用した広波長域1/4波長板

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650055
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 久保 速雄 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (30081243)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊田 久雄 大阪府立大学, 工学部, 助手 (10214743)
• Keywords: Form Birefringence / Quarter-wave plate / Achromatic / Dispersion / Subwavelength Grating

Research Abstract

構造性複屈折の強い分散特性を利用することで、入射光の波長に依存しない微細構造型の1/4波長板を設計した。設計では、まず有効屈折率という概念を使って微細構造(一次元矩形格子)の波長分散特性を見積もり、形状の概略を決定した。次に回析格子の厳密計算法を用いて性能を評価し、形状寸法の修正を行うことでより広い波長域に対応できる微細格子型波長板を設計した。
疑似サンドイッチ構造のものでは、基準波長の±10%の波長変動に対して3°以下の位相遅れ誤差をもつものが設計できた。また、形状誤差の影響を評価することで、製作に要求される形状精度についても検討を行った。設計を自動化することについても取り組み、最適化手法を用いて波長補償と製作誤差の影響を考慮した設計法を考えた。
一方、製作については、第一段階として石英ガラス上にピッチが波長より大きい回析格子を作ることから始めた。エッチングはReactive Ion-beam Etching装置を使い、高いアスペクト比を得るための条件等を調べている。紫外線レーザーを使ってのホログラフィックな露光についても、露光時間と現像後のレジストのDuty比の関係を調べ、仕様の形状を作るための条件を調べている。
また、より自由度の高い設計を行うために、2次元の微細格子形状を考え、その有効屈折率の取り扱い方法について検討を行った。有効屈折率の算出には2次元Coupled Wave Analysisで用いられている状態方程式法を利用することで、精度の良い屈折率が求められることが分かった。

Research Products

• [Publications] Hisao Kikuta, Yasushi Ohira Koichi Iwata: "Subwavelength gratings optimized for broadband quater-wave plates" Proceedings of SPIE (Polarization Analysis and Applications to Device Technology). Vol. 2873. 218-221 (1996)
• [Publications] Hisao Kikuta, Yasushi Ohira Koichi Iwata: "Achromatic quarter-wave plates using the dispersion of form birefringence" Applied Optics. Vol. 36, No. 7 (発表予定). (1997)