[发明专利]偏振元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏振元件，尤其涉及一种利用由金属微粒子的形状各向异性引起的光吸收效率的差的偏振元件。

背景技术

偏振元件是指具有如下功能的光学元件，即透射在某特性方向上具有电场振动面的直线偏振波，而阻止在与此正交的方向上具有电场振动面的直线偏振波的透射的功能(以下在偏振元件中，将所透射的光的电场振动方向记为“透射轴”，与透射轴正交的方向记为“消光轴”)。

偏振元件的特性通过如下因素评价，即在与元件的透射轴平行的方向上具有电场振动面的直线偏振波透射偏振元件时所受的损耗(以下将该损耗记为“插入损耗”)、和具有与消光轴平行的电场振动面的直线偏振波透射偏振元件时的电场强度除以具备具有与透射轴平行的方向的电场振动面的直线偏振波透射偏振元件时的电场强度的值(以下将该值记为“消光比”)。具有良好特性的偏振元件是指插入损耗小且消光比高的元件。

作为使用金属微粒子的偏振元件公知有使由银或铜构成的针状金属微粒子在玻璃基体中分散成其长边方向沿特定方向取向的偏振玻璃(以下将该偏振元件记为“金属微粒子分散型偏振玻璃”)。金属微粒子分散型偏振玻璃的制造方法例如详细记载于日本专利公开平5-208844号公报，其要点如以下所示。

<1>将含有氯化亚铜的玻璃材料调合成为所希望的组成，在约1450℃下熔融这些之后，缓冷至室温。<2>之后，通过施以热处理，使氯化亚铜的微粒子析出于玻璃中。<3>析出氯化亚铜微粒子之后，通过机械加工制作具有适当形状的预制棒。<4>以预定条件加热或拉伸预制棒而得到氯化亚铜的针状粒子。<5>通过在氢气中还原拉伸的氯化亚铜而得到针状金属铜微粒子。

记载有如下要旨：通过这种制造方法制造在基材玻璃中分散短径：20～75nm、长径：120～350nm、纵横比(针状粒子的长径除以短径的商)：2.5～10的金属铜针状微粒子的金属微粒子分散型偏振玻璃。

专利文献1：日本专利公开平5-208844号公报

在前述的以往金属微粒子分散型偏振玻璃中，实现了0.1dB以下的透射损耗与30dB以上的消光比，得到实用上几乎不成问题的性能。然而，如前所述，其制造工序为析出-拉伸-还原这种比较繁杂的工序，所以粒子形状的再现性未必一定良好，其结果有时也得不到所希望的消光比，在谋求稳定生产的方面存在问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种形状控制性良好且生产率优异的偏振元件。

为了解决前述课题，根据本申请发明提供如下偏振元件：

作为第1实施方式的偏振元件，利用由电介质层覆盖的多个金属片在对预定波长的光具有透射性的基体上配设成岛状，并且该金属片的等离子体共振频率根据照射于该金属片的光的偏振方向不同的性质而实现所希望的偏振特性，其特征在于，该金属片的预定方向上的等离子体共振频率与照射于该偏振元件的光的频率大致相同，并且构成该金属片的金属的该等离子体共振频率中的介电常数的实部(ε′)、介电常数的虚部(ε″)、及该电介质层的折射率(n_a)具有成为{(ε′-n_a²)²+ε″²}≥80·n_a·ε″的关系。

并且，第1实施方式所涉及的作为第2实施方式的偏振元件，其特征在于，其被照射的光的照射区域中的该金属片的、相对于该照射的光的传输方向大致正交的面内的几何截面的总和小于该光的照射区域的面积，并且该金属片的等离子体共振频率中的吸收截面的总和为该照射区域的面积的10倍以上。

并且，第1或第2实施方式所涉及的作为第3实施方式的偏振元件，其特征在于，该金属片的形状为大致长方体形，并且在该金属片的聚集体中该大致长方体的最长的边与大致一定的方向对齐。

并且，第1或第2实施方式所涉及的作为第4实施方式的偏振元件，其特征在于，该金属片的形状为大致椭圆柱形，椭圆的长轴沿大致一定的方向对齐。

并且，第1至第4实施方式所涉及的任一个作为第5实施方式的偏振元件，其特征在于，该金属片的与该照射的光的传输方向的平行的方向的长度为该照射的光的波长的1/10以下，并且与该照射的光的传输方向正交的面内的该金属片的尺寸为1μm以下。

另外，第1至第5实施方式所涉及的任一个作为第6实施方式的偏振元件，其特征在于，构成该金属片的金属为Al，或者包含Al与Si、Ag、Au中的至少一种的Al合金。

发明效果