[發明專利]反射型的偏振光分離衍射元件以及具備該元件的光學測定裝置

在審

• 申請號: 201980103062.6
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN114868046A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 福田隆史;江本顯雄;成田貴人;早川廣志;三好有一
• 申請（專利權）人: 日本分光株式會社;國立研究開發法人產業技術綜合研究所
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G01J4/00;G02B5/30
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

本發明提供一種能夠在包括紫外區的寬波長范圍內使用的反射型的偏振光分離衍射元件以及具備該元件的光學測定裝置。反射型的偏振光分離衍射元件具備：基板(1)；反射面(2)，其形成于基板(1)的表面；以及光柵狀結構體(3)，其設置在反射面(2)上，呈現出結構性雙折射(Δn^*)。光柵狀結構體(3)由4個圖案的光柵狀結構體(3A、3B、3C及3D)構成，所述4個圖案的光柵狀結構體具有各不相同的方位角的光柵狀結構。多個圖案的光柵狀結構體(3A、3B、3C及3D)以使光柵狀結構的方位角進行結構周期性的變化的方式在反射面2上沿規定方向進行排列。

技術領域

本發明涉及一種反射型的偏振光分離衍射元件，另外，涉及一種具備該元件的二色性測定裝置、雙折射測定裝置等光學測定裝置。

背景技術

以往，作為測定對象物的雙折射的測定法，存在正交尼科耳法，但是需要使起偏器和檢偏器相對于測定對象物相對地旋轉。與此相對，專利文獻1所記載的利用了透射型的偏振光分離衍射光柵的雙折射測定裝置因不需要如上所述的旋轉機構這一點而受到了關注。

在透射型的偏振光分離衍射光柵中，當右圓偏振光入射到該透射型的偏振光分離衍射光柵的入射面時，右圓偏振光沿+1階衍射光的方向從相反側的出射面出現。另外，在入射光是左圓偏振光的情況下，左圓偏振光沿-1階衍射光的方向從反射面出現。換言之，透射型的偏振光分離衍射光柵具有以下特性：將右圓偏振光和左圓偏振光分配到±1階衍射光的方向。專利文獻1的圖3是繪制了使向偏振光分離衍射光柵入射的入射光的偏振狀態(橢圓率tan^-1(b/a))發生各種變化的情況下的±1階衍射光的各強度的圖表。

在入射光是與右圓偏振光(橢圓率＝+45°)接近的橢圓偏振光(橢圓率＝+15°，+30°)的情況下，+1階衍射光的強度比-1階衍射光的強度大。

反之，在入射光是與左圓偏振光(橢圓率＝-45°)接近的橢圓偏振光(橢圓率＝-15°，-30°)的情況下，-1階衍射光的強度比+1階衍射光的強度大。

在入射光是線偏振光(橢圓率＝0°)的情況下，±1階衍射光的各強度相等。線偏振光可以說是相位對齊的左圓偏振光與右圓偏振光相疊加而得到的偏振光，因此可以說通過透射型的偏振光分離衍射光柵將線偏振光的右圓偏振光分量分配到+1階衍射光的方向、將線偏振光的左圓偏振光分量分配到-1階衍射光的方向。

在專利文獻1的雙折射測定裝置中，當右圓偏振光透過測定對象物時，右圓偏振光的偏振狀態(橢圓率)根據測定對象物的雙折射性而變化。當該透射光入射到偏振光分離衍射光柵時，與透射光的偏振狀態相應的±1階衍射光的各強度被檢測出來。因而，根據2個強度檢測值的平衡可知透射光的偏振狀態(橢圓率)，作為結果，能夠獲知測定對象物的雙折射。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：國際公開第2016/031567號

發明內容

發明要解決的問題

關于如上所述的偏振光分離衍射光柵的開發，透射型的偏振光分離衍射光柵的開發正在取得進展，但是反射型的偏振光分離衍射光柵沒有被開發。作為原因之一，可列舉出：透射型的偏振光分離衍射光柵具有被稱為結構性雙折射(日語：結構複折射)(Δn^*)的周期性微槽結構，從而具有對透過該結構的光賦予相位差而使得進一步產生衍射光的特性，因此即使想要以其為基礎來構成反射型的偏振光分離衍射光柵，也尚未判明會由于賦予反射特性而變為什么樣的特性的具體機制。

另一方面，發明人等認為，反射型的偏振光分離衍射光柵對于利用了該反射型的偏振光分離衍射光柵的各種測定裝置的光路配置的縮小化而言極為有利，非常有助于各種測定裝置的小型化。