偏振转换元件和光学隔离装置制造方法及图纸

本申请涉及偏振转换元件和光学隔离装置。本申请提供了能够将非偏振入射光转换成一种偏振光的偏振转换元件和包括所述偏振转换元件的具有优异光学隔离比的光学隔离装置。这样的光学隔离装置可以应用于各种应用，例如光通信或激光光学领域、安全或隐私保护领域、显示器的亮度增强、或者用于隐藏和遮蔽的用途。

Polarization Conversion Element and Optical Isolation Device

This application relates to polarization conversion elements and optical isolation devices. This application provides a polarization conversion element capable of converting a non-polarized incident light into a polarized light and an optical isolation device with excellent optical isolation ratio including the polarization conversion element. Such optical isolation devices can be used in various applications, such as optical communications or laser optics, security or privacy protection, brightness enhancement of displays, or for hiding and masking purposes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏振转换元件和光学隔离装置
本申请要求基于2016年10月13日提交的韩国专利申请第10-2016-0132841号的优先权的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本申请涉及偏振转换元件和光学隔离装置。
技术介绍
光学隔离装置是其中正向透光率高于反向透光率的装置，其也称作光学二极管。光学隔离装置可以用于防止在光通信或激光光学领域中不必要的反射光，或者其也可以应用于建筑物或汽车玻璃以用于安全或隐私保护等。光学隔离装置也可以应用于诸如各种显示器中的亮度增强或者隐藏和遮蔽用军用产品的应用。作为光学隔离装置，存在使用法拉第效应(Faradayeffect)的法拉第光学隔离器。法拉第光学隔离器的原理在图1中示出。法拉第光学隔离器包括第一起偏振器(101)、法拉第旋转器(102)和第二起偏振器(103)，其中第一起偏振器(101)和第二起偏振器(103)的吸收轴被设置成彼此形成45度。法拉第旋转器使通过穿过第一起偏振器而线偏振的入射光旋转45度，由此使入射光透射过第二起偏振器(正向)。相反，如果透射过第二起偏振器的线偏振光同样被法拉第旋转器旋转45度，则其变成平行于第一起偏振器的吸收轴的线偏振光，使得其不能透射过第一起偏振器(反向)。由于法拉第光学隔离器需要非常大的外部磁场来驱动，并且必须向其应用昂贵的材料，因此难以使其尺寸变大。
技术实现思路
技术问题本申请涉及偏振转换元件和光学隔离装置。技术方案在本申请中，术语偏振转换元件意指被配置成使得其可以将非偏振入射光转换成一种偏振光并出射该偏振光的元件。在一个实例中，偏振转换元件的透射率可以为50％或更大、大于50％、55％或更大、60％或更大、65％或更大、70％或更大、75％或更大、80％或更大、85％或更大、90％或更大、或者95％或更大。透射率的上限没有特别限制，并且可以为约100％。透射率可以为透射过偏振转换元件的一种偏振光相对于入射在偏振转换元件上的非偏振光的比率。即，理想地，优选偏振转换元件被配置成以便能够将入射的非偏振光转换成一种偏振光而没有损失。在本说明书中，光学特性如术语透射率、延迟值、反射率和折射率的参考波长可以根据待通过使用光学隔离装置隔离的光和/或待用偏振转换元件转换的光来确定。例如，参考波长可以为待隔离的光和/或待用偏振转换元件转换的光的波长。例如，当光学隔离装置旨在隔离可见光区域中的光时，透射率等的参考波长可以为例如基于具有在400nm至700nm范围内或约550nm的任意波长的光的值；在旨在隔离红外区域中的光的情况下，透射率等可以基于波长为1,000nm的光来确定；以及在旨在隔离紫外区域中的光的情况下，透射率等可以基于波长为250nm的光来确定。透射过偏振转换元件的光可以基本上仅包括一种偏振光。例如，90％或更多或者95％或更多的透射过偏振转换元件的光可以为一种偏振光。理想地，100％的透射过偏振转换元件的光可以仅为一种偏振光。这样的偏振转换元件可以主要包括至少后向反射器和反射式偏振镜。在此，反射式偏振镜可以是透射包括正交模对的入射光中的一种偏振光并反射另一种偏振光的元件。在此，正交模对可以包括偏振方向彼此垂直的两种线偏振光或旋转方向彼此相反的两种圆偏振光。如本文中所使用的术语垂直、水平、平行或正交可以意指考虑到误差的基本上垂直、水平、平行或正交，其中可以存在例如在±10度内、在±8度内、在±6度内、在±4度内、在±2度内、在±1度内或者在±0.5度内的误差。此外，本文中的术语圆偏振光为还包括所谓的椭圆偏振光的概念。在下文中，在本说明书中，为了方便起见，可以将正交模对中的任一种偏振光称为第一偏振光，并且可以将另一种偏振光称为第二偏振光。这样的反射式偏振镜包括偏振分束器、线栅起偏振器(WGP)(例如金属线栅起偏振器)、双亮度增强膜(DBEF)或胆甾醇型液晶(CLC)膜，其通过应用所谓的各向异性材料偏振分离器或薄膜涂层型起偏振器而表现出上述效果。在此，金属线栅起偏振器(WGP)和双亮度增强膜(DBEF)是透射偏振方向彼此垂直的第一偏振光和第二偏振光中的任一种偏振光并且反射另一种偏振光的元件，以及胆甾醇型液晶膜是透射旋转方向彼此相反的圆偏振光中的任一种偏振光并且反射另一种偏振光的元件。例如，通过控制金属线栅起偏振器中的栅格的尺寸或间距、双亮度增强膜的层合结构、胆甾醇型液晶膜中的液晶的间距或旋转方向等，可以将具有期望波长范围的光分成正交模对。可应用于本申请中的反射式偏振镜的类型不限于上述，其中可以应用已知能够将入射光分成正交模对的偏振光的所有反射式偏振镜。在此，后向反射器和反射式偏振镜可以定位成使得当反射式偏振镜透射第一偏振光和第二偏振光中的第一偏振光并反射第二偏振光时，第二偏振光可以入射在后向反射器上。后向反射器为已知的元件，并因此是以平行于入射方向的方向反射入射在后向反射器上的光的元件。因此，被反射式偏振镜反射并入射在反射器上的第二偏振光被反射并再次入射在反射式偏振镜上。这样的后向反射器是公知的，并且在本申请中，可以在这些已知的后向反射器中选择并使用合适的一种。作为后向反射器，例如，可以使用全息膜或反射式斜式百叶窗膜(reflectiveobliquelouverfilm)等。本申请的偏振转换元件可以被配置成使得当被后向反射器反射的第二偏振光再次入射在反射式偏振镜上时，偏振状态可以被转换成第一偏振光。用这样的配置，理论上可以将所有入射的非偏振光转换成第一偏振状态并透射过反射式偏振镜。可以假设光学非偏振光包括正交模对，即，偏振方向彼此垂直的两种线偏振光，或旋转方向彼此相反的两种圆偏振光。因此，第一偏振光(入射在第一反射式偏振镜上的非偏振光的约50％)透射过反射式偏振镜，并且第二偏振光(另外的50％)被反射并入射在后向反射器上，并且入射的第二偏振光被后向反射器反射，然后以第一偏振光的状态入射在反射式偏振镜上，使得100％的非偏振光可以理论上以第一偏振光状态透射过反射式偏振镜。在此，在穿过后向反射器的同时将被反射式偏振镜反射的第二偏振光转换成第一偏振光的方法没有特别限制。在一个方面中，后向反射器本身可以用于将如上所述的第二偏振光转换成第一偏振光。即，当光学正交模对的偏振光中的任一种偏振光在反射表面处被反射时，反射的偏振光可以改变为待被反射的在相应反射之前的该偏振光的另一正交模对。例如，当以逆时针方向旋转的右旋圆偏振光在反射表面处被反射时，反射的偏振光可以被转换成顺时针旋转的左旋圆偏振光，相反地，当左旋圆偏振光在反射表面处被反射时，其可以被转换成右旋圆偏振光。因此，在这种情况下，被后向反射器反射的第二偏振光可以被转换成透射过反射式偏振镜的第一偏振光。如参考附图解释这种情况的，如果非偏振光(NP)如图2中入射在反射式偏振镜(100)上，则仅非偏振光(NP)的第一偏振光(P1)透射过反射式偏振镜(100)并且第二偏振光(P2)被偏振镜(100)反射。在此，如果反射式偏振镜(100)为例如上述的胆甾醇型液晶膜，则反射的第二偏振光(P2)可以为右旋圆偏振光或左旋圆偏振光。当反射的第二偏振光(P2)入射在后向反射器(200)上时，反射后的第二偏振光(P2)再次转换成第一偏振光(P1)，并且转换的第一偏振光(P1)可以透射过反射式偏振镜(100)，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种偏振转换元件，用于将非偏振入射光转换成一种偏振光并使其出射，其中所述偏振转换元件具有50％或更大的透射率并且包括后向反射器和反射式偏振镜，其中在为彼此垂直模对的第一偏振光和第二偏振光中，所述第一偏振光被透射且所述第二偏振光被反射，以及其中所述后向反射器定位在被所述反射式偏振镜反射的所述第二偏振光能够入射的位置处。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.13 KR 10-2016-01328411.一种偏振转换元件，用于将非偏振入射光转换成一种偏振光并使其出射，其中所述偏振转换元件具有50％或更大的透射率并且包括后向反射器和反射式偏振镜，其中在为彼此垂直模对的第一偏振光和第二偏振光中，所述第一偏振光被透射且所述第二偏振光被反射，以及其中所述后向反射器定位在被所述反射式偏振镜反射的所述第二偏振光能够入射的位置处。2.根据权利要求1所述的偏振转换元件，其中所述一种偏振光为线偏振光或圆偏振光。3.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述后向反射器为全息膜或反射式斜式百叶窗膜。4.根据权利要求1所述的偏振转换元件，其中所述反射式偏振镜为偏振分束器、线栅起偏振器、双亮度增强膜或胆甾醇型液晶膜。5.根据权利要求4所述的偏振转换元件，还包括延迟器，所述延迟器定位在被所述反射式偏振镜反射至所述后向反射器的所述第二偏振光的光路中。6.根据权利要求5所述的偏振转换元件，其中所述延迟器为λ/4板。7.根据权利要求1所述的偏振转换元件，其中所述反射式偏振镜为胆甾醇型液晶膜。8.根据权利要求1所述的偏振转换元件，还包括延迟器，所述延迟器位于透射过所述反射式偏振镜的所述第一偏振光能够入射的位置处。9.根据权利要求8所述的偏振转换元件，其中所述反射式偏振镜为胆...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩尚澈，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR