反射型的偏振光分离衍射元件以及具备该元件的光学测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够在包括紫外区的宽波长范围内使用的反射型的偏振光分离衍射元件以及具备该元件的光学测定装置。反射型的偏振光分离衍射元件具备：基板(1)；反射面(2)，其形成于基板(1)的表面；以及光栅状结构体(3)，其设置在反射面(2)上，呈现出结构性双折射(Δn

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反射型的偏振光分离衍射元件以及具备该元件的光学测定装置


[0001]本专利技术涉及一种反射型的偏振光分离衍射元件，另外，涉及一种具备该元件的二色性测定装置、双折射测定装置等光学测定装置。

技术介绍

[0002]以往，作为测定对象物的双折射的测定法，存在正交尼科耳法，但是需要使起偏器和检偏器相对于测定对象物相对地旋转。与此相对，专利文献1所记载的利用了透射型的偏振光分离衍射光栅的双折射测定装置因不需要如上所述的旋转机构这一点而受到了关注。
[0003]在透射型的偏振光分离衍射光栅中，当右圆偏振光入射到该透射型的偏振光分离衍射光栅的入射面时，右圆偏振光沿+1阶衍射光的方向从相反侧的出射面出现。另外，在入射光是左圆偏振光的情况下，左圆偏振光沿
‑
1阶衍射光的方向从反射面出现。换言之，透射型的偏振光分离衍射光栅具有以下特性：将右圆偏振光和左圆偏振光分配到
±
1阶衍射光的方向。专利文献1的图3是绘制了使向偏振光分离衍射光栅入射的入射光的偏振状态(椭圆率tan
‑1(b/a))发生各种变化的情况下的
±
1阶衍射光的各强度的图表。
[0004]在入射光是与右圆偏振光(椭圆率＝+45
°
)接近的椭圆偏振光(椭圆率＝+15
°
，+30
°
)的情况下，+1阶衍射光的强度比
‑
1阶衍射光的强度大。
[0005]反之，在入射光是与左圆偏振光(椭圆率＝
‑
45
°
)接近的椭圆偏振光(椭圆率＝
‑
15
°
，
‑
30
°
)的情况下，
‑
1阶衍射光的强度比+1阶衍射光的强度大。
[0006]在入射光是线偏振光(椭圆率＝0
°
)的情况下，
±
1阶衍射光的各强度相等。线偏振光可以说是相位对齐的左圆偏振光与右圆偏振光相叠加而得到的偏振光，因此可以说通过透射型的偏振光分离衍射光栅将线偏振光的右圆偏振光分量分配到+1阶衍射光的方向、将线偏振光的左圆偏振光分量分配到
‑
1阶衍射光的方向。
[0007]在专利文献1的双折射测定装置中，当右圆偏振光透过测定对象物时，右圆偏振光的偏振状态(椭圆率)根据测定对象物的双折射性而变化。当该透射光入射到偏振光分离衍射光栅时，与透射光的偏振状态相应的
±
1阶衍射光的各强度被检测出来。因而，根据2个强度检测值的平衡可知透射光的偏振状态(椭圆率)，作为结果，能够获知测定对象物的双折射。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：国际公开第2016/031567号

技术实现思路

[0011]专利技术要解决的问题
[0012]关于如上所述的偏振光分离衍射光栅的开发，透射型的偏振光分离衍射光栅的开发正在取得进展，但是反射型的偏振光分离衍射光栅没有被开发。作为原因之一，可列举
出：透射型的偏振光分离衍射光栅具有被称为结构性双折射(日语：结构複折射)(Δn
*
)的周期性微槽结构，从而具有对透过该结构的光赋予相位差而使得进一步产生衍射光的特性，因此即使想要以其为基础来构成反射型的偏振光分离衍射光栅，也尚未判明会由于赋予反射特性而变为什么样的特性的具体机制。
[0013]另一方面，专利技术人等认为，反射型的偏振光分离衍射光栅对于利用了该反射型的偏振光分离衍射光栅的各种测定装置的光路配置的缩小化而言极为有利，非常有助于各种测定装置的小型化。
[0014]本专利技术的目的在于，提供一种查明了反射型的偏振光分离衍射元件的具体机制的、适于各种测定装置的小型化的反射型的偏振光分离衍射光栅，并且提供一种使用该反射型的偏振光分离衍射光栅的光学测定装置。
[0015]用于解决问题的方案
[0016]即，本专利技术所涉及的反射型的偏振光分离衍射元件具备：
[0017]基板；
[0018]反射面，其形成于所述基板的表面；以及
[0019]光栅状结构体，其设置在所述反射面上，呈现出结构性双折射(Δn
*
)，
[0020]其中，所述光栅状结构体由多个图案的光栅状结构体构成，所述多个图案的光栅状结构体具有各不相同的方位角的光栅状结构，
[0021]这些多个图案的光栅状结构体以使所述光栅状结构的方位角进行结构周期性的变化的方式在所述反射面上沿规定方向进行排列。
[0022]根据该结构，多个图案的光栅状结构体具有某种规则性地排列在反射面上。因此，对于入射光而言，首先，在透过多个图案的光栅状结构体时产生由光栅状结构体引起的“相位的赋予”，同时，因图案的结构周期性的变化而产生“衍射光的方向的不同”。将这种特性表示为“T(x)”。
[0023]接着，对于其透射光而言，产生反射时的反射面处的“复折射率”的影响。将这种特性表示为“R
M”。
[0024]其反射光透过多个图案的光栅状结构体，因此再次受到上述的特性“T(x)”的影响。
[0025]这样，可以说本专利技术的反射型的偏振光分离衍射元件具有表示为“T(x)
·
R
M
·
T(x)”的特性。专利技术人等基于该矩阵模型进行计算，结果证明了通过本专利技术的反射型的偏振光分离衍射元件，入射光中原本包含的右圆偏振光的分量被分配到+1阶衍射光的方向，左圆偏振光的分量被分配到
‑
1阶衍射光的方向。因而，如果使用本专利技术的反射型的偏振光分离衍射元件，则能够基于成为了
±
1阶衍射光的各反射光的强度来获知入射光的偏振状态。
[0026]并且，如果使用这种特性的反射型的偏振光分离衍射元件，则能够使圆二色性测定装置、双折射测定装置等测定装置非常紧凑。
[0027]另外，优选的是，所述基板的表面沿着所述规定方向形成为台阶状，
[0028]与该台阶状的形状相匹配地，所述多个图案的光栅状结构体也呈台阶状地设置，
[0029]所述基板的表面的台阶状的形状与所述方位角的结构周期性的变化相匹配地重复。
[0030]另外，优选的是，在所述基板的两方的表面形成有所述反射面和所述光栅状结构
体，从而能够将反射型的偏振光分离衍射元件翻转使用。
[0031]本专利技术所涉及的反射型的偏振光分离衍射元件具备：
[0032]基板；以及
[0033]光栅状凹凸结构体，其形成于所述基板的表面，呈现出结构性双折射(Δn
*
)，
[0034]其中，所述光栅状凹凸结构体的凹凸面是反射面，
[0035]所述光栅状凹凸结构体由多个图案的光栅状凹凸结构体构成，所述多个图案的光栅状凹凸结构体具有各不相同的方位角的光栅状凹凸结构，
[0036]这些多个图案的光栅状凹凸结构体以使所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种反射型的偏振光分离衍射元件，其特征在于，具备：基板；反射面，其形成于所述基板的表面；以及光栅状结构体，其设置在所述反射面上，呈现出结构性双折射Δn
*
，其中，所述光栅状结构体由多个图案的光栅状结构体构成，所述多个图案的光栅状结构体具有各不相同的方位角的光栅状结构，这些多个图案的光栅状结构体以使所述光栅状结构的方位角进行结构周期性的变化的方式在所述反射面上沿规定方向进行排列。2.根据权利要求1所述的反射型的偏振光分离衍射元件，其特征在于，所述基板的表面沿着所述规定方向形成为台阶状，与该台阶状的形状相匹配地，所述多个图案的光栅状结构体也呈台阶状地设置，所述基板的表面的台阶状的形状与所述方位角的结构周期性的变化相匹配地重复。3.根据权利要求1或2所述的反射型的偏振光分离衍射元件，其特征在于，在所述基板的两方的表面形成有所述反射面和所述光栅状结构体。4.一种反射型的偏振光分离衍射元件，其特征在于，具备：基板；以及光栅状凹凸结构体，其形成于所述基板的表面，呈现出结构性双折射Δn
*
，其中，所述光栅状凹凸结构体的凹凸面是反射面，所述光栅状凹凸结构体由多个图案的光栅状凹凸结构体构成，所述多个图案的光栅状凹凸结构体具有各不相同的方位角的光栅状凹凸结构，这些多个图案的光栅状凹凸结构体以使所述光栅状凹凸结构的方位角进行结构周期性的变化的方式在所述基板的表面上沿规定方向进行排列。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：福田隆史，江本显雄，成田贵人，早川广志，三好有一，
申请(专利权)人：国立研究开发法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：