(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光した０．１ＴＨｚ以上０．８ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波を光学素子に入射させ、特定の偏光方向の光を前記光学素子より射出する方法であって、以下を具備する：
前記光学素子を用意する工程（ａ）、
ここで前記光学素子は以下を具備する：
サファイヤ単結晶層、および
ＣａｘＣｏＯ２結晶層、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、前記サファイヤ単結晶層上に積層されており、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層の表面は（１００）の面方位を有し、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、２マイクロメートル以上２０マイクロメートル以下の厚みを有し、
前記０．１ＴＨｚ以上０．８ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波を前記光学素子に照射し、前記サファイヤ単結晶層のｃ軸方向に平行な成分のみを有する出力波を出射する工程（ｂ）。
【請求項２】
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、２マイクロメートル以上９マイクロメートル以下の厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、２マイクロメートル以上４マイクロメートル以下の厚みを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）において、前記電磁波は前記サファイヤ単結晶層に照射され、前記出力波は前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層から出射される、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）において、前記電磁波は前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層に照射され、前記出力波は前記サファイヤ単結晶層から出射される、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記工程（ｂ）において、前記電磁波は前記光学素子の法線方向に沿って前記光学素子に照射される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記工程（ｂ）において、前記出力波は前記光学素子の法線方向に沿って前記光学素子から出射される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
サファイヤ単結晶層、およびＣａｘＣｏＯ２結晶層を具備する光学素子であって、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、前記サファイヤ単結晶層上に積層されており、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層の表面は（１００）の面方位を有し、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、２マイクロメートル以上２０マイクロメートル以下の厚みを有する、光学素子。
【請求項９】
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、２マイクロメートル以上９マイクロメートル以下の厚みを有する、請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層は、２マイクロメートル以上４マイクロメートル以下の厚みを有する、請求項８に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光子を用いてテラヘルツ電磁波を偏光させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ電磁波とは、０．１ＴＨｚ以上の周波数を有する電磁波である。特許文献１、非特許文献１、および非特許文献２は、テラヘルツ電磁波を偏光させる方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５２９２０号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｉｔｓｕｎａｒｉ  Ｙａｍａｄａ  ｅｔ．  ａｌ．，  “Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  ｗｉｒｅ−ｇｒｉｄ  ｐｏｌａｒｉｚｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ−ｐｉｔｃｈ  Ａｌ  ｇｒａｔｉｎｇｓ”，  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  （２００９），  Ｖｏｌ．  ３４，  Ｎｏ．３，  ｐ．ｐ．  ２７４−２７６
【非特許文献２】Ｌｅｉ  Ｒｅｎ  ｅｔ．  ａｌ．，  ”Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ  Ｔｅｒａｈｅｔｚ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ”，  Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  （２００９），  Ｖｏｌ．  ９，  Ｎｏ．  ７，  ｐ．ｐ．  ２６１０−２６１３
【非特許文献３】Ｂｒｉａｎ．  Ｌ．  Ｃｕｓｈｉｎｇ  ｅｔ．  ａｌ．，”Ｔｏｐｏｔａｃｔｉｃ  Ｒｏｕｔｅｓ  ｔｏ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｃａｌｃｉｕｍ  Ｃｏｂａｌｔ  Ｏｘｉｄｅｓ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  Ｖｏｌ．  １４１，  ｐａｇｅｓ  ３８５−３９１  （１９９８）
【非特許文献４】Ｈ．Ｘ．  Ｙａｎｇ  ｅｔ．  ａ；．，  “Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ａｎｄ  ｃａｔｉｏｎ  ｏｒｄｅｒｉｎｇ  ｉｎ  ｌａｙｅｒｅｄ  ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ＣａｘＣｏＯ２”，  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ，  Ｂ，  Ｖｏｌ．  ７３，  ０１４１０９−１  -  ０１４１０９−６  （２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、テラヘルツ電磁波を偏光子により偏光させる新規な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下の項目１−１０に係る本発明は、上記課題を解決する。【０００７】
１．  ０．１ＴＨｚ以上０．８ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波を、偏光子を用いて偏光させる方法であって、以下を具備する：
前記偏光子を用意する工程（ａ）、ここで
前記偏光子は以下を具備する：
サファイヤ単結晶層（１１）、および
ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、前記サファイヤ単結晶層（１１）上に積層されており、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）の表面は（１００）の面方位を有し、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、２マイクロメートル以上２０マイクロメートル以下の厚みを有し、
前記０．１ＴＨｚ以上０．８ＴＨｚ以下の周波数を有する電磁波を前記偏光子に照射し、前記サファイヤ単結晶層（１１）のｃ軸方向に平行な成分のみを有する出力波を出射する工程（ｂ）。【０００８】
２．  前記項目１に記載の方法であって、前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、２マイクロメートル以上９マイクロメートル以下の厚みを有する。【０００９】
３．  前記項目１に記載の方法であって、前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、２マイクロメートル以上４マイクロメートル以下の厚みを有する。【００１０】
４．  前記項目１に記載の方法であって、前記工程（ｂ）において、前記電磁波は前記サファイヤ単結晶層（１１）に照射され、前記出力波は前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）から出射される。【００１１】
５．  前記項目１に記載の方法であって、前記工程（ｂ）において、前記電磁波は前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）に照射され、前記出力波は前記サファイヤ単結晶層（１１）から出射される。【００１２】
６．  前記項目１に記載の方法であって、前記工程（ｂ）において、前記電磁波は前記偏光子の法線方向に沿って前記偏光子に照射される。【００１３】
７．  前記項目６に記載の方法であって、前記工程（ｂ）において、前記出力波は前記偏光子の法線方向に沿って前記偏光子から出射される。【００１４】
８．  偏光子であって、以下を具備する：
サファイヤ単結晶層（１１）、および
ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）、ここで
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、前記サファイヤ単結晶層（１１）上に積層されており、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）の表面は（１００）の面方位を有し、
前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、２マイクロメートル以上２０マイクロメートル以下の厚みを有する。【００１５】
９．  前記項目８に記載の偏光子であって、前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、２マイクロメートル以上９マイクロメートル以下の厚みを有する。【００１６】
１０．  前記項目８に記載の偏光子であって、前記ＣａｘＣｏＯ２結晶層（１２）は、２マイクロメートル以上４マイクロメートル以下の厚みを有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、テラヘルツ電磁波を偏光子により偏光させる新規な方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施形態によるテラヘルツ偏光子の断面図である。
【図２】図２は、実施形態による方法を概念的に示す図である。
【図３】図３は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：０．１マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図４】図４は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：１マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図５】図５は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：２マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図６】図６は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：４マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図７】図７は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：６マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図８】図８は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：９マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図９】図９は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：１２マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１０】図１０は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：１６マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１１】図１１は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：２０マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１２】図１２は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：２５マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１３】図１３は、表面にａ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：３０マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１４】図１４は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：０．１マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１５】図１５は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：１マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１６】図１６は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：２マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１７】図１７は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：４マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１８】図１８は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：６マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図１９】図１９は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：９マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図２０】図２０は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：１２マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図２１】図２１は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：１６マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図２２】図２２は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：２０マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図２３】図２３は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：２５マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【図２４】図２４は、表面にｃ面方位を有するサファイア単結晶層に形成されたＣａｘＣｏＯ２結晶層（膜厚：３０マイクロメートル）の透過率スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態が、図面を参照しながら説明される。
【００２０】
（実施形態）
図１は、実施形態によるテラヘルツ偏光子（以下、単に「偏光子」という）の断面図を示す。偏光子は、板の形状を有する。偏光板は、サファイヤ単結晶層１１およびＣａｘＣｏＯ２結晶層１２を具備する。ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２は、サファイヤ単結晶層１１の上に積層されている。ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２およびサファイヤ単結晶層１１の間には、他の層が挟まれていないことが好ましい。
【００２１】
図２は、実施形態において、偏光子を用いて電磁波を偏光させる方法を概略的に示す。
【００２２】
電磁波は、０．１ＴＨｚ以上０．８ＴＨｚ以下の周波数を有する。
【００２３】
電磁波１４は、入射波として偏光子に照射される。図２では、電磁波１４は、ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の表側の面に照射される。
【００２４】
偏光子を通過した電磁波は、出力波１５として偏光子から出力される。図２では、出力波１５はサファイヤ単結晶層１１の裏側の面から出力される。これに代えて、電磁波１４はサファイヤ単結晶層１１の表側の面に照射され、かつ出力波１５はＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の裏側の面から出力され得る。出力波１５は、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向（図１中の矢印１６を参照）に平行な成分のみを有する。出力波１５は、他の成分を有しない。他の成分の例は、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な成分である。
【００２５】
サファイヤ単結晶層１１は、（１１−２０）の面方位を有することが好ましい。
【００２６】
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の表面は、（１００）の面方位を有する。後述される比較例５〜１５に実証されるように、表面が（００１）の面方位を有する場合には、入射光は偏光されない。
【００２７】
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の結晶性が保持される限り、ｘの値は限定されない。非特許文献３および非特許文献４によれば、ｘの好ましい値は、０．１５以上０．５５以下である。
【００２８】
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２は、２マイクロメートル以上２０マイクロメートル以下の厚みを有する。後述される比較例１および２において実証されるように、厚みが２マイクロメートル未満である場合には、入射光は充分に偏光されない。すなわち、厚みが２マイクロメートル未満である場合には、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な成分が充分に除去されない。逆に、厚みが２０マイクロメートルを超える場合には、後述される比較例３および４において実証されるように、電磁波は偏光子を透過することが困難になる。従って、充分な強度を有する出力波１５が得られない。
【００２９】
実施例１〜４において実証されるように、ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２は、２マイクロメートル以上９マイクロメートル以下の厚みを有することが好ましい。実施例１〜２において実証されるように、ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２は、２マイクロメートル以上４マイクロメートル以下の厚みを有することが好ましい。これは、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な成分が充分に除去され、かつサファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に平行な成分の透過率が高いからである。
【００３０】
偏光子の表側の面および入射波の間に形成される角度は限定されない。入射波は、板の形状を有する偏光子の法線方向に沿って偏光子に入射されることが好ましい。
【００３１】
（実施例）
以下の実施例は本発明をより詳細に説明する。
【００３２】
（実施例１）
（偏光子の作成）
（１１−２０）面、すなわち、ａ面の面方位を表面に有するサファイヤ結晶基板に、ＣａｘＣｏＯ２結晶層が、高周波マグネトロンスパッタにより形成された。このサファイヤ結晶基板は、サファイヤ単結晶層１１として用いられた。
【００３３】
より具体的には、この高周波マグネトロンスパッタでは、１：１のＣａ：Ｃｏモル比を有する混合物ターゲットが用いられた。
【００３４】
最初に、成膜チャンバー内の気体が排気され、成膜チャンバーの内部が１．０×１０−３未満の圧力を有するようにした。
【００３５】
次に、アルゴン（体積比：９６％）および酸素（体積比：４％）の混合ガスが導入されながら、ヒーターによりサファイヤ単結晶層が加熱された。次いで、２マイクロメートルの厚みを有するＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が、高周波マグネトロンスパッタによりサファイヤ単結晶層１１上に形成され、（１００）の面方位を表面に有するＣａｘＣｏＯ２結晶層１２を形成した。このようにして、実施例１による偏光子が得られた。
【００３６】
高周波マグネトロンスパッタの条件が以下、記述される。
【００３７】
成膜チャンバー内の圧力：５Ｐａ
サファイヤ結晶基板の温度：４５０℃
ＲＦパワー：１００Ｗ
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が形成された後、偏光子は、６０分かけて５Ｐａの圧力下で室温まで冷却された。
【００３８】
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２に含まれる陽イオンの組成比が、エネルギー分散型Ｘ線分析装置を用いて測定された。その結果、Ｃａ：Ｃｏの組成比は、おおよそ１：２、すなわち、ｘ＝０．５であった。
【００３９】
（入射波の照射）
得られた偏光子は、図２に示されるように、電磁波出力器２１および電磁波受信器２２の間に配置された。
【００４０】
電磁波出力器２１は、ｄｉｐｏｌｅ−ｔｙｐｅの低温成長ＧａＡｓの光伝導アンテナ（浜松ホトニクス株式会社より入手）である。この光伝導アンテナは、Ｔｉ：Ｓａｐｐｈｉｒｅレーザーで励起された。
【００４１】
電磁波受信器２２は、Ｂｏｗｔｉｅ−ｔｙｐｅの低温成長ＧａＡｓの光伝導アンテナ（浜松ホトニクス株式会社より入手）であった。
【００４２】
周波数が０．１ＴＨｚから０．８ＴＨｚに変化されながら、電磁波出力器２１から電磁波が出射された。
【００４３】
出射された電磁波は、直線偏光したパルス状の電磁波であった。
【００４４】
電磁波は、偏光子の法線方向からＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の表側の面に入射された。
【００４５】
電磁波は、サファイヤ単結晶層１１の裏側の面から出力波１５として出射された。サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に平行な光の成分が、電磁波受信器２２により受信された。この光は、出力波１５に含まれていた。同様に、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な光の成分も、電磁波受信器２２により受信された。
【００４６】
図５は、実施例１に従って電磁波受信器２２によって測定された透過率スペクトルを示す。
【００４７】
図３〜図１３において、黒い四角は、（１１−２０）面、すなわち、ａ面の面方位を表面に有するサファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に平行な光の成分の透過率を指し示す。図３〜図１３において、白い丸は、（１１−２０）面、すなわち、ａ面の面方位を表面に有するサファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な光の成分の透過率を指し示す。
【００４８】
透過率は、以下の式に従って算出された：
透過率＝電磁波受信器２２により受信された出力波の強度／電磁波出力器２１から出力された電磁波の強度
（実施例２）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが４マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図６は実施例２において測定された透過率スペクトルを示す。
【００４９】
（実施例３）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが６マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図７は実施例３において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５０】
（実施例４）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが９マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図８は実施例４において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５１】
（実施例５）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが１２マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図９は実施例５において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５２】
（実施例６）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが１６マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図１０は実施例６において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５３】
（実施例７）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが２０マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図１１は実施例７において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５４】
（比較例１）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが０．１マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図３は比較例１において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５５】
（比較例２）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが１マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図４は比較例２において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５６】
（比較例３）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが２５マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図１２は比較例３において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５７】
（比較例４）
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２の厚みが３０マイクロメートルであることを除き、実施例１と同様の実験が行われた。図１３は比較例４において測定された透過率スペクトルを示す。
【００５８】
以下の表１は、実施例１〜７および比較例１〜４における平均透過率をまとめて示す。表１において、「ｃ軸平行平均透過率」とは、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に平行な光の成分の透過率の平均値を意味する。表１において、「ｃ軸垂直平均透過率」とは、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な光の成分の透過率の平均値を意味する。
【００５９】
【表１】
0005418731.tif 000002
【００６０】
表１から明らかなように、ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が２マイクロメートル以上２０マイクロメートル以下の厚みを有する場合には、ｃ軸平行平均透過率が０．２７以上であり、かつｃ軸垂直平均透過率が０．０８以下である。このことは、出力波１５はサファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に平行な成分のみを実質的に含むことを意味する。言い換えれば、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な成分が充分に除去されている。
【００６１】
ｃ軸平行平均透過率を高めるためには、ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が２マイクロメートル以上９マイクロメートル以下の厚みを有することが好ましい。より好ましくは、ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が２マイクロメートル以上４マイクロメートル以下の厚みを有する。
【００６２】
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が１マイクロメートル以下の厚みを有する場合には、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な成分が充分に除去されない。
【００６３】
ＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が２０マイクロメートルを超える厚みを有する場合には、ｃ軸垂直平均透過率だけでなくｃ軸平行平均透過率までもが低減する。
【００６４】
（比較例５〜１５）
比較例５〜１５では、（１１−２０）面（すなわち、ａ面の面方位）を表面に有するサファイヤ結晶基板に代えて、（０００１）面（すなわちｃ面の面方位）を表面に有するサファイヤ結晶基板が用いられた。比較例５〜１５では、（００１）面（すなわち、ｃ面の面方位）を表面に有するＣａｘＣｏＯ２結晶層１２が形成されたこと以外は、実施例１〜７および比較例１〜４と同様の実験が行われた。
【００６５】
図１４〜図２４において、黒い四角は、（０００１）面（すなわちｃ面の面方位）を表面に有するサファイヤ単結晶層１１のｘ軸方向に平行な光の成分の透過率を指し示す。図１４〜図２４において、白い丸は、（０００１）面（すなわちｃ面の面方位）を表面に有するサファイヤ単結晶層１１のｙ軸方向に垂直な光の成分の透過率を指し示す。ｘ軸方向はｙ軸方向に直交することに留意せよ。表２は、比較例５〜１５の結果を示す。
【００６６】
【表２】
0005418731.tif 000003
【００６７】
表２から明らかなように、出力波１５は、サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に平行な成分およびサファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向に垂直な成分の両者を含む（比較例５、６、１２、および１３）。これは、入射波が全く偏光されていないことを意味する。
【００６８】
比較例７〜１５では、出力波１５そのものが出力されなかった。これは、ＣａｘＣｏＯ２層１２が厚すぎるためであった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、光学機器、医療機器、またはセキュリティ装置において用いられ得る。
【符号の説明】
【００７０】
１１    サファイヤ単結晶層
１２    ＣａｘＣｏＯ２結晶層
１４    電磁波
１５    出力波
１６    サファイヤ単結晶層１１のｃ軸方向
２１    電磁波出力器
２２    電磁波受信器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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