(57)【要約】  本出願は、偏光変換素子および光孤立装置に関するものである。本出願では、非偏光の入射光を１種の偏光に変換させることができる偏光変換素子および前記偏光変換素子を含む光孤立度に優れた光孤立装置が提供される。このような光孤立装置は、例えば、光通信やレーザー光学分野、セキュリティー、プライバシー保護分野、ディスプレイの輝度向上または隠蔽掩蔽用などの多様な用途に適用され得る。
2019532340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非偏光入射光を１種の偏光に変換させて出光させる偏光変換素子であって、前記偏光変換素子の透過率は５０％以上であり、
再帰反射器および互いに垂直モードペアの第１偏光と第２偏光のうち第１偏光は透過させ、第２偏光は反射させる反射型偏光器を含み、
前記再帰反射器は、前記反射型偏光器によって反射した第２偏光が入射し得る位置に位置する、偏光変換素子。
【請求項２】
１種の偏光は線偏光または円偏光である、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項３】
再帰反射器は、ホログラフィックフィルムまたは反射型傾斜ルーバーフィルムである、請求項１または２に記載の偏光変換素子。
【請求項４】
反射型偏光器は、偏光光線分離器、ワイヤーグリッド偏光器、二重輝度上昇フィルムまたはコレステリック液晶フィルムである、請求項１から３のいずれか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項５】
反射型偏光器によって再帰反射器に反射した第２偏光の光経路に位置するリターダーをさらに含む、請求項４に記載の偏光変換素子。
【請求項６】
リターダーは、λ／４板である、請求項５に記載の偏光変換素子。
【請求項７】
反射型偏光器はコレステリック液晶フィルムである、請求項１から６のいずれか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項８】
反射型偏光器を透過した第１偏光が入射し得る位置にリターダーをさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項９】
反射型偏光器はコレステリック液晶フィルムであり、リターダーはλ／４板である、請求項８に記載の偏光変換素子。
【請求項１０】
入射光が反射型偏光器に０度超過、９０度未満の角度で入射し得るようにする光経路制御器をさらに含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項１１】
反射型偏光器を透過した２個以上の光であって、互いに光経路が異なる２個以上の光の光経路を一致させるように形成された光経路制御器をさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の偏光変換素子。
【請求項１２】
少なくとも一つの光孤立素子を含む光孤立装置であって、
前記光孤立素子は、順に配置されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の偏光変換素子および偏光子を含む、光孤立装置。
【請求項１３】
偏光変換素子は１種の線偏光を生成する、請求項１２に記載の光孤立装置。
【請求項１４】
偏光子は、一方向に形成された透過軸と前記透過軸と垂直な方向に形成された吸収軸を有する吸収型線型偏光子であり、前記偏光子は、前記透過軸が偏光変換素子で生成した線偏光と平行な方向に形成されるように配置されている、請求項１３に記載の光孤立装置。
【請求項１５】
偏光変換素子で生成して偏光子を透過した光が入射し得る位置に位相遅延板をさらに含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の光孤立装置。
【請求項１６】
位相遅延板は、その遅相軸が偏光子の透過軸と４０度〜５０度の範囲内のいずれか一つの角度または１３０度〜１４０度の範囲内のいずれか一つの角度をなすように配置されている、請求項１５に記載の光孤立装置。
【請求項１７】
位相遅延板は、λ／４板である、請求項１５または１６に記載の光孤立装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１６年１０月１３日付出願された大韓民国特許出願第１０−２０１６−０１３２８４１号に基づいた優先権の利益を主張し、該当大韓民国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本出願は偏光変換素子および光孤立装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
光孤立装置は、正方向の光透過率が逆方向の光透過率に比べて高い装置であって、光ダイオード（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｏｄｅ）とも呼ばれる。光孤立装置は、光通信やレーザー光学分野で不要な反射光を防ぐことに使われ得、その他にも建物や自動車ガラスに適用されてセキュリティーやプライバシーの保護などに使用され得る。光孤立装置はまた、多様なディスプレイでの輝度向上または隠蔽掩蔽用の軍用製品などの用途にも適用され得る。
【０００４】
光孤立装置としては、ファラデー効果を利用したファラデー光孤立装置がある。ファラデー光孤立装置の原理が図１に示されている。図１のようにファラデー光孤立装置は、第１偏光子１０１、ファラデー回転子１０２および第２偏光子１０３を含み、前記第１および第２偏光子１０１、１０３の吸収軸は互いに４５度をなすように配置されている。第１偏光子を通過して線偏光された入射光をファラデー回転子は４５度回転させ、これによって、第２偏光子を透過するようになる（Ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）。その反対に第２偏光子を透過した線偏光された光は、ファラデー回転子によって同様に４５度回転させられると、第１偏光子の吸収軸と平行な線偏光となるので、第１偏光子を透過することができない（Ｂａｃｋｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）。
【０００５】
ファラデー光孤立装置は、駆動のために非常に大きな外部磁場が必要であり、高価の材料が適用されなければならないので大面積化などが困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本出願は偏光変換素子および光孤立装置に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本出願で用語、偏光変換素子は、非偏光入射光を１種の偏光に変換させて出光できるように構成された素子を意味する。
【０００８】
一つの例示において、前記偏光変換素子の透過率は５０％以上、５０％超過、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上、７５％以上、８０％以上、８５％以上、９０％以上または９５％以上であり得る。前記透過率の上限は特に制限されず、約１００％程度であり得る。前記透過率は、前記偏光変換素子に入射する非偏光の光対比前記偏光変換素子を透過した前記１種の偏光の比率であり得る。すなわち、理想的には前記偏光変換素子は、入射する非偏光を損失なく１種の偏光に変換させ得るように構成されることが好ましい。
【０００９】
本明細書で用語、透過率、位相差値、反射率および屈折率などの光学的物性の基準波長は、光孤立装置を用いて孤立させようとする光および／または前記偏光変換素子で変換しようとする光により決定され得る。例えば、前記基準波長は、前記孤立させようとする光および／または前記偏光変換素子で変換しようとする光の波長であり得る。例えば、光孤立装置を可視光領域の光を孤立させようとする場合に前記透過率などの基準波長は、例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内のいずれか一つの波長または約５５０ｎｍ波長の光を基準とした数値であり、赤外線領域の光を孤立させようとする場合に前記透過率などは、１，０００ｎｍの波長の光を基準として決定され得、紫外線領域の光を孤立させようとする場合には前記透過率などは２５０ｎｍの波長の光を基準として決定され得る。
【００１０】
偏光変換素子を透過した光は、前記１種の偏光のみを実質的に含むことができる。例えば、前記偏光変換素子を透過した光の９０％以上または９５％以上は前記１種の偏光であり得る。理想的には前記偏光変換素子を透過した光の１００％がただ前記１種の偏光であり得る。
【００１１】
このような偏光変換素子は、基本として再帰反射器および反射型偏光器を少なくとも含むことができる。
【００１２】
前記において反射型偏光器は、直交モードペア（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｍｏｄｅ  ｐａｉｒ）を含む入射光のうちいずれか一つの偏光を透過させ、他の一つの偏光は反射させる素子であり得る。前記において、直交モードペアは、互いに偏光の方向が垂直な２つの線偏光、または互いに回転方向が逆方向である２つの円偏光を含むことができる。本明細書で用いる用語、垂直、水平、平行または直交は誤差を勘案した実質的な垂直、水平、平行または直交を意味し、例えば、±１０度以内、±８度以内、±６度以内、±４度以内、±２度以内、±１度以内または±０．５度以内の誤差が存在し得る。また、本明細書で用語円偏光は、いわゆる楕円偏光も含む概念である。以下、本明細書では便宜上前記直交モードペアのうちいずれか一つの偏光を第１偏光と呼称し、他の一つの偏光を第２偏光と呼称し得る。
【００１３】
このような反射型偏光器としては、いわゆる異方性物質偏光分離子または薄膜コーティング型偏光子などを適用して前記効果を示す偏光光線分離器（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、金属ワイヤーグリッド偏光子などのワイヤーグリッド偏光子（ＷＧＰ、Ｗｉｒｅ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）、二重輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ、Ｄｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）またはコレステリック液晶（ＣＬＣ、Ｃｈｏｒｅｓｔｅｒｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ）フィルムなどがある。前記において、金属ワイヤーグリッド偏光子（ＷＧＰ、Ｗｉｒｅ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）と二重輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ、Ｄｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）は、互いに偏光方向が垂直である第１および第２偏光のうちいずれか一つの偏光は透過させ、他の一つの偏光は反射させる素子であり、コレステリック液晶フィルムは、互いに回転方向が逆方向である円偏光のうちいずれか一つの偏光は透過させ、他の一つの偏光は反射させる素子である。例えば、金属ワイヤーグリッド偏光子の格子のサイズまたはピッチ、二重輝度上昇フィルムの積層構造、コレステリック液晶フィルム内の液晶のピッチまたは回転方向などの制御を通じて目的とする波長範囲の光を直交モードペアに分割することができる。本出願に適用できる反射型偏光器の種類は前記に制限されず、入射光を直交モードペアの偏光に分割できるものであれば、公知にされたすべての反射型偏光器が適用され得る。
【００１４】
前記において再帰反射器と反射型偏光器は、前記反射型偏光器が第１および第２偏光のうち第１偏光は透過させ、第２偏光は反射させるとする時に前記第２偏光が前記再帰反射器に入射するように位置し得る。
【００１５】
再帰反射器（ｒｅｔｒｏ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）は公知にされており、前記再帰反射器に入射した光を入射方向と平行な方向に反射させる素子である。したがって、前記反射型偏光器によって反射して前記反射器に入射する第２偏光は、反射して再び前記反射型偏光器側に入射する。このような再帰反射器は多様に公知にされており、本出願ではこのような公知にされた再帰反射器のうち適切な種類を選択して使うことができる。再帰反射器としては、例えば、ホログラフィックフィルムまたは反射型傾斜ルーバーフィルムなどが使われ得る。
【００１６】
本出願の偏光変換素子では、前記再帰反射器によって反射した第２偏光が反射型偏光器に再び入射する時に、その偏光状態が第１偏光に変換するように構成され得る。このような構成によって理論的に入射した非偏光は、いずれも第１偏光状態に変換されて前記反射型偏光器を透過することができる。
【００１７】
光学的に非偏光された光は、直交モードペア（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｍｏｄｅ  ｐａｉｒ）、すなわち互いに偏光の方向が垂直な２つの線偏光または互いに回転方向が逆方向である２つの円偏光を含んでいるものと仮定され得る。したがって、一次的に反射型偏光器に入射した非偏光された光の約５０％である第１偏光は前記反射型偏光器を透過し、他の５０％である第２偏光は反射して前記再帰反射器に入射し、このように入射した第２偏光が前記再帰反射器によって反射した後に第１偏光のままの状態で反射型偏光器に入射するので、理論的に非偏光された光の１００％が前記第１偏光状態で反射型偏光器を透過することができる。
【００１８】
前記において、反射型偏光器によって反射した第２偏光を再帰反射器を経由させつつ第１偏光に変換させる方式は特に制限されない。
【００１９】
一態様では、前記再帰反射器自体が前記のような第２偏光を第１偏光に変換する役割を遂行することができる。すなわち、光学的に直交モードペアの偏光のうちいずれか一つの偏光が反射面で反射する場合に、反射した偏光は該当反射前の偏光の他の直交モードペアに変更されて反射する場合がある。例えば、反時計回り方向に回転している右円偏光が反射面で反射すると、反射した偏光は時計回り方向に回転する左円偏光に変換され、その反対に左円偏光は反射面で反射すると右円偏光に変換され得る。したがって、このような場合には再帰反射器によって反射した第２偏光は前記反射型偏光器を透過し得る第１偏光に変換され得る。
【００２０】
このような場合を図面を参照して説明すると、図２のように反射型偏光器１００に非偏光の光ＮＰが入射すると、前記非偏光の光ＮＰのうち第１偏光Ｐ１のみが反射型偏光器１００を透過し、第２偏光Ｐ２は前記偏光器１００により反射する。前記において、反射型偏光器１００が例えば、前述したコレステリック液晶フィルムであると、前記反射した第２偏光Ｐ２は右円偏光または左円偏光であり得る。反射した第２偏光Ｐ２が再帰反射器２００に入射すると、反射後の前記第２偏光Ｐ２は再び第１偏光Ｐ１に変換され、変換された第１偏光Ｐ１は、反射型偏光器１００を透過できるようになり、その結果、非偏光の光ＮＰはいずれも第１偏光Ｐ１に変換され得る。図２では非偏光の光ＮＰが再帰反射器２００を透過した後に反射型偏光器１００に入射する場合を表示しているが、前記非偏光光ＮＰは再帰反射器２００を経ずに前記反射型偏光器１００に入射してもよい。図２のような場合は、再帰反射器２００に所定角度で入射する光を透過させ他の角度で入射する光は反射させる反射器であって、例えば、反射型傾斜ルーバーフィルムなどが使われた場合である。
【００２１】
一態様では、再帰反射器で反射する光が反射型偏光器を透過し得る第１偏光に変換され得るようにリターダーが適用され得る。適切なリターダーの適用を通じて、第２偏光を第１偏光に変換させることができる。
【００２２】
リターダーとしては、λ／２板またはλ／４板が適用され得る。用語λ／２板は、いわゆるＨＷＰ（Ｈａｌｆ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｔｅ）と呼称されるリターダーであって、線偏光が入射すると、その線偏光の偏光方向を略９０度回転させることができる素子であり、用語λ／４板は、いわゆるＱＷＰ（Ｑｕａｒｔｅｒ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｔｅ）と呼称されるリターダーであって、線偏光と円偏光を相互に変換させることができる素子である。λ／２板またはλ／４板として作用し得るリターダーは、この分野で多様に公知にされている。例えば、前記リターダーは、高分子延伸フィルムまたは液晶高分子フィルムであり得る。高分子延伸フィルムとしては、例えば、アクリルフィルム、ポリエチレンフィルムまたはポリプロピレンフィルムなどのポリオレフィンフィルム、ポリノルボルネンフィルムなどの環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ：Ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎ  ｐｏｌｙｍｅｒ）フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリビニルアルコールフィルムまたはＴＡＣ（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルムなどのセルロースエステルポリマーフィルムや前記ポリマーを形成する単量体のうち２種以上の単量体の共重合体フィルムなどが例示され得る。前記のようなフィルムをこの分野で公知の方式によって適切に延伸することによって、前記リターダーを形成することができる。また、前記で液晶高分子フィルムとしては、ネマティック液晶またはディスコティック液晶などのような公知の液晶フィルムを配向および重合させたフィルムが例示され得る。
【００２３】
この分野でλ／２板またはλ／４板として作用し得るリターダーは公知であり、本出願ではこのようなフィルムを制限なく使うことができる。
【００２４】
リターダーが適用される場合に前記リターダーは、前記反射型偏光器によって前記再帰反射器に反射した第２偏光の光経路の間に位置することができる。このような場合についての例示が図３に示されている。
【００２５】
図３は、反射型偏光器１００が前述したＰＢＳ（ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ  ｂｅａｍ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、金属ワイヤーグリッド偏光器または二重輝度上昇フィルムである場合の例示であり得る。このような場合に、第１および第２偏光は互いに偏光方向が垂直な線偏光であり得る。図３の例示はリターダー３００をさらに含み、前記リターダー３００は前記反射型偏光器１００により前記再帰反射器２００側に反射する第２偏光Ｐ２の光経路に位置する。この時、前記リターダー３００は、λ／４板であり得る。図面から確認されるように、反射型偏光器１００により反射した第２偏光Ｐ２は、まず前記リターダー３００に入射し、それによって左円および右円偏光のうちいずれか一つの偏光に変換される。このように変換された偏光が再帰反射器２００に入射すると、反射した偏光は回転方向が逆方向に変換された偏光となり、そのような偏光が再びリターダー３００に入射すると、第２偏光Ｐ２と偏光方向が垂直な第１偏光Ｐ１に変換されて反射型偏光器１００を透過することができる。図３の場合も、非偏光の光ＮＰが再帰反射器２００とリターダー３００を透過した後に反射型偏光器１００に入射する場合を表示しているが、前記非偏光光ＮＰは再帰反射器２００およびリターダー３００を経ずに前記反射型偏光器１００に入射してもよい。また、入射光ＮＰは非偏光の光であるため、リターダー３００を経る場合にもその偏光状態には影響がない。
【００２６】
偏光変換素子は、追加の構成として、前記反射型偏光器を透過した第１偏光が入射され得る位置に配置されたリターダーを含むこともできる。このようなリターダーは、例えば、図２の例示のように、最終的に反射型偏光器１００を透過した第１偏光Ｐ１が右円偏光および左円偏光のうちいずれか一つの偏光である場合に、このような偏光を線偏光に変換させるために必要な場合もある。前記リターダーはλ／４板であり得、これによって最終的に線偏光が生成され得る。
【００２７】
前記のように偏光変換素子がリターダーをさらに含む場合に含まれるリターダーが適切な役割を遂行できるように、該当リターダーの光軸がそのリターダーに入射する光により制御され得る。
【００２８】
偏光変換素子は、光の経路を制御するための光経路制御器４００を一つ以上さらに含むことができ、このような光経路制御器４００としてはプリズムまたは反射板などが例示され得る。このような光経路制御器は、例えば、反射型偏光器を透過した偏光の進行方向を一致させるための用途などで使われ得る。例えば、図４に示したように、反射型偏光器１００を透過した第１偏光は進行方向がそれぞれ異なる２種の偏光を含むことができるが、適切な位置に前記光経路制御器４００を位置させることによって前記２種の第１偏光の進行方向を一致させることができる。前記のような場合に前記制御器４００は、前記反射型偏光器１００を透過した２個以上の光であって、互いに光経路が異なる２個以上の光の経路を一致させるように形成されていてもよい。
【００２９】
偏光変換素子は、前記構成の他にもさらに必要な構成を含むことができ、このような構成としては、非偏光の光の光経路を、前記反射型偏光器に適切に入射し得るように制御できる光経路制御器などが例示され得る。例えば、前記の場合、光経路制御器は、非偏光の入射光が前記反射型偏光器に０度超過、９０度未満の角度で入射し得るように形成され得る。
【００３０】
本出願はまた、光孤立装置に関するものである。用語光孤立装置は、いずれか一方向に入射した光の透過率がその反対方向に入射した光の透過率に比べて相対的に大きくなるように構成された装置を意味し得る。光孤立装置に入射した光の透過率が大きい方向は正方向（Ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と呼称され得、その反対方向は逆方向（Ｂａｃｋｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と呼称され得る。前記において、正方向と逆方向は互いに略１６０度〜２００度程度の角度をなし得るが、これに制限されるものではない。
【００３１】
光孤立装置において正方向に入射した光の透過率と逆方向に入射した光の透過率の比率は、下記の数式１による孤立度（ＩＲ、ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｒａｔｉｏ）による時、約３ｄＢ以上であり得る。前記孤立度は、その数値が高いほど優れた光孤立効果を示すので、その上限は特に制限されない。一例示において、前記孤立度は約１０ｄＢ以下、約９．５ｄＢ以下、約９ｄＢ以下、約８．５ｄＢ以下、約８ｄＢ以下、約７．５ｄＢ以下、約７ｄＢ以下、約６．５ｄＢ以下、約６ｄＢ以下、約５．５ｄＢ以下、約５ｄＢ以下、約４．５ｄＢ以下または約４ｄＢ以下程度であり得る。
【００３２】
［数式１］
ＩＲ＝１０×ｎ×ｌｏｇ（Ｆ／Ｂ）
【００３３】
数式１において、ＩＲは孤立度であり、ｎは光孤立装置内に含まれる後述する光孤立素子の個数であり、Ｆ（Ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）は正方向に光孤立装置に入射した光の透過率であり、Ｂ（Ｂａｃｋｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）は逆方向に光孤立装置に入射した光の透過率である。
【００３４】
光孤立装置の正方向に入射した光の透過率は、約５０％以上、約５５％以上、約６０％以上、約６５％以上、約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上または約９５％以上であり得る。前記正方向透過率の上限は約１００％であり得る。また、光孤立装置の逆方向に入射した光の透過率は、約５０％未満、約４５％以下、約４０％以下、約３５％以下、約３０％以下、約２５％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下または約５％以下であり得る。前記逆方向透過率の下限は約０％程度であり得る。
【００３５】
光孤立装置は少なくとも一つ以上の光孤立素子を含むことができる。用語、光孤立素子は、光孤立装置を形成する単位素子であって、単独で光孤立機能を有する。したがって、光孤立素子も正方向に入射した光の透過率が逆方向に入射した光の透過率に比べて相対的に大きくなるように構成されており、このとき、孤立度、正方向透過率および逆方向透過率の範囲は前記光孤立装置で言及した内容が同様に適用され得る。
【００３６】
光孤立素子は、前記偏光変換素子および偏光子を含むことができる。図５に模式的に示したように、前記偏光変換素子２０１および偏光子２０２は、前記偏光変換素子２０１側に入射した光が前記素子２０１を透過した後に前記偏光子２０２に向かうことができるように位置することができる。本明細書では、前記偏光変換素子２０１から偏光子２０２に向かう方向を正方向（Ｆｏｒｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と呼称し、前記偏光子２０２および偏光変換素子２０１に向かう方向を逆方向（Ｂａｃｋｗａｒｄ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）と呼称し得る。
【００３７】
偏光変換素子は、前記のように、第１方向に入射した非偏光を線偏光に変換させて第２方向に出射できるように構成されている。すなわち、前記偏光変換素子に対する説明を参照すると、前記第１および第２方向は非偏光の光が反射型偏光器に入射する方向および／または最終的に反射型偏光器を透過した第１偏光の進行方向と平行となり得る。前記において、第２方向に出射する線偏光は、一種類の線偏光であり得る。すなわち、第２方向に出射する線偏光は、互いに偏光方向が異なる二種類以上の線偏光を含まなくてもよい。前記第１および第２方向は正方向と略平行な方向であり得る。
【００３８】
光孤立素子は、前記の偏光変換素子とともに偏光子を含み、偏光子は正方向に進行して前記光孤立素子を透過した線偏光が入射し得る位置に配置される。前記偏光子としては、例えば、吸収型線型偏光子が使用され得る。吸収型線型偏光子は業界に多様に公知にされており、例えば、いわゆるＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）偏光子が使用され得る。このような吸収型偏光子は一方向に形成された透過軸と前記透過軸と垂直な方向に形成された吸収軸を有するが、前記透過軸が前記偏光変換素子を透過して生成された線偏光の偏光方向と平行となるように前記偏光子が配置され得る。このような場合に正方向に入射して偏光変換素子を透過する光は、理論的に１００％透過することができ、逆方向に透過する光の少なくとも５０％は前記吸収型線型偏光子に吸収されて遮断される。
【００３９】
光孤立素子は、位相遅延板をさらに含むことができる。前記において、位相遅延板は、前述したリターダーと同一概念の光学素子であるが、本出願では偏光変換素子に含まれるリターダーとの区分のために位相遅延板と呼んでいる。前記位相遅延板は、正方向に進行する光が前記偏光子を透過した後に入射する位置に位置することができる。このような位相遅延板は、正方向に一旦光孤立素子を透過した光が反射などによって再び光孤立素子に向かって進行することで発生し得る問題を解消することができる。すなわち、前記位相遅延板の存在によって反射した光は吸収型偏光子の吸収軸と平行な線偏光に変換され、それに伴い前記偏光子に再び吸収される。
【００４０】
このような場合に前記位相遅延板としては、前述したλ／４板が使用され得る。前記λ／４板の具体的な種類は前述した通りである。
【００４１】
この場合、前記位相遅延板は、その光軸（ｅｘ．遅相軸）が前記吸収型偏光子の透過軸と約４０度〜５０度の範囲内、例えば約４５度または１３０度〜１４０度の範囲内、例えば、約１３５度の角度をなすように配置され得る。
【００４２】
前記光孤立素子は、前述した偏光変換素子に含まれ得るものの他に必要な場合、光の経路が制御できるプリズムまたは反射板のような光経路制御器をさらに含むことができる。
【００４３】
光孤立装置は、前記のような光孤立素子を１個または２個以上含むことができる。光孤立素子が２個以上含まれる場合に各光孤立素子は、正方向に沿っていずれか一つの光孤立素子を透過した光が他の光孤立素子の偏光変換素子側に入射し得るように配置され得る。このように、複数個の光孤立素子を適用することによって光孤立度をより向上させることができる。例えば図６を参照すると、理論的には正方向に複数の光孤立素子を透過する光は損失なく継続して透過するが、逆方向に透過する光の場合、１／２の指数倍で継続して減少する。したがって、光孤立素子の数を制御することによって、光孤立度を最大化することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本出願では、非偏光の入射光を１種の偏光に変換させることができる偏光変換素子および前記偏光変換素子を含む光孤立度に優れた光孤立装置が提供される。このような光孤立装置は、例えば、光通信やレーザー光学分野、セキュリティー、プライバシー保護分野、ディスプレイの輝度向上または隠蔽掩蔽用などの多様な用途に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ファラデー光孤立装置を模式的に示した図面。
【図２】本出願の偏光変換素子の模式図。
【図３】本出願の偏光変換素子の模式図。
【図４】本出願の偏光変換素子の模式図。
【図５】本出願の光孤立素子の基本構成を示した図面。
【図６】複数の光孤立素子が含まれる場合を模式的に示した図面。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、実施例および比較例を通じて本出願を具体的に説明するが、本出願の範囲は下記の実施例に制限されるものではない。
【００４７】
実施例１．
図３のような形態の素子を製作し、その性能をテストした。この過程で反射型偏光器１００としては、金属ワイヤーグリッド偏光子（Ｗｉｒｅ  Ｇｒｉｄ  Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を使ったのであり、再帰反射器２００としては反射型傾斜ルーバーフィルムを適用したのであり、リターダー３００としては、Ｔｈｏｒｌａｂｓ社の製品（ＷＰＱ０５Ｍ−５３２）を使った。前記のような素子に対してＣｏｈｅｒｅｎｔ社のＧｅｎｅｓｉｓ  ＭＸ  ＳＬＭレーザーを入射（１０ｍＷ出力）させて素子をテストした。このような方式で得られた正方向透過率は約７６％程度であり、逆方向透過率は約３６％程度であり、孤立度（ＩＲ）は約３．２ｄＢ程度であった。
【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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【国際調査報告】
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