(57)【要約】【課題】偏光角度を一定の倍率で拡大する。【解決手段】この偏光計１においては、偏光角度拡大部１０として、略リトロー配置とされたブレーズド回折格子が用いられる。リトロー配置とは、入射光１００と回折光２００とが同じ方向となる配置であり、この回折効率が高くなる次数の光を回折光２００とすることができる。偏光角度拡大部１０によって入射光１００における偏光角度が一定の倍率で拡大された回折光２００となって出力され、回折光２００の偏光角度が偏光角度検出部２０で測定される。【選択図】図１
2015206599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光した光における、基準となる方向と偏光方向とのなす角度である偏光角度を検出する偏光計であって、
リトロー条件となる入射角から±３°の範囲内で光を入射させ、当該光を回折させることによって前記偏光角度を拡大するブレーズド回折格子で構成された偏光角度拡大部と、
前記偏光角度拡大部によって偏光角度が拡大された光における偏光角度を検出する偏光角度検出部と、
を具備することを特徴とする偏光計。
【請求項２】
複数の前記偏光角度拡大部を具備し、
前記偏光角度検出部は、複数の前記偏光角度拡大部によって複数段階で偏光角度が拡大された光における偏光角度を検出することを特徴とする請求項１に記載の偏光計。
【請求項３】
直線偏光した光における、基準となる方向と偏光方向とのなす角度である偏光角度を一定の倍率で拡大して出力する偏光方向拡大方法であって、
ブレーズド回折格子に対して、リトロー条件となる入射角から±３°の範囲内で前記光を入射させ、当該光の回折光を出力として取り出すことを特徴とする偏光角度拡大方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の偏光方向を測定する偏光計、偏光角度を一定の倍率で拡大する偏光角度拡大方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の偏光方向（偏光状態）を測定することにより、プラズマ電子密度、高分子材料、液晶材料の評価が行われている。このため、直線偏光した光の偏光方向を測定する偏光計は様々な分野で広く用いられている。このためには、非特許文献１に記載されるように、例えば光弾性変調器（ＰＥＭ）を用いた偏光計を用いることができる。こうした偏光計においては、偏光状態をＰＥＭによって変調した後の変調信号の強度を用いて、偏光方向が算出される。
【０００３】
こうした場合においては、光軸と垂直な面内において、ある基準となる方向と偏光方向とのなす角度（偏光角度）が測定される。また、例えばある媒質を通過後の偏光方向の変化を検出するような場合には、この媒質を通過前の偏光方向を基準とした、媒質を通過後の偏光角度が検出される。こうした場合に検出される偏光角度あるいは偏光角度の変化は、例えば０．１°以下という微少な角度である場合も多い。こうした場合には、偏光角度を一定の倍率で拡大した後にその測定を行うことによって、拡大前の偏光角度の測定精度を高めることができる。このため、例えば、非特許文献２には、平板における反射率の偏光依存性を利用して、偏光角度を拡大する手法が記載されている。この場合には、光学ガラス材料で構成された平板による反射が用いられる。このような偏光角度拡大器と、例えば非特許文献１に記載されたような偏光計とを組み合わせて、微少な偏光角度を高精度で測定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】秋山毅志、川端一男、田中謙治、伊藤康彦、岡島茂樹、中山和也、第２５回プラズマ・核融合学会年会（２００８年）、４ａｃ２５Ｐ（２００８年１２月４日発表）、「光弾性変調器を用いた短波長遠赤外レーザー偏光計の性能評価」
【非特許文献２】「Ｈｉｇｈｌｙ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｐｏｌａｒｉｍｅｔｒｉｃ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（ｒｅｖｉｅｗ）」、Ｖ．Ｓ．Ｚａｐａｓｓｋｉｉ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ｖｏｌ．３７、ｉｓｓｕｅ．２、ｐ８５７（１９８２年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な光源は拡散光源であり、これから発せられる光は有限の広がり（発散角）をもつ。また、レーザー光源においても、光源の位置は厳密に一定とはならない場合が多い。このため、実際には上記の偏光角度拡大器において、入射する光（偏光角度が測定される光）の平板に対する入射角は厳密に一定ではなく、広がりをもつ、あるいは、偏光角度が検出される対象となる光の入射角は必ずしも一定とはならない。
【０００６】
これに対して、一般に、反射率は、入射角に応じて大きく変化する。このため、上記のように平板の反射を利用して偏光角度を拡大する場合には、その拡大率は実際には一定とはならず、拡大後の偏光角度が正確に測定されたとしても、拡大前の偏光角度を正確に求めることは困難であった。すなわち、測定対象となる光の偏光角度を正確に算出することは困難であった。
【０００７】
これに対して、様々な条件で発せられた光における偏光角度を一定の倍率で拡大することは困難であった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の偏光計は、直線偏光した光における、基準となる方向と偏光方向とのなす角度である偏光角度を検出する偏光計であって、リトロー条件となる入射角から±３°の範囲内で光を入射させ、当該光を回折させることによって前記偏光角度を拡大するブレーズド回折格子で構成された偏光角度拡大部と、前記偏光角度拡大部によって偏光角度が拡大された光における偏光角度を検出する偏光角度検出部と、を具備することを特徴とする。
本発明の偏光計は、複数の前記偏光角度拡大部を具備し、前記偏光角度検出部は、複数の前記偏光角度拡大部によって複数段階で偏光角度が拡大された光における偏光角度を検出することを特徴とする。
本発明の偏光角度拡大方法は、直線偏光した光における、基準となる方向と偏光方向とのなす角度である偏光角度を一定の倍率で拡大して出力する偏光方向拡大方法であって、ブレーズド回折格子に対して、リトロー条件となる入射角から±３°の範囲内で前記光を入射させ、当該光の回折光を出力として取り出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は以上のように構成されているので、様々な条件で発せられた光における偏光角度を一定の倍率で拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る偏光計の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る偏光計において用いられる偏光角度拡大部（ブレーズド回折格子）の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る偏光計において用いられる偏光角度拡大法の原理を示す図である。
【図４】ブレーズド回折格子における、波長１０．６μｍのｓ偏光、ｐ偏光の光の回折効率、回折効率比の入射角依存性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る偏光計における、偏光角度φｉｎと拡大後の偏光角度φｏｕｔとの関係を測定した結果である。
【図６】平板の反射における、ｓ偏光、ｐ偏光の光の反射率、反射率比の入射角依存性を示す図である。
【図７】ブレーズド回折格子による回折を用いた場合と、平板の反射を用いた場合における偏光角度拡大率の入射角依存性を示す図である。
【図８】ブレーズド回折格子による回折を用いた場合と平板の反射を用いた場合において偏光角度検出部で検出される光強度の偏光角度依存性を示す図である。
【図９】ブレーズド回折格子における、波長１．５５μｍのｓ偏光、ｐ偏光の光の回折効率、回折効率比の入射角依存性を示す図である。
【図１０】ブレーズド回折格子における、ｓ偏光回折効率のブレーズ角依存性を波長１０．６μｍ（ａ）、波長１．５５μｍ（ｂ）のｓ偏光、ｐ偏光の光の回折効率、回折効率比の入射角依存性である。
【図１１】ブレーズド回折格子における、偏光角度拡大率とｓ偏光回折効率の関係を波長１０．６μｍ（ａ）、波長１．５５μｍ（ｂ）の場合に計算した例である。
【図１２】ブレーズド回折格子におけるブレーズ角、入射角、これに応じた偏光角度拡大率が一定とみなせる入射角の範囲を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る偏光計の変形例の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る偏光計について説明する。この偏光計においては、測定対象である光（入射光）の偏光角度が偏光角度拡大部によって拡大された後の偏光角度が、偏光角度検出部によって検出される。偏光角度検出部としては、従来より知られる偏光計、例えば非特許文献１に記載の光弾性変調器（ＰＥＭ）を用いた偏光計を用いることができる。ここでは、偏光角度拡大部によって偏光角度が一定の倍率で拡大されるため、例えば小さな偏光角度の変化を正確に検出することができる。この点については、非特許文献２に記載の技術と同様であるが、ここで用いられる偏光角度拡大部に対しては、光の入射方向（入射角）による偏光角度拡大倍率の変化が極めて小さい。このために、光の発散や光源の位置ずれがある場合でも、拡大倍率を一定とみなすことができ、拡大前の偏光角度を正確に算出することができる。
【００１３】
図１は、この偏光計１の構成を示す図である。この偏光計１においては、偏光角度拡大部１０として、略リトロー配置とされたブレーズド回折格子が用いられる。ここで、ブレーズド回折格子は、特定の波長の光、回折次数の光に対して特に高い回折効率をもつ。また、リトロー配置とは、入射光１００と回折光２００とが同じ方向となる配置であり、この回折効率が高くなる次数の光を回折光２００とすることができる。ただし、図１に示されるように、実際には入射光１００と回折光２００を分離する必要があるために、入射光１００と回折光２００の方向は厳密には一致せず、微少な角度（±３°程度以下）だけずれている。偏光角度拡大部１０によって入射光１００における偏光角度が一定の倍率で拡大された回折光２００となって出力され、回折光２００の偏光角度が偏光角度検出部２０で測定される。
【００１４】
図２は、偏光角度拡大部１０として用いられるブレーズド回折格子の断面形状を示す。ここでは、ブレーズ角αとされた鋸刃形状が図中の白矢印の方向に配列されている。入射角θｉｎ、回折角θｏｕｔは図示の通りに定義される。回折光２００として、ここでは例えば１次の回折光を対象とする。前記の通り、θｉｎとθｏｕｔは厳密には等しくはならないが、略リトロー配置とした場合、θｉｎとθｏｕｔは、リトロー配置の場合の角度から±３°程度以下の範囲とされる。
【００１５】
図３は、この偏光角度拡大部１０による偏光角度拡大の原理を説明する図である。図３左側において、ベクトルＥｉｎは直線偏光した入射光１００の電場ベクトルを示す。周知のように、電場ベクトルＥｉｎは、ブレーズド回折格子（偏光角度拡大部１０）における入射面（図２に示された平面）と平行な成分Ｅｉｎｐ（ｐ偏光成分）と、これに垂直な成分Ｅｉｎｓ（ｓ偏光成分）とに分解することができ、測定すべき偏光角度φｉｎは、（１）式で表される。
【００１６】
【数１】
2015206599.tif 000003
【００１７】
ここで、ブレーズド回折格子によるｐ偏光の光の回折効率とｓ偏光の光の回折効率は大きく異なり、一般には、ｓ偏光の光の回折効率はｐ偏光の光の回折効率よりも低い。このため、回折光２００（偏光角度検出部２０において検出される光）の電場ベクトルＥｏｕｔのｐ偏光成分をＥｏｕｔｐ、ｓ偏光成分をＥｏｕｔｓとすると、ＥｏｕｔｓをＥｏｕｔｐと比べて大きく減衰させることができ、Ｅｏｕｔｐ／Ｅｏｕｔｓ＞＞Ｅｉｎｐ／Ｅｉｎｓとすることができ、（２）式で定まる回折光２００の偏光角度φｏｕｔを大きくすることができる。
【００１８】
【数２】
2015206599.tif 000004
【００１９】
すなわち、回折光２００における偏光角度φｏｕｔをφｉｎよりも大きくすることができる。この拡大率は、ｐ偏光とｓ偏光の回折効率比で定まる。この場合において、ｐ偏光、ｓ偏光の光強度換算の回折効率（ηｓ、ηｐ）、及び回折効率比（ηｐ／ηｓ：ｐ偏光／ｓ偏光）の入射角θｉｎ依存性を実際に計算し、回折効率比の入射角θｉｎ依存性を算出した。まず、波長１０．６μｍ（ＣＯ２レーザー）の入射光に対して、α＝２６．７°、溝密度を１５０本／ｍｍとしたブレーズド回折格子における回折効率（比）を、「Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ−Ｗａｖｅ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｌａｍｅｌｌａｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ」、Ｌ．Ｌｉ  ａｎｄ  Ｃ．Ｗ．Ｈａｇｇａｎｓ、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ａ、ｐ１１８４（１９９３年）に記載されたＲＣＷＡ法（厳密結合波解析法）に基づいて計算した結果を図４に示す。ここで、リトロー配置となる場合の入射角（リトロー入射角）は５２．３°となる。また、θｉｎ＝５３°、θｏｕｔ＝５４°（略リトロー配置）とした場合に実測したｐ偏光、ｓ偏光の回折効率が黒丸、黒四角、この場合の回折効率比が白丸で示されている。
【００２０】
前記の通り、θｉｎの全域にわたりｓ偏光の回折効率ηｓはｐ偏光の回折効率ηｐよりも低い。ただし、リトロー配置（θｉｎ＝５２．３°）を含む広い領域（例えば４８〜６０°程度）においては、回折効率のθｉｎ依存性は共に小さく、回折効率比ηｐ／ηｓのθｉｎ依存性は小さい。すなわち、回折効率比ηｐ／ηｓは、リトロー配置となるθｉｎを含む広い入射角領域で略一定となる。また、実測値もこの計算結果とよい一致を示している。このため、θｉｎを略リトロー配置としてブレーズド回折格子に直線偏光の光を入射させれば、この入射角の変化によらずに偏光角度拡大率を略一定とすることができる。
【００２１】
実際に、図１の構成において入射角θｉｎを５３°、５３．５°の２種類とし、入射光１００の偏光角度φｉｎを変えて回折光２００の偏光角度φｏｕｔを測定した結果を図５に示す。この結果より、少なくともφｉｎが−２０°〜＋２０°の範囲で高い直線性（偏光角度拡大率ρ＝φｏｕｔ／φｉｎ＝２．６３）が得られ、かつθｉｎが５３°の場合と５３．５°の場合におけるデータは重なっている。すなわち、入射角θｉｎに依存せず一定の倍率ρで偏光角度を拡大することができる。
【００２２】
上記において用いられた回折効率ηｓ、ηｐは、光強度換算の値であり、光強度は、（１）（２）式においては用いられた電場の絶対値の２乗に比例する。このため、電場換算の回折効率比Ｋは、（３）式で与えられ、これを用いて、φｏｕｔは（４）式で与えられる。φｏｕｔとφｉｎとの間に図５に示されるような直線性が認められれば、一定の偏光角度拡大率ρが得られるとみなすことができる。
【００２３】
【数３】
2015206599.tif 000005
【００２４】
非特許文献２に記載のように、平板の反射率においても、ｐ偏光、ｓ偏光の反射率は異なる入射角依存性をもつ。このため、図３と同様の原理で、平板の反射を利用しても偏光角度を拡大することも可能である。この場合には、上記の回折光、回折効率をそれぞれ反射光、反射率に置換して同様の計算を行うことができる。図６は、同様の１０．６μｍの波長の光に対するＺｎＳｅ（赤外線透過材料）におけるｐ偏光、ｓ偏光の反射率、反射率比（ｓ偏光／ｐ偏光）を、計算した結果である。
【００２５】
この場合にも反射率は大きな入射角依存性をもつが、その変化の態様は、前記の回折効率とは異なる。まず、図４の特性とは逆に、大部分の範囲ではｐ偏光の反射率がｓ偏光の反射率よりも高くなっており、この範囲では図３におけるｐ偏光とｓ偏光とを逆転させた構成で、同様に偏光角度を拡大させることができる。また、ｓ偏光の反射率は、入射角に対して単調に増加するが、ｐ偏光の反射率は、７０°程度（ブリュースター角）で極小値（零）をとる。上記の理由により、ここでは反射率比として図４とは逆のｓ偏光／ｐ偏光を記載しているが、この反射率比は、ブリュースター角で発散する。このため、全域にわたり反射率比の入射角依存性は大きく、反射率比が略一定とみなせる入射角の領域は存在しない。
【００２６】
実際に、図４の特性よりφｉｎが−１０°〜＋１０°の範囲における上記のブレーズド回折格子においてρ＝φｏｕｔ／φｉｎのθｉｎ依存性を算出した。また、図６の特性より反射を用いた場合においても上記のとおり同様にρのθｉｎ依存性を算出した。これらの結果を比較して図７に示す。この結果より、θｉｎが４６〜６０°の範囲内で、反射を用いた場合（破線）においては偏光角度拡大率ρに大きなθｉｎ依存性が見られるのに対して、ブレーズド回折格子を用いた場合（実線）には、偏光角度拡大率ρはほぼ一定である。図７におけるθｉｎ＝５３°付近の傾き（偏光角度拡大率ρのθｉｎ依存性）は、反射を用いた場合には２×１０−２／°であるのに対して、ブレーズド回折格子を用いた場合には９×１０−４／°程度であり、ブレーズド回折格子を用いた場合にはこの傾きは反射を用いた場合の１／２００程度となる。このため、平板の反射を用いた場合には、入射角を厳密に一定にした場合においてのみ一定の倍率で偏光角度を拡大することができるのに対して、ブレーズド回折格子を用いた場合には、少なくともθｉｎが４６〜６０°の範囲内で、一定の倍率で偏光角度を拡大することができる。このため、発散光源を用いた場合や光源に位置ずれが発生する場合でも、偏光角度を一定の倍率で拡大し、測定することができる。
【００２７】
以上においては、偏光角度拡大率ρのθｉｎ依存性という観点におけるブレーズド回折格子の特性が示された。実際には、φｏｕｔを測定するためには、図１において、回折光２００を偏光角度検出部２０で検出する必要がある。このためには、回折光２００の光強度が充分高いことが必要となり、ブレーズド回折格子による回折効率が高いことが必要である。以下ではこの点について説明する。
【００２８】
回折光２００の光強度は、Ｅｏｕｔの絶対値の２乗に比例し、図３の原理より、この光強度は偏光角度φｉｎに大きく依存することが明らかである。図７における、ブレーズド回折格子を用いた場合の回折光２００の光強度Ｐｏｕｔと入射光１００の光強度Ｐｉｎの比Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎのφｉｎ依存性を、反射を用いた場合における同様の特性と共に図８に示す。ここで、ブレーズド回折格子を用いた場合には、ｓ偏光成分のみの強度比（破線）、ｐ偏光成分のみの強度比（細実線）も示されている。この結果より、ブレーズド回折格子を用いた場合のＰｏｕｔは、主にｓ偏光成分によって定まることが明らかである。また、φｉｎが零に近い場合にはＰｏｕｔは小さくなるが、Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎの絶対値は１３％程度である。一方、反射を用いた場合の強度比（一点鎖線）において、φｉｎ依存性は小さいものの、その絶対値は４％程度であり、ブレーズド回折格子を用いた場合よりも一様に低い。
【００２９】
すなわち、ブレーズド回折格子を用いることによって、偏光角度検出部２０で検出する光強度を、反射を用いた場合の３倍程度とすることができ、φｉｎによらずに高くすることができる。このため、ブレーズド回折格子を偏光角度拡大部１０として用いた偏光計１においては、偏光角度が一定の偏光角度拡大率ρで拡大された高強度の回折光２００を偏光角度検出部２０で検出することができる。これによって、入射光１００の偏光角度を高精度で検出することができる。
【００３０】
上記の例では、波長１０．６μｍの光の偏光角度を拡大する場合について記載したが、他の波長であっても同様である。図９は、波長が１．５５μｍの場合におけるブレーズド回折格子を同様に用いた場合におけるｐ偏光、ｓ偏光の回折効率、及び回折効率比（ｐ偏光／ｓ偏光）の入射角θｉｎ依存性であり、図４に対応する。この場合においては、α＝２６。７°、溝密度１２００本／ｍｍのブレーズド回折格子（リトロー配置となるθｉｎは６８．４°）が用いられた。図９においても、図４と同様に、リトロー配置を含む範囲で回折効率比が略一定となるために、上記と同様の効果、すなわち、偏光角度拡大率ρをθｉｎの広い範囲で一定とすることができる。この場合において、前記と同様の計算を行った結果、θｉｎ＝６８°付近における偏光角度拡大率ρは４．９程度であり、そのθｉｎに対する変化率は５×１０−３／°と小さかった。
【００３１】
比較のために、波長１．５５μｍの光に対する光学材料である石英ガラス（屈折率１．４４）、商品名ＢＫ７（Ｓｃｈｏｔｔ  Ｇｌａｓｓ社製：屈折率１．５０）の２種類の反射を用いて前記と同様に反射を用いて偏光角度を拡大する場合について計算を行った。その結果、上記と同等の偏光角度拡大率（４．９）が得られる条件で、偏光角度拡大率のθｉｎ依存性は、石英ガラスを用いた場合で０．６５／°（θｉｎ＝６２．３°）、ＢＫ７を用いた場合で０．６４／°（θｉｎ＝４９．１°）となり、ブレーズド回折格子を用いた場合と比べて大きくなった。また、前記と同様に、上記の条件下におけるブレーズド回折格子の回折効率（θｉｎ＝６８°）は３．６％であったのに対し、石英ガラスを用いた場合、ＢＫ７を用いた場合には、それぞれ０．６７％、０．４１％であった。すなわち、波長１．５５μｍの光に対しても、ブレーズド回折格子は有効であることが明らかである。
【００３２】
次に、上記の偏光角度拡大部１０として有効なブレーズド回折格子の構成について説明する。図２に示されるように、ブレーズド回折格子における主な設計パラメータは、ブレーズ角αと溝密度（単位長さあたりの溝本数）である。図１０（ａ）（ｂ）は、それぞれ波長１０．６μｍ、５８９ｎｍのｓ偏光の光に対する回折効率（パワー）ηｓのブレーズ角α依存性を、溝密度を変えて算出した結果である。図８に示されたように、実際の回折光２００の強度は主にｓ偏光の光に対する回折効率ηｓで定まるため、図１０は、回折光２００の強度のブレーズ角α依存性を示している。図示の範囲内では、αが大きいほど、あるいは溝密度が大きいほど回折効率ηｓは大きくなる。
【００３３】
偏光角度φｉｎが零近くにおける偏光角度拡大率ρ（＝φｏｕｔ／φｉｎ）と回折効率ηｓとの間の関係を、図１０（ａ）（ｂ）に応じて計算した結果が図１１（ａ）（ｂ）である。これらの結果から、回折効率ηｓ（回折光２００の光強度）と偏光角度拡大率ρとはトレードオフの関係にあることがわかる。すなわち、回折光２００の光強度を高めるか、偏光角度拡大率ρを高めるか、のどちらに主眼を置くかによって、ブレーズ角α、溝密度の設定を行うことができる。ただし、どちらの観点においても平板の反射を用いた場合と比べて良好な特性を得ることができることは、図８に示された通りである。
【００３４】
ただし、回折効率ηｓをある程度以下とすると、偏光角度拡大率ρは飽和し、一定となる。図１１（ａ）より、波長が１０．６μｍの場合には、溝密度が１５０本／ｍｍの場合にはηｓが３％（α＝１３．２°）以下で、偏光角度拡大率ρが４程度で飽和し、溝密度１８０本／ｍｍの場合には、ηｓが０．０４％（α＝２．５°）以下で、偏光角度拡大率ρが２０程度で飽和する。図１１（ｂ）より、波長が５８９ｎｍの場合には、溝密度が３０００本／ｍｍ、３２００本／ｍｍ、３３５０本／ｍｍの場合には、偏光角度拡大率ρがそれぞれ６、９、１５程度で飽和する。このため、大きな偏光角度拡大率ρと高い回折効率（高い回折光強度）を得るためには、偏光角度拡大率ρが飽和する近傍の回折効率が得られるように、溝密度、ブレーズ角αを設定することが好ましい。
【００３５】
このように、どの場合においても、偏光角度拡大率ρを１よりも大きくする、すなわち、偏光角度φｉｎを拡大することができる。
【００３６】
また、図１２は、波長１０．６μｍ、溝密度１５０本／ｍｍとした場合に、図７に示された偏光角度拡大率ρの変化が±１％の範囲となる入射角θｉｎの範囲（入射角θｉｎに対する許容範囲）を、３種類のブレーズ角αにおいて示している。このような入射角θｉｎの範囲は、ブレーズ角αが大きいほど広くなる。ただし、図１０（ａ）（ｂ）で示されたように、ブレーズ角αが大きいほど偏光角度拡大率ρの絶対値は低くなる。すなわち、偏光角度拡大率ρの変動率が小さくなる入射角θｉｎの範囲と、偏光角度拡大率ρの絶対値との間も、トレードオフの関係となる。ただし、この場合においても、平板の反射を用いた場合と比べて良好な特性を得ることができることは、図７、８に示された通りである。
【００３７】
すなわち、どの場合においても、入射角θｉｎに対する許容範囲を、平板の反射を用いた場合と比べて充分広くすることができる。
【００３８】
表１は、波長１０．６μｍと５８９ｎｍの光に対してブレーズ角αと溝密度を変えた場合におけリトロー角度（リトロー配置となる場合における入射角θｉｎ）、偏光角度拡大率ρと、リトロー入射角の前後でρの変動率が±１％、±５％となるθｉｎの範囲（上限、下限）が示されている。偏光角度拡大率ρが最も小さな場合２、最大で２０である。±５％の変動率となる範囲は、最も小さな場合でも６°（波長１０．６μｍ、溝密度１８０本／ｍｍ、α＝２．５°でρ＝２０）となっている。前記の通り、入射光１００と回折光２００を分離するために、厳密にはθｉｎ≠θｏｕｔとすることが必要であり、θｉｎを厳密にはリトロー角度からずらすことが必要である。θｉｎとリトロー角度とのずれとしては、例えば前記のようなρにおける±５％の変動率となる範囲が６°である場合に対応して、±３°程度とすることができる。
【００３９】
【表１】
2015206599.tif 000006
【００４０】
上記の偏光計１の変形例となる偏光計２の構成を図１３に示す。この偏光計２においては、入射光１００を偏光角度拡大部（ブレーズド回折格子）１１で回折させた回折光２０１を更に偏光角度拡大部（ブレーズド回折格子）１２で回折させた回折光２０２を偏光角度検出部２０で受光し、偏光角度を検出する。偏光角度拡大部１１に対する入射光１００、偏光角度拡大部１２に対する回折光２０１の入射角の関係は、それぞれ図１における偏光角度拡大部１０に対する入射光１００の関係と同様とする。
【００４１】
この場合には、偏光角度拡大部１１による偏光角度拡大率をρ１、偏光角度拡大部１２による偏光角度拡大率をρ２とすると、偏光角度は２段階で拡大され、最終的に入射光１００の偏光角度がρ１×ρ２の拡大率で拡大されて偏光角度検出部２０で検出される。このため、入射光１００における偏光角度が特に小さな場合において有効である。同様に、偏光角度拡大部（ブレーズド回折格子）を３つ以上用い、３段階以上で偏光角度を拡大することによって、大きな偏光角度拡大率を得ることもできる。こうした構成は、光強度は高いが測定すべき偏光角度φｉｎが極めて微少である場合において、特に有効である。
【００４２】
また、上記の例では、入射光における偏光角度（基準となる方向からの偏光方向の角度）を測定するために、ブレーズド回折格子を用いた偏光角度拡大部が偏光角度検出部と組み合わせて用いられた。しかしながら、その後で偏光角度の測定を行わず単純に偏光角度を拡大する目的だけのためにも、上記の偏光角度拡大部（偏光角度拡大器）を用いることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１、２  偏光計
１０、１１、１２ 偏光角度拡大部（偏光角度拡大器）
２０  偏光角度検出部
１００  入射光
２００、２０１、２０２  回折光
【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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