(57)【要約】【課題】入射光の偏光方向に関わらず、印加電圧に応じて透過光量が調整できる液晶素子および光減衰器を実現する。【解決手段】電極付き基板間に液晶層が狭持された液晶素子へ入射する、直交した偏光方向を有する２つの直線偏光は、第１の偏光性ビームスプリッタである偏光性回折格子１２０により偏光方向に応じて進行経路が互いに異なって液晶セル１１０を透過し、液晶セル１１０が特定のリタデーション値を有するとき第２の偏光性ビームスプリッタである偏光性回折格子１３０を透過する２つの直線偏光は液晶素子の入射光と同じ進行方向に互いに揃って出射するように液晶素子を構成し、この素子を用いて光減衰器を構成する。【選択図】図２
2004037480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極付き基板間に液晶層が狭持され、電極間に印加される電圧の大きさに応じて透過光のリタデーション値が変化する液晶セルと、液晶セルの光入射側に配置された第１の偏光性ビームスプリッタと液晶セルの光出射側に配置された第２の偏光性ビームスプリッタとを備える液晶素子であって、
液晶素子へ入射する直交した偏光方向を有する２つの直線偏光は、第１の偏光性ビームスプリッタにより偏光方向に応じて進行経路が互いに異なって液晶セルを透過し、液晶セルが特定のリタデーション値を有するとき第２の偏光性ビームスプリッタを透過する前記２つの直線偏光は、液晶素子の入射光と同じ進行方向に互いに揃って液晶素子を出射することを特徴とする液晶素子。
【請求項２】
前記第１および第２の偏光性ビームスプリッタは、複屈折性材料層を備える偏光性回折格子からなる請求項１記載の液晶素子。
【請求項３】
前記偏光性回折格子は、断面形状が鋸歯状で平面形状が直線状の複屈折材料からなる回折格子であり、特定方向に偏光した直線偏光に対して１次回折光の回折効率が他の次数の回折光の回折効率に比べて高い回折格子であって、かつ第１の偏光性回折格子により回折された直線偏光が第２の偏光性回折格子により回折されて出射する進行方向が、第１の偏光性回折格子に直線偏光が入射する方向と一致する請求項２記載の液晶素子。
【請求項４】
請求項１から３に記載の液晶素子に、前記進行方向が互いに揃って液晶素子を出射する２つの直線偏光を伝搬し、その進行方向と異なる方向へ液晶素子を出射する直線偏光を遮断する機構を付加し、前記電極間に印加される電圧の大きさに応じて伝搬する光量が変化することを特徴とする光減衰器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入射光の偏光方向に関わらず印加電圧の大きさに応じて直進透過光の効率が変化する液晶素子およびそれを用いた電圧可変の光減衰器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶を用いた従来の光減衰器である液晶素子の一例を図８に示す。透明電極２、３が形成された透光性基板４と５との間に液晶分子の配向方向が透光性基板面に平行で、Ｘ軸方向と４５°の角度をなす方向に揃ったネマティック液晶の液晶層１が透光性基板の周縁に設けられたシール材６の内部に狭持された液晶セル１１０と、その光出射面側にＸ軸方向に偏光方向を有する直線偏光のみを透過する偏光子１０とを配置した構成となっている。
【０００３】
ここで、透明電極２と３とに矩形波出力の交流電源７を接続し、この電源による電圧非印加時に、波長λでＹ軸方向に偏光方向を有する直線偏光に対する液晶セル１１０のリタデーション値がほぼλ／２となるよう液晶層１の厚さが設定されている。ここで、液晶層１のリタデーション値をほぼλ／２としているのは、電圧非印加時に光減衰器の挿入損失を最小とするため、およびλ／２板として機能させるためである。
【０００４】
この光減衰器において、透明電極間への電圧非印加時に液晶層に入射したＹ軸方向に偏光した直線偏光は、Ｘ軸方向に偏光方向を有する直線偏光となって偏光子を透過する。電圧を印加するとき、印加電圧の増加に伴い液晶層の厚さ方向に、すなわち基板に垂直になるように液晶分子の配向方向が傾く。それに伴い液晶層のリタデーション値がゼロに近づき、液晶セル１１０の透過光はＹ軸方向の直線偏光成分が増大する。その結果、偏光子の透過光量が印加電圧の増加に伴い単調に減少し、電圧可変型の光減衰器となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の、電圧印加量に応じた液晶層のリタデーション値の変化を利用した電圧可変型の光減衰器では、特定の直線偏光を入射光としている。したがって、入射光の偏光方向が任意の場合、偏光子を透過する偏光成分が常に存在するため消光比が劣化して光減衰器の機能が得られなかった。
【０００６】
また、図８において液晶層１の光入射側にＹ軸方向に偏光方向を有する直線偏光のみを透過する偏光子を配置した場合、Ｘ軸方向に偏光方向を有する直線偏光成分は吸収されるため、光挿入損失が大きな光減衰器しか得られなかった。
【０００７】
本発明は、上述の実情に鑑み、入射光の偏光方向に関わらず光挿入損失が低くかつ消光比の高い安定した光減衰器が実現できる液晶素子およびそれを用いた光減衰器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電極付き基板間に液晶層が狭持され、電極間に印加される電圧の大きさに応じて透過光のリタデーション値が変化する液晶セルと、液晶セルの光入射側に配置された第１の偏光性ビームスプリッタと液晶セルの光出射側に配置された第２の偏光性ビームスプリッタとを備える液晶素子であって、液晶素子へ入射する直交した偏光方向を有する２つの直線偏光は、第１の偏光性ビームスプリッタにより偏光方向に応じて進行経路が互いに異なって液晶セルを透過し、液晶セルが特定のリタデーション値を有するとき第２の偏光性ビームスプリッタを透過する前記２つの直線偏光は、液晶素子の入射光と同じ進行方向に互いに揃って液晶素子を出射することを特徴とする液晶素子を提供する。
【０００９】
また、前記第１および第２の偏光性ビームスプリッタは、複屈折性材料層を備える偏光性回折格子からなる上記の液晶素子を提供する。
【００１０】
また、前記偏光性回折格子は、断面形状が鋸歯状で平面形状が直線状の複屈折材料からなる回折格子であり、特定方向に偏光した直線偏光に対して１次回折光の回折効率が他の次数の回折光の回折効率に比べて高い回折格子であって、かつ第１の偏光性回折格子により回折された直線偏光が第２の偏光性回折格子により回折されて出射する進行方向が、第１の偏光性回折格子に直線偏光が入射する方向と一致する上記の液晶素子を提供する。
【００１１】
さらに、上記の液晶素子に、前記進行方向が互いに揃って液晶素子を出射する２つの直線偏光を伝搬し、その進行方向と異なる方向へ液晶素子を出射する直線偏光を遮断する機構を付加し、前記電極間に印加される電圧の大きさに応じて伝搬する光量が変化することを特徴とする光減衰器を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の液晶素子の構成要素である液晶セルは、電極付き透光性基板間に液晶層が狭持され、その液晶セルの電極間にＶ１からＶ２（Ｖ１≠Ｖ２）までの電圧が印加されたとき、液晶セルへ入射されて透過される波長λの直線偏光に対するリタデーション値が（ｍ＋１／２）×λからｍ×λ（ｍは整数）まで変化するものとする。
【００１３】
また、本発明の液晶素子の構成要素である偏光性ビームスプリッタは、特定の直線偏光入射光とその偏光方向と直交する直線偏光入射光の進行方向を効率よく異ならせる機能を有するものである。
【００１４】
図１は、本発明の液晶素子の第１の実施態様の構成例を示す側面図である。液晶素子１００は、偏光性ビームスプリッタとして複屈折性材料を備える偏光性回折格子を用いる。透光性基板４と５の片面にそれぞれ透明電極２と３が形成され、さらにその上に同一方向に配向処理された配向膜（図示せず）が形成されて、シール材７を用いてセル化される。さらに、セル内に常光屈折率ｎｏ（ＬＣ）および異常光屈折率ｎｅ（ＬＣ）（ｎｏ（ＬＣ）＜ｎｅ（ＬＣ））のネマティック液晶が注入されて液晶層１とされ、基板と平行に液晶分子の配向方向の揃った液晶セル１１０が得られる。
【００１５】
液晶セル１１０の光入射側に第１の偏光性回折格子１２０が、光出射側に第２の偏光性回折格子１３０が配置されている。何れにも共通した構成について以下に説明する。ガラスなどの透光性基板１１、１２の片面に常光屈折率ｎｏおよび異常光屈折率ｎｅの複屈折材料である高分子液晶層１３、１４を形成する。ここで、液晶モノマーの溶液を透光性基板の配向処理の施された配向膜上に塗布し、液晶分子の配向ベクトル（分子配向軸）を基板と平行面内の特定方向に揃うように配向させた後、紫外線などの光を照射して重合硬化させ高分子液晶層とする。
【００１６】
次に、高分子液晶層を断面形状が鋸歯状（いわゆるブレーズド回折格子型）であり、図１の紙面垂直方向（Ｘ軸）の平面形状が直線状の凹凸部を形成する。すなわち、格子ピッチが一定な直線状ブレーズド回折格子を加工する。
さらに、複屈折性材料層の凹凸部の少なくとも凹部に常光屈折率ｎｏとほぼ等しい屈折率ｎｓの均質屈折率透明材料１５、１６を充填する。
【００１７】
ここで、鋸歯状の凹凸部の断面形状は、入射光の波長λの異常光偏光に対する１次回折効率が最大になるよう、凹凸部の位相差２π×（ｎｅ−ｎｓ）×ｄ／λが２π、すなわち高分子液晶層１３、１４の膜厚ｄをλ／（ｎｅ−ｎｓ）としている。
【００１８】
なお、鋸歯状の断面形状は階段形状で近似した疑似ブレーズ格子としてもよい。その場合、４段から１６段程度の階段状鋸歯とすることが好ましい。また、ブレーズド回折格子に比べて回折効率が低下するが、凹凸部の断面形状が矩形回折格子としてもよい。いずれも、回折光が最大となる凹凸部の位相差条件とすることにより、回折されることなく直進透過する波長λの異常光偏光の０次光成分は１％以下となる。
【００１９】
このようにして得られた偏光性回折格子１２０、１３０に、高分子液晶層に対する常光偏光である直線偏光が入射した場合、高分子液晶層１３、１４と均質屈折率透明材料１５、１６との屈折率に差がないようにするため、入射光は回折されることなく直進透過する。
【００２０】
一方、高分子液晶層に対する異常光偏光である直線偏光が入射した場合、回折格子ピッチに応じて常光偏光とは異なる進行方向に回折光として分離される。この偏光性回折格子を、液晶セル１１０の光入射側に第１の偏光性回折格子１２０および光出射側に第２の偏光性回折格子１３０として液晶セル１１０に接着して一体化し、液晶素子１００としている。
このとき、偏光性回折格子１２０と１３０への入射光は、直進透過する常光偏光成分と特定の方向に回折される異常光偏光成分とに進行経路が分離される。
【００２１】
ここでは、第１の偏光性回折格子１２０を構成する高分子液晶層の配向方向をＸ軸方向とし、第２の偏光性回折格子１３０を構成する高分子液晶層の配向方向をＹ軸方向とし、各偏光性回折格子の配向方向が直交するように配向処理されている。また、液晶セル１１０のネマティック液晶分子の配向方向が第１および第２の偏光性回折格子における高分子液晶層の配向方向と４５°の角度を成すように配置されている。
【００２２】
液晶セル１１０の透過光のリタデーション値がｍ×λ（ｍは整数）のとき、第１の偏光性回折格子１２０を直進透過した偏光成分は第２の偏光性回折格子１３０で回折され、第１の偏光性回折格子１２０で回折された偏光成分はい第２の偏光性回折格子１３０を直進透過する。
【００２３】
また、液晶セル１１０の透過光のリタデーション値が（ｍ＋１／２）×λ（ｍは整数）のとき、第１の偏光性回折格子１２０により最大回折された１次回折光が、第２の偏光性回折格子１３０により１次回折光として最大回折されて、非回折光と同じ進行方向となるように、第１の偏光性回折格子１２０と第２の偏光性回折格子１３０の格子形状（ピッチ、直線格子の方向、断面凹凸形状）が調整されている。
【００２４】
図２および図３を用いて、不特定な偏光方向を有する入射光が液晶素子１００に入射した場合の作用を説明する。波長λの入射光のうち、第１の偏光性回折格子１２０に対して常光偏光成分（Ｙ軸）は偏光性回折格子１２０を直線透過し、異常光偏光成分（Ｘ軸）は偏光性回折格子１２０により回折され、液晶セル１１０に入射する。
【００２５】
液晶セル１１０の電極間にＶ１の電圧を印加した場合（図２）、常光偏光および異常光偏光の各成分に対していずれも（ｍ＋１／２）×λ（ｍは整数）のリタデーション値を有する位相板として機能する。
【００２６】
その結果、第１の偏光性回折格子１２０を直線透過した光は偏光方向が９０°回転して第２の偏光性回折格子１３０に対して常光偏光となって入射するため、第２の偏光性回折格子１３０により回折されることなく直進透過する。また、第１の偏光性回折格子１２０により回折された光は偏光方向が９０°回転して第２の偏光性回折格子１３０に対して異常光偏光となって入射するため、第２の偏光性回折格子１３０により回折され、直進透過光と同じ進行方向となって出射する。したがって、液晶セル１１０の印加電圧がＶ１のとき、入射光はその偏光方向に関わらず直進透過する。すなわち、液晶セルが特定のリタデーション値、ここでは（ｍ＋１／２）×λ（ｍは整数）、を有するとき第２の偏光性ビームスプリッタを透過する２つの直線偏光は進行方向が液晶素子の入射光と同じ進行方向に互いに揃って液晶素子を出射する。
【００２７】
一方、液晶セル１１０の電極間にＶ２の電圧を印加した場合（図３）、常光偏光および異常光偏光の各成分に対していずれもｍ×λ（ｍは整数）のリタデーション値を有する位相差板として機能する。
【００２８】
その結果、第１の偏光性回折格子１２０を直線透過した光は偏光方向を保ったまま第２の偏光性回折格子１３０に対して異常光偏光となって入射するため、第２の偏光性回折格子１３０により回折され、液晶素子１００の入射光と異なる進行方向に分離されて出射する。また、第１の偏光性回折格子１２０により回折された光は偏光方向を保ったまま第２の偏光性回折格子１３０に対して常光偏光となって入射するため、第２の偏光性回折格子１３０を直進透過し、液晶素子１００の入射光と異なる進行方向に分離されて出射する。
【００２９】
したがって、液晶セル１１０の印加電圧がＶ２のとき、入射光はその偏光状態に関わらず回折され、入射光と異なる進行方向に分離されて出射する。
なお、液晶セル１１０の電極間にＶ１とＶ２の中間電圧を印加した場合、液晶素子１００の透過光は、入射光と同じ進行方向の成分と入射光と異なる進行方向の成分が印加電圧に応じた比率で混在した出射光となる。
【００３０】
図４と図５は本発明の液晶素子１００を用いた電圧可変の光減衰器の光学系構成およびその作用の一例を示す側面図である。液晶素子１００に不特定な偏光方向を有する平行光が入射し、出射側に集光レンズ８を配置した場合、液晶素子１００を直進透過した光は集光レンズ８の光軸上の焦点面に集光される（図４）。一方、液晶素子１００で回折された光は集光レンズ８の光軸外の焦点面に集光される（図５）。
【００３１】
したがって、集光レンズ８の光軸上の焦点面に開口部を有する開口絞り９を配置することにより、直進透過光のみを透過し進行方向が異なる回折光を遮断するアイソレータとなる。ここで、開口絞り９の代わりに開口部に相当する受光部を有する光検出器を配置することにより直進透過光のみを検出できる。また、光伝送用の光ファイバのコア部を開口部の代わりに配置すれば直進透過光のみを伝送できる。
【００３２】
このようにして、不特定な偏光方向を有する入射光に対して、液晶セル１１０の電極間に印加する電圧を変えることにより、透過光量を調整できる光減衰器が実現する。
【００３３】
本実施態様では、広い入射光波長帯域において消光比の高い光減衰器を得るためには、偏光性回折格子の例えば常光偏光に対する直進透過率が高く、例えば異常光偏光に対する直進透過率が低いことが好ましい。広い入射光波長帯域において異常光偏光に対する高い回折効率を維持して直進透過率を低く保つためには、偏光性回折格子を積層することが有効である。
【００３４】
また、液晶素子１００の印加電圧Ｖ１およびＶ２を低電圧化し、波長依存性を低減するためには、液晶層を薄くすなわち液晶層のリタデーション値の電圧印可可変範囲を０〜１／２×λ（ｍ＝０に相当）とすることが好ましい。また、特定印加電圧でリタデーション値ゼロを実現するため、液晶セル１１０に液晶層のリタデーション値を相殺する位相板を積層することが有効である。
【００３５】
また、上記の実施態様では、第１の偏光性回折格子１２０を構成する高分子液晶層の配向方向と第２の偏光性回折格子１３０を構成する高分子液晶層の配向方向が直交する場合について説明したが、両方の高分子液晶層の配向方向を平行としてもよい。その場合は、第１の偏光性回折格子１２０により進行経路が分離された２つの直線偏光は、液晶セルがリタデーション値ｍ×λ（ｍは整数）、すなわち特定のリタデーション値、を有するとき、液晶素子の入射光と同じ進行方向に互いに揃って第２の偏光性ビームスプリッタおよび液晶素子を出射し、液晶セルがリタデーション値（ｍ＋１／２）×λ（ｍは整数）を有するとき、液晶素子の入射光と異なる進行方向に分離されて第２の偏光性ビームスプリッタおよび液晶素子を出射する。
【００３６】
図６は本発明の液晶素子の第２の実施形態の構成例と作用例を示す側面図である。液晶素子２００は偏光性ビームスプリッタとして、屈折率の相対的に低いＳｉＯ２やＭｇＦ２などの透光性誘電体膜と、屈折率の相対的に高いＴｉＯ２やＴａ２Ｏ５などの透光性誘電体膜とを、交互に光学的膜厚（屈折率×実際の膜厚）が波長オーダとなるように、透光性基板面に積層する。この透光性基板面は光入射面に対して４５°傾いた基板面であり、透光性誘電体膜が形成されて構成された多層膜偏光性ビームスプリッタ２２０、２３０を液晶セル１１０の光入射側と光出射側にそれぞれ用いてある。
【００３７】
図６において、紙面内の偏光成分Ａは多層膜面１７を透過して液晶セルに入射し、紙面に垂直な偏光成分Ｂは多層膜面１７および全反射面１９で反射されて液晶セル１１０に入射する。
【００３８】
液晶セル１１０の電極間印加電圧がＶ１すなわち液晶層のリタデーション値が（ｍ＋１／２）×λ（ｍは整数）となるとき、すなわち特定のリタデーション値のとき、図６に示すように、偏光成分Ａは９０°偏光方向が回転して液晶セル１１０を透過し、全反射面２０および多層膜面１８で反射され多層膜偏光性ビームスプリッタ２３０から出射する。また、偏光成分Ｂは９０°偏光方向が回転して液晶セル１１０を透過し、多層膜面１８を透過し、偏光成分Ａと同じ光軸に合波されて多層膜偏光性ビームスプリッタ２３０から出射する。その結果、入射光の偏光方向に関わらず、液晶素子２００の入射光の進行方向と同じ方向に直進透過する。
【００３９】
一方、液晶セル１１０の電極間印加電圧がＶ２すなわち液晶層のリタデーション値がｍ×λ（ｍは整数）となるとき、図７に示すように、偏光成分Ａは偏光状態を保ったまま液晶セル１１０を透過し、全反射面２０で反射され多層膜面１８を透過し、多層膜偏光性ビームスプリッタ２３０から出射する。また、偏光成分Ｂは偏光状態を保ったまま液晶セル１１０を透過し、多層膜面１８で反射され、偏光成分Ａと同じ光軸に合波されて多層膜偏光性ビームスプリッタ２３０を出射する。その結果、入射偏光方向に関わらず、液晶素子２００の入射光と直交する方向に進行方向が分離されて液晶素子２００から出射する。
【００４０】
なお、液晶セル１１０の電極間にＶ１とＶ２の中間電圧を印加した場合、液晶素子２００の直進透過光には、入射光と同じ進行方向の成分と入射光と直交する進行方向の成分が印加電圧に応じた比率で混在した出射光となり、一方の進行方向のみ取り出すことにより、印加電圧に応じて出射光量が可変となる光減衰器が実現する。
【００４１】
本発明の液晶素子および光減衰器は上記実施態様で説明した構成以外の液晶セルおよび偏光性ビームスプリッタの組み合わせにより種々の形態を実現できる。
【００４２】
【実施例】
本例の液晶素子１００について、図１を用いて説明する。常光屈折率ｎｏ（ＬＣ）＝１．５０および異常光屈折率ｎｅ（ＬＣ）＝１．６６のネマティック液晶を、透明電極２、３が片面に形成された透光性基板４、５に挟持し、液晶層１の厚さｄ（ＬＣ）を５．６μｍとした液晶単体セルを作製した。液晶層１の遅相軸方向は、図１に示すＸ軸方向に対して４５°方向で基板に対して平行とした。
【００４３】
透明電極２、３に電圧を印加しない状態では、波長１．５５μｍの光に対する液晶単体セルのリタデーション値は約０．９μｍであり、Ｙ軸方向に偏光方向を有する直線偏光が、液晶単体セルに入射し出射したとき直線偏光の偏光方向はほぼＸ軸方向となった。また、電圧振幅５Ｖの矩形波の交流電圧を印加した状態では、液晶単体セルのリタデーション値は０．１２μｍであった。
【００４４】
さらに、ガラスの透光性基板の片面に、常光屈折率ｎｏ＝１．５５および異常光屈折率ｎｅ＝１．５９で厚さｄ＝３．０μｍの高分子液晶層からなる位相板（図示せず）を液晶単体セルに接着一体化して液晶セル１１０を作製した。高分子液晶層からなる位相板のリタデーション値は−０．１２μｍであり、この位相板の進相軸方向を液晶層１の遅相軸方向と一致させることにより、印加電圧５Ｖでの液晶層１に残留するリタデーション値０．１２μｍを相殺し、液晶セル１１０のリタデーション値はゼロとなる。
【００４５】
さらに、図１において、ガラスの透光性基板１１、１２の片面に常光屈折率ｎｏ（ＰＬＣ）＝１．５５および異常光屈折率ｎｅ（ＰＬＣ）＝１．７０で厚さ９．１μｍの高分子液晶層１３、１４を形成し、フォトリソグラフィとエッチングの技術により格子ピッチ３０μｍで鋸歯状の断面形状を７段で８レベルの階段により近似した階段状の疑似ブレーズ回折格子に加工した。
【００４６】
次に、屈折率１．５５の均質屈折率透明材料１５、１６を用いて、階段状の疑似ブレーズ回折格子の凹部を埋めるとともに、液晶セル１１０の光入射側と光出射側に２種の偏光性回折格子１２０と１３０として接着固定し、液晶素子１００とした。
【００４７】
ここで、液晶セル１１０の光入射側に配置する偏光性回折格子１２０の高分子液晶の配向方向はＸ軸方向とし、液晶セル１１０の光出射側に配置する偏光性回折格子１３０の高分子液晶の配向方向はＹ軸方向としている。
このようにして作製した液晶素子１００に、偏光方向がランダムな波長１．５５μｍの平行光を入射し、その出射光を集光レンズで光ファイバに集光した。
【００４８】
液晶素子１００の液晶層１への矩形交流印加電圧の振幅Ｖを０から５ｖまで変化させたとき、光ファイバ伝送後の光強度Ｉ（Ｖ）において光強度比Ｉ（５ｖ）／Ｉ（０）で規定される消光比は−２２ｄＢと高い値が得られた。また、液晶素子１００の使用に伴う光挿入損失は−０．５ｄＢと低い値であった。
【００４９】
比較例として、液晶セル１１０の光入射面側にＹ軸方向に偏光方向を有する直線偏光のみを透過する偏光子が、液晶セル１１０の光出射面側にＸ軸方向に偏光方向を有する直線偏光のみを透過する偏光子が配置された従来構成の液晶素子の場合、光挿入損失が−３．２ｄＢと大きな値であった。
【００５０】
また、液晶セル１１０の光入射面側には偏光子を配置せず、液晶セル１１０の光出射面側のみにＸ軸方向に偏光方向を有する直線偏光のみを透過する偏光子が配置された従来構成の液晶素子の場合、消光比は−３ｄＢで光減衰器としては不十分であった。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の液晶素子を用いることにより入射光の偏光方向に関わらず光挿入損失が低くかつ消光比の高い安定した液晶素子を用いた光減衰器が実現できる。また、本発明の液晶素子の構成要素である偏光性ビームスプリッタとして多層膜偏光性ビームスプリッタの代わりに複屈折性材料を使用した偏光性回折格子を用いることにより、薄型で小型軽量な液晶素子および光減衰器が実現できる。
【００５２】
また、複屈折性材料を使用した偏光性回折格子として、複屈折材料層の断面形状が鋸歯状の直線格子であり、特定方向の直線偏光に対して１次の回折効率が高い偏光性ブレーズ回折格子とすることにより、光挿入損失が低い光減衰器を実現できる。さらに、光吸収のほとんどない偏光性ビームスプリッタを液晶素子と一体化した本発明の光減衰器では高強度の光が入射しても液晶層の温度上昇が少ないため、安定した消光比が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液晶素子の第１の実施態様の構成例を示す側面図。
【図２】図１の液晶素子の印加電圧がＶ１時の作用例を示す側面図。
【図３】図１の液晶素子の印加電圧がＶ２時の作用例を示す側面図。
【図４】図１の液晶素子を光減衰器として用い、印加電圧がＶ１時の作用例を示す側面図。
【図５】図１の液晶素子を光減衰器として用い、印加電圧がＶ２時の作用例を示す側面図。
【図６】本発明の液晶素子の第２の実施形態の構成例と印加電圧がＶ１時の作用例を示す側面図。
【図７】本発明の液晶素子の第２の実施形態の構成例と印加電圧がＶ２時の作用例を示す側面図。
【図８】従来の液晶素子の光減衰器の構成例を示す側面図。
【符号の説明】
１：液晶層
２、３：透明電極
４、５、１１、１２：透光性基板
６：シール材
７：矩形波交流電源
８：集光レンズ
９：開口絞り
１０：偏光子
１３、１４：高分子液晶層
１５、１６：均質屈折率透明材料
１７、１８：多層膜面
１９、２０：全反射面
１００、２００：液晶素子
１１０：液晶セル
１２０、１３０：偏光性回折格子
２２０、２３０：多層膜偏光性ビームスプリッタ
【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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