(57)【要約】【課題】導電体と、誘電体又は基板との密着強度の向上を図ることにより、偏光特性の安定化と信頼性の向上が達成された偏光子を提供する。【解決手段】光透過性の基板と、その基板の面上に導電体と光透過性の誘電体とを並んで設置することにより構成される縞構造の偏光膜と、を備え、導電体と誘電体との間の複数の境界面をそれぞれ非平行状態に形成して偏光子を構成する。又、変更例として、境界面の少なくとも一部を非直線状態である緩やかな曲面を描くように形成して偏光子を形成することにより、各境界面の長さを延長し、導電体と誘電体との接触箇所である境界面の面積を十分に確保して、導電体と誘電体との密着性を向上させる。【選択図】  図３
2007041243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性の基板と、基板面上に導電体と光透過性の誘電体とから構成される縞構造の偏光膜と、を備える偏光子において、
導電体と誘電体との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子。
【請求項２】
光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部に導電体を埋設することによって縞構造の偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子。
【請求項３】
前記溝部の表面に一様に設けられた誘電体によって形成された第２の溝部に前記導電体が埋設されることを特徴とする請求項２記載の偏光子。
【請求項４】
光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部の側面に導電体を形成することによって構成される偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子。
【請求項５】
前記導電体が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の偏光子。
【請求項６】
前記導電体又は前記誘電体の一方が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項１又は３に記載の偏光子。
【請求項７】
前記境界面の少なくとも一部が非直線状態に形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の偏光子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から偏光子として、光学的に透明な基板材の面上に、導電体と誘電体とを交互に縞状に組み合わせることによって偏光膜を構成して成る偏光子が考案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２８２２２号公報（第５−７頁、第１−３図）
【０００４】
図１９記載の偏光子100は、光学的に透明な基板101の面上に誘電体102を配置し、この誘電体102に保持されながら、幅W，高さHの複数の薄膜状の導電体103を互いに平行に所定の間隔dをもって基板101面上に立設して構成した偏光子である。
【０００５】
基板101の上部に露光―ドライエッチング等の方法によって、誘電体102の表面に複数の直線状の溝部が平行に形成されることにより、基板101面上に二酸化珪素などの誘電体102が数μｍの厚さで形成される。更に、前記溝部に導電体103が埋設されることにより隣り合う導電体103どうしが間隔ｄで誘電体102に接着，立設される。
【０００６】
このような偏光子100の動作について図２０を用いて説明する。図２０に示すように偏光子100に外部からの光が入射すると、波面が導電体103の側面に平行で、且つ、電界Eが図中のy方向に平行な偏光成分104（TE偏光）は反射又は吸収される。一方、波面が導電体103の側面に垂直で、且つ、電界Eが図中のx方向に平行な偏光成分105（TM偏光）は、偏光子100を透過する。なお、偏光成分104の符号Hは磁界を表す。
【０００７】
TE偏光104では、導電体103の長さ（高さH）が、波長に比較して実質的に導電体として作用する程度に長いので、導電体103に過渡電流が流れる。この結果、金属表面における現象と類似の反射及び吸収性能が得られるので、TE偏光104は偏光子100を透過しない。
【０００８】
一方のTM偏光105では、波長に比較して導電体103の長さ（幅W）が短いために、実質的に導電体として作用せず、導電体103に過渡電流が流れない。従って、TM偏光105は偏光子100を透過する。
【０００９】
導電体103は、基板101又は誘電体102に接触した状態で固定されるため、基板101から剥離することがなく、基板101との，又は誘電体102との境界面において良好な密着性が維持できるとしている。従って、偏光子100は安定した偏光特性を実現化することができ、機械加工や組立などの工程で受ける種々の外力に対して容易に破壊されることがない光学素子とすることが可能であると説明されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の偏光子100では、図２１に示すように、平面方向（図２０のz方向）から見た時に導電体103と誘電体102との間の各境界面106が互いに平行となるように形成されている。よって、実際に製造された偏光子100では、導電体103と誘電体102との密着箇所である、境界面106の面積を十分に確保することが出来ず、導電体103と誘電体102との密着強度を十分にレベルまで引き上げることが出来なかった。従って、密着強度の不足に伴い、偏光子全体の偏光特性が不安定になると共に、加工や組立など種々の工程中に偏光子が壊れる事態も発生して、信頼性も低下していた。
【００１１】
本発明は上記各課題に鑑みて成されたものであり、導電体と、誘電体又は基板との密着強度の向上を図ることにより、偏光特性の安定化と信頼性の向上が達成された偏光子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】
【００１２】
本発明の請求項１記載の発明は、光透過性の基板と、基板面上に導電体と光透過性の誘電体とから構成される縞構造の偏光膜と、を備える偏光子において、
導電体と誘電体との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子である。
【００１３】
又、請求項２記載の発明は、光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部に導電体を埋設することによって縞構造の偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子である。
【００１４】
更に、請求項３記載の発明は、前記溝部の表面に一様に設けられた誘電体によって形成された第２の溝部に前記導電体が埋設されることを特徴とする請求項２記載の偏光子である。
【００１５】
又、請求項４記載の発明は、光透過性の基板と、基板面上に刻設された複数の溝部とを有し、前記溝部の側面に導電体を形成することによって構成される偏光部を備える偏光子において、
導電体と溝部との間の複数の境界面がそれぞれ非平行状態に形成されることを特徴とする偏光子である。
【００１６】
更に、請求項５記載の発明は、前記導電体が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の偏光子である。
【００１７】
更に、請求項６記載の発明は、前記導電体又は前記誘電体の一方が半導体で置き換えられることを特徴とする請求項１又は３に記載の偏光子である。
【００１８】
更に、請求項７記載の発明は、前記境界面の少なくとも一部が非直線状態に形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の偏光子である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の請求項１及び請求項３記載の偏光子に依れば、導電体と誘電体との各境界面を直線状態で且つ互いに平行となるように構成した従来の偏光子と比べて、非平行状態な分だけ各境界面の長さを延長することが出来る。従って、導電体と誘電体との接触箇所である境界面の面積を十分に確保することができ、導電体と誘電体との密着性を向上させることが可能となる。
【００２０】
密着性の向上に伴って、偏光子の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子の信頼性向上も達成される。
【００２１】
更に、境界面を非平行状態のまま偏光子を形成することにより、製造公差を緩やかに設定することができ、偏光子の製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００２２】
又、本発明の請求項２及び請求項４記載の偏光子に依れば、導電体と基板溝部との各境界面を非平行とすることにより、各境界面の長さを延長することが出来る。従って、導電体と溝部との接触箇所である境界面の面積を十分に確保することができ、導電体と基板との密着性を向上させることが可能となる。
【００２３】
密着性の向上に伴って、偏光子の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子の信頼性向上も達成される。
【００２４】
更に、境界面を非平行状態のまま偏光子を形成することにより、製造公差を緩やかに設定することができ、偏光子の製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００２５】
更に、請求項４記載の偏光子に依れば、境界面の形状の少なくとも一部を非直線状態に設定することにより、直線形状に比べて、より境界面の面積を広大化することが出来るため、導電体と誘電体又は導電体と基板との密着性を更に向上させることが可能となる。
【００２６】
又、請求項５又は６に記載の偏光子に依れば、導電体材料又は誘電体材料以外でも偏光子を作製することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係る偏光子１を、図１〜図９を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態の偏光子を模式的に示す斜視図であり、図２は図１の偏光子の平面図であり、図３は図２の偏光子における導電体と誘電体との境界面の一部を拡大した部分拡大平面図であり、図４は図１の偏光子の偏光動作を示す正面図である。又、図５〜図９は偏光子１の製造工程を示す説明図である。なお、図１〜図９に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。
【００２８】
偏光子１は、光学的に透明な光透過性材料から成る基板２を有すると共に、その基板２の面上に、誘電体３が所定の間隔で配置され、この誘電体３の間に保持されながら幅がW、高さがHの複数の薄膜状の導電体４が互いに所定の間隔ｄをもって基板２の面上に立設されることによって形成されている。誘電体３，３…と導電体４，４…とが交互に複数並んで配置されることにより、縞構造の偏光膜８が構成され、この偏光膜８が基板２面上に備えられている。
【００２９】
基板２は、入射する光の波長に対して光学的に透明であれば良く、例えば、ガラス基板、アクリル，ポリカーボネートなどの樹脂基板、単結晶基板などを用いることが出来る。又、偏光子１の用途に応じて、例えば、ソ―ダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、シリコン結晶体の他に、BK-7ガラス（BKはホーヤガラス（株）製商標名）、鉛ガラス、ゲルマニウム結晶体、ニオブ酸リチウム結晶体等から好適なものが選択可能である。この中でも石英ガラスは紫外線から近赤外線に至る波長帯域の光の透過率が高いので、偏光子１を光通信用の波長帯域（1.31μm〜1.55μｍ）で使用する場合には特に好適である。また、石英ガラスはレーザーアブレーションやドライエッチング等の表面微細加工技術にも適用し易い。なお、偏光子１を光通信に適用する場合には、石英ガラスの他にガリウム−ヒ素単結晶基板を基板２に使用しても良い。
【００３０】
又、石英ガラス以外の材料を基板２に使用する場合には、基板２の表面に光透過材料（例．二酸化珪素被膜（石英）、シリコン、プラスチック等）を数μｍの厚さで形成したものを用いても良い。この場合、偏光子１は基板２の表面から数μｍの部分で偏光特性を実現させれば良い。
【００３１】
導電体４を固定、保持する誘電体３としては、基板２の屈折率と等しいか又は略等しい屈折率を有する材料が、偏光子１を透過する偏光成分の位相を補償する点で好ましい。このような材料としては、基板２と同じ物であることが望ましいが、基板２と異なる材料を用いる場合は、屈折率が基板２に近似する材料を選択することが好ましい。具体的な材料としては、光学的に透明な光透過性であれば良く、Si、Al、Be、Cs、Rb、K、Na、Li、Ba、Sr、Ca、Mg、Zn、Cd、Pb、Bi、Ge、Ta、Tl、Ti、P、Ag、As、Sb、Te、Y、Sc、Sn、Hf、W、Nb、Cr、Mn、B、Zr、Zn等の酸化物（例えば、SiO2、TiO2、Al2O3、Ta2O5、ZrO2、MgO、SnO2、ZnO等）や、少なくとも１つ以上を含むガラス、又はSiなどの半導体や、Si3N4、SiOxNy、MgF2などの化合物であれば良い。なお、誘電体３を他の透明な固体、例えば、UV接着剤のような硬化性透明樹脂に置き換えても良い。
【００３２】
一方、導電体４の材料としては、Au、Ag、Cu、Pd、Pt、Al、Ge、Rh、Si、Ni、Co、Mn、Fe、Cr、Ti、Ru、Nb、Nd、Yb、Y、Mo、In、Bi、Ta、W、Be、Mgからなる群から選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。これらは、導電率と比誘電率とが比較的大きいので、導電体４に用いた場合、偏光子１の入射光に対する反射と吸収の特性が大きくなるので、偏光子１の偏光特性を向上させることが出来る。特に、Au、Ag、Al、Cr、Co、W、Fe、Cu、Be、Mg、Rhは電気抵抗が低いため望ましい。
【００３３】
間隔dは小さく設定するほど偏光分離効果が大きくなるが、ｄが0.1λ（λ：入射光の波長）未満の場合には、透過すべきTM偏光の反射及び吸収が増大し、入射光の挿入損失が増大するので、偏光素子１の性能が低下する。一方で、0.5λを超えると、使用波長λに対して、TE偏光を反射及び吸収するために寄与する導電体４が十分に存在しないことになる。その結果、TE偏光の透過率が高くなり、偏光子１が機能しなくなる。又、波長λの２分の１以下にしなければ回折現象が生じてしまう点を考慮する必要がある。以上の点を考慮して間隔dを設定することが好ましい。
【００３４】
導電体４の高さHは、入射光の進行方向に対して実質的に導電体として作用する程度に長く、TE偏光を受けて過渡電流が流れ、その結果、金属表面における現象と類似の反射及び吸収性能が得られて、TE偏光を透過させない程度の寸法に設定することが望ましい。
【００３５】
導電体４の幅Wは、間隔dに対して小さくなるに従って偏光子１の挿入損失が小さくなるが、小さく設定し過ぎると十分な消光比が得られなくなる。又、幅Wが間隔dに対して大きくなるに従って、偏光子１の消光比は大きくなるが、大きく設定し過ぎると透過すべきTM偏光の反射及び吸収が増大して入射光の挿入損失が大きくなるので好ましくない。以上の点から、幅Wを設定することが好ましい。
【００３６】
図２の丸囲みAは、各導電体４と各誘電体３との間の複数の境界面５の一部分であり、その丸囲みAの拡大図を図３(a)又は(b)に示す。図３に示したように、偏光子１の導電体４と誘電体３との各境界面５を拡大して観察すると、各境界面５は互いに平行ではなく、図３(a)又は図３(b)に示すように、非平行な状態となるように形成される。図３(a)は、各境界面５が直線状態に形成されているものの、−z方向に進むに従って徐々に近づくように形成された構成を表しており、図３(b)は各境界面５の形状の全部又は少なくとも一部が非直線状態である緩やかな曲面を描くように形成された構成を表している。
【００３７】
従って、各境界面５を直線状態で且つ互いに平行となるように構成した従来の偏光子と比べると、非平行状態な分だけ各境界面５の長さが延長されることになる。従って、導電体４と誘電体３との接触箇所である境界面の面積を十分に確保することができ、導電体４と誘電体３との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向（-y方向）から見たときの境界面５の形状の少なくとも一部を図３(b)に示すように非直線状態に設定すると、直線形状に比べて、より境界面５の面積を広大化することが出来るため、導電体４と誘電体３との密着性を更に向上させることが可能となる。
【００３８】
密着性の向上に伴って、偏光子１の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子１の信頼性向上も図れる。
【００３９】
次に、偏光子１の製造方法について図５〜図９を参照しながら説明を行う。まず、図５で示すように誘電体材料から所定厚みの誘電体ベース層６をスパッタリングまたは真空蒸着により基板２の面上に形成する。次に、縞状のマスクを誘電体ベース層６の表面に載置し、X線リソグラフィー法及びECR，エッチング法、電子線描画技術等により、図６で示すように所定の間隔を隔て並設する複数の誘電体ベース縞3a，3a…を所定の間隔に形成する。
【００４０】
その誘電体ベース縞3a，3a…に対し、分子線エピタキシー（MBE）や原子層エピタキシー（ALE）或いはスパッタリング、真空蒸着等を適用して、図７で示すように導電性の金属を斜め上方より飛ばすことにより導電体薄膜4a，4a…を誘電体ベース縞3a，3a…の側面に薄膜状に接触形成する。この金属は、専ら、斜め上方から誘電体ベース縞3a，3a…の片側面に向けて飛ばすため、導電体薄膜4a，4a…は膜厚を薄く精密に形成することが出来る。但し、導電性金属は誘電体ベース縞3a，3a…の上面にも付着するが、これは後工程で除去する。
【００４１】
その導電体薄膜4a，4a…を形成した後、図８で示すように誘電体ベース縞3a，3a…と同材質の誘電体材料７をスパッタリングまたは真空蒸着により導電体薄膜4a，4a…と誘電体ベース縞3a，3a…の残余間隔に埋める。次に、図９で示すように誘電体ベース縞3a，3a…の上面が露出するまで余分な誘電体材料７並びに導電体薄膜4a，4a…を研摩等により取り除く。誘電体ベース縞3a，3a…の上面に付着した導電性金属を除くことにより、前記導電体４，４が形成される。
【００４２】
その誘電体材料７からは、誘電体付加層3b，3b…を形成すると共に、誘電体付加層3b，3b…と誘電体ベース縞3a，3a…とから前記誘電体３，３…を形成する。誘電体３，３…と導電体４，４とが交互に複数並ぶ縞構造の偏光膜８を形成できる。
【００４３】
偏光子１では、前記マスクによるパターン転写及び露光・現像の工程時に誘電体ベース縞3a側面に形成される非平行形状をそのまま前記境界面５として使用する。又、飛散により形成された導電体薄膜4a，4a…の側面も厳密には平行状態とはならず、前記境界面５のような非平行状態となる。このように導電体薄膜4a，4a…の飛散形成時に導電体薄膜4a，4a…側面に形成される非平行な形状も偏光子１ではそのまま前記境界面５として使用する。更に、導電体薄膜4aが非平行形状に形成されているため、埋設される誘電体材料７の側面も導電体薄膜4aの側面形状に合わせて非平行状態に形成される。従って、本実施形態では導電体４と誘電体３との間の境界面５を非平行状態のまま偏光子１を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。なお、誘電体ベース縞3a，3a…の形成方法としては、他にレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写等を用いても良い。
【００４４】
以上のようにして作製された偏光子１の偏光動作を、図４を参照しながら説明する。偏光子１に無偏光の光が入射すると、入射光のうち電界がz方向に平行な偏光成分（TE偏光）９は反射又は吸収される。一方、電界がx方向に平行な偏光成分（TM偏光）10は誘電体３内部を透過して偏光子１から出射される。
【００４５】
TE偏光９では入射光の波長に比較して導電体４の長さ（高さH）が実質的に導電体として作用する程度に長いので、導電体４に過渡電流が流れる。この結果、金属表面における現象と類似の反射及び吸収性能が得られるのでTE偏光９は偏光子１を透過しない。一方、TM偏光10では前記波長に比較して導電体４の長さ（幅W）が短いために実質的に導電体として作用せず、導電体４に過渡電流が流れることがない。従って、TM偏光10は偏光子１を透過する。
【００４６】
誘電体３又は導電体４のどちらか一方は、Siなどの半導体に置き換え可能である。
【００４７】
なお偏光子１では、偏光膜８として誘電体３，３…と導電体４，４…とが交互に複数並んで配置して構成された例を挙げて説明してきたが、誘電体３，３…の換わりに、導電体４，４…を覆うように誘電体膜を形成することで偏光膜８を構成しても良い。
【００４８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る第２の実施形態の偏光子11を、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は本発明の第２の実施形態の偏光子を模式的に示す正面図であり、図１１は図１０の偏光子の平面図であり、図１２は偏光子11の製造工程を示す説明図である。なお、図１０〜図１２に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。なお、第２の実施形態の偏光子11に関する記述は、前記第１の実施形態の偏光子１と異なる点を主とし、重複する箇所は同一番号を付して説明を省略又は簡略化して記述する。
【００４９】
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、誘電体３が無く、光透過性の基板12面上に、凹形の複数の溝部14が互いに並んで刻設されると共に、この溝部14内に導電体４が直接、埋設されることによって、縞構造の偏光部13が備えられている点である。従って、導電体４は溝部14に接触することで固定されている。
【００５０】
このような偏光子11の製造方法について図１０を参照しながら説明を行う。先ず同図(a)に示すように、光学的に透明な基板12の面上に複数の凹形の溝部14を形成する。溝部14の形成方法としては、フォトリソグラフィー露光技術、電子線描画技術、レーザーの二光束干渉露光技術などで露光した後、ドライエッチング又はウェットエッチングを実施する等の方法が挙げられる。他にも微細な凹凸構造を形成できる方法であるレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写の方法などを用いても良い。これらの方法によって幅がWで深さがHの溝部14が、間隔dで形成される。
【００５１】
次に、同図(b)に示すように、導電体４を溝部14に埋設する。この埋設方法としては無電解メッキが好適である。
【００５２】
本実施形態に係る偏光子11では、前記溝部14の形成工程時に溝部14内の側面に形成される非平行形状をそのまま前記境界面５として使用する。従って、偏光子11の導電体４と溝部14との間の各境界面５を拡大して観察すると、各境界面５は互いに平行ではなく、図３(a)又は図３(b)に示すように、非平行状態となるように形成される。
【００５３】
従って、非平行な分だけ各境界面５の長さが延長されるので、導電体４と溝部14との接触箇所である境界面５の面積を十分に確保することができ、導電体４と基板12との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向から見たときの境界面５の形状の少なくとも一部を図３(b)に示すように曲面状に設定すると、直線形状に比べてより境界面５の面積を広大化することが出来るため、導電体４と基板12との密着性を更に向上させることが可能となる。
【００５４】
密着性の向上に伴って、偏光子11の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子11の信頼性向上も図れる。
【００５５】
更に、本実施形態では、境界面５を非平行形状のまま偏光子11を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００５６】
なお、導電体４を、Siなどの半導体に置き換えても良い。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る第３の実施形態の偏光子15を、図１３〜図１５を参照して説明する。図１３は本発明の第３の実施形態の偏光子を模式的に示す正面図であり、図１４は図１３の偏光子の平面図であり、図１５は偏光子15の製造工程を示す説明図である。なお、図１３〜図１５に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。なお、第３の実施形態の偏光子11に関する記述は、前記各実施形態の偏光子１、11と異なる点を主とし、重複する箇所は同一番号を付して説明を省略又は簡略化して記述する。
【００５８】
第３の実施形態が前記各実施形態と異なる点は、光透過性の基板12面上に、凹形の複数の溝部14が互いに並んで刻設され、この溝部14を含む基板16の表面に一様に薄膜状の誘電体３が設けられ、この誘電体３によって形成された第２の溝部18内に導電体４が直接、埋設されることによって、縞構造の偏光部17が備えられている点である。従って、導電体４は溝部18に接触することで固定されている。
【００５９】
このような偏光子15の製造方法について図１５を参照しながら説明を行う。先ず同図(a)に示すように、光学的に透明な基板16の面上に複数の凹形の溝部14を形成する。溝部14の形成方法としては、フォトリソグラフィー露光技術、電子線描画技術、レーザーの二光束干渉露光技術などで露光した後、ドライエッチング又はウェットエッチングを実施する等の方法が挙げられる。他にも微細な凹凸構造を形成できる方法であるレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写の方法などを用いても良い。
【００６０】
次に、同図(b)に示すように、誘電体３の薄膜層を溝部14及び基板16の表面に形成する。誘電体３の形成は、液相析出法等により実施する。具体的には、誘電体成分が過飽和状態で含有される溶液（以下、処理液）に基板16を接触させて、処理液中の誘電体成分を溝部14及び基板16の表面に析出させて第２の溝部18を形成する。これによって幅がWで深さがHの溝部18が、間隔dで形成される。
【００６１】
次に、同図(c)に示すように、導電体４を溝部18に埋設する。この埋設方法としては無電解メッキが好適であるが、導電体成分を含有した溶液を誘電体３の層の上に塗布した後、加熱して、第２の溝部18に導電体４を埋設しても良い。
【００６２】
溶液を塗布する方法としては、キャスト法、ディップコート法、グラビアコート法、フレキソ印刷法、ロールコート法、スプレー法、スピンコート法等がある。
【００６３】
この方法では、溝部18と対に形成される凸部表面にも導電体４が残留するので、導電体４の埋設後に凸部表面に残留している導電体を、研磨やエッチング等で除去すれば良い。
【００６４】
理論的には、前記液相析出法により、溝部14内で誘電体３層が等方的に析出されると仮定されるが、実際の液相析出法では完全に等方的にはならないため、第２の溝部18側面は非平行状態に形成される。本実施形態に係る偏光子15では、その非平行形状をそのまま前記境界面５として使用する。従って、偏光子15の導電体４と誘電体３との間の各境界面５を拡大して観察すると、各境界面５は互いに平行ではなく、図３(a)又は図３(b)に示すように、非平行状態となるように形成される。
【００６５】
従って、非平行な分だけ各境界面５の長さが延長されるので、導電体４と誘電体３との接触箇所である境界面５の面積を十分に確保することができ、導電体４と誘電体３との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向から見たときの境界面５の形状の少なくとも一部を図３(b)に示すように曲面状に設定すると、直線形状に比べてより境界面５の面積を広大化することが出来るため、導電体４と誘電体３との密着性を更に向上させることが可能となる。
【００６６】
密着性の向上に伴って、偏光子15の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子15の信頼性向上も図れる。
【００６７】
更に、本実施形態では、境界面５を非平行形状のまま偏光子15を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００６８】
なお、誘電体３又は導電体４のどちらか一方は、Siなどの半導体に置き換え可能である。
【００６９】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る第４の実施形態の偏光子19を、図１６〜図１８を参照して説明する。図１６は本発明の第４の実施形態の偏光子を模式的に示す正面図であり、図１７は図１７の偏光子の平面図であり、図１８は偏光子19の製造工程を示す説明図である。なお、図１６〜図１８に示すx軸乃至z軸はそれぞれ対応している。なお、第４の実施形態の偏光子19に関する記述は、前記各実施形態の偏光子１，11，15と異なる点を主とし、重複する箇所は同一番号を付して説明を省略又は簡略化して記述する。
【００７０】
第４の実施形態が前記各実施形態と異なる点は、誘電体３が無く、光透過性の基板20面上に、凹形の複数の溝部22が互いに並んで刻設されると共に、この溝部22内の側面に導電体４を直接、形成することによって、偏光部21を構成し備えている点である。従って、導電体４は溝部22側面に接触することで固定されている。
【００７１】
このような偏光子19の製造方法について図１８を参照しながら説明を行う。先ず同図(a)に示すように、光学的に透明な基板20の面上に複数の凹形の溝部22を形成する。溝部22の形成方法としては、フォトリソグラフィー露光技術、電子線描画技術、レーザーの二光束干渉露光技術などで露光した後、ドライエッチング又はウェットエッチングを実施する等の方法が挙げられる。他にも微細な凹凸構造を形成できる方法であるレーザーアブレーションや、プレスによるパターン転写の方法などを用いても良い。これらの方法によって深さがHの溝部22が形成される。
【００７２】
次に、同図(b)に示すように、導電体４を溝部22の上方からスパッタ法やCVD法、無電解メッキなどにより、溝部22の側面に幅W、間隔dをもって形成する。溝部22と一対に形成される凸部の上面と、溝部22の底面の導電体を除去することによって偏光子19の挿入損失を向上させることが出来る。
【００７３】
本実施形態に係る偏光子19では、前記溝部22の形成工程時に溝部22内の側面に形成される非平行形状をそのまま前記境界面５として使用する。従って、偏光子19の導電体４と溝部22との間の各境界面５を拡大して観察すると、各境界面５は互いに平行ではなく、図３(a)又は図３(b)に示すように、非平行状態となるように形成される。
【００７４】
従って、非平行な分だけ各境界面５の長さが延長されるので、導電体４と溝部22との接触箇所である境界面５の面積を十分に確保することができ、導電体４と基板20との密着性を向上させることが可能となる。特に、平面方向から見たときの境界面５の形状の少なくとも一部を図３(b)に示すように曲面状に設定すると、直線形状に比べてより境界面５の面積を広大化することが出来るため、導電体４と基板20との密着性を更に向上させることが可能となる。
【００７５】
密着性の向上に伴って、偏光子19の偏光特性の安定化や、機械加工や組立工程中での偏光子の破壊を防止することが出来るので、機械加工や組立工程の容易化と、偏光子19の信頼性向上も図れる。
【００７６】
更に、本実施形態では、境界面５を非平行形状のまま偏光子19を形成するので、その分、製造公差を緩やかに設定することができ、製造の容易化と低コスト化を図ることが可能となる。
【００７７】
なお、導電体４を、Siなどの半導体に置き換えても良い。
【００７８】
又、前記各実施形態における溝部14、22、更に第２の溝部18の形状は凹形に限らず、例えば三角形状にしても良く、特に限定はされない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の偏光子は、光アイソレータや光アッテネータ、偏光ビームスプリッタ等と云った各種光学素子や装置等に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偏光子を模式的に示す斜視図。
【図２】図１の偏光子の平面図。
【図３】本発明の偏光子における導電体と誘電体又は導電体と基板との境界面の一          部を拡大した部分拡大平面図。
【図４】図１の偏光子の偏光動作を示す正面図。
【図５】誘電体ベース層の形成工程を示す説明図。
【図６】誘電体ベース縞を形成する工程を示す説明図。
【図７】導電体薄膜を形成する工程を示す説明図。
【図８】誘電体材料を埋設する工程を示す説明図。
【図９】誘電体材料並びに導電体薄膜の余剰部分の除去工程を示す説明図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る偏光子を模式的に示す正面図。
【図１１】図１０の偏光子の平面図。
【図１２】第２の実施形態の偏光子の製造工程を示す説明図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る偏光子を模式的に示す正面図。
【図１４】図１３の偏光子の平面図。
【図１５】第３の実施形態の偏光子の製造工程を示す説明図。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る偏光子を模式的に示す正面図。
【図１７】図１６の偏光子の平面図。
【図１８】第４の実施形態の偏光子の製造工程を示す説明図。
【図１９】従来の偏光子の一例を示す正面図。
【図２０】図１９の偏光子の偏光動作を示す正面図。
【図２１】図１９の偏光子の平面図。
【符号の説明】
【００８１】
１、11、15、19        偏光子
２、12、16、20        基板
３                    誘電体
４                    導電体
５                    境界面
６                    誘電体ベース層
７                    誘電体材料
８                    偏光膜
９                    TE偏光
10                    TM偏光
13、17、21            偏光部
14、22                溝部
18                    第２の溝部
【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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