[发明专利]叠层波片及使用该叠层波片的光拾波器

说明书

技术领域

本发明涉及叠层波片，特别涉及可任意设定所层叠的至少一个波片的相位差从而容易地实现所期望的相位差、并且可实现更宽频带化的叠层波片。

背景技术

在对CD或DVD等光盘进行信息的记录或再现时使用光拾波器，在该光拾波器中使用1/4波片，该1/4波片用于把照射到光盘上的直线偏振光的激光转换为圆偏振光的激光。1/4波片是使用具有双折射性的材料进行相位调制的光学元件，具有将入射的直线偏振光光线转换为圆偏振光光线的功能。

另一方面，波片的相位差是波长的函数，因此具有当所使用的波长改变时相位差也改变的波长依赖性。因此，当多个不同波长的激光入射到波片时，相位差按照各波长而改变，从而产生无法将波片的相位差维持恒定的问题。

于是，为了解决该问题，在日本特开平10-68816号公报中公开了一种使1/4波片宽频带化的技术。

图7示出日本特开平10-68816号公报中公开的以往的宽频带1/4波片的外观结构。图7(a)示出从入射方向观察波片时的平面图，图7(b)示出侧视图。该宽频带1/4波片由具有规定相位差的2张波片层叠而成，按照各自的光轴以规定的角度交叉的方式将1/2波片和1/4波片粘合在一起，从而得到所期望的作为1/4波片的性能。如图7所示，发挥宽频带1/4波片作用的叠层波片101是将第一波片102和第二波片103按照第一波片102的光学轴方位角(以后，称为面内方位角)θ1为15°、第二波片103的面内方位角θ2为75°的方式进行层叠而成的。

接着，说明该以往的宽频带1/4波片的设计方法。

以下，关于构成宽频带1/4波片101的2张波片，使用示出入射到宽频带1/4波片101的光线的偏振光状态的邦加球(Poincare Sphere)来进行说明，在此，设第一波片102的相位差Γ1为180°且面内方位角为θ1，第二波片103的相位差Γ2为90°且面内方位角为θ2。其中，第一波片102的相位差Γ1(＝180°)及第二波片103的相位差Γ2(＝90°)分别是某一基准波长(设计波长)λ0的相位差。

图8表示示出入射到以往的宽频带1/4波片101的光线的偏振光状态的邦加球。在此，宽频带1/4波片101由光轴为θ1的1/2波片102和光轴为θ2的1/4波片103构成，但在邦加球上1/2波片102的光轴以直线R1表示，1/4波片103的光轴以直线R2表示。

在图8中，当从邦加球的赤道上的规定位置P0入射作为与赤道平行的直线偏振光的光线时，首先，在基准波长λ0的情况下，光线被1/2波片102以光轴R1为中心旋转180°而移至P1，接着被1/4波片103以光轴R2为中心旋转90°而到达P2(北极)，从而可知从叠层波片101射出的光线变为圆偏振光。在此，为了使P2成为邦加球的极点，θ1和θ2满足下式即可。

θ2＝2θ1+45    ····(101)

如上所述，当入射光的波长在基准波长(设计波长)λ0到波长λ1～λ2之间(λ1＜λ0＜λ2)变化时，由于波片所具有的波长依赖性，第一波片102和第二波片103的相位差分别从180°和90°开始变化。此时，设第一波片102的变化量为ΔΓ1，第二波片103的变化量为ΔΓ2。在此，当因入射光的波长变化引起波片的相位差改变，从而入射光从P0经第一波片102的调制而本应到达的邦加球上的P1偏移到P1′时，如果满足上述变化量ΔΓ1和ΔΓ2成为连接邦加球上的P1和P1′的球面上的同一线段的条件，则P2总是可以到达邦加球的极点。

于是，当近似地用直线连接P1和P1′且利用余弦定理来表示ΔΓ1、ΔΓ2、θ1之间的关系时，则得到

cosΔΓ2＝1-2(1-2cos2θ1)(1-cosΔΓ1)    ····(102)

如果设为第一波片102和第二波片103使用相同波长分布的材料，则由于各自的相位差为180°和90°，ΔΓ1和ΔΓ2满足以下关系：

ΔΓ1＝2ΔΓ2    ····(103)

将式(103)代入式(102)，得到θ1。

并且，根据式(101)得到θ2。

因此，通过按照上述这样设定θ1和θ2，可以抵消第一波片102和第二波片103分别具有的波长依赖性。

根据以上的结果，为了使叠层波片101发挥宽频带1/4波片作用，以下的条件是必须的。

第一波片102      相位差Γ1        180°

                 面内方位角θ1    15°

第二波片103      相位差Γ2        90°