[发明专利]光学元件

说明书

光学元件(1A)具备包括相对于太赫兹波的折射率相互不同的第一折射率层(4)及第二折射率层(5)的层叠体(P)，层叠体(P)具有层叠有多个由第一折射率层(4)和第二折射率层(5)构成的配对层(6)的配对层组(7)，第一折射率层(4)的厚度及第二折射率层(5)的厚度均小于太赫兹波的波长，配对层(6)分别对应于第一折射率层(4)和第二折射率层(5)的厚度之比而具有相对于太赫兹波的规定的有效折射率。

技术领域

本发明涉及一种光学元件。

背景技术

近年来，为了实现使用太赫兹波(太赫兹波段的电磁波)的各种技术，进行能够在太赫兹波段使用的光学元件的研究开发。例如在非专利文献1(GongjieXu,et al.,0.1-20THz ultra-broadband perfect absorber via a flatmulti-layer structureOpticsExpress 24,23177(2016))中公开了一种太赫兹波的吸收体。在该非专利文献1中，例示了通过氧化钛微粒或中空的聚苯乙烯小球体之类的纳米粒子调整折射率的反射防止膜设置于高掺杂硅基板上的方式。

发明内容

作为光学元件，除了上述的吸收体之外，还可举出透镜、偏振器、分光器、传感器等各种元件。在能够在太赫兹波段使用的光学元件的构建时，相对于太赫兹波的折射率的调整成为重要的技术事项。在上述的非专利文献1中，控制分散于树脂中的纳米粒子的浓度而形成任意的折射率层，从纳米粒子的浓度高的折射率层依次层叠，由此制作太赫兹波的吸收体。然而，在这样的方法中，因为需要制作与各个折射率层对应的多个浓度的复合材料，所以存在光学元件的制造工序复杂这样的问题。

本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于，提供一种制造简单且相对于太赫兹波的折射率的调整容易的光学元件。

为了解决上述问题，本申请发明人们在重复深入研究的过程中着眼于光的波长和构成光学元件的层的厚度的关系。于是，发现了在构成光学元件的层的厚度相对于太赫兹波的波长足够小的情况下，该层不具有相对于太赫兹波的灵敏度。在可见光的波长频带中，为了使构成光学元件的层的厚度相对于光的波长足够小，例如需要将层的厚度设为1nm以下，这样的层的制造方法非常有限。另外，在可见光区域中，即使不考虑光的波长和层的厚度的关系，也存在许多光学元件的选项。另一方面，太赫兹波的波长频带比可见光的波长频带靠长波长侧，能够使构成光学元件的层的厚度相对于光的波长足够小。因此，本申请发明人们获得通过组合不具有相对于太赫兹波的灵敏度的层而能够实现制造简单且相对于太赫兹波的折射率的调整容易的光学元件的见解并直至完成本发明。

本发明的一方面所涉及的光学元件具备包括相对于太赫兹波的折射率相互不同的第一折射率层及第二折射率层的层叠体，层叠体具有层叠有多个由第一折射率层和第二折射率层构成的配对(pair)层的配对层组，第一折射率层的厚度及第二折射率层的厚度均小于太赫兹波的波长，配对层分别对应于第一折射率层和第二折射率层的厚度之比而具有相对于太赫兹波的规定的有效折射率。

在该光学元件中，第一折射率层及第二折射率层均成为小于太赫兹波的波长的厚度。因此，第一折射率层及第二折射率层不具有相对于太赫兹波的灵敏度，由第一折射率层和第二折射率层构成的配对层的有效折射率对应于这些层的厚度之比而可取第一折射率层的折射率和第二折射率层的折射率之间的值。因此，在该光学元件中，通过配对层中的第一折射率层的厚度和第二折射率层的厚度之比的调整，能够将相对于太赫兹波的有效折射率调整到所希望的值。另外，在该光学元件中，因为仅使用折射率相互不同的两种折射率层而获得所希望的折射率，所以与制作与各个折射率层对应的多个浓度的复合材料的情况相比，制造变得容易。

也可以是如下方式：光学元件还具有支承层叠体的主体部，在配对层组中，越是接近主体部的配对层，相对于太赫兹波的配对层的有效折射率越是接近相对于太赫兹波的主体部的折射率。在该情况下，能够将伪蛾眼构造形成于主体部。因此，能够将相对于太赫兹波频带宽的反射防止构造形成于主体部。因为该构造仅使用两种折射率层而形成，所以也能够维持制造容易性。