強誘電性液晶を用いた斜め入射型偏光制御素子の一設計法

摘要

フリースペース型光スイッチの一構成として筆者らは先に平板型の偏光制御型光スイッチを提案した．本論文ではこのスイッチのキーデバイスである斜め入射型液晶偏光制御素子の設計理論について報告する．このスイッチでは液晶素子の偏光制御による光路の切換を動作原理としているので，液晶面に対して斜めに入射した光波の偏光方向を印加電圧により正確に90°スイッチできる素子を開発する必要がある．従来このような特性に近い素子が得られることは実験的にわかっていたが，一般的な設計方法は不明であった．本論文では強誘電性液晶を用いた素子について，任意の角度で光が入射した場合の偏光制御特性をジョーンズマトノックスにより理論解析し，出射光の偏光方向を正確に90°変化させる条件を求め，これをもとに素子の液晶層厚，液晶光軸角等の最適設計値を数値計算する．また，波長0.85μmで試作した素子の偏光制御特性を実測し，本設計法の妥当性を示す．