技術紹介 - 株式会社フォトニックラティス

偏光を操る

「偏光」は「強さ」「色」と並ぶ光の性質を表す重要な要素の一つです。

人間の目では偏光の違いを区別することはできないため、その違いを実感することはありません。

しかし液晶テレビをはじめ、光通信、光を用いた計測、レーザを用いた加工など、偏光を積極的に利用する技術が身近なところから拡がろうとしています。

現在、光を用いた技術開発では偏光をいかに巧みに「操る」かが重要になっています。

当社のフォトニック結晶技術を用いることで、光の持つ可能性を最大限に引き出すことが可能になります。

偏光を操る材料として水晶などの「結晶」が古くから使われてきました。
「結晶」とは原子が規則正しく並んだ状態を指します。

光はその構造の規則性を感じて、偏光の向きを変えたり、分岐したりと特徴的な振る舞いを示します。
規則性は自然界の結晶では、一つの結晶で1種類しか持つことができません。

一方、フォトニック結晶は構造の規則性を人工的に作る技術です。
そのため場所を選んで規則性を自由に制御することができるのです。

つまりフォトニック結晶を用いることで、自由に偏光の面分布を制御することが可能となります。

このように魅力的な技術であるフォトニック結晶ですが、実用化にはその実現方法が鍵となります。

1996年に当社創業者川上により実用的なフォトニック結晶製造方法として自己クローニング法が提案されました。

周期的な凹凸を形成したガラスの基板の上に屈折率の異なる材料を交互に積み重ねていくという極めてシンプルな方法です。

一般的な成膜技術では凹凸の上に膜を付けても、凹凸がすぐ埋まってしまいますが、自己クローニング法では一定の角度の斜面を持つ周期構造が安定して形成されます。

自らの形を複製していくようにプロセスが進むため、「自己クローニング法」と名付けられました。

自己クローニングフォトニック結晶は、面内に異方性をもつ光学多層膜で、偏光子や波長板などの馴染みのある機能が実現します。

自己クローニングフォトニック結晶の最大の強みは、異方性軸を面内に任意配置できる点です。

例えば、数μmサイズの領域を超高集積できます。
また、軸方位を曲線で構成させることも可能です。
これにより、耐久性の高い高度な光学素子が実現します。

これまでにない光学素子で新たなアプリケーションを生み出す、そんなシーズが自己クローニングフォトニック結晶です。

自己クローニングフォトニック結晶技術により実現した偏光フィルタアレイとイメージセンサを組み合わせた弊社独自の偏光計測センサです。

従来の偏光計測に必要とされていた回転検光子機構を不要とし、偏光情報を高速且つ面分布情報として測定することを可能としました。

隣接する4画素の比較、演算により偏光情報を計測します。

4画素の光強度をグラフ化しフィッティングすると、45度刻みではなく、あらゆる角度の偏光方位を算出することができます。

この計算を全画素で行うことで偏光の高速且つ面分布計測を実現しました。