[发明专利]偏振光分离元件及其制造方法和光拾取装置

说明书

本发明涉及用于各种光学装置的偏振光分离元件及其制造方法。

作为用于CD、DVD、MO等的光记录盘和光磁记录盘(下文称为光盘)的记录、再现的光拾取装置，如图5(A)所示，其构成使从激光光源21射出的激光LA经偏振光分离元件1A、1/4波长板22及物镜23，聚光于光盘24的记录面241，其返回光LB再次经物镜23、1/4波长板22及偏振光分离元件1A到达光接收元件25。

用于这种光拾取装置2A的偏振光分离元件1A，通常为了提高利用效率，设定其特性使寻常光和非常光中任一个不衍射，则另一个全部衍射(在本申请说明书下文中，这种特性称为全偏振性)。因此，从激光光源21射出的激光LA，例如在偏振光分离元件1A中作为寻常光不衍射，则由光盘24返回的光LB，在再次入射至偏振光分离元件1A前，通过波长板22已成为非常光，因而由偏振光分离元件1A衍射，作为1级衍射光到达光接收元件25。因此，若使用这种全偏振性的偏振光分离元件1A，则从激光光源21射出的激光LA全部聚光于光盘24的记录面241，而且返回光LB的1级衍射光以其理论最大值到达光接收元件25，激光功率的利用效率高。

但是，在光盘24中，至记录面241的衬底242有大的双折射时，若使用这样的光盘24，返回光LB可能不到达光接收元件25。例如，若通过光盘24的衬底242的双折射，激光LB受到与1/2波长板相等的作用，则从激光光源21射出的激光LA与其返回光LB均成为寻常光，因而，如图5(B)所示，返回光LB在偏振光分离元件1A不衍射，直接通过，不到达光接收元件25。

本申请发明者提出了在光拾取装置中不使用已说明过的全偏振性的偏振光分离元件1A，而使用具有对寻常光和非常光两者均产生衍射光特性(在本申请说明书中，下文称为部分偏振性)的偏振光分离元件的技术方案。

这种部分偏振性的偏振光分离元件可用与采用铌酸锂制造全偏振性的偏振光分离元件时相同的方法制作，例如可通过下述步骤加以制造：在铌酸锂单晶上周期性地进行质子交换而形成周期光栅，在该周期光栅的质子交换区域上形成SiO2等的光学各向同性透明膜。但是，为了形成铌酸锂单晶，需要特别的制造装置，在偏振光分离元件的制作中，需要进行很费时的处理。而且，由于铌酸锂质脆，在处理过程中破碎多，成品率低。又，铌酸锂材料本身价高。因此，存在偏振光分离元件非常昂贵这样的问题。

本发明鉴于上述问题而作出，其目的在于提供不采用特别的制造装置也能容易且廉价地制造的部分偏振性的偏振光分离元件及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明所述的偏振光分离元件包括：光学各向同性衬底；在所述光学各向同性衬底的光入射面和光出射面中至少一个面上形成的聚二乙炔衍生物构成的薄膜；周期光栅，通过在所述薄膜表面形成的凹凸及两种色彩的周期构造，使寻常光和非常光中一个的入射光产生至少1级衍射光，对另一个的入射光则产生0级衍射光和1级衍射光。

在本发明中，为了形成部分偏振性的偏振光分离元件，使用聚二乙炔衍生物。聚二乙炔衍生物薄膜可用蒸镀(真空镀敷)及紫外线聚合等方法简单地制作。因而，与使用铌酸锂的情况相比，可容易且廉价地加以制作。又，由于聚二乙炔衍生物双折射率大，可制作得簿。因此，可制作小型的偏振光分离元件。而且，由于聚二乙炔衍生物构成的薄膜仅通过蒸镀然后紫外线聚合，即可在面上均匀形成，适合于制作棱镜、平面镜等复合元件。

在本发明中，构成上述周期光栅的凹凸的凹部，通过对聚二乙炔衍生物构成的薄膜有选择地照射紫外线而形成。即，本申请的发明人对聚二乙炔衍生物的特性、物性等进行各种实验，结果发现，若有选择地向聚二乙炔衍生物构成的薄膜照射紫外线，则在照射部分折射率变化的同时，照射部分自然收缩成为凹部。因而，通过向聚二乙炔衍生物构成的薄膜表面有选择地照射紫外线，可形成凹凸状的周期光栅，与蚀刻等方法比较，可容易且精度良好地形成具有细微凹凸图形的周期光栅。

在本发明的偏振光分离元件用作偏振系统光拾取装置的光束分离器时，上述周期光栅最好设定成使对一个入射光，产生最大的1级衍射光。若把这样构成的偏振光分离元件用于偏振系统光拾取装置的光束分离器，在激光不受光盘双折射影响时，可使光接收元件的光接收量为最大。