広帯域１／２波長板の用途について

１／２波長板は入射直線偏光の向きを変える作用をすることは、勉強してわかりました。広帯域１／２
波長板というものがありますが、どのような用途に使うのでしょうか。例えば可視域で使用する広帯域１／２波長板などです。
１／２波長板通過後、直線偏光の向きは波長が変化しても同じなのでしょうか？
それとも波長が変化すると次第に向きが変わるのでしょうか？
それぞれの用途は何でしょうか？
ご回答よろしくお願い致します。

質問者からの補足コメント

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  ginlime様、わからないことは沢山あるのですが、今は広帯域1/2波長板のことでお願い致します。メーカの説明欄に「1/2波長板は入射光の電界振動方向（偏光面）にπ（＝λ/2）の位相差を与えます。入射光の偏光面が波長板の高速軸（或いは低速軸）に対してθ°の方位角で入射した時に、その振動方向を（2×θ°）回転させることができます」とありました。この説明は1枚の1/2波長板で特定波長のみのことかはわかりませんが、広帯域なら板を１枚でなく厚さや回転角度を変えて何枚か貼り合わせて使用していると思います。今、方位角Θをある値に定めて、広帯域1/2波長板に、いろいろな波長の直線偏光を入射させたとき、この板を通過した直線偏光の向きは波長により異なっているような気がします。ではこの用途は何でしょうか、また向きが異ならないのであれば、それはそれでこの用途は何でしょうか、ということですが如何でしょうか。

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/03/19 10:04

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  tknakamuri様、ご回答は特定波長使用１／２波長板に関しての用途だと思います。可視域で使用する
  広帯域１／２波長板の用途はどうでしょうか。

  No.4の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/03/19 22:02

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  tknakamuri様、”用途は白色光や可変波長光源の偏向制御”とのことですが、どのように広帯域１／２
  波長板がいかされるのか、お手数をおかけできませんので、すぐにお分かりになる範囲で、よろしければ教えて下さい。

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/03/19 22:08

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  tknakamuri様、１／２波長板の場合、直線偏光の向きを変える（偏光のローテータ）ことはわかります。可視域使用の広帯域１／２波長板では波長により回転角度が異なると思います。例えば「波長が大きく切り替えられるレーザ」にこの広帯域１／２波長板を使った場合、波長可変レーザの波長ごとに
  広帯域１／２波長板通過後、偏光の向きが異なると思いますが、それがどのようにいかされているのでしょうか。言い換えますと、波長ごとに偏光の向きが変わることの利点は何でしょうか、という質問です。

  No.5の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/03/19 23:58

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  １／２波長板とは、入射直線偏光を波長板通過後も直線偏光になっており、さらにその向きを変える（回転する）作用をするものであり、広帯域１／２波長板とはそれが広い波長範囲で成立している波長板と理解しているのですが。さらに偏光の向きまでも変わらないのでしょうか？”波長毎に変わらないように工夫したものが「広帯域」”という内容が書かれているサイトがあれば教えて下さい。また、波長毎に変わらないようにした広帯域１／２波長板であれば、”白色光や可変波長光源”（の偏光制御）に使う利点は何でしょうか。偏光制御とは具体的にどのようなことでしょうか。長くなりまして申し訳ございません。

  No.6の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/03/20 07:51

No.7 回答者： optscience 回答日時： 2016/03/25 04:59

可視域で広帯域波長板を使うニーズで一番多いのは液晶ディスプレイです。

（が正確な1/4とか1/2ではなく補正をするための味付けがされた波長板かと思いますが）

おっしゃる通り普通の波長板は波長によってリタデーションがことなります。380nmと760nmではリタデーション量が単純に倍になります。材料の屈折率分散の影響もありますが、基本は波長だけでこれだけずれますので、広帯域で同じ1/4波長のずれを作るには工夫がいります。（アクロマティック波長板や、マルチオーダー、コンプレックスなども手掛かりに勉強してみてください）
液晶ディスプレイは90度に直行した偏光子を使って黒色をつくります。液晶の複屈折を利用して偏向を回して光を透過させます。基本はこうなのですが、波長ごとに液晶自体の位相差が異なってるので色ごとにをうまく出せなくなります。なので広帯域が必要になります。（補正用のフィルムと液晶と二つ合わせて広帯域で1/2波長となってると思ったらわかりやすいかもしれません）

またNo6の回答者の方が答えていますがCD,DVD、ブルーレイのピックアップ系もメジャーな形です。
一つのセンサーで違うレーザー（CDなどのレーザーは波長可変ではなく、その波長の数だけLDを入れますがコンパクトにするためにピックアップレンズとセンサを共用します。）この光を読み取るには光路が異なったビームを合成する（あるいは分解）必要があるのはわかりますよね？この時に偏向ビームスプリッタを使うことが多いのです。この偏向ビームスプリッタで光路を分割、合成する際に入射光の状態をＰ偏光⇔Ｓ偏光と変換させるためにも波長板をつかいます。（このとき1パスなら1/2波長板、反射系で2回通ってしまうなら1/4波長板を選択します。マイケルソン干渉計の原理を勉強されると理解がしやすいかと思います。）
この時に波長ごとにリタデーションが変わってしまうと、すべての波長でビームを導くことができません。

最近のトレンドというか流れは直線偏光偏向方向回転だけでなく、円偏光への変換や回転方向の制御にも増えてきており、こういった偏向状態を計測するための装置（エリプソメーターやストークス計）も需要が増えてるかと思います。こういった測定器にも1/4波長板は使われます。もちろん計測機ですのでいろんな波長で測ることが要求されますので、広帯域の波長領域で正確に1/4波長板が必要になってきます。。

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/03/20 00:16

>波長ごとに偏光の向きが変わることの利点は何でしょうか

波長毎に変わらないように工夫したものが「広帯域」なんですが・・・

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/03/19 22:48

>どのように広帯域１／２波長板がいかされるの

１／２波長板波長版は偏向のローテーターという
基本的な部品なのでその応用自体は無数にあるのですが、
＃コンデンサとコイルの用途は何？と聞くようなものです。
「広帯域」を知りたいのでしょうか？

例えば、BD とDVDとCDの光ピックアップの光学部品として
使う場合、波長板を共用したい というような用途になると思います。

波長が大きく切り替えられるレーザもあります。
そういう光源の光回路で無調整で使える波長板は
重宝するでしょう。

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/03/19 19:41

ANO2です。

念のため。

波長板というのは、光の位相を変えるためのものではなく
光は垂直に交わる2つの偏波方向に波を分解出来ますが、
波長板は其々に異なる位相を加え、偏波間の位相ズレを意図的に
作り出すものです。このズレ量が180°のものを1/2波長板
といいます。

1/2波長板は光の偏向方向を回すのに利用します。たとえばレーザーは
ブリュースター窓のため特定の偏向方向のみの光を出力するので、
それを入力側が必要な偏向方向へ調整するのに1/2波長板を使います。

No.3 回答者： ginlime 回答日時： 2016/03/19 17:58

λ/2波長板の機能が、入射光にλ/2の位相差を

与えることであるならば、広帯域波長に適合
させるために、光学計算をして積層しているのであれば、
広帯域の全領域で、多少の誤差はあれ、λ/2の位相差を
与えるものであるはずです。
考えられる用途は、直線偏光の位相を逆位相にする事から
特定波長なら計測機器などで考えられますが、広帯域であれば
液晶ディスプレイなどの何か？ですが思い当たりません。

この回答へのお礼

広帯域1/2波長板は液晶デスプレイ等にも利用されているのですか。どのように
広帯域1/2波長板がいかされているのか、原理などわかりましたら、他用途も含め、また教えて下さいませ。

お礼日時：2016/03/19 22:12

No.2 回答者： tknakamuri 回答日時： 2016/03/19 13:20

複数の光学材料を組み合わせることで広帯域の

波長板が作れます。但し製品によっては±15度くらいの位相誤差を
伴うので、メーカとよく相談した上で使って下さい。
ものによって全然違います。高いのは6枚くらい
貼り合わせた構造です。

普通製品に波長ー位相特性が添付されてます。
#だいぶ昔の知識なので、メーカに電話した方が確実(^-^;

用途は白色光や可変波長光源の偏向制御とかかな。
扱う波長の範囲が狭いなら要らないですね。

No.1 回答者： ginlime 回答日時： 2016/03/18 22:30

１/４波長版との使い分けは要りませんか。

１/２は位相差を
１８０度ひっくり返すだけですから、向きは反対です。
偏光の方向は変わります。
位相差と言う考え方で元の光との違いを考えてください。