Coherentは、赤外線光学における数十年の経験と、メタ光学およびナノパターニングにおける最新の進歩を活用して、これまでにない性能と信頼性を実現する革新的な赤外偏光子ファミリーを開発しました。これにより、量子カスケードレーザ（QCL）に基づく大気リモートセンシング、赤外線マシンビジョンシステム、前方赤外線（FLIR）イメージャ、さらには天文学など、様々な中波長赤外線（MWIR）および長波長赤外線（LWIR）アプリケーションでの成果が向上します。
IR偏光子の課題
偏光子は、あらゆる種類の光学系、特にレーザで広く使用されている部品です。偏光子の製造には、いくつかの異なる技術が使用されています。これらは、可視光と近赤外光で非常に良好に機能します。
しかし、MWIR（3µm～5µm）やLWIR（7µm～14µm）のスペクトル範囲など、より長い波長の偏光子を製造することは、長い間課題となっていました。これは、とりわけ薄膜技術に基づく偏光子に当てはまります。なぜなら、赤外線透過性材料の光学特性とコストにより、短波長の偏光と同レベルの性能と信頼性を備えた偏光子を経済的に構築することが容易ではないからです。これらの問題は、最も一般的に使用されるビームスプリッタ基板材料であるシリコンが6µm超では透過しないため、LWIRデバイスでより顕著になります。
薄膜デバイスの制限を回避するため、従来は解決策として「ワイヤグリッド」偏光子（WGP）が使用されていました。WGPは、平らな透過性基板上の一連の平行な導電性構造（金属線など）で構成されています。ワイヤ間の間隔は光の波長よりも小さく、各ワイヤの幅は隣接するワイヤ間の間隔よりもはるかに小さくする必要があります。
ワイヤの長手方向に偏光された入射光は、電子をワイヤの長さに沿って自由に移動するように誘導します。これにより、ワイヤアレイは従来の金属コーティングされた鏡のように機能し、光が反射されます。
入射光がワイヤに対して垂直に偏光している場合、導体の幅が狭いため、電子は遠くまで移動できません。その結果、電流はほとんど、あるいはまったく発生しません。したがって、反射が妨げられ、ほとんどの光が通過します。
ワイヤグリッド偏光子には、導電性のストライプが配列されています。ストライプに平行に偏光された光、つまり電場がストライプの長さ方向に振動する光は、ストライプ内に電流を誘導します。これにより、光が反射します。ストライプの幅が狭く、その方向には大きな電流が流れないため、ストライプに垂直に偏光した光は電流を誘起せず、単に通過します。
ワイヤコヒーレント偏光子は優れているか
しかし、WGPには独自の問題がありました。大きな問題は、通常、線材としてアルミニウムが使用されていることです。しかし、アルミニウムは特に高温にさらされると酸化し、偏光子の性能が低下します。ワイヤに保護層を設けても、この酸化を防ぐことはできません。また、このアプリケーションにはあまり一般的に使用されていない銅と銀の両方が、同じ欠点を抱えています。
Coherentは、これらのレガシーデバイスの欠点を克服するために、多くの技術的進歩を適用しました。まず、酸化しない別の不活性金属をワイヤに使用するように切り替えました。これにより、特に高温多湿にさらされた場合に、デバイスの寿命が延び、信頼性が向上します。
次に、メタ光学面の製造における数十年の経験を応用して、より良いワイヤ構造を作り出しました。Coherentの高度なフォトリソグラフィ法により、ワイヤの形態をより正確に制御し、WGPの全体的な光学性能を向上させることができます。具体的には、偏光子の消光比（光学部品が所望の偏光をどれだけうまく通過させ、望ましくない偏光を除去するかを示す尺度）を上げることが含まれます。また当社の技術により、特定の波長または波長範囲に対して性能を高度に最適化することもできます。また、大量生産におけるユニット間の一貫性が高まります。
シリコン基板上のCoherentワイヤーグリッド偏光子。
材料と薄膜反射防止コーティングにおけるCoherentの能力も、特にLWIR偏光子で発揮されます。このスペクトル範囲では、基板材料としてシリコンではなくZnSを使用します。他社もZnSを使用していますが、この材料をCoherentのナノリソグラフィ技術と組み合わせることで、優れた結果を得ることができます。
当社はすでに、この新世代の高性能で信頼性の高いWGPを使用して、QCLメーカー向けに製造されているファラデーアイソレータを改良しています。Coherentのワイヤグリッド偏光子の活用方法について詳しくは、こちらをご覧ください。
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