光の伝搬方向に振動する光「Z偏光」をつくります。結晶や分子の配向の3次元測定に威力を発揮。ZPol は光の進行方向(z方向)に振動する光「z偏光」をつくり出します。光は横波、x偏光とy偏光で、zには偏光しないと考えがちです。しかし、3次元空間には当然z方向の偏光も存在します。ナノフォトンのZPol は、これまで忘れられていたz 偏光を簡単に作り出します。ZPol は、結晶や分子の配向をxとyとzの3次元で測定することを可能にします。

Z偏光素子 ZPolの大幅値下げを実現!

Z偏光素子の製造方法等の見直しによる製造コストの大幅な低減により中心波長532nm, 785nmの4分割の素子について価格を280,000円に値下げ致しました。この機会に是非ご購入を検討ください。

使用方法

直線偏光した光をZpol に入射すると、ラジアル偏光ができ、そのラジアル偏光した光をレンズで集光します。レンズ集光により各光線は角度分散を持ち、それらの干渉によりz方向に大きな電場成分を持つ光の場を作り出すことができます。お好みによりアジマス偏光も作ることができ、その場合には電場のz成分をゼロにした集光場を作り出すことができます。

波長

標準波長: 532nm, 633nm, 785nm(その他の波長についてはお問い合わせください。)
フェムト秒超短パルスレーザーにも対応可能。

使用例

下の図は、カーボンナノチューブのラマン散乱測定にZPol を適用した例です。ZPol を用いてx偏光とz偏光を切り替えて測定した結果です。x軸上にあるナノチューブの呼吸振動(チューブの軸に垂直方向に振動)がz偏光により高感度に計測されていることが分かります。

▲カーボンナノチューブのチップ増強ラマン散乱スペクトル。ZPolでz偏光、x偏光を切り替えて特定のラマンモードを選択的に検出。 
参考: Y. Saito et al., Chem. Phys. Lett. 410, 136 (2005).)(理研ナノフォトニクス研究室提供)

仕様

中心波長素子ごとに設定された波長
中心波長における
透過率
95%以上
リタデーション精度中心波長において±0.05λ
波長板の軸方位精度±2°
有効径10mm
ホルダ外径25mm
有効径10mm

よくあるご質問

使用可能波長幅は?

ZPolの使用可能帯域幅は下記の通りです。

  • マルチオーダー波長板(標準品):中心波長±0.5%
  • ゼロオーダー波長板(特注品):中心波長±4%

損傷しきい値は?

素子表面が清浄な場合、経験的にCWで10W/cm2まで使用できます。それ以上の高強度レーザーに対して使用すると、接着剤が焼けてしまう可能性があるため、接着剤を使わないハイパワー対応モデル(特注品)の使用を推奨しています。ハイパワー対応モデルであれば、CWで1000W/cm2まで使用できます。ただし、素子のレーザー耐性は使用環境、素子の表面状態などの使用条件に大きく依存しますので、損傷しきい値は保証値ではありません。

パルスレーザーでも使用可能?

パルス幅が5ps以上であれば、マルチオーダー波長板(標準品)が使用できます。フェムト秒のパルスレーザーを使用する場合には、レーザーの波長の幅が広いために、ゼロオーダー波長板(特注品)を使用します。また、よく使われるチタンサファイアレーザー(典型的には800nm, 100fs, 80MHz, 平均1W)の場合には、ZPolに直接入射すると接着剤が焼ける可能性があるため、接着剤を使わないハイパワー対応モデル(特注品)を推奨しています。

製品中の4つの偏光素子の偏光方向は?

4つの波長板それぞれの軸方位は下図のとおりです。直線偏光のレーザービームを入射させることで、ラジアル偏光ビームが生成されます。

偏光素子同士を接合している部分の光学特性は?

接合部分は透明な接着剤です。接着剤は等方的で最大厚さは100μmです。また、接合部に関する使用は公開していません。

レーザーの導入方法は?

接合部分の影響を避けるために、なるべくビーム径を広げた状態で、ZPolに入射させることをおすすめしています。

光軸に対する素子傾きの許容角度は?

評価データはありませんが、経験上、入射角はほぼ0度にする必要があります。

素子の分割中心と光軸中心の許容位置精度は?

評価データはありませんが、経験上、光軸中心許容位置精度は±0.1mm程度が目安です。

理想的な使用環境(光学系の組み合わせなど)は?

Z偏光を生じさせるためには、コリメートされた直線偏光のレーザービームを、素子の中心に、素子の表面に垂直に入射し、素子を透過した光をレンズで集光します。生成されるZ偏光の強度は、集光に用いるレンズのNAの4乗に比例するため、NAの大きなレンズの使用をおすすめしています。素子を透過した光を、ミラーなどで反射させずに、直接、レンズで集光するのが理想的です。やむを得ずミラーで反射させる場合には、入射光のP偏光とS偏光成分に対して、位相差を生じさせない特別なミラーを使用するのが理想的です(当社ではこのようなミラーの取り扱いはありません。光学用ミラーのメーカーにご相談ください)。

使用している材質は?

ZPolの材料は人工水晶(水熱合成法で成長させた石英(SiO2)の結晶)です。

4分割と8分割とでどのような違いがある?

8分割の方が生成させるZ偏光の強度が15%ほど高くなります。

リタデーションはどのように保証される?

高品質の人工水晶の複屈折率は、ロットに関係なく文献値とほとんど一致します。そのため、波長板の厚さを測定し、文献値の複屈折率と測定した厚さからリタデーションを求め、これが公差内であることを確認することで、リタデーションを保証しています。

指紋などの汚れを取るには?

ブロアでホコリを飛ばした後で、綿棒にイソプロピルアルコールまたはアセトンをつけて拭きとってください。強くこすると傷がつきますので、そっとなぞる感じで拭いてください。中心から渦巻状に外に向かって拭いてください。1回で汚れが取れない場合は、同じ綿棒を2度使わず、新しい綿棒を使用してください(同じ綿棒で溶剤の2度づけは禁止です)。溶剤は試薬用をおすすめします。溶剤は、直ちに蒸発する程度の量をつけてください。

Z偏光が生成していることを簡単に確認するには?

簡単とは言えませんが、以下の2つの方法で確認できます。

  • 金属めっきしたAFMのチップを近づけると、Z偏光成分が強く散乱されるため、分布を調べることができます。
  • ラマン顕微鏡に組み込み、アルファ石英などのラマンテンソルが既知のサンプルを測定して結果から判断できます。