JP2001508887A

JP2001508887A - 吸収誘発オン／オフ切替えおよび変調を有する高効率チャネルドロップフィルタ

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Publication number: JP2001508887A
Application number: JP50276799A
Authority: JP
Inventors: サンフィファン; ピエールアールヴィルヌーブ; ジョンディージョアンノポーラス; ブレントイーリトル; ハーマンエイハース
Original assignee: マサチューセッツインスティトゥートオブテクノロジー
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2001-07-03
Also published as: US6101300A; WO1998057207A1; US6512866B1; CA2293660C; CA2293660A1; EP0988569A1

Abstract

(57)【要約】高効率チャンネルドロップフィルタ。このフィルタは、２つの導波ガイドの間に設けられた共振器システムを含む結合素子を含む。この共振器システムは、少なくとも２つの共振モードを有している。共振器システムは、導波ガイドに結合されるとともに、それら同士が直接および導波ガイドを介し間接的に結合される１以上の内部共振キャビティを含む。結合素子の各部材は、独立して調整できるように構成されている。この共振器システムの形状および／または誘電率／屈折率は、周波数および減衰率が複数の共振モードが実質的に同一になるように構成されている。フィルタは、所定の周波数において導波ガイド間の１００％の信号転送を可能としている。一方、他の周波数では、転送は完全に禁止される。好適な実施形態では、フィルタはフォトニッククリスタルで構成される。発明の他の実施形態では、フィルタは吸収で誘発されオンオフされるスイッチおよび変調器として構成される。スイッチングの動作は、電気的または光学的吸収により達成される。

Description

【発明の詳細な説明】吸収誘発オン／オフ切替えおよび変調を有する高効率チャネルドロップフィルタ本発明は、ＮａｔｉｏｎａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎによって付与された許可番号９４００３３４−ＤＭＲの下、政府援助を得て行われた。政府は本発明に相応の権利を有する。発明の背景本発明は、チャネルドロップフィルタに関し、特に、高効率共振器システムチャネルドロップフィルタに関する。実施の形態において、フォトニッククリスタルチャネルドロップフィルタ（photonic crystal channel drop filters）を提供する。フォトニック集積回路（ＰＩＣ）に対する関心が高まってきた。グローバルコミュニケーションシステムのバックボーンとして全光ファイバーネットワークがますます使用されるようになった。これらは、誘電性物質が非常に広い光伝送（伝送）帯域幅を提供することに基づくところが大きい。これは、使用可能な光帯域全域を実用的に使用したいという要求を増大させることになった。総合的な伝送帯域幅を増大させるためには、同時に伝送される光データストリームのスペーシング、つまり光データチャネル、を密接に詰めて、より多数のチャネルに対応できるようにすることが一般に好適である。つまり２つの隣接するチャネル間の波長差を最小限にすることが好適である。チャネルドロップフィルタ（ＣＤＦ）は波長分割多重（ＷＤＭ）信号の一チャネルにアクセスし、他のチャネルは妨害しない。このフィルタは、ＰＩＣおよび光通信システムの重要なコンポーネントである。最近導入された様々な装置の中でも、共振フィルタをチャネルドロップに用いることは興味深い。これは、非常に幅の狭い単チャネルを選択するために共振フィルタを潜在的に使用できるためである。図１は、共振器システムＣＤＦ１０の概略ブロック図である。この図では、２本の導波ガイド（導波管）、バス１２とドロップ１４、が１個以上の共振キャビテイを有する共振器システム１６を介して接続される。バス１２は入力ポートと出力ポートを有し、ドロップ１４は順方向ポート(forward port)と逆方向ポート(backward port)を有する。ＷＤＭ信号（つまり、多周波数信号）は一本の導波ガイド（バス）内部を伝搬する間に、単一モードはバスから他の導波ガイド（ドロップ）へ、順方向または逆方向伝搬方向に転送（transfer）される。一方、他の全周波数に対して、バスードロップ間のクロストークは完全に防止される。当業者においては、本発明を説明する目的で、チャネルドロップフィルタが、一導波ガイドから他の導波ガイドにチャネルを転送できる、つまり、バスからドロップへチャネルをドロップする、または、ドロップからのチャネルをバスに加えることができるフィルタであることが分かるであろう。ＣＤＦの性能は２本の導波ガイド間の転送効率によって決まる。完全な効率とは、選択されたチャネルを、順方向または逆方向で、１００％ドロップに転送する状態に対応する。この時、バスへの転送または逆方向反射は皆無である。他の全チャネルは、光共振器の存在には影響されるべきではない。さらに、ＣＤＦにおいてオン／オフ切替え機能を得ることも望ましい。つまり、周波数チャネルの転送を切替え可能であることが望ましい。「オン」状態では、周波数チャネルをバスからドロップ導波ガイドに完全に転送し、「オフ」状態では、周波数チャネルが妨害されない状態でバス導波ガイド内にあることが理想的である。周波数チューニング機構を用いて、このようなオン／オフ機能を実現することが考えられる。しかし、装置をオフするためには、結合要素の共振周波数が信号の全周波数範囲外にシフトしなくてはならない。このような周波数シフトは、大きな切替えパワーを要する傾向にあり、あまり実用的ではない。したがって、本発明の目的は、吸収誘発(absorption-induced)切替え効果を用いて、所望のオン／オフ機能を実現することである。発明の開示本発明は、高効率チャネルドロップフィルタを提供する。このフィルタは、２本の導波ガイド間に設けられた共振器システムを含む結合要素を用いる。この共振器システムは、少なくとも２つの共振モードを含む。この共振器システムは、１個以上の相互作用共振キャビティを有する。これらのキャビティは、導波ガイドに接続されることに加えて、これら自身の間でも直接的、あるいは導波ガイドを介して間接的に接続可能である。結合要素の構成要素は、個別に形成あるい調整が可能である。共振器システムの結合構造およびあるいはまたは誘電率／屈折率は、共振器システム内部で吸収が誘発されない場合に、共振モードの周波数および減衰率が実質的に同じになるように形成される。このフィルタは、ある周波数において導波ガイド間で１００％の信号転送ができる一方、他の周波数における信号伝送を完全に防止する。実施の形態において、このフィルタはフォトニッククリスタルを用いて形成される。本発明に係る別の実施の形態によると、フラットトップで、直線側壁の線形状 (straight-sidewall lineshape)特性を有するチャネルドロップフィルタ装置を提供する。この線形状特性は、いくつかの共振周波数を用いて導波ガイドを結合し、各共振の周波数の他に対する相対的位置付けを考案することで、実現される。多数の共振を用いると、光スイッチを考案することも可能になる。これらの装置は、信号を順方向と逆方向、または完全転送とゼロ転送との間で切替え可能である。したがって、本発明に係る一実施の形態において、電磁界周波数フィルタを提供する。このフィルタは入力導波ガイドと出力導波ガイドを含む。入力導波ガイドは、所望のガイドモードを含む複数のモードを有する信号を運搬する。共振器システムは、入力導波ガイドと出力導波ガイドとの間に連結され、所望の誘導（ガイドされた）モードを出力導波ガイドに転送し、また、入力導波ガイドを介して残留周波数を伝送（残留周波数を入力導波ガイドを通過）できるようにする。共振器システムは、入力導波ガイドと連結する外部サブ要素と、導波ガイドに対して垂直なローカルミラー平面を有する外部サブ要素を含み、ミラー平面に対して向かい合わせに対称的な（ちょうど反対の）少なくとも２つのローカル共振モードを規定する。この共振モードは、入力導波ガイドの逆方向において無効になる（キャンセルする）構成要素（成分）を含む。本発明に係る更に別の実施の形態において、オン／オフ切替え機能を有するチャネルドロップフィルタを提供する。この切替えは、調節可能な吸収特性を有する物質を結合要素に組み込むことで実現される。調整可能な物質が最小吸収を示すと、目的の周波数チャネルがバス導波ガイドからドロップ導波ガイドに完全に転送される。一方、この物質が最大吸収を示すと、周波数チャネルは転送されず、バス導波ガイド内に妨害されない状態でとどまる。この切替え動作は、電気的手段あるいは光手段のいずれかで容易に実現される。図面の簡単な説明図１は、一般的な共振器システムＣＤＦを示す概略ブロック図である。図２Ａおよび図２Ｂは、導波ガイドとに対して垂直なミラー平面対称性を有するＣＤＦ構造における共振モードフィールドパターンと、それぞれ、単極モードを支持する相互作用キャビティを２つ用いるか、二重縮重へクサポールモード(d oubly degenerate hexapole mode)を支持（サポート）する一つのキャビティを用いるかによって、２つの共振状態を支持する共振システムを示す輪郭プロットの概略図である。図３は、本発明に係る共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの一例を示す平面図である。図４は、一遇および一奇縮重モードを支持する共振器システムを有する典型的なフィルタにおけるチャネルドロップのための物理的特性機構の概略図である。図５は、図３に示すＣＤＦ用の遇および奇モードの周波数スペクトラムのグラフである。図６Ａ〜図６Ｃは、図３に示すＣＤＦの、それぞれ、転送信号、順方向および逆方向ドロップにおける信号のスペクトラムを示すグラフである。図７は、図３に示すＣＤＦの共振周波数において算出された電界パターンを示す。図８は、本発明に係る共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの別の例を示す平面図である。図９は、図８に示すＣＤＦの共振器システムのモードの算出された電界パターンを示す。図１０は、本発明に係る共振器システムＣＤＦの別の例を示す平面図である。図１１は、結合要素が外部サブ要素と内部サブ要素とからなるＣＤＦの概略ブロック図である。図１２は、２個の外部サブ要素を有する共振器システムＣＤＦの概略ブロック図である。図１３は、本発明に係る４個の点欠陥を有する共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの一例を示す平面図である。図１４は、図１３に示すＣＤＦ用の偶−偶、奇−偶、奇−奇モードの周波数スペクトラムのグラフである。図１５Ａ〜図１５Ｃは、図１３に示すＣＤＦの、それぞれ、バス中の伝送信号、順方向ドロップ中の伝送信号、逆方向ドロップ中の伝送信号の輝度スペクトラムを示す図である。図１６は、関連する導波ガイドに対して垂直に整列した２個の点欠陥を有する共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの例を示す平面図である。図１７は、グローバル対称性ではなく、ローカル対称性を有する２個の点欠陥を有する共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの例を示す平面図である。図１８は、関連する導波ガイドに対して平行に整列した２個の点欠陥を有する共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの例を示す平面図である。図１９は、６個の点欠陥を有する共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの例を示す平面図である。図２０は、３個のキャビティを有する共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦの例を示す平面図である。図２１は、４個の微小キャビティを有するフォトニッククリスタルを有する従来のチャネル導波ガイドを使用した共振器システムＣＤＦの別の例を示す平面図である。図２２Ａおよび図２２Ｂは、吸収誘発切替え機構を利用したチャネルドロップフィルタの、それぞれ「オン」状態と「オフ」状態とを示す機能ブロック図である。図２３Ａおよび図２３Ｂは、吸収を誘発するために電極を利用したフォトニッククリスタル共振器システムスイッチ／モジュレータＣＤＦの線２３−２３に沿った、それぞれ、正面図および断面図である。図２４Ａおよび図２４Ｂは、それぞれ図２３Ａおよび図２３Ｂに示すスイッチ／モジュレータが「オン」状態の正規化伝送および転送スペクトラムを示す図である。図２５Ａおよび図２５Ｂは、図２３Ａおよび図２３Ｂに示すスイッチ／モジュレータが「オフ」状態の正規化伝送および転送スペクトラムを示す図である。図２６は、光ファイバーを介して吸収が誘発される共振器システムスイッチ／モジュレータＣＤＦの例を示す断面図である。図２７Ａおよび図２７Ｂは、吸収を誘発するために電極を利用した共振器システムスイッチ／モジユレータＣＤＦの例の線２７−２７に沿った正面図および断面図である。図２８は、３個のキャビティを有するフォトニッククリスタル共振器システムスイッチ／モジュレータＣＤＦの例を示す平面図である。図２９Ａおよび図２９Ｂは、導波ガイドスイッチ／モジュレータの一例の線２９−２９に沿った正面図および断面図である。図３０Ａおよび図３０Ｂは、図２９Ａおよび図２９Ｂに示すスイッチモジュレータの「オン」状態の正規化反射および伝送スペクトラムを示す図である。図３１Ａおよび図３１Ｂは、図２９Ａおよび図２９Ｂに示すスイッチモジュレータの「オフ」状態の正規化反射および伝送スペクトラムを示す図である。発明を実施するための最良の形態本発明は、（その基本特性と共に）最大転送効率を実現する共振器システムＣＤＦの設計を提供する。明瞭化のために、本発明に係るＣＤＦは、チャネルをバスからドロップにドロップすることを含む実施の形態について説明する。当業者においては、本発明に係るＣＤＦは同様に機能して、任意の一導波ガイドから他の導波ガイドにチャネルを転送することが分かる。この設計は、精密な対称性と、計算による分析とに基づく。本発明に係るＣＤＦは、２本の導波ガイドの間に設けられた結合要素を用いる。これは、少なくとも２個の共振モードを有する。共振器システムは、１個以上の相互作用共鳴キャビティを有する。これらのキャビティは、導波ガイドに連結されることに加えて、それら自身の間でも直接的、あるいは導波ガイドを介して間接的に連結可能である。結合要素の各構成要素は、個別に形成あるい調整が可能である。共振器システムの結合構造およびあるいはまたは誘電率／屈折率は、共振モードの周波数および減衰率（decay rate）が実質的に同じになるように形成される。前記の特性は、共振器システム内で吸収が誘発されない場合に特有である。フォトニッククリスタルＣＤＦ等の例において、１００％の転送効率を達成できる。フォトニッククリスタルを用いた２つの実施の形態を紹介すると共に、フオトニッククリスタル共振器システムと、従来の導波ガイドとを組み合わせた実施の形態を紹介する。また、非線形物質を用いてＣＤＦの変調を行う実施の形態も紹介する。さらに、吸収効果を利用して、ＣＤＦのオン／オフ切替えや調整を行う実施の形態も説明する。初めに、図１に示す一般的なＣＤＦ構成１０について考察し、１００％の転送効率を達成するために必要な基本特性を決定しなければならない。共振周波数において、バス導波ガイド１２内の誘導（ガイドされた：guided）モードは、共振器システム１６のモードを励磁（励起：excite）する。すると、共振器システムモードは、バス導波ガイド１２およびドロップ導波ガイド１４の双方にむけて減衰する。伝送された信号（バス導波ガイドを通る信号）は、入力信号と、共振器システムモードの減衰に起因する信号とからなる。共振器システムを適切に形成することで、これらの信号を相互に破壊的に干渉させてキャンセルできる。この結果、必要とされるゼロ伝送となる。一方、反射信号は、全面的に共振器システムモードの減衰に起因する。完全な転送（導波ガイド間の伝送）効率を実現するために、バス内の逆方向において共振器システム信号が減衰しないように、共振器システムを形成する。ゼロ伝送およびゼロ反射を実現するために、向かい合わせに対称的なモードを有する構成が必要である。図１に示す構成が導波ガイドに対して垂直なミラー平面対称性を有し、共振器システムが２つの共振状態をサポートする場合を考える。２つの共振状態の内一つは偶対称性であり、この電磁場はミラー平面に対して｜ｅｖｅｎ＞で示され、もう一つは奇対称性であり、この電磁場は｜ｏｄｄ＞で示される。奇および偶状態の例を図２Ａおよび図２Ｂに示す。これらの図は、導波ガイドに対して垂直なミラー平面対称性を有するＣＤＦ構成における共振モードフィールドパターンと、それぞれ、単極モードを支持する相互作用キャビティを２つ用いるか、あるいは、二重縮重ヘクサポール（６極）モード(doubly dege ne rate hexapole mode)を支持（サポート）する一つのキャビティを用いるかして２つの共振状態を支持する共振器システムの輪郭プロットを示す概略図である。図２Ａは、単極モードを支持する２個の連結されたキャビティを有する構成の奇２００および偶２０２フィールドパターンを示す。図２Ｂは、二重縮重ヘクサポールモードを支持する一個のキャビティを有する構成の奇２０４および偶２０６フィールドパターンを示す。＋および−の記号は、フィールドのサイン（符号）を示す。フィールドパターンに隣接する２個の四角は、バス２１０およびドロップ２１２導波ガイドを示す。入力された電波ｅ^ikxは、分解されてｃｏｓ（ｋｘ）＋ｉｓｉｎ（ｋｘ）となる。ここで、Ｘは導波ガイドに沿う方向に相当する。ｃｏｓ（ｋｘ）部分は、ミラー平面に対して偶であり、偶共振状態とのみ連結する。一方、ｓｉｎ（ｋｘ）部分は奇であり、奇共振状態とのみ連結する。結合定数が双方のモードに対して等しい例では、｜ｅｖｅｎ＞＋ｉ｜ｏｄｄ＞の共振状態が励起される。これは、入力導波ガイド内の順方向に沿ってのみ減衰する。この結果、完全に反射が無くなる。以下が満たされれば、最大ＣＤＦ効率が達成できる。一つ目は、この構成が、導波ガイドに対して垂直な少なくとも一枚のミラー平面を有し、向かい合って対称的な少なくとも２つの共振状態を支持する。二つ目は、この２つの状態は実質的に同じ周波数を有する。三つ目は、この２つの状態は実質的に同じ性質係数(q uality factor)を有することである。性質係数は、導波ガイドモードへの共振の減衰（decay）に基づいて決定される。図３は、本発明に係る共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦ３００の典型的な実施の形態の平面図である。ＣＤＦ３００は、２本の導波ガイド、バス３０４とドロップ３０６、を有するフォトニッククリスタル３０２を含む。ＣＤＦは、更に共振器システム３０７を有し、これは２個の点欠陥またはキャビティ３０８、３１０を有する。他の型の共振キャビティに対して、フォトニッククリスタルキャビティは本当に単モードである。これは、Villeneuve et al．"Micro cavities in photonic crystals:Mode symmetry，tunability，andcoupling"， Phys．Rev．B 54,7837(1996)に記されている。この文献は、ここで言及して援用する。さらに、フォトニッククリスタルキャビティは固有の放射損を被らず、製造に関連する不規則性(disorder)に対して幾分無感覚である。これは、Fan et a l.,"Theoretical investigation of fabrication-related disorder on the pro pertoes of photnic crystals",Journal App.Phys．78,1415(1995)に記されている。この文献は、ここで言及して援用する。図示した実施の形態において、フォトニッククリスタル３０２は、シリコン等の基板上の高指標誘電ポスト(high-index dielectric post)１３２の方形格子として形成される。このポストは、半径０．２０ａ、誘電率１１．５６である。ここで、ａは格子定数である。２列のポストを除去して導波ガイドを形成する。２本のポストを変えて導波ガイドの間に結合要素を導入する。これによって、キャビティ３０８、３１０を規定する。各キャビティは、半径０．０５ａ、誘電率６．６である。このキャビティは互いに５格子定数離れ、導波ガイドの各側で、導波ガイドから２格子定数離れる。各キャビティは、独力で縮重したローカル単極状態を支持する。奇および偶状態は、２個の単極を一次的(linear)に組み合わせることで構成される。同業者に分かるように、このようなＣＤＦは、フォトニッククリスタルを用いて構成できる。ここで、対照(contrasting)誘電率は、第一誘電物質内にチャネルまたは穴を形成し、そのチャネルまたは穴を空気または、第一誘電物質とは異なる屈折率を有する第二誘電物質で埋めることによって得られる。様々なフォトニッククリスタル構成の例および製造方法は、米国特許第５，１８７，４６１号、第５，３８９，９４３号、第５，４４０，４２１号、第５，６００，４８３号、米国特許出願第０８／３９５，４４１号および第０８／６６５，５２９号に述べられる。これらは、ここで言及して援用する。図４は、本発明に係るチャネルドロップに使用される物理的機構を示す概略ブロック図である。これは、実質的に同じ周波数の一偶モードと一奇モードを支持する共振器システム４０５を有する典型的なフィルタ用である。この図は、バス導波ガイド４０２、ドロップ導波ガイド４０４、これらの間に連結された共振器システム４０５を有するチャネルドロップフィルタ４００を含む。共振周波数において、バス内のガイドモードは偶モード、奇モードの双方を励起する。かわりに、共振器システムの偶４０６ａ〜４０６ｄモードおよび奇４０７ａ〜４０７ｄモードは実質的に均等に減衰してバスおよびドロップに入る。伝送（送信）信号４０８は３部分から成る。つまり、入力信号４１０と、共振器システムモードの減衰に起因する信号４０６ｂおよび４０７ｂである。これらの３部分は破壊的に干渉し、その結果ゼロ伝送になる。一方、反射信号４１２は、２部分からなる。つまり、共振器システムモードの減衰に起因する信号４０６ａおよび４０７ａである。これまでに述べたような、偶および奇状態が実質的に同じ周波数と性質係数を有する条件下では、これらの２部分は打ち消され、ゼロ反射となる。実施の形態において、ドロップ内には、順方向あるいは逆方向のいずれにおいても信号は無い。方向の選択は、偶および奇モードからバスおよびドロップへの減衰振幅の位相によって異なる。図３に示すＣＤＦ３００の２個のキャビティは、導波ガイドを介して間接的に、またクリスタルを介して直接的に連結する。各結合機構により、偶および奇状態の周波数を分割する（つまり、縮重を破壊する）が、符号は逆になる。２個の連結機構の間で正確に打ち消すことは、フォトニッククリスタル内の４つの個別ポスト３１４、３１６，３１８、３２０の誘電率を１１．５６から９．５に変えることで確実に行う。あるいは、４個の個別ポストの半径または形状を減少して同じ結果を得ることができる。分析的には、ガイドモードの波状ベクトルｋがｋ・ｄ＝ｎπ＋π／２の関係を満たせば、２つの状態の性質係数を等しくできることを示すことができる。ここで、ｄは２個のキャビティ（欠陥）間の距離であり、ｎは整数である。この条件を満たすために、２個のキャビティを５つの格子定数で分離し、共振周波数でのガイドモードが０．２５ａ^-1の波状べクトルを有するように欠陥ポストの大きさと誘電率を選択して変える。これらの仮説を立証するために、図３に示す一般的な構成のフィルタ反応を、差分時間領域方式(finite-difference time-domain scheme)を用いて算出する。導波ガイドの一本にパルスを送り、偶および奇状態を共に励起する。これらの２つの状態は、導波ガイドにおいて指数関数的に減衰する。減衰する振幅をフーリエ変換することで、構成３０に対する偶および奇モードの周波数スペクトラムを見つけることができる。それぞれ、図５のグラフに示すようにローレンツ型線形状(Lorentzian lineshape)を有する。２つの線形状は所望の通り、ほぼ完全に重複する。伝送信号のスペクトラムと、順方向および逆方向ドロップ内での信号を、それぞれ図６Ａ〜図６Ｃに示す。伝送効率は、共振周波数以外の全スペクトラムにわたって１００％に近い。共振周波数では、伝送効率は、図６Ａに示す通り、０％に低下する。順方向ドロップはローレンツ型線形状を示し、共振において１００％に近い最大値を示す。性質係数は、図６Ｂに示すように１０００を超える。逆方向ドロップは、図６Ｃに示すように、ほぼ完全に信号が欠如する。図７は、図３に示すＣＤＦ３００の共振周波数において算出された電界パターンを示す。この電界は、０．３６９６ｃ／ａの安定状態周波数において、最大転送効率を示す。このパワーは、バスからドロップに完全に転送される。シュミレーションによると、チャネルドロップフィルタの理想的な性質が見られる。図８は、本発明に係る共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦ７００の別の実施の形態を示す平面図である。ＣＤＦ７００は、２本の導波ガイド、バス７０４とドロップ７０６、を有するフォトニッククリスタル７０２を有する。フォトニッククリスタル７０２は、高指標誘電ポスト７０８の方形格子として形成される。このポストは、０．２０ａの半径と、１１．５６の誘電率を有する。ここで、ａは格子定数である。２列のポストを除去して導波ガイドを形成する。２本の導波ガイドの間の結合要素は共振器システム７０９であり、これは、二重縮重モード（つまり、同じ周波数の２つのモード）を有する一つのキャビティ７１０からなる。このキャビティは、一つのポストの半径を０．２０ａから０．６０ａに増加して形成する。あるいは、一つのポストの誘電率を変えても形成できる。図示した実施の形態では、誘電率を増加する。また、上述のように、空気または、対照的な誘電率を有する物質のチャネルまたは穴を有するフォトニッククリスタルを製作できる。図９は、図８に示すＣＤＦ７００の共振器システムのモードにおいて、導波ガイドが無い場合に算出された電場パターンを示す。この電場パターンは、導波ガイドが無い場合のＣＤＦ７００の共振器システムの二つの二重縮重モードを示す。これらのモードの内一つは偶であり他方は奇なので、図９に示す電場パターンとなる一般的な構成は、最大ＣＤＦ効率を達成するための第一および第二条件、つまり、少なくとも１枚のミラー平面を有し、少なくとも２つの向かいあわせに対称的な（ちょうど反対の）共振モードを有し、この２つのモードは同じ周波数を有するという条件を満たす。しかし、導波ガイドがある場合、縮重は破壊され、２つのモードは異なって導波ガイドに結合する。したがって、これらは異なる性質係数を有する。これは、転送効率を１００％より下げる効果がある。転送効率を最適化するために、キャビティの形状を変え、その上あるいはまたは、共振モードが実質的に同じ周波数を有するように近接するポストの大きさや誘電率を変える。図１０は、本発明に係る共振器システムＣＤＦ９００の別の実施の形態を示す。ＣＤＦ９００は、２本の導波ガイド、バス９０２とドロップ９０４、を有する。この導波ガイドは、シリコン等の基板上の、高誘電物質でできた従来のチャネル導波ガイドである。共振器システム９０６の形状をした結合要素は、誘電領域９０８を含むフォトニッククリスタルから形成される。この領域９０８には、周期的に穴９１０列が形成される。周期性を断ち切ることで、穴列内に２個の欠陥９１２、９１４を形成する。これらの２個の欠陥はキャビティとして作用する。あるいは、上記のように、この穴をロッドで置き換えることもできる。上記すべての例示的実施形態の効率は、共振器システムの形状（ジオメトリ）と屈折率の少なくともいずれかについてのパラメータを構成して選択することにより最適化される。適当な形状と屈折率の少なくともいずれかを共振器システムに対して選択することにより、縮重モード（degenerate mode）の周波数が、効率の基準に従ってほぼ同一になる。さらに、共振器システムの形状及び屈折率は、縮重モードの減衰（decay）又は散逸率(dissipation rate)が、バス導波ガイドとドロップ導波ガイド（bus and drop waveguides）において実質的に同一であるように構成される。したがって、図３のＣＤＦ３００は、ポスト３１４，３１６，３１８，３２０が残りのポスト３１２に対して、上述のように誘電率を変えるのではなく、形状、すなわち大きさ及び形が変化するように構成することができる。さらに、図８のＣＤＦ７００は、キャビティ７１０に隣接するポストの形状と屈折率の少なくともいずれかを決定することにより最適化できる。例えば、ポスト７１２および７１４は、キャビティ７１０よりも小さいが、フォトニッククリスタル（photon iccrystal）の他のポスト７０８よりも大きく形成することができる。あるいは、キャビティを、単一ポストの両側を切断または切削（シェービンング：shavin g）して、上面図がダイアモンド形状のポストを形成するよう構成することもできる。上述のように縮重モードと減衰率が一致すべく図１０のＣＤＦ９００の共振器システムを修正する一例として、誘電領域９０８を、欠陥（defects）９１２及び９１４に隣接する領域においてより幅広く形成することができる。さらなる例示的な実施形態においては、調整可能な（tunable）チャネルドロップフィルタのデザインが考慮される。これまで説明した各実施形態においては、チャネル周波数は、製造と同時に決定する、構造の形状及び誘電率により決定されていた。チャネルの周波数を動的に変化させるために（すなわち、同一の装置を使用して異なる周波数をドロップさせるために）、非線形材料を使用することができる。そして、電気光学効果、電荷キャリア効果（charge-carrier effec t）、及びＤＸセンタの光イオン化など（ただしこれらに限られない）の電子、圧電、熱または電磁機構を使用して、共振器システム又はその周辺装置の誘電率を形成し、ＣＤＦを調整可能にする。非線形材料を使用した共振器システムの共振調整の例が、Villeneuve et al.，"Single-mｏde waveguide microcavity for fasto ptical switching"，Optics Letters，Vol．21，No．24，2017(1996)に記載されている。チャネルドロップフィルタは、フォトニックＩＣ（集積回路）及び光通信システムの重要なコンポーネントである。これらの装置により、ＷＤＭ信号における１つまたは複数の周波数チャネルに、他のチャネルを妨害することなくアクセスできる。これまで、２つの導波ガイドの結合要素として、少なくとも２つの共振モードを使用する装置が用いられていた。２つの共振器を用いる結果、ローレンツ型伝達線形状（Lorentzian-shaped transfer lineshape）又は応答関数が生じる。転送（transfer）効率は共振周波数において１００％に達し、共振周波数から離れると急激に減少する。実際のＷＤＭシステムにおいては、フィルタの共振周波数は、その製造に関連する不規則性（disorders）のために不確実である。さらに、信号周波数は、光源における温度変化のために変動する。ローレンツ型伝達関数では、フィルタの製造及び光源の周波数安定において高程度の精密性が要求される。これに対し、「頂部が平坦な（フラットトップ：flat-top）」応答関数を有するフィルタ構造は、周波数のわずかに異なる信号を、同様の効率で転送することができるため、多大な構造及び温度変化を許容することができる。さらに、フィルタのデザインが、線形状の「側壁」に関して実際的に考慮される。ローレンツ関数は、共振周波数からはかなり離れて、（δω）^-2で下降する。ここで、δω は、フィルタの信号周波数と共振周波数との差である。しかしながら、実際的なシステムによっては、近接する周波数チャネル間のクロストークを低減するためにより速い下降（fall-offs）が要求される。これらの実際的な考察に対処するため、本発明では、カスタマイズされた応答関数を有するチャネルドロップフィルタのデザインを提供する。これらの構造は、複数の共振器を導入し、これら共振器の中心周波数及び幅を適当に調整することにより形成される。例示的な実施形態として、所望される「平坦な頂部」及び「鋭い側壁」の特性をいずれも備えたフィルタ構造の伝達線形状を説明する。その応答線形状に加え、このデザインはさらに独自の切り換え機能の可能性をも提供する。この説明では、「平坦な頂部」及び「鋭い側壁」の応答特性を有するフィルタ構造に焦点を当てるが、以後説明する構造によって、他の応答関数も生成可能であることが当業者には理解される。ローレンツタイプ以外の伝達線形状を有するためには、２つ以上の共振器を保持する構造が必要である。図１１は、本発明による共振器システムＣＤＦ１１００の概略ブロック図である。ＣＤＦ１１００は、入力導波ガイド１１０２、出力導波ガイド１１０４及びこれらの導波ガイドの間に結合され、複数の共振モードを有する共振器システム１１０６を含む。信号転送が発生するためには、共振器システムが、入力導波ガイドに直接接続された少なくとも１つの外部サブエレメントを含む必要がある。図示される例では、バス外部サブエレメント１１０８及びドロップ外部サブエレメント１１１０が設けられている。外部サブエレメントが１つだけ設けられている特定ケースの場合には、そのサブエレメントはいずれの導波ガイドにも接続されなければならない。共振器システムは、導波ガイドには直接接続されず、他の共振器にのみ接続される内部サブエレメント１１１２をさらに含むことができる。内部サブエレメントを導入することにより、任意の応答線形状を有するフィルタの設計において、より高い柔軟性を認めることができる。各サブエレメントは、１つ又は複数のローカル共振モードを支持する。ローカル共振モードは、サブエレメントがシステムの他の部分から分離されているという条件の下でのサブエレメントの固有（振動）モードである。したがって、ローカルモードがサブエレメントに空間的に関連づけられている。相互作用が存在する場合には、ローカルモードは必ずしもシステム全体の固有モードではない。よって、ＣＤＦ構造においては、ローカルモードは１つ又は複数いずれかの周波数成分を含む。これら周波数成分の実際の配置は、サブエレメント間の相互作用の本質に依存する。各サブエレメントは、そのサブエレメントにのみ関連づけられた対称性（シメトリ）として定義される、ローカル対称性をさらに有する。ローカル対称性は、以後広域（global）対称性と呼ぶ、構造全体の対称性と同一である必要はない。バス導波ガイドに接続された外部サブエレメント（以後、バスサブエレメントと呼ぶ）は、導波ガイドに垂直なローカルミラー平面対称性を有し、互いに逆対称の少なくとも２つのローカルモード、すなわち、少なくとも１つの偶の（even ）ローカルモードと少なくとも１つの奇の（odd）ローカルモードを支持しなければならない。ゼロ反射（zero reflection）を得るために、これらのモードの逆方向への減衰振幅はゼロまで加算されなければならない。ローカルモードが２つしか存在しない場合には、ミラー平面に関して、一方が偶で、他方が奇でなければならない。バス導波ガイドの逆方向における減衰振幅を相殺するために、これら２つのモードの線形状は実質的に重複しなければならない。このため、これら２つのモードの対応するコンポーネントは、実質的に同一の中心周波数及び同一の幅を持つことが要求される。一方、２つ以上のローカルモードが存在する場合には、全ての偶のモードからの減衰振幅の和が、全ての奇モードからの減衰モードの和を相殺することだけが求められる。エネルギ保存の観点から、完全な転送を得るためには、共振器システムのエネルギは、バス導波ガイドとドロップ導波ガイドにおいて同じ速度で減衰することが必要である。これは、例えば導波ガイドに平行するミラー平面を含む構造を有することにより実現できる。ドロップ導波ガイドの順方向又は逆方向いずれかへの一方向転送を行うためには、ドロップ導波ガイドに接続された外部サブエレメント（以後、ドロップサブエレメントと呼ぶ）は、ローカルミラー平面を有し、対称性が逆のローカルモードを支持する特性を備えなければならない。伝達線形状は、サブエレメント間の相互作用を調節し、さらに共振器システムと導波ガイドとの間の相互作用を調節することによりカスタマイズできる。ドロップしたチャネルの数は、異なるチャネル間の周波数間隔及びＣＤＦ伝達（転送）関数の幅によって決定する。場合によっては、伝達関数の幅を増加させて、より多くの周波数チャネルの転送を可能にすることが望ましいこともある。これは、例えば、共振器システムにおけるローカル共振モードの数を増加により実行できる。要約すると、本発明の１実施形態は、希望のガイドモードを含む複数のモードを有する信号を搬送する入力導波ガイドと、出力導波ガイドとを含む電磁場周波数フィルタを提供する。入力導波ガイドと出力導波ガイドの間に共振器システムが結合され、所望のガイドモードを出力導波ガイドに転送し、入力導波ガイドによる残りの周波数の伝送を可能にする。共振器システムは、入力導波ガイドに接続された外部サブエレメントを含む。この外部サブエレメントは、導波ガイドに垂直なローカルミラー平面を有し、このミラー平面に対して互いに逆対称の少なくとも２つのローカル共振モードを決定する。共振モードは、入力導波ガイドの逆方向において相殺するコンポーネントを有する結果、反射は起こらない。一例として、最大値の平坦な線形状（maximum-flat line-shape）伝達関数を生成できる構造を考える。最大値の平坦な線形状伝達関数Ｔ（ω）の例が以下に定義される：ここで、ω₀は中心周波数、Υは最大値の半分（half maximum）における半幅である。かかる伝達関数は、所望される「平坦な頂部」と「鋭い側壁」の特性をいずれも備える。上述の要件を満たすために、図１２に示すような導波ガイドに対して一方が平行で他方が垂直な２つのミラー平面を有する構造を考える。図１２は、共振器システムＣＤＦ１２００の概略ブロック図である。ＣＤＦ１２００は、入力導波ガイド１２０２、出力導波ガイド１２０４及び２つの外部サブエレメント１２０８と１２１０から構成され、内部サブエレメントを含まない共振器システム１２０６を有する。各外部サブエレメントは、導波ガイドに近接する２つのキャビティ（図示せず）を含み、２つのローカル共振モードを支持する。入力導波ガイド１２０２に接続されたサブエレメント１２０８は、｜１，ｅ＞で示される偶のローカルモード及び｜１，ｏ＞で示される奇のローカルモードを支持する。偶の及び奇の特性は、この例においてはサブエレメントのローカルミラー平面でもある、導波ガイドに垂直なミラー平面に関連して決定する。２つのサブエレメントの相互作用のため、これらのローカルモードは構造全体の固有状態ではない。構造の４つの固有状態は、２つのミラー平面に関して異なる対称特性を有し、その対称特性に従ってそれぞれが示される。例えば、状態｜ even-odd＞は、導波ガイドに平行なミラー平面に関して偶であり、導波ガイドに垂直なミラー平面に関して奇である。各固有状態はローレンツ型の線形状を有し、その中心周波数及び幅によって特徴づけられる。ローカルモードは、システムの固有状態に関して展開（expansion）が可能である。例えば、サブエレメント１２０８の場合、このような展開により、各ローカルモードの線形状が２つのローレンツ関数の和から構成されていることが分かる。ゼロ反射を実現するためには、これらの２つの線形状が互いに相殺しなければならない。相殺は、次の２つの方法のいずれかにより実行できる。可能性１： ω_even-even＝ω_odd-even≡ω₁ （４） ω_even-odd＝ω_odd-ood≡ω₂ （５） Υ_even-even＝Υ_odd-even＝Υ_even-odd＝Υ_odd-odd＝Υ （６）可能性２： ω_even-even＝ω_odd-odd≡ω₁ （７） ω_even-odd＝ω_odd-even≡ω₂ （８） Υ_even-even＝Υ_odd-even＝Υ_even-odd＝Υ_odd-odd≡Υ （９）ここで、各ωは対応する固有モードの中心周波数であり、各Υは幅である。第１のシナリオでは、周波数はドロップ導波ガイドの順方向に沿って転送され、第２のシナリオでは、ドロップ導波ガイドの逆方向に沿って転送される。最大値の平坦な（maximum-flat））伝達線形状をいずれのシナリオにおいても実現するために、２つのサブエレメントとの間の結合強度が調整される。かかる結合は、導波ガイドに平行なミラー平面に関して偶及び奇の固有モードを分割する効果を有する。周波数分割が固有状態の幅の２倍にほぼ等しい場合、すなわち、 ω₁−ω₂−＝２Υ （１０）の場合、構造は最大値の平坦な伝達関数を表す。さらに、４つの状態全てに同一の周波数及び同一の幅を持たせることにより、転送を完全に除去（eliminate）することができる。 ω_even-even＝ω_odd-even＝ω_even-odd＝ω_odd-ood （１１） Υ_even-even＝Υ_odd-even＝Υ_even-odd＝Υ_odd-odd （１２）順方向から逆方向に転送を「切り換える」ために、又は転送を除去するために、共振周波数を、中心周波数の１０００分の１の小ささである得る、共振ピークのほぼ１幅分シフトさせる必要がある。このような周波数シフトは、半導体材料におけるカ一効果など（ただしこれに限定されない）の非線形効果を使用して簡単に実現できる。図１３は、共振器システムのフォトニッククリスタルＣＤＦ１３００の別の例示的な実施形態を示す平面図である。ＣＤＦ１３００は、２つの導波ガイド、バス１３０２とドロップ１３０４を有するフォトニッククリスタル１３０１を含む。フォトニッククリスタル１３０１は、高指数の誘電ポスト１３１８によって形成される方形格子として構成されている。ポストは、半径が０．２０ａ（ａは格子定数）で、誘電定数が１１．５６である。導波ガイド形成のため、２行のポストが取り除かれている。２つの導波ガイド間の結合要素は、微小キャビティ１３０６，１３０８，１３１０，１３１２を形成する４つの点欠陥（point defects）を含む共振器システム１３０３である。微小キャビティは、例えば、４つのポストの半径を１．２０ａより減少させることにより形成される。あるいは、４つのポストの誘電定数を変えることによっても形成できる。また、すでに説明したように、空気の通路又は孔あるいは対照（contrasting）誘電定数を有する材料によって、フォトニッククリスタルを製造することもできる。微小キャビティは、バスサブエレメント１３１４とドロップサブエレメント１３１６の２つの外部サブエレメントに対して分けられる。これらのサブエレメントは、導波ガイドに垂直で、図示される実施形態では全体構造のミラー平面でもある、ローカルミラー平面の対称性を持つ。なお、この形状には内部サブエレメントは含まれない。両サブエレメント間でキャビティどうしは５格子定数離れ、それぞれの導波ガイドからは２格子定数隔てられている。各キャビティは、単独縮重の、ローカル化された単極（monopole）状態を支持する。すでに説明したように、偶及び奇の状態はこれらの単極の線的組み合わせによって構成される。ガイドされたモードの波動ベクトルｋが、ｋ・ｄ＝ｎπ＋π／２（ｄは導波ガイドと平行方向における欠陥の距離、ｎは整数）の関係を満たせば、これらの対称状態の性質係数を等しくすることができる。この条件は、欠陥どうしを５格子定数離し、ガイドされたモードが共振周波数において０．２５ａ^-1の波動ベクトルを有するように、欠陥ポストの大きさ及び誘電定数を選択することにより、満たすことができる。単極は導波ガイドを介して間接的に、そしてｘ方向に沿ってはフォトニッククリスタルによって直接的に結合されている。各結合機構は、導波ガイドに垂直なミラー平面に関し対称性の異なる状態の周波数を分割する（すなわち、縮重を破壊する）が、符号は逆になる。図１３に示すように、フォトニッククリスタルのポスト１３２０，１３２２，１３２４，１３２６などの選択されたロッドの誘電定数、大きさ、形状の少なくともいずれかを、誘電定数の場合には１１．５６から７．５に変えることにより、２つの結合機構間の確実な相殺が保証される。導波ガイドに平行するミラー平面に関して対称性が逆の状態間での適当な周波数分割を保証するために、ｙ方向におけるキャビティ間の距離は４格子定数が選択されている。図１３に示した構造のフィルタ応答は、差分時間領域方式（finite-differenc e time-domain scheme）によって算出できる。一方の導波ガイドにパルスが伝送されて、共振状態を起こす。つづいて、これらの共振状態は指数関数的に（expo nentially）導波ガイドに減衰する。減衰振幅をフーリエ変換することにより、それぞれがローレンツ型線形状を有するすべての対称状態の周波数スペクトルを求めることができる。図１４は、図１３に示されるＣＤＦ１３００の偶−偶、奇 −偶、奇−奇モードの周波数スペクトルを示すグラフである。要求されるように、偶−偶状態１４００と奇−偶状態１４０２の線形状はほぼ完全に重複し、偶− 奇状態１４０４と奇−奇状態１４０６の線形状に関してもこれと同様である。さらに、所望されるように、偶−偶状態の中心周波数は、偶−奇状態の中心周波数に対して、共振ピークの幅の２倍だけ離れている。順方向及び逆方向ドロップにおける信号のスペクトルが、伝送された信号のスペクトルとともに図１５Ａから図１５Ｃに示されている。図１５Ａから図１５Ｃは、それぞれ、図１３のＣＤＦ１３００のバスにおける伝送された信号の強度スペクトル、順方向ドロップにおける伝送された信号の強度スペクトル、及び逆方向ドロップにおける伝送された信号の強度スペクトルを表すグラフである。伝送は、中心周波数付近を除きスペクトル全体にわたって１００％に近い。中心周波数付近において伝送は０％に降下する（図１５Ａ）。順方向ドロップは、中心周波数において最大値の９９％近くに達する（図１５Ｂ）。逆方向ドロップは、ほぼ完全な信号の不在を示している（図１５Ｃ）。ここで、伝達線形状は、実際に最大値の平坦な特性を示している。すなわち、共振ピークにおいて頂部が平坦化され、中心周波数を離れると伝達振幅は急激な下降線を表している。図１６は、共振器システムのフォトニッククリスタルＣＤＦ１６００の別の例示的な実施形態を示す平面図である。ＣＤＦ１６００は、高指数の誘電性ポスト１６０３の形成する方形格子であるフォトニッククリスタル１６０１で構成され、バス導波ガイド１６０２及びドロップ導波ガイド１６０４を有する。本実施形態においては、２つの導波ガイド間の結合要素は、それぞれが二重縮重モード（ doubly degenerate modes）（すなわち同一周波数を有する２つのモード）を支持する２つのキャビティ１６０６，１６０８を形成する２つの点欠陥を含む共振器システム１６０５である。点欠陥の各中心は、導波ガイドに垂直な軸に位置合わせされている。各キャビティは、バスサブエレメント１６１０とドロップサブエレメント１６１２をそれぞれの外部サブエレメントとして形成している。この構造においては、内部サブエレメントは存在しない。キャビティ１６０６，１６０８は、２つのロッドの半径を０．２０ａから０．６０ａに拡大することにより形成される。対称モードは、全モードの線形状の組合わせにより構成される。欠陥ロッドと欠陥に最も近接して位置するロッドの少なくともいずれかの形状及び誘電定数を変化させることにより、対称モードの周波数を調整することができる。導波ガイドに平行するミラー平面に関して対称の異なるモード間の周波数分割は、欠陥どうしの距離を変化させ、キャビティの間に位置するロッドの形状又は誘電定数を変化させることにより、調整が可能である。このような調整機構により、最大値の平坦な伝達線形状を有する、順方向ヘの完全な転送を達成するための近似位置に、共振周波数を位置させることができる。図１７は、共振器システムフォトニッククリスタルＣＤＦ１７００の別の例示的実施形態を示す平面図である。ＣＤＦ１７００は、高指数の誘電性ポスト１７０３から成る方形格子のフォトニッククリスタル１７０１で構成され、バス導波ガイド１７０２及びドロップ導波ガイド１７０４を有する。本実施形態においては、２つの導波ガイド間の結合要素は、２つのキャビティ１７０６，１７０８を形成する２つの点欠陥を含む共振器システム１７０５である。ＣＤＦ１７００は２つの外部サブエレメントを含む。各キャビティが、それぞれの外部サブエレメント、すなわちバスサブエレメント１７１０及びドロップサブエレメント１７１２を決定している。この構造には、内部サブエレメントは含まれない。これらのサブエレメントは、それぞれが、ローカルミラー平面を有し、このローカルミラー平面に関して対称性が逆の２つのローカル共振器を支持する単一の欠陥を含む。前出の実施形態とは違い、この構造には広域ミラー平面が含まれない。完全な転送を実現するために、偶及び奇のローカルモードの線形状が互いに相殺される必要がある。これは、キャビティに近接するポストの誘電定数又は大きさを変えることにより実現する。キャビティの間に位置するロッドの誘電率又は大きさを調整することにより、この２つのキャビティにおけるローカル共振器の結合を調節できる。図１８は、共振器システムのフォトニッククリスタルＣＤＦ１８００の別の例示的な実施形態を示す平面図である。ＣＤＦ１８００は、高指数の誘電性ポスト１８０３の形成する方形格子であるフォトニッククリスタル１８０１で構成され、バス導波ガイド１８０２及びドロップ導波ガイド１８０４を有する。本実施形態においては、２つの導波ガイド間の結合要素は、それぞれが二重縮重モード（すなわち同一周波数を有する２つのモード）を支持する２つのキャビティ１８０６，１８０８を形成する２つの点欠陥を含む共振器システム１８０５である。点欠陥の各中心は、導波ガイドに平行する軸に位置合わせされている。各キャビティは、単一の外部サブエレメント１８１０を形成している。この構造においては、内部サブエレメントは存在しない。ＣＤＦ１８００の形状により、キャビティ間の間接的な結合経路が提供される。このような間接的な結合経路は、前述の実施形態において存在する他の機構に加え、対称モードの共振周波数の調整にも使用できる。この追加的な機構により、順方向又は逆方向いずれかにおいて完全な転送が実現できる。さらに、転送を完全に除去することができる。図１９は、共振器システムのフォトニッククリスタルＣＤＦ１９００の別の例示的な実施形態を示す平面図である。ＣＤＦ１９００は、高指数の誘電性ポスト１９０３の形成する方形格子であるフォトニッククリスタル１９０１で構成され、バス導波ガイド１９０２及びドロップ導波ガイド１９０４を有する。本実施形態においては、２つの導波ガイド間の結合要素は、それぞれが単独縮重共振器を支持する６つのキャビティ１９０６，１９０８，１９１０，１９１２，１９１４，１９１６を形成する６つの点欠陥を含む共振器システム１９０５である。点欠陥の各中心は、導波ガイドに平行する軸に位置合わせされている。ＣＤＦ１９００は、２つの外部サブエレメントを含む。キャビティ１９０６及び１９０８により外部バスサブエレメント１９１８が決定し、キャビティ１９１４及び１９１６により外部ドロップサブエレメント１９２０が決定する。中央の２つのキャビティ１９１０，１９１２は直接導波ガイドに接続されず、他のキャビティを介してのみ導波ガイドに接続される。この構造は、内部サブエレメント１９２２を有するＣＤＦの一例である。この場合、内部サブエレメントの存在は、外部サブエレメントの偶及び奇のローカル状態の重複には影響せず、単に偶及び奇の状態の周波数を変えるだけである。キャビティ間の距離及びキャビティ間に位置するロッドの誘電定数を調整することにより、バターワース関数（Butter worth function）などのより複雑な線形状を実現することができる。さらに、フォトニッククリスタルにおけるポスト１９２４，１９２６，１９２８，１９３０などの選択されたロッドの誘電定数、大きさ、形状の少なくともいずれかを変えることにより、結合機構間の確実な相殺が保証される。図２０は、共振器システムのフォトニッククリスタルＣＤＦ２０００の別の例示的な実施形態を示す平面図である。ＣＤＦ２０００は、高指数の誘電性ポスト２００３の形成する方形格子であるフォトニッククリスタル２００１で構成され、バス導波ガイド２００２及びドロップ導波ガイド２００４を有する。本実施形態においては、２つの導波ガイド間の結合要素は、３つのキャビティ２００６，２００８，２０１０を形成する３つの点欠陥を含む共振器システム２００５である。点欠陥の各中心は、導波ガイドに平行する軸に沿って位置合わせされている。キャビティは単一の外部サブエレメント２０１２を決定している。この構造においては、内部サブエレメントは含まれない。前述の実施形態とは違い、この構造の外部サブエレメント２０１２は、導波ガイドに対して垂直なミラー平面に関して、１つが奇であり、他の２つが偶である３つのローカル共振器を含んでいる。外部サブエレメントは１つであり、内部サブエレメントは存在しないので、これらのローカルモードはフィルタ構造全体の固有状態である。奇のモードの線形関数が２つの偶モードの線形状の和を相殺すれば、完全な転送が実現可能である。これは、奇モードの中心周波数を、２つの偶モードの中心周波数の間に位置させ、奇モードの幅を２つの偶モードの幅より大きくすることにより実現する。中心キャビティにおいては偶モードの振幅は大きく、奇モードの振幅は小さいので、中心キャビティの誘電定数又は大きさを変えることにより、偶及び奇モードの周波数の相対的位置を調節することができる。これらのモードの幅は、キャビティ間の距離を変えることにより調節できる。フォトニッククリスタルにおけるポスト２０１４，２０１６，２０１８，２０２０，２０２２，２０２４などの選択されたロッドの誘電定数、大きさ、形状の少なくともいずれかを変えることにより、結合機構間の確実な相殺が保証される。好ましくは、ポスト２０１６及び２０２２は、他のポスト２０１４，１０１８，２０２０，２０２４とは違った方法で変更される。図２１は、共振器システムＣＤＦ２１００の他の代替の代表的形態を示す平面図である。ＣＤＦ２１００では、フォトニッククリスタルで構成される共振器システム２１０５と共に、高誘電材料から成る従来のチャネルバス２１０２およびドロップ２１０４導波ガイドを使用する。このＣＤＦ２１００は、放射損失を伴うケースである。共振器システム２１０５は、二つの誘電領域２１０６，２１０８から成り、それらの領域はそれぞれ、周期的に設けられた一連の空孔２１１０を有する。各領域において、その周期性を中断することにより、空孔の列内に二つの欠陥部２１１２，２１１４／２１１６，２１１８を導入する。これらの欠陥部が、微少キャビティのように作用する。放射損失のない場合の上述の二つの実施形態とは異なり、これらの二つの欠陥状態によって、放射モードおよび導波モードの両モードに減衰する。したがって、放射損失の存在下で、最大限に平坦な線形で順方向への最大転送を達成する条件は、以下のようになる。 ω_even-even＝ω_odd-even＝ω_even （１３） ω_even-odd＝ω_odd-odd＝ω_odd （１４） Υ_even-even＝Υ_odd-even＝Υ_even-odd＝Υ_odd-odd＝Υ （１５） Υ^* _even-even＝Υ^* _odd-even＝Υ^* _even-odd＝Υ^* _odd-odd＝Υ^* （１６） ω_even−ω_odd＝２Υ （１７）ここで、各ωはそれぞれ対応する固有モードにおける中央周波数であり、各Υは共振ピークの幅である。各Υ^*は、導波ガイド内へのエネルギ放散のみに基づく共振ピークの幅である。ドロップされるチャネル数は、異なるチャネル間の周波数間隔（frequency sp acing）と、ＣＤＦ伝達関数の幅とに依存することが、当業者にとって明らかであろう。場合によっては、伝達関数の幅を増大させてより多くの周波数チャネルの転送を実施可能にすることが望ましいかもしれない。それは、例えば共振器システム内の局所共振モード数を増大することによって達成できる。極めて効率的なチャネルドロップフィルタ構造を、以上に示した。これらの構造によって、波長分割マルチプレックス（ＷＤＭ）信号内の一つまたは数個の周波数チャネルを、他のチャネルを妨害することなく、バス導波ガイドから結合エレメントを通じてドロップ導波ガイドへ完全に転送することが可能になる。結合エレメントの共振周波数を変更し、それにより周波数チャネルの動的選択を可能にする、調整メカニズムも紹介した。ただし実用的なＷＤＭシステムでは、そのようなチャネル選択能力に加え、周波数チャネルの転送をオンおよびオフに切換えられることが望ましい。理想的には、「オン」状態の時、（複数の）周波数チャネルはバスからドロップ導波ガイドへ完全に転送され、「オフ」状態の時、（複数の）周波数チャネルはバス導波ガイド内でなんら摂動を受けない状態（unpe rturbed）に維持される。上述した周波数調整メカニズムを用いて、そのようなオン／オフ機能を達成することが考えられる。しかし、デバイスをオフにする際に、結合エレメントの共振周波数を、ＷＤＭ信号の周波数全領域外に変更しなければならない。そのような周波数の変更は、切換時に大きな電力を必要とし、実用的でない。本発明のさらなる実施形態にしたがい、吸収によって誘導される切換作用を用いたオン−オフ機能の達成を説明する。この作用の基本的動作原理を、図２２Ａおよび２２Ｂに示す。図２２Ａおよび２２Ｂは、オン状態およびオフ状態の各々において吸収誘導式切換のメカニズムを用いる、チャネルドロップフィルタ２２００の機能ブロック図である。フィルタ２２００は、バス導波ガイド２２０２と、ドロップ導波ガイド２２０４と、前述のとおり結合エレメントとして機能する共振器システム２２０６とを含む。調整可能な吸収係数を有する材料が、結合エレメント内に組み入れられている。吸収係数の値によって、フィルタは図２２Ａに示す「オン」状態と、図２２Ｂに示す「オフ」状態とに切換えられる。前述のとおり「オン」状態では、材料は最小吸収係数を有し、構造体は通常のチャネルドロップフィルタのように機能する。共振周波数では、電力はバス導波ガイドからドロップ導波ガイドへ完全に転送される。バス導波ガイド内の伝送振幅は、結合エレメントと到来波とからの減衰振幅間の破壊的干渉によって、ゼロに降下する。電力は、結合エレメントからの減衰振幅を通じて、ドロップ導波ガイド内へ転送される。例示の目的で、図２２Ａにドロップ導波ガイド内における逆方向の転送を示す。電力が順方向に転送されるケースも、まったく同様である。「オフ」状態では、キャビティ内の吸収性材料は、最大の吸収係数を有するよう調整されている。したがって、結合材料内の共振は無効（spoiled）になり、結合エレメントからの減衰振幅は除去される。共振モードの周波数と減衰率とが、実質的に同じである必要はなくなる。ドロップ導波ガイド内では、波電力はすべて減衰振幅に起因するため、電力転送は完全にオフにされる。それに対してバス導波ガイド内では、減衰振幅がなくなると、破壊的干渉が存在しなくなる。それにより、図２２Ｂに示すとおり、全周波数範囲において到来波の伝送が１００％近くに維持される。「オフ」および「オン」の両状態において、吸収による信号損失は最低限に抑えられることが明らかであろう。「オン」状態では、吸収係数は最小にされ、設計上、吸収に関連した損失は最小限になるはずである。この状態では、光子は結合エレメント内で、大きなフィールド振幅を有する。それに対して「オフ」状態では、大きな吸収係数を導入することで、結合エレメント内の共振は無効にされる。光子は、結合エレメント内で大きなフィールド振幅を有しなくなる。唯一の吸収損失は、導波モードの指数関数テール（exponential tail）を通じたトンネル作用によるものである。そのようなトンネル作用は、導波ガイドと結合エレメントとの間の距離、すなわちトンネルバリヤを増大することにより最少化される。定量的には、スイッチの応答スペクトルは、共振の内部減衰率υⁱⁿおよび外部減衰率υ^exによって検出される。内部減衰率は、キャビティ損失に関連する。キャビティ損失が材料吸収によって誘導される場合、内部減衰率は、以下によって規定される。 υⁱⁿ＝α・（ｃ／ｎ）（１８）ここで、αは材料の吸収係数であり、ｃは真空内の光の速度であり、ｎは屈折率である。それに対して外部率は、光子が導波ガイド内へトンネルし共振器システムから漏出する率によって規定される。減衰率は、以下の関係を通じて内部および外部性質係数に関係する。Ｑⁱⁿ＝ω／υⁱⁿ、（１９）Ｑ^ex＝ω／υ^ex、（２０）ここで、ωは共振周波数である。性質係数ＱⁱⁿおよびＱ^exはそれぞれ、光子が吸収されるまたは漏出する前に共振器内で経る光学的サイクル数を表す。詳細な定量的分析は、各個別の要素の状態の性質、すなわち導波ガイド内の伝搬状態および結合エレメントの共振状態を、特定することによって構築できる。それに続いて、それらの状態間の相互作用を説明するハミルトン行列を生成する。そのようなハミルトン行列から、グリーン関数のアプローチを用いて転送特性を抽出することができる。例として、結合エレメントに単一ペアの状態のみが存在する特定のケースで、それらの状態が導波ガイドに平行する鏡面に対して反対の対称性を有する場合において、以下の転送スペクトルが存在する（下付き文字ｅおよびｏはそれぞれ、偶数および奇数状態を示す）。伝送係数：反射係数：順方向の転送係数：逆方向の転送係数：特に関心が持たれるのは、二つの限定的なケースである。一方の限定では、υⁱⁿ はυ^exに比べて極めて小さく（υⁱⁿ《υ^ex）、すなわち結合エレメント内の調整可能材料の吸収係数が小さい。その場合、式（２１）〜（２４）においてυ_e ⁱ ⁿ およびυ_o ^exは無視できる。したがってそれらの式は、材料吸収を除外したチャネルドロップフィルタの応答を表す。共振周波数では、すべての電力はバス導波ガイドからドロップ導波ガイドへ転送される。スイッチは、「オン」状態である。他方の限定では、υⁱⁿはυ^exに比べて極めて大きく（ｕⁱⁿ》υ^ex）、すなわち結合エレメント内の調整可能材料の吸収係数が大きい。式（２１）では、伝送係数が１に近づく。同時に式（２２）〜（２４）では、反射および転送係数が、υ_e ⁱⁿ およびυ_o ^exの増大につれて漸近的にゼロになる。したがって、スイッチは「オフ」状態である。該周波数チャネルは、バス導波ガイド内でなんら摂動を受けずに伝搬する状態に維持される。この分析結果は、前述の性質に関する説明をたしかに追認するものである。同等に、減衰率と性質係数との関係（式（１９）および（２０））に基づき、上記の二つの限定的ケースは、内部および外部性質係数によって表すことができる。「オン」状態はＱⁱⁿ》Ｑ^exの場合に相当し、「オフ」状態はＱⁱⁿ《Ｑ^exの場合に相当する。一般的に、結合エレメントは二つより多数の状態をサポートすると考えられる。また、それらの状態の対称性は、上記に特定したものと異なることがある。それらのケースにおいて応答スペクトルは、式（２１）〜（２４）で表されるスペクトルとは異なる。しかし、切換および変調の全体的特性は有効なままである。共振キャビティ内に吸収性を導入することによって、キャビティに関係する（複数の）共振状態を無効にし、キャビティがフィルタ構造の応答に関与することを防止する。吸収係数は、電気的、光学的、または機械的などの異なる手段によって変更することができる。例えば、Soref et al.,"Electrooptical Effects in Silicon" ,IEEE J.Quantum Electron.,QE-23,123(1987)およびBennett et al.,"Carrier-I n duced Change in Refractive Index of InP,GaAs,and InGaAsP",IEEE J.Quant um Electron.,QE-26,113(1987)を参照されたく、これらの両方を本願に引用して援用する。半導体材料において、電子的帯域ギャップより低い周波数を有する電磁波に対して遊離キャリヤ吸収作用を使用することの可能性が、示されている。光学的または電気的励起が存在しない時、伝導帯は空（empty）であり、材料は透明である。すなわち、吸収係数はゼロに等しい。半導体の伝導帯に、電子的帯域ギャップより高い周波数での光学的励起、あるいは電流注入などの電子的励起によって、電子を注入することができる。それらの両励起は、遊離キャリヤ吸収を誘導する作用がある。バルクのシリコン材料において、１．５５ミクロンの波長では、吸収係数をゼロから１０⁵ｍ^-1に簡単に調整できる。それは、無限大から約１００への内部性質係数の変化に相当する。したがって、千またはそれ以上の程度の外部性質係数を有する構造体において、有意な切換動作が達成できる。なお、共振の外部性質係数が増大するにつれて、吸収係数に必要な調整範囲の大きさが縮小する。上記のすべての説明はデバイスの切換に関する側面に焦点を当てたが、同じデバイスを用いて吸収係数を時間に対して変調することによって、変調器機能を達成できることが当業者にとって明らかであろう。光学的変調器は、光波信号に情報を含ませる作業を実施するデバイスである。式（２１）〜（２５）に見られるように、導波ガイド間で切換えられる電力の割合（fraction）は、共振の内部性質係数に依存する。その内部性質係数は、キャビティ内の材料の吸収の強さによって決定される。吸収が存在しない場合は、電力は完全にドロップ導波ガイドに転送される。吸収が十分に大きい場合は、電力はバス導波ガイド内でなんら摂動を受けない状態に維持され、転送は実施されない。吸収が中間値の場合、電力は部分的にドロップ導波ガイドへ転送される。このように、バスおよびドロップの両導波ガイド内の光学的強さのレベルは、キャビティ内の材料の吸収の度合いによって変調できる。上述の切換および変調の一般的原理は、本明細書に説明する各実施形態において適用できる。前述のすべての実施形態におけるオン／オフ機能の適用を説明する代わりに、代表的な実施形態を示して重要な実際的論点を説明する。第一の実施形態として、切換／変調機能を、図８に示すフォトニッククリスタルチャネルドロップフィルタ構造に組み入れる。チャネルドロップフィルタ構造は、二つの導波ガイドを有するフォトニッククリスタルを含む。その各導波ガイドは、フォトニッククリスタル内の一列のポストを除去することによって形成されている。二つの導波ガイドの間の結合エレメントは、一つのキャビティから成る共振器システムである。この構造の幾何学的パラメータは、前述したとおりである。切換／変調機能を組み入れるために、調整可能な吸収特性を有する材料を共振キャビティ内に導入する。図２３Ａおよび２３Ｂはそれぞれ、本発明によるフォトニッククリスタル共振器システム切換／変調器ＣＤＦ２３００を示す平面図、および線２３−２３に沿って得られる断面図である。ＣＤＦ２３００は、バス２３０４およびドロップ２３０６の二つの導波ガイドを有するフォトニッククリスタル２３０２を含む。フォトニッククリスタル２３０２は、高指数誘電性ポスト（high-index dielectri c post）２３０８で形成した方形格子として構成されている。ポストは、０．２０ａの半径および１１．５６の誘電定数を有することが可能であり、ここでａは格子定数である。二列のポストが除去されて、導波ガイドが形成されている。二つの導波ガイドの間の結合エレメントは、単一のキャビティ２３１０から成る共振器システムである。キャビティは、一つのポストの半径を０．２０ａから０．６０ａに拡大することによって形成される。バッファ層２３１２および電極２３１４がキャビティ２３１０に取り付けられていることで、電圧または電流の形態である電気的励起が伝達される。代替案として、上述のとおりフォトニッククリスタルは、空気または対照的な誘電定数を有する材料から成るチャネルまたは空孔を含むよう製造されてもよい。電気的励起が印加されない時、キャビティ内の材料は透明であり（すなわち吸収係数はごくわずかであり）、該周波数チャネルは、バス導波ガイドからドロップ導波ガイドへ転送される。上述の有限差異時間ドメインプログラムを用いて、図２４Ａおよび２４Ｂに示すような転送スペクトルが算出される。図２４Ａおよび２４Ｂは、図２３Ａおよび２３Ｂに示す切換／変調器構造体における、正規化された伝送および転送スペクトルを示す。共振時、周波数チャネルは、バス導波ガイドからドロップ導波ガイドへ逆方向にて完全に転送される。この状態が、「オン」状態と呼ばれる。シミュレーションでは、共振の外部性質係数は６，０００近くであると検出される。反対に電気的励起の印加時には、キャビティ内の材料は吸収性を帯びる。１．５５μｍの波長では、Ｓｉなどの簡単に入手できる材料を用いて、１００の内部性質係数が達成可能であることが実証されている。外部および内部の両性質係数は、式（１９）および（２０）を通じて減衰率に関係する。応答スペクトルは、式（２１）〜（２５）を用いて検出され、図２５Ａおよび２５Ｂに図示される。図２５Ａおよび２５Ｂは、図２３Ａおよび２３Ｂに示す切換／変調器構造体における、正規化された伝送および転送スペクトルを示す。全周波数範囲にわたって伝送係数が１００％近いことがわかる。したがって、バス導波ガイドからドロップ導波ガイドへの転送はオフにされている。この状態が、「オフ」状態と呼ばれる。図２６に示す別の代表的実施形態であり、ＣＤＦ２３００と構造が類似する共振器システム切換／変調器ＣＤＦ２６００は、光学的に誘導される吸収性を有する。結合エレメントキャビティ２６０２の表面に電極を取り付ける代わりに、光ファイバ先端部２６０４を用いて、光学的励起を結合エレメント内に局所的に供給し、吸収特性を変更する。光学的励起は、半導体の電子的帯域ギャップより高い周波数にて印加する。それにより、価電子帯（valenceb and）から伝導帯へ電子を励起し、遊離電子吸収を誘導する作用が得られる。そのような光学的励起が印加されない時は、キャビティ内の材料は透明のままであり、構造体は「オン」状態である。反対にそのような光学的励起の印加時には、キャビティ内の材料は吸収性になり、構造体は「オフ」状態に切換えられる。光ファイバ先端部を用いて光学的に吸収を誘導する代わりに、切換は機械的に実施することもできる。図２６に示すものと同じ構造を使用できる。ただしこの場合は、キャビティ内に吸収性材料を用いる必要はない。ファイバ先端部がキャビティに近づけられた時、キャビティ内の光子振幅はファイバ先端部を通じて漏出できる。これは、材料による吸収が存在する場合に相当する。フィルタは、「オフ」状態である。それに対して、ファイバ先端部がキャビティから遠ざけられた時は、光子はファイバ先端部を通じて漏出できない。これは前述の、材料による吸収が存在しない場合に相当する。フィルタは、「オン」状態である。本発明の他の代表的実施形態では、調整可能な吸収性材料が、図２１に示すものに類似のチャネルドロップフィルタ構造体の結合エレメントに導入される。図２７Ａおよび２７Ｂはそれぞれ、共振器システム切換／変調器ＣＤＦ２７００を示す平面図、および線２７−２７に沿って得られる断面図である。ＣＤＦ２７００では、共振器システム２７０５と共に、高誘電材料から成る従来のチャネルバス２７０２およびドロップ２７０４導波ガイドを使用する。この実施形態では、バスとドロップとの間に位置する共振器システムを画成する二つの誘電領域２７０６，２７０８の周期的表面波形部２７１７，２７１８中に欠陥部を導入することによって、キャビティ２７１０〜２７１６が形成されている。導波ガイド２７０６および２７０８は、ガイド層２７２０および被覆層２７２２を含む。さらに、電極２７２４および２７２６がそれぞれ、キャビティ２７１０および２７１２の上方に配置される。前述の二つの実施形態とは異なり、ＣＤＦ２７００の結合エレメントは四つのキャビティから成る。二つのキャビティ（２７１０および２７１２）はバス導波ガイドに隣接し、他の二つキャビティ（２７１４および２７１６）はドロップ導波ガイドに隣接する。この特定の実施形態では、各キャビティに別個の電極が取り付けられている。各電極に印加する電気的励起を独立して変動させることができるので、この構造では各キャビティの吸収特性を個別に制御することが可能である。それにより、以下に説明するとおり、より複雑な切換機能が達成される。四つのすべての電極に電気的励起が存在しない場合、前述と同様に、キャビティ内の材料は透明であり、周波数チャネルはバス導波ガイドからドロップ導波ガイドへ転送される。この状態は同じく、「オン」状態に相当する。すべての電極に電気的励起を同時に印加することによって、転送を完全にオフにできる。代替案としては、キャビティ２７１０および２７１２、またはキャビティ２７１４および２７１６のどちらかの、二つのキャビティのみに電気的励起を印加することによっても、転送をオフにできる。一方の導波ガイドから他方への転送のためのオン／オフスイッチとしての機能に加え、このような構造体は、狭帯域反射器として動的にコンフィギュアできる。その機能は、三つのキャビティに電気的励起を印加することによって達成できる。三つのキャビティとは、キャビティ２７１４と２７１６と、キャビティ２７１０および２７１２の一方である。この例では、キャビティ２７１０、２７１２、および２７１６に励起を印加する。共振時には、バス導波ガイド内に伝搬する電波は、キャビティ２７１４内に結合し、バス導波ガイドのみにおいて両方向に沿って減衰する。到来波は、バス導波ガイド内の順方向への減衰振幅をキャンセルし、逆方向に反射される電波を残す。この共振は狭帯域のローレンツ線形を示すため、反射は狭い周波数範囲内のみにおいて実施される。したがってこの構造体は、狭帯域反射器として機能するよう切換えられる。本発明の別の代表的実施形態では、転送のオンおよびオフに加え、転送をドロップ導波ガイドにおいて順方向から逆方向に切換えられる構造体が考案される。図２８は、本発明によるフォトニッククリスタル共振器システム切換／変調器ＣＤＦ２８００を示す平面図である。ＣＤＦ２８００は、ロッド２８０４、バス２８０６、およびドロップ２８０８などの部材が周期的に配置されたフォトニッククリスタル２８０２を含む。ＣＤＦ２８００は、図３および８に示したチャネルドロップフィルタ構造の組み合わせであると考えられる。結合エレメントは、三つのキャビティによって構成されている。第一のキャビティ２８１０は、他のすべてのロッドより大きい半径を有するロッドから成り、反対の対称性を有する二つの共振状態をサポートする。キャビティ２８１２および２８１４はそれぞれ、他のロッドより小さい半径を有するロッドから成り、一つの共振状態をサポートする。各キャビティに電極が取り付けられ、電気的励起が印加できるようになっている。電気的励起を三つのすべてのキャビティに印加した場合は、バスおよびドロップ導波ガイドの間の転送は完全にオフにされる。第一のキャビティ２８１０のみに電気的励起を印加した場合は、第一のキャビティ２８１０内の材料が吸収性を帯びるが、キャビティ２８１２および２８１４内の材料は透明のままである。したがって光学的信号は、キャビティ２８１２および２８１４を通じて、ドロップ導波ガイドにおいて順方向に沿って転送される。キャビティ２８１２および２８１４のみに電気的励起を印加した場合は、キャビティ２８１２および２８１４内の材料が吸収性を帯びるが、キャビティ２８１０内の材料は透明のままである。それにより信号は、キャビティ２８１０を通じて、ドロップ導波ガイドの逆方向に沿って転送される。したがって電気的励起を選択することによって、デバイスをオンおよびオフに切換えられる上、光学的信号をドロップ導波ガイドにおいて順方向または逆方向に沿って転送するようデバイスを切換えることも可能である。データストリームにチャネルを追加する場合に、前述の実施形態が類似の手法で動作することが、当業者にとって明らかであろう。吸収が存在しない時は周波数チャネルは、バス導波ガイド内に転送されデータストリームに追加されることができる。反対に吸収の存在時には、そのような転送はオフにされる。吸収誘導切換および変調はさらに、図２９Ａおよび２９Ｂの構造で実施できる。図２９Ａおよび２９Ｂはそれぞれ、導波ガイド切換／変調器２９００を示す平面図、および線２９−２９に沿って得られる断面図である。導波ガイド２９０１は、周期的に設けられた一連の空孔などのエレメント２９０２を含む。エレメント２９０２の周期性を中断することによって、共振微少キャビティ２９０４が導波ガイドに導入される。キャビティの内部性質係数は、電気的、光学的、または機械的手段などの異なる手段によって変動させることができる。この特定の実施形態では、内部性質係数は電気的手段によって影響される。吸収性材料が、微少キャビティに導入されている。キャビティに電極２９０６およびバッファ層２９０８を取り付けることで、電気的励起によってその吸収特性を変更できるようになっている。電気的励起が存在しない時は、キャビティ内の材料は透明である。共振周波数から離れている場合、信号は空孔の周期的列によって反射される。それに対して共振周波数では、到来波は結合し共振する（couples into the resonance）。したがって反射された信号は、空孔からの直接的反射と、導波ガイドの逆方向に沿った共振からの減衰振幅との、二つの部分によって構成される。これらの二つの部分は互いにキャンセルし、伝送される信号が残る。そのような微少キャビティ構造体の有限差異時間ドメインシミュレーションの結果を、図３０Ａおよび３０Ｂのグラフに示す。図３０Ａおよび３０Ｂは、図２９Ａおよび２９Ｂに示す切換変調器構造体の「オン」状態時における、正規化された反射および伝送スペクトルを示す。伝送スペクトルはローレンツ線形を表し、１５００の性質係数を有する。他方、電気的励起の印加時には、キャビティ内の共振は無効になる。内部性質係数が１００に近い場合、応答スペクトルは、上述したハミルトンのアプローチを用いて図３１Ａおよび３１Ｂに示すように算出される。図３１Ａおよび３１Ｂは、図２９Ａおよび２９Ｂに示す切換変調器構造体の「オフ」状態時における、正規化された反射および伝送スペクトルを示す。伝送はほぼ完全にオフにされており、同時に信号の大部分が反射されている。したがってこのデバイスは、伝送と反射との間の切換を可能にする。前述の説明は、本発明を例示するために為されたものであり、限定を課すことを意図しない。本発明の精神および実質を組み入れた上述の実施形態の変形を、当業者が想到することもあるため、本発明の範囲は、添付の請求の範囲およびその同等物のみによって限定されるべきである。以下を請求する：

【手続補正書】【提出日】平成１１年１２月２８日（１９９９．１２．２８）【補正内容】請求の範囲１．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝達する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に結合され、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドに転送するとともに、前記入力導波ガイドを通る非希望周波数の伝送を可能とする共振器システムと、を有し、前記共振器システムは、複数の共振器を含むとともに、互いに対称で反対の少なくとも２つのシステムモードを規定し、このシステムモードは、前記共振器の共振モードの線形の組み合わせの一部を構成し、上記共振器システムは、少なくとも２つの共振器モードが実質的に同一の周波数を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。２．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、前記導波ガイドに向けて実質的に同一のエネルギー散逸速度を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。３．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、上記入力および出力導波ガイドに向けて実施的に同一のエネルギー散逸速度で散逸する電磁界周波数フィルタ。４．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記システムモードは、実質的に同一のエネルギー散逸速度で散逸する電磁界周波数フィルタ。５．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、偶システムモードおよび奇システムモードを含む電磁界周波数フィルタ。６．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、形態または屈折率を変更することによって構成される電磁界周波数フィルタ。７．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記入力導波ガイドと直接結合される少なくとも１つの外部サブエレメントを含む電磁界周波数フィルタ。８．請求項７に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記出力導波ガイドと直接結合される少なくとも１つの外部サブエレメントを含む電磁界周波数フィルタ。９．請求項７に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記外部サブエレメントと直接結合されるが前記入力導波ガイドとは直接結合されない少なくとも１つの内部サブエレメントを含む電磁界周波数フィルタ。１０．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、フォトニッククリスタル共振器システムを含む電磁界周波数フィルタ。１１．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも２つの単一モードキャビティを有する電磁界周波数フィルタ。１２．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、２つの対称で反対のモードを有する少なくとも１つのキャビティを含む電磁界周波数フィルタ。１３．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも１つのキャビティを規定する少なくとも１つの欠陥を含む周期的誘電的構造を含む電磁界周波数フィルタ。１４．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムおよび前記複数の導波ガイドは、単一のフォトニッククリスタルに一体化されている電磁界周波数フィルタ。１５．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、上記導波ガイドに向かう実質的に同一のエネルギー散逸速度を有する電磁界周波数フィルタ。１６．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、各入力および出力導波ガイドに向かって実質的に同一のエネルギー散逸速度で散逸する電磁界周波数フィルタ。１７．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記システムモードは、実質的に同一のエネルギー散逸速度において散逸する電磁界周波数フィルタ。１８．請求項１０に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、偶システムモードと奇システムモードを含む電磁界周波数フィルタ。１９．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、少なくとも２つの共振器であって、前記入力導波ガイドに同様の結合状態で直接結合されるとともに、互いに直接結合される共振器を含み、前記少なくとも２つの共振器は、それぞれ希望周波数およびその周辺では、１つだけの共振モードをサポートする電磁界周波数フィルタ。２０．請求項１９に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、前記導波ガイドに向けて実質的に同一のエネルギー散逸速度を有する電磁界周波数フィルタ。２１．請求項１９に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、前記各入力および出力導波ガイドに向けて実質的に同一のエネルギー散逸速度において散逸する電磁界周波数フィルタ。２２．請求項１９に記載のフィルタにおいて、前記システムモードは、実質的に同一のエネルギー散逸速度において散逸する電磁界周波数フィルタ。２３．請求項１９に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つのシステムモードは、偶システムモードと奇システムモードを含む電磁界周波数フィルタ。２４．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝達する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に結合され、前記共振器システムの少なくとも１つの共振器の内部減衰速度の変化に応じて希望しない周波数を前記入力導波ガイド中に伝送し、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドに転送する共振器システムと、を有し、前記共振器システムは、複数の共振器を含むとともに、互いに対称で反対の少なくとも２つのシステムモードを規定し、このシステムモードは、前記共振器の共振モードの線形の組み合わせの一部を構成し、上記共振器システムは、前記転送が起こるときに、少なくとも２つの共振器モードが実質的に同一の周波数を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。２５．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化する電磁界周波数フィルタ。２６．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的または機械的手段によって変更される電磁界周波数フィルタ。２７．請求項２４に記載のフィルタにおいて、上記入力導波ガイドは、入力ポートおよび出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは前進ポートおよび後進ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数が４つのポートの１つに向かう選択的スイッチングを提供するために変化する電磁界周波数フィルタ。２８．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートおよび出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは前進ポートおよび後進ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数が４つのポートの１つに向かう選択的スプリットを提供するために変化する電磁界周波数フィルタ。２９．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートおよび出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは前進ポートおよび後進ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数が４つのポートの１つに向かう選択的な時間変化スイッチングを提供するために時間的に変化する電磁界周波数フィルタ。３０．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートおよび出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは前進ポートおよび後進ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数が４つのポートの１つに向かう選択的な時間変化スプリットを提供するために時間的に変化する電磁界周波数フィルタ。３１．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、フォトニッククリスタル共振器システムである電磁界周波数フィルタ。３２．請求項３１に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化する電磁界周波数フィルタ。３３．請求項３１に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的または機械的手段によって変更される電磁界周波数フィルタ。３４．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、少なくとも２つの共振器であって、前記入力導波ガイドに同様の結合状態で直接結合されるとともに、互いに直接結合される共振器を含み、前記少なくとも２つの共振器は、それぞれ希望周波数およびその周辺では、１つだけの共振モードをサポートする電磁界周波数フィルタ。３５．請求項３４に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化する電磁界周波数フィルタ。３６．請求項３４に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的または機械的手段によって変更される電磁界周波数フィルタ。３７．電磁界周波数フィルタであって、入力ポートおよび出力ポートを有し、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を受け入れる導波ガイドと、前記導波ガイド内の前記入力導波および出力ポート間に設けられ、少なくとも１つの共振器の内部減衰速度の変化に応じて前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力ポートに伝送する共振器システムを有し、前記共振器システムは、少なくとも１つの共振モードを規定する電磁界周波数フィルタ。３８．請求項３７に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化する電磁界周波数フィルタ。３９．請求項３７に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的または機械的手段によって変更される電磁界周波数フィルタ。４０．請求項３７に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記入力ポートおよび前記出力ポートへ向かう前記希望周波数の選択的スイッチングを提供するために変化する電磁界周波数フィルタ。４１．請求項３７に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、変化することで、前記入力ポートおよび前記出力ポートへ向かう前記希望周波数の選択的スプリットを提供する電磁界周波数フィルタ。４２．請求項３７に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の前記入力ポートおよび前記出力ポートの間の選択的な時間変化スイッチングを提供するために時間的に変化する電磁界周波数フィルタ。４３．請求項３７に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の前記入力ポートおよび前記出力ポートの間の選択的な時間変化スプリットを提供するために時間的に変化する電磁界周波数フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/365 Ｇ０２Ｆ 1/365 Ｇ０２Ｂ 6/12 ＮＺ (31)優先権主張番号０９／０８０，０３７ (32)優先日平成10年５月15日(1998．5．15) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ (72)発明者ヴィルヌーブピエールアールアメリカ合衆国マサチューセッツ州ボストンブルックリンアベニュー 61 アパートメント 407 (72)発明者ジョアンノポーラスジョンディーアメリカ合衆国マサチューセッツ州ベルモントタグラスロード 64 (72)発明者リトルブレントイーアメリカ合衆国マサチューセッツ州ボストンセントジャーマンストリート 39 (72)発明者ハースハーマンエイアメリカ合衆国マサチューセッツ州レキシントンジェフリーテラス３

Claims

【特許請求の範囲】１．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝達する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に設けられ、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドに転送するとともに、前記入力導波ガイドを通る非希望周波数の伝送を可能とするフォトニッククリスタル共振器システムと、を有する電磁界周波数フィルタ。２．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも２つの単一モードキャビティを含む電磁界周波数フィルタ。３．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも１つの２重縮重モードを持つキャビティを含む電磁界周波数フィルタ。４．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも１つのキャビティを規定する少なくとも１つ欠陥を有する周期的誘電体構造を含む電磁界周波数フィルタ。５．請求項１に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムおよび前記導波ガイドは、単一のフォトニッククリスタルに一体化されている電磁界周波数フィルタ。６．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝送する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に設けられ、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドに転送するとともに、前記入力導波ガイドを通る非希望周波数の伝送を可能とするフォトニッククリスタル共振器システムと、を含み、前記フォトニック共振器システムは、互いに反対で対称の少なくとも２つの共振器モードであって、前記信号の前記希望周波数が前記入力導波ガイドにおいて伝送されるのを防止し、前記出力導波ガイドにおいて伝送されるのを可能とするように組み合わされる成分有する電磁界周波数フィルタ。７．請求項６に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記少なくとも２つの共振器モードが実質的に同一の周波数を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。８．請求項７に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記導波ガイド中において、少なくとも２つの共振器モードが実質的に同一のエネルギー散逸速度を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。９．請求項６に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記導波ガイド中において、少なくとも２つの共振器モードが実質的に同一のエネルギー散逸速度を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。１０．請求項６に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、形態を変更することで構成されている電磁界周波数フィルタ。１１．請求項６に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、屈折率の変更によって構成されている電磁界周波数フィルタ。１２．請求項９に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つの共振器モードは、偶共振器モードと、奇共振器モードを含む電磁界周波数フィルタ。１３．請求項１２に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つの共振器モードは、前記入力および出力導波ガイドの各々に向けてて実質的に同じエネルギー散逸速度で消失する電磁界周波数フィルタ。１４．請求項１２に記載のフィルタにおいて、各偶奇共振器モードは、前記入力および出力導波ガイドの各々において実質的に同じエネルギー散逸速度で消失する電磁界周波数フィルタ。１５．請求項１２に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは互いに、信号が前記所望の周波数が前記入力導波ガイドにおいて伝送されるのが防止され、前記出力導波ガイドにおいて可能とされるように組み合わされる電磁界周波数フィルタ。１６．請求項１５に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは、互いに、信号が共振状態の入力導波ガイドへの反射がキャンセルされるように組み合わされる電磁界周波数フィルタ。１７．請求項１５に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは、前記希望周波数を発生させるため、前記出力導波ガイドの所定の方向において減衰するために組み合わされる電磁界周波数フィルタ。１８．請求項１７に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは、前記出力導波ガイドの反対の方向に向けてキャンセルするように互いに組み合わされる電磁界周波数フィルタ。１９．請求項６に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、２つの共振器モードのみを規定する電磁界周波数フィルタ。２０．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝送する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に設けられ、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドに転送するとともに、前記入力導波ガイドを介する非希望周波数の伝送を可能とするフォトニッククリスタル共振器システムと、を有し、前記共振器システムは、前記入力導波ガイドに結合される少なくとも１つの外部サブエレメントを含み、前記少なくとも１つの外部サブエレメントは、導波ガイドに対し垂直なローカルミラー平面を有し、少なくとも２つのミラー平面に対し対称である反対の共振器モードを規定し、前記共振器モードは、前記入力導波ガイドの逆方向においてキャンセルする成分を有する電磁界周波数フィルタ。２１．請求項２０に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記出力導波ガイドに結合された第２の外部サブエレメントを含む電磁界周波数フィルタ。２２．請求項２０に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、他の共振に結合され前記導波ガイドに直接は結合されない内部共振サブエレメントを有する電磁界周波数フィルタ。２３．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝送する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に設けられ、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドへ選択的に転送するとともに、共振器システムの少なくとも１つの共振器の内部減衰速度に応答して前記入力導波ガイドを介する非希望周波数の伝送を可能とし、前記共振器システムは、選択的な転送が起こるときに、互いに反対で対称の少なくとも２つの共振器モードであって、前記信号の前記希望周波数が前記入力導波ガイドにおいて伝送されるのを防止し、前記出力導波ガイドにおいて伝送されるのを可能とするように組み合わされる成分有する電磁界周波数フィルタ。２４．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記少なくとも２つの共振器モードが導波ガイドに向けて実質的に同一のエネルギー散逸速度を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。２５．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記少なくとも２つの共振器モードが実質的に同一の周波数を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。２６．請求項２５に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記少なくとも２つの共振器モードが導波ガイドに向けて実質的に同一のエネルギー散逸速度を有するように構成されている電磁界周波数フィルタ。２７．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、形態の変化によって構成されている電磁界周波数フィルタ。２８．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、屈折率の変更によって構成されている電磁界周波数フィルタ。２９．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つの共振器モードは、偶共振器モードと、奇共振器モードを含む電磁界周波数フィルタ。３０．請求項２４に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つの共振器モードは、前記入力および出力導波ガイドの各々に向けて実質的に同じエネルギー散逸速度で消失する電磁界周波数フィルタ。３１．請求項２９に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも２つの共振器モードは、前記入力および出力導波ガイドの各々に向けて実質的に同じエネルギー散逸速度で消失する電磁界周波数フィルタ。３２．請求項２９に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは互いに、前記所望の周波数が前記入力導波ガイドにおいて伝送されるのが防止され、前記出力導波ガイドにおいて可能とされるように組み合わされる電磁界周波数フィルタ。３３．請求項３２に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは、互いに、信号が共振状態の入力導波ガイドへの反射がキャンセルされるように組み合わされる電磁界周波数フィルタ。３４．請求項３２に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは、前記希望周波数を発生させるため、前記出力導波ガイドに向けて所定の方向において減衰するために組み合わされる電磁界周波数フィルタ。３５．請求項３２に記載のフィルタにおいて、前記偶奇共振器モードは、前記出力導波ガイドの反対の方向においてキャンセルするように互いに組み合わされる電磁界周波数フィルタ。３６．請求項２６に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、２つの共振器モードのみを規定する電磁界周波数フィルタ。３７．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化される電磁界周波数フィルタ。３８．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的また機械的に変化される電磁界周波数フィルタ。３９．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへの選択的スイッチングを提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。４０．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。４１．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへ選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。４２．請求項２３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するよう選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。４３．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝送する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に設けられ、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドへ選択的に転送するとともに、共振器システムの少なくとも１つの共振器の内部減衰速度に応答して前記入力導波ガイドを介する非希望周波数の伝送を可能とし、前記共振器システムは、前記入力導波ガイドと結合された、前記少なくとも１つの外部サブエレメントを有し、前記少なくとも１つの外部サブエレメントは、前記導波ガイドに垂直なローカルミラー平面を有し、前記外部サブエレメントは、少なくとも２つの前記ミラー平面に関し対称の共振器モードを有し、前記共振器モードが前記選択的転送が起こるときに、入力導波ガイドの後退方向においてキャンセルされる成分を有するように構成される電磁界周波数フィルタ。４４．請求項４３に記載のフィルタにおいて、前記共振器システムは、前記出力導波ガイドに結合された第２の外部サブエレメントを含む電磁界周波数フィルタ。４５．請求項４３に記載のフィルタのいて、前記共振器システムは、他の共振に結合され前記導波ガイドに直接は結合されない内部共振サブエレメントを有する電磁界周波数フィルタ。４６．請求項４３に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化される電磁界周波数フィルタ。４７．請求項４３に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的また機械的に変化される電磁界周波数フィルタ。４８．請求項４３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへの選択的スイッチングを提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。４９．請求項４３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。５０．請求項４３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへ選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。５１．請求項４３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するよう選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。５２．電磁界周波数フィルタであって、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を伝送する入力導波ガイドと、出力導波ガイドと、前記入力導波ガイドと、出力導波ガイドの間に設けられ、前記少なくとも１つの希望周波数を前記出力導波ガイドに転送するか、前記入力導波ガイドを通過する非希望周波数を伝送するかを前記共振器システムの少なくとも１つの共振器の減衰速度の変化に応答し選択的に行うフォトニッククリスタル共振器システムと、を有する電磁界周波数フィルタ。５３．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも２つの単一モードキャビティを含む電磁界周波数フィルタ。５４．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも１つの２重縮重モードのキャビティを含む電磁界周波数フィルタ。５５．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムは、少なくとも１つのキャビティを規定する少なくとも１つの欠陥を有する周期的誘電体構造を含む電磁界周波数フィルタ。５６．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記フォトニッククリスタル共振器システムおよび前記導波ガイドは、単一のフォトニッククリスタルに一体化されている電磁界周波数フィルタ。５７．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化される電磁界周波数フィルタ。５８．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的また機械的に変化される電磁界周波数フィルタ。５９．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへの選択的スイッチングを提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。６０．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。６１．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへ選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。６２．請求項５２に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するよう選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。６３．電磁界周波数フィルタであって、入力ポートと出力ポートを有し、少なくとも１つの希望周波数を含む少なくとも１つの周波数を持つ信号を受け入れる導波ガイドと、前記入力ポートおよび出力ポートの間における導波ガイドに一体化され、前記共振器システムは、少なくとも１つの共振器モードを規定し、前記共振器システムは、前記共振器システムの少なくとも１つの共振器の内部減衰速度の変化に応答して、希望周波数を前記出力ポートに選択的に伝送するように動作する電磁界周波数フィルタ。６４．請求項６３に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記共振器システムの吸収特性を変更することによって変化される電磁界周波数フィルタ。６５．請求項６３に記載のフィルタにおいて、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、電気的、光学的また機械的に変化される電磁界周波数フィルタ。６６．請求項６３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへの選択的スイッチングを提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。６７．請求項６３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。６８．請求項６３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の１つへ選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。６９．請求項６３に記載のフィルタにおいて、前記入力導波ガイドは、入力ポートと出力ポートを有し、前記出力導波ガイドは、前進ポートと後退ポートを有し、前記少なくとも１つの共振器の前記内部減衰速度は、前記希望周波数の４つのポートの中の２つへ選択的な分割を提供するよう選択的な時間変化スイッチングを適切に提供するように変化される電磁界周波数フィルタ。