JP2002365453A - 導波路 - Google Patents
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 全反射閉じ込め型導波路とフォトニック結晶
線欠陥導波路とを高い光結合効率で接続することが可能
な導波路を提供する。 【解決手段】 導波路１００は、フォトニック結晶線欠
陥導波路１１０の線欠陥部１１３の端面に全反射閉じ込
め型導波路１２０を接続して構成されている。フォトニ
ック結晶線欠陥導波路１１０は、高誘電率媒質１１１１
内にフォトニック結晶による孔１１２が三角格子状に２
つのグループに分けて配列され、その境界部には線欠陥
部１１３が形成されている。全反射閉じ込め型導波路１
２０は、その幅が線欠陥部１１３の幅と同一又は略同一
の幅を有している。接続部の幅を合わせることで、幅の
不一致に起因して生じる反射による結合損失が低減さ
れ、光結合効率が向上する。
線欠陥導波路とを高い光結合効率で接続することが可能
な導波路を提供する。 【解決手段】 導波路１００は、フォトニック結晶線欠
陥導波路１１０の線欠陥部１１３の端面に全反射閉じ込
め型導波路１２０を接続して構成されている。フォトニ
ック結晶線欠陥導波路１１０は、高誘電率媒質１１１１
内にフォトニック結晶による孔１１２が三角格子状に２
つのグループに分けて配列され、その境界部には線欠陥
部１１３が形成されている。全反射閉じ込め型導波路１
２０は、その幅が線欠陥部１１３の幅と同一又は略同一
の幅を有している。接続部の幅を合わせることで、幅の
不一致に起因して生じる反射による結合損失が低減さ
れ、光結合効率が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路に関し、特
に、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じこめ型
導波路の接続部を有する構造の導波路にあって、その光
結合効率を高めるための導波路に関する。
に、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じこめ型
導波路の接続部を有する構造の導波路にあって、その光
結合効率を高めるための導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】フォトニック結晶（photonic crystal）
は、周期的に誘電率が大きく変調された人工光学結晶で
あり、一般に、光がそのフォトニック結晶内のどの方向
にも伝播できないフォトニック・バンド・ギャップ（Ｐ
ＢＧ）と呼ばれる角振動数帯域を有する。
は、周期的に誘電率が大きく変調された人工光学結晶で
あり、一般に、光がそのフォトニック結晶内のどの方向
にも伝播できないフォトニック・バンド・ギャップ（Ｐ
ＢＧ）と呼ばれる角振動数帯域を有する。
【０００３】図７は、２次元フォトニック結晶の構造例
を示す。この２次元三角格子フォトニック結晶体３は、
高誘電率媒質１の中に微細径のフォトニック結晶の孔２
を三角格子状に配列した構造を有している。高誘電率媒
質１には、通常、半導体（その多くは比誘電率が約１
２）が用いられる。この２次元三角格子フォトニック結
晶体３の場合、ＰＢＧが得られる孔のピッチ（または格
子定数）と孔径の組み合わせの目安は、例えば、「フォ
トニック・クリスタルズ・モデリング・ザ・フロー・オ
ブ・ライト」の１２５〜１２６頁（「Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎ
ｎｏｐｏｕｌｏｓ，Ｒ．Ｄ．Ｍｅａｄｅ ａｎｄ Ｊ．
Ｎ．Ｗｉｎｎ，Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｌｏｗｏｆ Ｌｉｇｈ
ｔ」Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒ
ｅｓｓ、ｐｐ．１２５〜１２６）に開示されている。孔
の半径をｒ、フォトニック結晶の円孔のピッチをａ、光
の角振動数をω、真空中の光速をｃとするとき、例え
ば、誘電率１１．４の誘電体基板に三角格子状にフォト
ニック結晶の円孔を配列する場合であれば、（ｒ／ａ）
が０．４８で、｛（ω×ａ）／（２π×ｃ）｝が０．５
程度のときに、電界の振動方向と孔が伸びている向きの
関係に依らず、ＰＢＧが生じる。
を示す。この２次元三角格子フォトニック結晶体３は、
高誘電率媒質１の中に微細径のフォトニック結晶の孔２
を三角格子状に配列した構造を有している。高誘電率媒
質１には、通常、半導体（その多くは比誘電率が約１
２）が用いられる。この２次元三角格子フォトニック結
晶体３の場合、ＰＢＧが得られる孔のピッチ（または格
子定数）と孔径の組み合わせの目安は、例えば、「フォ
トニック・クリスタルズ・モデリング・ザ・フロー・オ
ブ・ライト」の１２５〜１２６頁（「Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎ
ｎｏｐｏｕｌｏｓ，Ｒ．Ｄ．Ｍｅａｄｅ ａｎｄ Ｊ．
Ｎ．Ｗｉｎｎ，Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｌｏｗｏｆ Ｌｉｇｈ
ｔ」Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒ
ｅｓｓ、ｐｐ．１２５〜１２６）に開示されている。孔
の半径をｒ、フォトニック結晶の円孔のピッチをａ、光
の角振動数をω、真空中の光速をｃとするとき、例え
ば、誘電率１１．４の誘電体基板に三角格子状にフォト
ニック結晶の円孔を配列する場合であれば、（ｒ／ａ）
が０．４８で、｛（ω×ａ）／（２π×ｃ）｝が０．５
程度のときに、電界の振動方向と孔が伸びている向きの
関係に依らず、ＰＢＧが生じる。
【０００４】図８は図７の２次元三角格子フォトニック
結晶体３を用いて作られたフォトニック結晶線欠陥導波
路の一例を示す。このフォトニック結晶線欠陥導波路５
は、図７の２次元三角格子フォトニック結晶体３の２枚
を近接配置した構造を有している。高誘電率媒質１の中
には、多数の孔２が三角格子状に配列されている。この
多数の孔２の中間部に１列の無孔部分、すなわち、線欠
陥部４が形成されている。これにより、ＰＢＧ内の角振
動数の光は、線欠陥部４以外の完全結晶部分を伝搬する
ことはできないが、線欠陥部４の部分は伝搬できるよう
になる。すなわち、この線欠陥部４は導波路として働く
ことになる。
結晶体３を用いて作られたフォトニック結晶線欠陥導波
路の一例を示す。このフォトニック結晶線欠陥導波路５
は、図７の２次元三角格子フォトニック結晶体３の２枚
を近接配置した構造を有している。高誘電率媒質１の中
には、多数の孔２が三角格子状に配列されている。この
多数の孔２の中間部に１列の無孔部分、すなわち、線欠
陥部４が形成されている。これにより、ＰＢＧ内の角振
動数の光は、線欠陥部４以外の完全結晶部分を伝搬する
ことはできないが、線欠陥部４の部分は伝搬できるよう
になる。すなわち、この線欠陥部４は導波路として働く
ことになる。
【０００５】図８に示したフォトニック結晶線欠陥導波
路５は、光を導くだけでなく、フォトニック結晶の性質
を反映して、小さな群速度、或いは群速度の波長分散な
どの性質を示すので、この性質を利用した光デバイスの
形成が考えられる。しかしながら、フォトニック結晶線
欠陥導波路５は、光を導く導波路としての性質にのみ着
目した場合、全反射閉じ込め型導波路に劣ることがあ
る。
路５は、光を導くだけでなく、フォトニック結晶の性質
を反映して、小さな群速度、或いは群速度の波長分散な
どの性質を示すので、この性質を利用した光デバイスの
形成が考えられる。しかしながら、フォトニック結晶線
欠陥導波路５は、光を導く導波路としての性質にのみ着
目した場合、全反射閉じ込め型導波路に劣ることがあ
る。
【０００６】図９は、全反射閉じ込め型導波路の構成を
示す。この全反射閉じ込め型導波路１０は、光ファイバ
と同様に、一端に導入した光を他端に導くことができ
る。全反射閉じ込め型導波路１０は表面の滑らかな誘電
体線路であり、構造が単純で、図８のフォトニック結晶
線欠陥導波路５よりも構造揺らぎが少ないため、設計通
りの形状を作製し易い。そのため、フォトニック結晶線
欠陥導波路５よりも損失の少ない導波路を作製し易い。
しかしながら、全反射閉じ込め型導波路１０はフォトニ
ック結晶線欠陥導波路５が持つ小さい群速度、群速度の
波長分散などの性質は強くないので、全反射閉じ込め型
導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５の互いの
利点を生かすため、フォトニック結晶線欠陥導波路５と
チャネル導波路を接続することが考えられる。
示す。この全反射閉じ込め型導波路１０は、光ファイバ
と同様に、一端に導入した光を他端に導くことができ
る。全反射閉じ込め型導波路１０は表面の滑らかな誘電
体線路であり、構造が単純で、図８のフォトニック結晶
線欠陥導波路５よりも構造揺らぎが少ないため、設計通
りの形状を作製し易い。そのため、フォトニック結晶線
欠陥導波路５よりも損失の少ない導波路を作製し易い。
しかしながら、全反射閉じ込め型導波路１０はフォトニ
ック結晶線欠陥導波路５が持つ小さい群速度、群速度の
波長分散などの性質は強くないので、全反射閉じ込め型
導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５の互いの
利点を生かすため、フォトニック結晶線欠陥導波路５と
チャネル導波路を接続することが考えられる。
【０００７】図１０は、従来の導波路を示す。この導波
路は、図９に示した全反射閉じ込め型導波路と図８に示
したフォトニック結晶線欠陥導波路を接続した構造を有
している。図８に示した構造のフォトニック結晶線欠陥
導波路５の線欠陥部４の端面１１には、チャネル導波路
としての全反射閉じ込め型導波路１０の端面が接続され
ている。線欠陥部４の端面１１は、線欠陥部４の部分と
これ以外の部分を含めて、線欠陥部の近傍で平面であ
る。全反射閉じ込め型導波路１０の表面１２，１３とフ
ォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１が接続する接
続部１４，１５の角度は９０°である。全反射閉じ込め
型導波路１０の材料は、フォトニック結晶線欠陥導波路
５の高誘電率媒質１と同一の高誘電率媒質１６を用いて
いる。
路は、図９に示した全反射閉じ込め型導波路と図８に示
したフォトニック結晶線欠陥導波路を接続した構造を有
している。図８に示した構造のフォトニック結晶線欠陥
導波路５の線欠陥部４の端面１１には、チャネル導波路
としての全反射閉じ込め型導波路１０の端面が接続され
ている。線欠陥部４の端面１１は、線欠陥部４の部分と
これ以外の部分を含めて、線欠陥部の近傍で平面であ
る。全反射閉じ込め型導波路１０の表面１２，１３とフ
ォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１が接続する接
続部１４，１５の角度は９０°である。全反射閉じ込め
型導波路１０の材料は、フォトニック結晶線欠陥導波路
５の高誘電率媒質１と同一の高誘電率媒質１６を用いて
いる。
【０００８】全反射閉じ込め型導波路１０は、高誘電率
媒質１６で形成されているので、全反射閉じ込め型導波
路１０における光の閉じ込めが強く、全反射閉じ込め型
導波路１０を伝搬する光の横方向分布（プロファイル）
の幅は、ほぼ全反射閉じ込め型導波路１０に等しくなる
が、フォトニック結晶線欠陥導波路５を伝搬する光の幾
らかは線欠陥部４の部分から横の孔の列に広がる。その
ため、この広がった光のプロファイルに全反射閉じ込め
型導波路１０の伝搬光のプロファイルを合わせるため、
全反射閉じ込め型導波路１０の幅はフォトニック結晶線
欠陥導波路５の幅に比べて大きく設定されている。
媒質１６で形成されているので、全反射閉じ込め型導波
路１０における光の閉じ込めが強く、全反射閉じ込め型
導波路１０を伝搬する光の横方向分布（プロファイル）
の幅は、ほぼ全反射閉じ込め型導波路１０に等しくなる
が、フォトニック結晶線欠陥導波路５を伝搬する光の幾
らかは線欠陥部４の部分から横の孔の列に広がる。その
ため、この広がった光のプロファイルに全反射閉じ込め
型導波路１０の伝搬光のプロファイルを合わせるため、
全反射閉じ込め型導波路１０の幅はフォトニック結晶線
欠陥導波路５の幅に比べて大きく設定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の導波路
によると、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック
結晶線欠陥導波路５の接続部は、全反射閉じ込め型導波
路１０の幅がフォトニック結晶線欠陥導波路５の幅に比
べて広くとられているため、全反射閉じ込め型導波路１
０の中心付近では、フォトニック結晶線欠陥導波路５の
中心付近（線欠陥部４付近）との連続性が保たれるのに
対して、全反射閉じ込め型導波路１０の中心から離れた
周辺付近では、全反射閉じ込め型導波路１０側の一様な
構造からフォトニック結晶線欠陥導波路５側の孔の周期
配列構造への接続になるため、構造上の不連続が生じ
る。フォトニック結晶自体はＰＢＧ内の角振動数の光を
透過させないので、全反射閉じ込め型導波路１０の線欠
陥部４の幅の外に分布する光の電磁界エネルギーは、フ
ォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１の近傍で反射
してしまい、フォトニック結晶線欠陥導波路５に入射で
きない。そのため、全反射閉じ込め型導波路１０とフォ
トニック結晶線欠陥導波路５では、伝搬光のプロファイ
ルが近いにも関わらず、光結合効率が悪いという問題が
あった。
によると、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック
結晶線欠陥導波路５の接続部は、全反射閉じ込め型導波
路１０の幅がフォトニック結晶線欠陥導波路５の幅に比
べて広くとられているため、全反射閉じ込め型導波路１
０の中心付近では、フォトニック結晶線欠陥導波路５の
中心付近（線欠陥部４付近）との連続性が保たれるのに
対して、全反射閉じ込め型導波路１０の中心から離れた
周辺付近では、全反射閉じ込め型導波路１０側の一様な
構造からフォトニック結晶線欠陥導波路５側の孔の周期
配列構造への接続になるため、構造上の不連続が生じ
る。フォトニック結晶自体はＰＢＧ内の角振動数の光を
透過させないので、全反射閉じ込め型導波路１０の線欠
陥部４の幅の外に分布する光の電磁界エネルギーは、フ
ォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１の近傍で反射
してしまい、フォトニック結晶線欠陥導波路５に入射で
きない。そのため、全反射閉じ込め型導波路１０とフォ
トニック結晶線欠陥導波路５では、伝搬光のプロファイ
ルが近いにも関わらず、光結合効率が悪いという問題が
あった。
【００１０】したがって、本発明の目的は、全反射閉じ
込め型導波路とフォトニック結晶線欠陥導波路とを高い
光結合効率で接続することが可能な導波路を提供するこ
とにある。
込め型導波路とフォトニック結晶線欠陥導波路とを高い
光結合効率で接続することが可能な導波路を提供するこ
とにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、第１の特徴として、高誘電率媒質内にフ
ォトニック結晶による孔が所定のパターンで２つのグル
ープに分けて配列され、前記２つのグループの境界部に
は前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック
結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波
路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前
記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路
を備えることを特徴とする導波路を提供する。
達成するため、第１の特徴として、高誘電率媒質内にフ
ォトニック結晶による孔が所定のパターンで２つのグル
ープに分けて配列され、前記２つのグループの境界部に
は前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック
結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波
路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前
記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路
を備えることを特徴とする導波路を提供する。
【００１２】この構成によれば、フォトニック結晶線欠
陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される
全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるた
め、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型
導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減
され、光結合効率を高めることが可能になる。
陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される
全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるた
め、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型
導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減
され、光結合効率を高めることが可能になる。
【００１３】本発明は、上記の目的を達成するため、第
２の特徴として、高誘電率媒質内にフォトニック結晶に
よる孔を所定のパターンで２つのグループに分けて配列
され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しな
い線欠陥部が形成され、前記線欠陥部の一方の側面に沿
って配設された前記孔の内の一列のそれぞれの孔が半円
形をなすように切断加工されているフォトニック結晶線
欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前
記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠
陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備え
ることを特徴とする導波路を提供する。
２の特徴として、高誘電率媒質内にフォトニック結晶に
よる孔を所定のパターンで２つのグループに分けて配列
され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しな
い線欠陥部が形成され、前記線欠陥部の一方の側面に沿
って配設された前記孔の内の一列のそれぞれの孔が半円
形をなすように切断加工されているフォトニック結晶線
欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前
記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠
陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備え
ることを特徴とする導波路を提供する。
【００１４】この構成によれば、フォトニック結晶線欠
陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される
全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるた
め、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型
導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減
され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、フ
ォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波
路を接続する側の側面に沿うフォトニック結晶の一列が
半円形に切断されているため、線欠陥部の端面が幅方向
に広がりを持たない構造になり、フォトニック結晶表面
への漏洩による損失が低減する。
陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される
全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるた
め、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型
導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減
され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、フ
ォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波
路を接続する側の側面に沿うフォトニック結晶の一列が
半円形に切断されているため、線欠陥部の端面が幅方向
に広がりを持たない構造になり、フォトニック結晶表面
への漏洩による損失が低減する。
【００１５】本発明は、上記の目的を達成するため、第
３の特徴として、所定の幅と長さを有する全反射閉じ込
め型導波路と、高誘電率媒質内にフォトニック結晶によ
る孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列さ
れると共に、前記全反射閉じ込め型導波路の幅と同一又
は略同一な幅を有して前記孔を有しない線欠陥部が前記
２つのグループの境界部に形成され、前記線欠陥部に前
記全反射閉じ込め型導波路の一端が接続され、前記全反
射閉じ込め型導波路の両側に前記高誘電率媒質を突出さ
せて保護部が形成されているフォトニック結晶線欠陥導
波路を備えることを特徴とする導波路を提供する。
３の特徴として、所定の幅と長さを有する全反射閉じ込
め型導波路と、高誘電率媒質内にフォトニック結晶によ
る孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列さ
れると共に、前記全反射閉じ込め型導波路の幅と同一又
は略同一な幅を有して前記孔を有しない線欠陥部が前記
２つのグループの境界部に形成され、前記線欠陥部に前
記全反射閉じ込め型導波路の一端が接続され、前記全反
射閉じ込め型導波路の両側に前記高誘電率媒質を突出さ
せて保護部が形成されているフォトニック結晶線欠陥導
波路を備えることを特徴とする導波路を提供する。
【００１６】この構成によれば、フォトニック結晶線欠
陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される
全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるた
め、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型
導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減
され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、全
反射閉じ込め型導波路の両側を埋める如くに保護部が形
成されているため、光結合損失が低減すると同時に、接
合部近傍のフォトニック結晶の機械的強度を増すことが
できる。
陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される
全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるた
め、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型
導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減
され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、全
反射閉じ込め型導波路の両側を埋める如くに保護部が形
成されているため、光結合損失が低減すると同時に、接
合部近傍のフォトニック結晶の機械的強度を増すことが
できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。図１は、本発明の第１の実施形
態を示す。本実施の形態による導波路は、２次元三角格
子フォトニック結晶による線欠陥導波路と全反射閉じ込
め型導波路を接続して構成されている。
て図面を基に説明する。図１は、本発明の第１の実施形
態を示す。本実施の形態による導波路は、２次元三角格
子フォトニック結晶による線欠陥導波路と全反射閉じ込
め型導波路を接続して構成されている。
【００１８】本発明の導波路１００は、フォトニック結
晶線欠陥導波路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０
からなり、全反射閉じ込め型導波路１２０はフォトニッ
ク結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０に、これと一直
線上になる様に接続されている。フォトニック結晶線欠
陥導波路１１０は、母体媒質（高誘電率媒質）１１１
と、この中に三角格子状に配列された多数のフォトニッ
ク結晶の孔１１２が設けられた構成になっている。ただ
し、母体媒質１１１の中間部の所定幅には孔１１２は設
けられておらず、この部分には線欠陥部１１３が形成さ
れている。母体媒質１１１には、半導体（一般には、比
誘電率が約１２のシリコン）が用いられる。全反射閉じ
込め型導波路１２０は母体媒質１１１と同一の材料が用
いられ、その幅Ｗは線欠陥部１１３とほぼ同一にされ
る。
晶線欠陥導波路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０
からなり、全反射閉じ込め型導波路１２０はフォトニッ
ク結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０に、これと一直
線上になる様に接続されている。フォトニック結晶線欠
陥導波路１１０は、母体媒質（高誘電率媒質）１１１
と、この中に三角格子状に配列された多数のフォトニッ
ク結晶の孔１１２が設けられた構成になっている。ただ
し、母体媒質１１１の中間部の所定幅には孔１１２は設
けられておらず、この部分には線欠陥部１１３が形成さ
れている。母体媒質１１１には、半導体（一般には、比
誘電率が約１２のシリコン）が用いられる。全反射閉じ
込め型導波路１２０は母体媒質１１１と同一の材料が用
いられ、その幅Ｗは線欠陥部１１３とほぼ同一にされ
る。
【００１９】全反射閉じ込め型導波路１２０は、その一
端面が線欠陥部１１３の側面（端面１３０）に接続され
るが、線欠陥部１１３とは一直線上（同一軸線上）にな
り、かつ同一平面になるように接続される。そして、全
反射閉じ込め型導波路１２０の表面（側面）１２１，１
２２と端面１３０は直角または、ほぼ直角になってい
る。
端面が線欠陥部１１３の側面（端面１３０）に接続され
るが、線欠陥部１１３とは一直線上（同一軸線上）にな
り、かつ同一平面になるように接続される。そして、全
反射閉じ込め型導波路１２０の表面（側面）１２１，１
２２と端面１３０は直角または、ほぼ直角になってい
る。
【００２０】図１の構成においては、全反射閉じ込め型
導波路１２０の幅Ｗとフォトニック結晶線欠陥導波路１
１０の線欠陥部１１３の幅がほぼ等しく、かつ、材料が
同一で連続している。このため、全反射閉じ込め型導波
路１２０を伝搬してきた光は、殆ど全てがフォトニック
結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３に入光する。
線欠陥部１１３の部分に入った光は、周囲に配列された
孔１１２で回折されるが、この回折によって全反射閉じ
込め型導波路１２０からの伝搬光の入射方向と逆向きに
回折され、全反射閉じ込め型導波路１２０に反射光とし
て戻る光の割合は、伝搬光のプロファイルを合わせるこ
とを優先した図９の構造よりも小さくなり、結果として
光結合効率は本発明の方が高くなる。
導波路１２０の幅Ｗとフォトニック結晶線欠陥導波路１
１０の線欠陥部１１３の幅がほぼ等しく、かつ、材料が
同一で連続している。このため、全反射閉じ込め型導波
路１２０を伝搬してきた光は、殆ど全てがフォトニック
結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３に入光する。
線欠陥部１１３の部分に入った光は、周囲に配列された
孔１１２で回折されるが、この回折によって全反射閉じ
込め型導波路１２０からの伝搬光の入射方向と逆向きに
回折され、全反射閉じ込め型導波路１２０に反射光とし
て戻る光の割合は、伝搬光のプロファイルを合わせるこ
とを優先した図９の構造よりも小さくなり、結果として
光結合効率は本発明の方が高くなる。
【００２１】〔実施例〕ここで、第１の実施の形態に対
応した実施例について説明する。フォトニック結晶線欠
陥導波路１１０の母体材料（母体媒質１１１）として誘
電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔
１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．
６４μｍとし、更に、線欠陥部１１３の幅を０．５７μ
ｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線
欠陥部１１３の幅と同じ０．５７μｍとした。また、フ
ォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０と、こ
の端面１３０に最も近い孔１１２との間の距離（領域１
１４，１１５）を０．０６μｍとした。
応した実施例について説明する。フォトニック結晶線欠
陥導波路１１０の母体材料（母体媒質１１１）として誘
電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔
１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．
６４μｍとし、更に、線欠陥部１１３の幅を０．５７μ
ｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線
欠陥部１１３の幅と同じ０．５７μｍとした。また、フ
ォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０と、こ
の端面１３０に最も近い孔１１２との間の距離（領域１
１４，１１５）を０．０６μｍとした。
【００２２】上記した各部の寸法のもとに、数値計算シ
ミュレーションを実施した。その結果、ＰＢＧ内の角振
動数を有する光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波
路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失と
して、０．５ｄＢが得られた。全反射閉じ込め型導波路
１２０の幅を２．２μｍとし、他の構造や数値は同じと
した従来構造の場合、同じ角振動数の光に対して２．３
ｄＢの結合損失があり、このことから、本発明により、
１．８ｄＢ改善できることがわかった。
ミュレーションを実施した。その結果、ＰＢＧ内の角振
動数を有する光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波
路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失と
して、０．５ｄＢが得られた。全反射閉じ込め型導波路
１２０の幅を２．２μｍとし、他の構造や数値は同じと
した従来構造の場合、同じ角振動数の光に対して２．３
ｄＢの結合損失があり、このことから、本発明により、
１．８ｄＢ改善できることがわかった。
【００２３】図２は、図１の導波路の変形例を示す。図
２においては、図１と同一であるものには同一引用数字
を用いたので、重複する説明は省略する。図１において
は、線欠陥部１１３と全反射閉じ込め型導波路１２０の
接続角は０°、すなわち一直線であったが、本実施の形
態では、或る角度θを持たせている。導波路の幅方向の
波数分布が、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニ
ック結晶線欠陥導波路１１０で異なる場合、このように
角度θを設けることによって一致性が向上し、光結合効
率が向上する場合がある。
２においては、図１と同一であるものには同一引用数字
を用いたので、重複する説明は省略する。図１において
は、線欠陥部１１３と全反射閉じ込め型導波路１２０の
接続角は０°、すなわち一直線であったが、本実施の形
態では、或る角度θを持たせている。導波路の幅方向の
波数分布が、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニ
ック結晶線欠陥導波路１１０で異なる場合、このように
角度θを設けることによって一致性が向上し、光結合効
率が向上する場合がある。
【００２４】図３は、本発明の第２の実施の形態を示
す。本実施の形態においても、図３においては、図１と
同一であるものには同一引用数字を用いたので、ここで
は重複する説明を省略する。上記第１の実施の形態の構
造においては、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の
端面１３０と、この端面１３０に最も近い孔１１２ａ，
１１２ｂとの間の距離は、全反射閉じ込め型導波路１２
０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の光結合効率
を向上させるために重要である。この距離が大きくなる
と、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶
線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３までの距離が遠く
なり、全反射閉じ込め型導波路１２０を伝搬してきた光
の一部が、端面１３０と最も近い孔１１２ａ，１１２ｂ
の列との間の領域１１４，１１５に回り込み、光結合効
率を低下させる。この問題を解決するのが、図３に示す
第２の実施の形態である。
す。本実施の形態においても、図３においては、図１と
同一であるものには同一引用数字を用いたので、ここで
は重複する説明を省略する。上記第１の実施の形態の構
造においては、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の
端面１３０と、この端面１３０に最も近い孔１１２ａ，
１１２ｂとの間の距離は、全反射閉じ込め型導波路１２
０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の光結合効率
を向上させるために重要である。この距離が大きくなる
と、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶
線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３までの距離が遠く
なり、全反射閉じ込め型導波路１２０を伝搬してきた光
の一部が、端面１３０と最も近い孔１１２ａ，１１２ｂ
の列との間の領域１１４，１１５に回り込み、光結合効
率を低下させる。この問題を解決するのが、図３に示す
第２の実施の形態である。
【００２５】図３に示すように、線欠陥部１１３を含む
フォトニック結晶、即ち、フォトニック結晶線欠陥導波
路１４０の端面１４１は、線欠陥部１１３と交差し、か
つ、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ
込め型導波路１２０に寄った各孔１１２を横切るように
切断する面である。全反射閉じ込め型導波路１２０は、
その端面１４１の線欠陥部１１３の部分に接続されてい
る。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部
１１３の幅に等しくし、或いはほぼ等しくしている。端
面１４１の線欠陥部１１３の部分の両脇に位置する半円
孔の表面１４２，１４３は、全反射閉じ込め型導波路１
２０の表面１２１，１２２と滑らかに接続されている。
フォトニック結晶、即ち、フォトニック結晶線欠陥導波
路１４０の端面１４１は、線欠陥部１１３と交差し、か
つ、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ
込め型導波路１２０に寄った各孔１１２を横切るように
切断する面である。全反射閉じ込め型導波路１２０は、
その端面１４１の線欠陥部１１３の部分に接続されてい
る。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部
１１３の幅に等しくし、或いはほぼ等しくしている。端
面１４１の線欠陥部１１３の部分の両脇に位置する半円
孔の表面１４２，１４３は、全反射閉じ込め型導波路１
２０の表面１２１，１２２と滑らかに接続されている。
【００２６】図３の実施の形態によれば、フォトニック
結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ込め型導波路１２
０に接続される端面１４１が側面方向（線欠陥部１１３
の幅方向又は図の上下方向）に広がりを持たない構造に
なり、全反射閉じ込め型導波路１２０の伝搬光の一部が
フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の線欠陥部１１３
の脇の結晶表面に漏れることがないため、光結合損失が
向上する。
結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ込め型導波路１２
０に接続される端面１４１が側面方向（線欠陥部１１３
の幅方向又は図の上下方向）に広がりを持たない構造に
なり、全反射閉じ込め型導波路１２０の伝搬光の一部が
フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の線欠陥部１１３
の脇の結晶表面に漏れることがないため、光結合損失が
向上する。
【００２７】図４は、図３の導波路の変形例を示す。図
４においては、図１〜図３に示したと同一であるものに
は同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明を
省略する。図３においては、線欠陥部１１３と全反射閉
じ込め型導波路１２０の接続角は０°、即ち一直線であ
るが、図４に示すように、角度θを持たせることによ
り、図２と同様に、導波路の幅方向の波数分布が、全反
射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導
波路１４０で異なる場合、このように角度θを設けるこ
とにより、光結合効率が向上する場合がある。
４においては、図１〜図３に示したと同一であるものに
は同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明を
省略する。図３においては、線欠陥部１１３と全反射閉
じ込め型導波路１２０の接続角は０°、即ち一直線であ
るが、図４に示すように、角度θを持たせることによ
り、図２と同様に、導波路の幅方向の波数分布が、全反
射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導
波路１４０で異なる場合、このように角度θを設けるこ
とにより、光結合効率が向上する場合がある。
【００２８】ここで、本発明の第２の実施の形態に対応
した実施例について説明する。フォトニック結晶線欠陥
導波路１４０の母体材料（母体媒質）として誘電率１
１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔１１
２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４
μｍとした。このとき、線欠陥部１１３の幅は０．５７
μｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、
線欠陥部１１３の幅と同一の０．５７μｍとした。
した実施例について説明する。フォトニック結晶線欠陥
導波路１４０の母体材料（母体媒質）として誘電率１
１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔１１
２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４
μｍとした。このとき、線欠陥部１１３の幅は０．５７
μｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、
線欠陥部１１３の幅と同一の０．５７μｍとした。
【００２９】上記した各部の寸法のもとに、数値計算シ
ミュレーションを実施した。ＰＢＧ内の角振動数を有す
る光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０と
全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失として、０．
３ｄＢが得られた。上記第１の実施の形態で得られた結
合損失０．５ｄＢに対し、本実施の形態では結合損失が
０．２ｄＢ改善されていた。
ミュレーションを実施した。ＰＢＧ内の角振動数を有す
る光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０と
全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失として、０．
３ｄＢが得られた。上記第１の実施の形態で得られた結
合損失０．５ｄＢに対し、本実施の形態では結合損失が
０．２ｄＢ改善されていた。
【００３０】図３において、全反射閉じ込め型導波路１
２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１４０の接続部
は、端面１４１の線欠陥部１１３以外の部分においてフ
ォトニック結晶の劈開面が露出した構造になっている。
これは図４においても同様である。このように、フォト
ニック結晶の劈開面が露出した構造は、機械的強度が弱
いことが問題になることがある。これを解決する構造に
ついて次に説明する。
２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１４０の接続部
は、端面１４１の線欠陥部１１３以外の部分においてフ
ォトニック結晶の劈開面が露出した構造になっている。
これは図４においても同様である。このように、フォト
ニック結晶の劈開面が露出した構造は、機械的強度が弱
いことが問題になることがある。これを解決する構造に
ついて次に説明する。
【００３１】図５は、本発明の第３の実施の形態を示
し、フォトニック結晶の劈開面の機械的強度を高めた導
波路となっている。図５の構造は、図１（又は図３）の
構造において、全反射閉じ込め型導波路１２０との接続
部以外のフォトニック結晶の周囲に孔１１２の無い、母
体媒質１１１のみの周辺保護部１５１，１５２を付加し
てフォトニック結晶線欠陥導波路１５０を形成してい
る。この周辺保護部１５１，１５２の機械的強度は、孔
の有るフォトニック結晶部分よりも高いので、フォトニ
ック結晶部分を破損から保護することができる。
し、フォトニック結晶の劈開面の機械的強度を高めた導
波路となっている。図５の構造は、図１（又は図３）の
構造において、全反射閉じ込め型導波路１２０との接続
部以外のフォトニック結晶の周囲に孔１１２の無い、母
体媒質１１１のみの周辺保護部１５１，１５２を付加し
てフォトニック結晶線欠陥導波路１５０を形成してい
る。この周辺保護部１５１，１５２の機械的強度は、孔
の有るフォトニック結晶部分よりも高いので、フォトニ
ック結晶部分を破損から保護することができる。
【００３２】更に、図５の構造には、図３の接続部の構
造よりも光結合損失を低減するための工夫が施されてい
る。図５のＡ−Ａ’面から右側は、図３に示すフォトニ
ック結晶線欠陥導波路１４０と同じであるが、図５で
は、Ａ−Ａ’面、即ち、全反射閉じ込め型導波路１２０
とフォトニック結晶線欠陥導波路１５０が接続されてい
る位置を通る面よりも全反射閉じ込め型導波路１２０の
側（図５の左側）にもフォトニック結晶の孔１５３の複
数個を周辺保護部１５１，１５２の付け根部に設けてい
る。
造よりも光結合損失を低減するための工夫が施されてい
る。図５のＡ−Ａ’面から右側は、図３に示すフォトニ
ック結晶線欠陥導波路１４０と同じであるが、図５で
は、Ａ−Ａ’面、即ち、全反射閉じ込め型導波路１２０
とフォトニック結晶線欠陥導波路１５０が接続されてい
る位置を通る面よりも全反射閉じ込め型導波路１２０の
側（図５の左側）にもフォトニック結晶の孔１５３の複
数個を周辺保護部１５１，１５２の付け根部に設けてい
る。
【００３３】このようにすると、全反射閉じ込め型導波
路１２０からの光は、線欠陥部１１３に入った後、線欠
陥部１１３の周囲に配列された孔１１２で回折され、線
欠陥部１１３の両側に配列された孔１１２を通り抜け、
全反射閉じ込め型導波路１２０の側の表面から放射して
いく光の割合が低減される。これにより、フォトニック
結晶線欠陥導波路１５０と全反射閉じ込め型導波路１２
０の接続部の光結合損失を低減できる。
路１２０からの光は、線欠陥部１１３に入った後、線欠
陥部１１３の周囲に配列された孔１１２で回折され、線
欠陥部１１３の両側に配列された孔１１２を通り抜け、
全反射閉じ込め型導波路１２０の側の表面から放射して
いく光の割合が低減される。これにより、フォトニック
結晶線欠陥導波路１５０と全反射閉じ込め型導波路１２
０の接続部の光結合損失を低減できる。
【００３４】ここで、本発明の図５の構造に対応した実
施例について説明する。フォトニック結晶線欠陥導波路
１５０の母体材料（母体媒質）を誘電率１１．４のシリ
コン（Ｓｉ）、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７
μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍ、線欠陥３の幅を
０．５７μｍとした。上記した各部の寸法のもとに、数
値計算シミュレーションを実施した。その結果、結合損
失として０．２ｄＢが得られた。これは、先に述べた本
発明の第２の実施の形態における結合損失０．３ｄＢか
ら、更に、結合損失を０．１ｄＢ低減できたことにな
る。
施例について説明する。フォトニック結晶線欠陥導波路
１５０の母体材料（母体媒質）を誘電率１１．４のシリ
コン（Ｓｉ）、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７
μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍ、線欠陥３の幅を
０．５７μｍとした。上記した各部の寸法のもとに、数
値計算シミュレーションを実施した。その結果、結合損
失として０．２ｄＢが得られた。これは、先に述べた本
発明の第２の実施の形態における結合損失０．３ｄＢか
ら、更に、結合損失を０．１ｄＢ低減できたことにな
る。
【００３５】図５においても、全反射閉じ込め導波路１
２０をフォトニック結晶線欠陥導波路１５０に対して図
２又は図４に示したように、斜めに接続し、更に結合損
失を低減することができる。
２０をフォトニック結晶線欠陥導波路１５０に対して図
２又は図４に示したように、斜めに接続し、更に結合損
失を低減することができる。
【００３６】上記各実施の形態においては、２次元フォ
トニック結晶について述べたが、本発明は、擬似的な２
次元フォトニック結晶であるスラブ型フォトニック結晶
にも適用できることは言うもまでもない。このとき、全
反射閉じこめ型導波路も有限の厚みを持つので、特にチ
ャネル導波路と呼ばれる。
トニック結晶について述べたが、本発明は、擬似的な２
次元フォトニック結晶であるスラブ型フォトニック結晶
にも適用できることは言うもまでもない。このとき、全
反射閉じこめ型導波路も有限の厚みを持つので、特にチ
ャネル導波路と呼ばれる。
【００３７】図６は、スラブ型フォトニック結晶の構造
を示す。図中、６０は母体媒質であり、６１は孔、６２
は劈開面を示す。この様な有限の厚みを有するフォトニ
ック結晶の場合でも、本発明による全反射閉じ込め型導
波路とフォトニック結晶線欠陥導波路の接続部の断面
は、２次元フォトニック結晶の場合と同じである。
を示す。図中、６０は母体媒質であり、６１は孔、６２
は劈開面を示す。この様な有限の厚みを有するフォトニ
ック結晶の場合でも、本発明による全反射閉じ込め型導
波路とフォトニック結晶線欠陥導波路の接続部の断面
は、２次元フォトニック結晶の場合と同じである。
【００３８】また、上記実施の形態においては、三角格
子フォトニック結晶について述べたが、正方格子や長方
格子や斜方格子などのフォトニック結晶の格子の形態が
三角格子から微妙に異なる格子のフォトニック結晶につ
いても本発明を適用できることは明らかである。
子フォトニック結晶について述べたが、正方格子や長方
格子や斜方格子などのフォトニック結晶の格子の形態が
三角格子から微妙に異なる格子のフォトニック結晶につ
いても本発明を適用できることは明らかである。
【００３９】さらに、フォトニック結晶線欠陥導波路の
線欠陥部は、一列のみの線欠陥としたが、２列以上の幅
の広い線欠陥についても本発明が適用できることは言う
までもない。また、上記各実施例においては、シリコン
（Ｓｉ）を母体材料（母体媒質）として用いたが、他の
材料、特に、化合物半導体を用いてもよいことは言うま
でもない。
線欠陥部は、一列のみの線欠陥としたが、２列以上の幅
の広い線欠陥についても本発明が適用できることは言う
までもない。また、上記各実施例においては、シリコン
（Ｓｉ）を母体材料（母体媒質）として用いたが、他の
材料、特に、化合物半導体を用いてもよいことは言うま
でもない。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の導波路に
よれば、フォトニック結晶線欠陥導波路に全反射閉じ込
め型導波路を接続して構成される導波路において、フォ
トニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、
これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又
は略同一にしたため、フォトニック結晶線欠陥導波路と
全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因す
る結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能
になる。
よれば、フォトニック結晶線欠陥導波路に全反射閉じ込
め型導波路を接続して構成される導波路において、フォ
トニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、
これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又
は略同一にしたため、フォトニック結晶線欠陥導波路と
全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因す
る結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能
になる。
【００４１】また、本発明の他の導波路によれば、フォ
トニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、
これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又
は略同一にし、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射
閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合
損失を低減した構造にしたため、光結合効率を高めるこ
とが可能になる。更に、フォトニック結晶線欠陥導波路
は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の側面に沿う
フォトニック結晶の一列が半円形に切断された構造にし
たため、線欠陥部の端面が幅方向に広がりを持たない構
造になり、フォトニック結晶表面への漏洩による損失を
低減できる。
トニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、
これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又
は略同一にし、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射
閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合
損失を低減した構造にしたため、光結合効率を高めるこ
とが可能になる。更に、フォトニック結晶線欠陥導波路
は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の側面に沿う
フォトニック結晶の一列が半円形に切断された構造にし
たため、線欠陥部の端面が幅方向に広がりを持たない構
造になり、フォトニック結晶表面への漏洩による損失を
低減できる。
【００４２】さらに、本発明の他の導波路によれば、フ
ォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部
と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同
一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射
閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合
損失が低減され、光結合効率を高めることが可能にな
る。更に、全反射閉じ込め型導波路の両側を埋めるよう
に保護部を形成したことにより、光結合損失が低減する
と同時に、接合部近傍のフォトニック結晶の機械的強度
を増すことができる。
ォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部
と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同
一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射
閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合
損失が低減され、光結合効率を高めることが可能にな
る。更に、全反射閉じ込め型導波路の両側を埋めるよう
に保護部を形成したことにより、光結合損失が低減する
と同時に、接合部近傍のフォトニック結晶の機械的強度
を増すことができる。
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の導波路の変形例を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図４】図３の導波路の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図６】スラブ型フォトニック結晶を示す斜視図であ
る。
る。
【図７】２次元フォトニック結晶の構造例を示す断面図
である。
である。
【図８】フォトニック結晶線欠陥導波路の一例を示す断
面図である。
面図である。
【図９】全反射閉じ込め型導波路の構成を示す断面図で
ある。
ある。
【図１０】従来の導波路を示す断面図である。
１ 高誘電率媒質 ２ フォトニック結晶の孔 ３ ２次元三角格子フォトニック結晶 ４ 線欠陥部 ５ フォトニック結晶線欠陥導波路 １０ 全反射閉じ込め型導波路 １００ 導波路 １１０，１４０，１５０ フォトニック結晶線欠陥導波
路 １１１ 母体媒質（高誘電率媒質） １１２，１１２ａ，１１２ｂ，１５３ 孔 １１３ 線欠陥部 １２０ 全反射閉じ込め型導波路 １３０，１４１ 端面 １５１，１５２ 周辺保護部
路 １１１ 母体媒質（高誘電率媒質） １１２，１１２ａ，１１２ｂ，１５３ 孔 １１３ 線欠陥部 １２０ 全反射閉じ込め型導波路 １３０，１４１ 端面 １５１，１５２ 周辺保護部
Claims (5)
- 【請求項１】 高誘電率媒質内にフォトニック結晶によ
る孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列さ
れ、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない
線欠陥部が形成されたフォトニック結晶線欠陥導波路
と、 前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅
と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接
続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴と
する導波路。 - 【請求項２】 前記全反射閉じ込め型導波路は、前記線
欠陥部と同一軸線上に配置して接続され、或いは、前記
線欠陥部の軸線に対して角度をもって接続されているこ
とを特徴とする請求項１記載の導波路。 - 【請求項３】 高誘電率媒質内にフォトニック結晶によ
る孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列さ
れ、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない
線欠陥部が形成され、前記線欠陥部の一方の側面に沿っ
て配設された前記孔の内の一列のそれぞれの孔が半円形
をなすように切断加工されているフォトニック結晶線欠
陥導波路と、 前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅
と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接
続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴と
する導波路。 - 【請求項４】 前記全反射閉じ込め型導波路は、前記線
欠陥部と同一軸線上に配置して接続され、或いは、前記
線欠陥部の軸線に対して角度をもって接続されているこ
とを特徴とする請求項３記載の導波路。 - 【請求項５】 所定の幅と長さを有する全反射閉じ込め
型導波路と、 高誘電率媒質内にフォトニック結晶による孔を所定のパ
ターンで２つのグループに分けて配列され、前記全反射
閉じ込め型導波路の幅と同一又は略同一な幅を有して前
記孔を有しない線欠陥部が前記２つのグループの境界部
に形成され、前記線欠陥部に前記全反射閉じ込め型導波
路の一端が接続され、前記全反射閉じ込め型導波路の両
側に前記高誘電率媒質を突出させて保護部が形成されて
いるフォトニック結晶線欠陥導波路を備えることを特徴
とする導波路。
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