JP2003195002A - Optical device - Google Patents

Optical device

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JP2003195002A
JP2003195002A JP2001390568A JP2001390568A JP2003195002A JP 2003195002 A JP2003195002 A JP 2003195002A JP 2001390568 A JP2001390568 A JP 2001390568A JP 2001390568 A JP2001390568 A JP 2001390568A JP 2003195002 A JP2003195002 A JP 2003195002A
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light
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optical
photonic crystal
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Shintaro Washisu
信太郎 鷲巣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device selected from an optical element which allows the incident light to exit in a desired direction by using an environment- friendly organic photonic crystal which can be manufactured at a low cost, a light deflecting element to allow light having different incident angles or wavelengths to exit in different directions, an optical multiplexing element to multiplex a plurality of light beams having different incident angles into one direction, and a scanning device. <P>SOLUTION: The optical element is made of an organic photonic crystal in which the refractive index periodically varies with the position. The angle made by first and second end faces is determined so as to allow the light at a specified wavelength incident at a specified incident angle on the first end face to exit from the second end face in a desired direction. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、環境に優しく、低
コストで製造することができる高性能な有機フォトニッ
ク結晶を材料として用いた光素子、光偏向素子、光合波
素子及び走査装置などの光学デバイスに関し、更に詳述
すると、入射された光を所望の方向へ出射させる光素
子、入射角又は波長の異なる光を異なる方向へ出射させ
る光偏向素子、入射角の異なる複数の光を同じ方向へ合
波させる光合波素子、及びそのような光偏向素子を用い
る走査装置などの光学デバイスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element, an optical deflecting element, an optical multiplexing element, a scanning device, etc., which use an organic photonic crystal of high performance which is environmentally friendly and can be manufactured at low cost. The optical device will be described in more detail. An optical element that emits incident light in a desired direction, a light deflection element that emits light having different incident angles or wavelengths in different directions, and a plurality of lights having different incident angles in the same direction. The present invention relates to an optical multiplexing element that multiplexes light, and an optical device such as a scanning device that uses such an optical deflection element.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、光素子や光偏向素子として、
プリズムや回折格子や凹レンズ等の受動素子が用いられ
ている。また、近年、光偏向素子として、音響光学効果
を応用した回折格子やガルバノスキャナ等の能動素子も
用いられている。音響光学効果を応用した回折格子は、
硝子等の媒質中に疎密波(例えば、超音波)を伝播させ
て屈折率の周期的な変化を引き起こすことによって、光
を異なる方向へ出射させる。一方、ガルバノスキヤナ
は、共振ヘッドでミラーを振ることによって、光を異な
る方向へ出射させる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical element or an optical deflector,
Passive elements such as prisms, diffraction gratings and concave lenses are used. Further, in recent years, active elements such as a diffraction grating and a galvano scanner to which an acousto-optic effect is applied are also used as a light deflection element. The diffraction grating applying the acousto-optic effect,
Light is emitted in different directions by propagating a compression wave (for example, an ultrasonic wave) in a medium such as glass to cause a periodic change in the refractive index. On the other hand, the Galvanos Kyana emits light in different directions by swinging a mirror with a resonant head.

【0003】近年、第1の媒質中に屈折率の異なる第2
の媒質が光の波長程度の周期で配列された結晶構造を有
し、従来の光学結晶と異なる光学特性を示す結晶(フォ
トニック結晶)の開発が進んでいる。このフォトニック
結晶は、周期的に変化する屈折率分布を有しており、入
射角や波長が僅かに異なる光を屈折させる方向を大きく
変える効果(スーパープリズム効果)を示す。なお、フ
ォトニック結晶が示す光学特性については、例えば、
H.Kosaka等による「Superprism p
henomena in photonic crys
tals」(Physical Review B V
ol.58,No.16,1998年10月15日)や
特開2000−66002号公報等に詳述されている。
Recently, a second medium having a different refractive index is contained in the first medium.
The development of a crystal (photonic crystal) that has a crystal structure in which the medium is arranged at a period of about the wavelength of light and exhibits optical characteristics different from those of conventional optical crystals is in progress. This photonic crystal has a refractive index distribution that changes periodically and exhibits an effect (super prism effect) of significantly changing the refracting direction of light having slightly different incident angles and wavelengths. Regarding the optical characteristics of the photonic crystal, for example,
H. "Superprism p by Kosaka et al.
henomena in photonic crys
tals ”(Physical Review B V
ol. 58, No. 16, October 15, 1998) and JP-A-2000-66002.

【0004】このようなフォトニック結晶を材料とする
光学素子が提案されている。例えば、特開2000−5
6146号公報には、基板の要所にフォトニック結晶を
用いることによって、基板内で光を自己導波的に伝播さ
せて所望の数に分波させる自己導波回路が開示されてい
る。また、特開平11−271541号公報には、2つ
のクラッドとフォトニック結晶を材料とし、2つのクラ
ッドの間にフォトニック結晶を介在させた構造で光を波
長成分毎に分波させる波長分波回路が開示されている。
Optical elements made of such photonic crystals have been proposed. For example, JP 2000-5
Japanese Patent No. 6146 discloses a self-waveguide circuit that propagates light in a self-guided manner in a substrate and splits the light into a desired number by using a photonic crystal in a key portion of the substrate. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-271541, a wavelength demultiplexer that demultiplexes light into wavelength components with a structure in which two claddings and a photonic crystal are used as materials and a photonic crystal is interposed between the two claddings. A circuit is disclosed.

【0005】しかしながら、これらの公報に開示された
技術は、光の分波が目的であって、例えば、入射角や波
長の異なる光を異なる方向に偏向させる光偏向素子とし
て利用することはできない。このように、フォトニック
結晶を材料とする光素子、光偏向素子、光合波素子及び
走査装置などの光学デバイスについては、依然として開
発されていない。
However, the techniques disclosed in these publications are intended for demultiplexing light, and cannot be used, for example, as an optical deflecting element for deflecting light having different incident angles and wavelengths in different directions. As described above, optical devices such as optical devices, optical deflecting devices, optical multiplexing devices, and scanning devices made of photonic crystals have not been developed yet.

【0006】一方、フォトニック結晶に所望の特性を発
現させるためには、該フォトニック結晶が極めて高精度
に製造される必要がある。極めて高精度な加工を施すに
は無機材料の方が容易であることから、現在提案されて
いるフォトニック結晶は、GaAs、InP、Si
、Si、TiO、PS等の無機材料を用いて、ド
ライ又はウェット・エッチング、選択成長等の方法によ
り形成されたものが殆どである。
On the other hand, in order for the photonic crystal to exhibit desired characteristics, the photonic crystal must be manufactured with extremely high precision. Inorganic materials are easier to process with extremely high precision, so currently proposed photonic crystals are GaAs, InP, and Si.
Most are formed by a method such as dry or wet etching or selective growth using an inorganic material such as O 2 , Si, TiO 2 , or PS.

【0007】しかしながら、これらの無機材料を用いて
高精度な加工を施したフォトニック結晶は、高コストで
ある上、廃棄プロセス等において環境汚染等の問題もあ
る。しかも前記無機材料の場合、構造物のディメンジョ
ン(直径、長さ)等の制御が容易でない、屈折率の制御
が困難である、パターニングが容易でない、ナノオーダ
ーの精度の構造を形成するのが容易でない、親水性・疎
水性等の機能の付加が容易でない、等の問題もある。従
って、環境に優しいエコ材料で形成され、低コストで得
られ、光素子、光偏向素子、光合波素子及び走査装置な
どの光学デバイスに好適なフォトニック結晶は、未だ提
供されていないのが現状である。
However, the photonic crystal processed using these inorganic materials with high precision has a high cost, and also has problems such as environmental pollution in the disposal process. Moreover, in the case of the inorganic material, it is not easy to control the dimension (diameter, length) of the structure, it is difficult to control the refractive index, patterning is not easy, and it is easy to form a structure with nano-order accuracy. There is also a problem that it is not easy to add functions such as hydrophilicity and hydrophobicity. Therefore, a photonic crystal formed of an eco-friendly eco-friendly material, obtained at low cost, and suitable for an optical device such as an optical element, an optical deflection element, an optical multiplexing element and a scanning device has not yet been provided. Is.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達
成することを課題とする。即ち、本発明は、環境に優し
く、低コストで製造できる高性能な有機フォトニック結
晶を材料として形成され、素子の大型化やコスト高を招
くことなく、特定与の波長の光の進行方向を大きく変え
て、その光を所望の方向に取り出すことができる光素子
からなる光学デバイスを提供することを第1の目的とす
る。また、本発明は、環境に優しく、低コストで製造で
きる高性能な有機フォトニック結晶を材料として形成さ
れ、素子の大型化やコスト高を招くことなく、入射角又
は波長の異なる光を異なる出射角で広範囲に偏向するこ
とができる光偏向素子からなる光学デバイスを提供する
ことを第2の目的とする。さらに、本発明は、環境に優
しく、低コストで製造できる高性能な有機フォトニック
結晶を材料として形成され、素子の大型化やコスト高を
招くことなく、入射角の異なる入射光を同じ方向へ合波
させることができる光合波素子からなる光学デバイスを
提供することを第3の目的とする。また、本発明は、環
境に優しく、低コストで製造できる高性能な有機フォト
ニック結晶を材料として形成され、装置の大型化やコス
ト高を招くことなく、入射角又は波長の僅かな変化によ
る広範囲な走査を高速で行うことができる走査装置から
なる光学デバイスを提供することを第4の目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Under such circumstances, it is an object of the present invention to solve various problems in the prior art and achieve the following objects. That is, the present invention is formed using a high-performance organic photonic crystal that is environmentally friendly and can be manufactured at low cost as a material, and the traveling direction of light of a specific wavelength can be achieved without increasing the size of the device or increasing the cost. A first object of the present invention is to provide an optical device including an optical element that can be largely changed to extract the light in a desired direction. In addition, the present invention is formed using a high-performance organic photonic crystal that is environmentally friendly and can be manufactured at low cost, and emits light with different incident angles or different wavelengths without increasing the size and cost of the device. A second object of the present invention is to provide an optical device including a light deflection element capable of deflecting in a wide range at an angle. Furthermore, the present invention is formed using a high-performance organic photonic crystal that is environmentally friendly and can be manufactured at low cost, and allows incident light with different incident angles to travel in the same direction without increasing the size and cost of the device. A third object is to provide an optical device including an optical multiplexing element capable of multiplexing. In addition, the present invention is formed using a high-performance organic photonic crystal that is environmentally friendly and can be manufactured at low cost as a material, and does not increase the size of the device or increase the cost. A fourth object of the present invention is to provide an optical device including a scanning device capable of performing various kinds of scanning at high speed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下のとおりである。即ち、 <1> 位置によって屈折率が周期的に変化する有機フ
ォトニック結晶を材料とする光素子からなる光学デバイ
スであって、第1の端面に一定の入射角で入射した特定
の波長の光を第2の端面から所望の方向へ出射させるよ
うに、第1及び第2の端面のなす角度が決められている
光素子であることを特徴とする光学デバイスである。 <2> 第1及び第2の通常媒質の間に、位置によって
屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶を介在
させることによって構成される光素子からなる光学デバ
イスであって、第1の境界面に一定の入射角で入射した
特定の波長の光を第2の境界面から所望の方向へ出射さ
せるように、第1及び第2の境界面のなす角度が決めら
れている光素子であることを特徴とする光学デバイスで
ある。 <3> 前記通常媒質の材料が、前記有機フォトニック
結晶を構成するいずれかの材料と同じである前記<2>
に記載の光学デバイスである。 <4> 位置によって屈折率が周期的に変化する有機フ
ォトニック結晶を材料とする光偏向素子からなる光学デ
バイスであって、第1の端面に異なる入射角で入射した
同一の波長の光を第2の端面から異なる方向へ出射させ
るように、第2の端面の形状が決められている光偏向素
子であることを特徴とする光学デバイスである。 <5> 位置によって屈折率が周期的に変化する有機フ
ォトニック結晶を材料とする光偏向素子からなる光学デ
バイスであって、第1の端面に同一の入射角で入射した
異なる波長の光を第2の端面から異なる方向へ出射させ
るように、第2の端面の形状が決められている光偏向素
子であることを特徴とする光学デバイスである。 <6> 第1及び第2の通常媒質の間に、位置によって
屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶を介在
させることによって構成される光偏向素子からなる光学
デバイスであって、第1の境界面に異なる入射角で入射
した同一の波長の光を第2の境界面から異なる方向へ出
射させるように、第2の境界面の形状が決められている
光偏向素子であることを特徴とする光学デバイスであ
る。 <7> 第1及び第2の通常媒質の間に、位置によって
屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶を介在
させることによって構成される光偏向素子からなる光学
デバイスであって、第1の境界面に同一の入射角で入射
した異なる波長の光を第2の境界面から異なる方向へ出
射させるように、第2の境界面の形状が決められている
光偏向素子であることを特徴とする光学デバイスであ
る。 <8> 前記通常媒質の材料が、前記有機フォトニック
結晶を構成するいずれかの材料と同じである前記<6>
又は<7>に記載の光学デバイスである。 <9> 前記第1の端面又は前記第1の境界面におい
て、入射光の伝播方向が入射角又は波長に応じて分離さ
れ、前記第2の端面又は前記第2の境界面において、分
離された各々の光が異なる方向へ出射される前記<4>
から<8>のいずれかに記載の光学デバイスである。 <10> 位置によって屈折率が周期的に変化する有機
フォトニック結晶を材料とする光合波素子からなる光学
デバイスであって、第1の端面に異なる入射角で入射し
た複数の光を第2の端面において同じ方向へ合波させる
ように、第1の端面の形状が決められている光合波素子
であることを特徴とする光学デバイスである。 <11> 第1及び第2の通常媒質の間に、位置によっ
て屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶を介
在させることによって構成される光合波素子からなる光
学デバイスであって、第1の境界面に異なる入射角で入
射した複数の光を第2の境界面において同じ方向へ合波
させるように、第1の境界面の形状が決められている光
合波素子であることを特徴とする光学デバイスである。 <12> 前記通常媒質の材料が、前記有機フォトニッ
ク結晶を構成するいずれかの材料と同じである前記<1
1>に記載の光学デバイスである。 <13> 前記<4>又は<6>に記載の光偏向素子
と、波長が一定の光を前記光偏向素子に向けて出力する
光源と、前記光偏向素子を振動させることによって、前
記光偏向素子によって偏向された光を対象物に走査させ
る共振ヘッドと、を具備する走査装置であることを特徴
とする光学デバイスである。 <14> 前記<5>又は<7>に記載の光偏向素子
と、前記光偏向素子に向けて出力する光の波長を変える
ことによって、前記光偏向素子によって偏向された光を
対象物に走査させる光源と、を具備する走査装置である
ことを特徴とする光学デバイスである。 <15> 前記有機フォトニック結晶が、一次元及び多
次元のいずれかの周期構造を有し、該周期構造の少なく
とも一部が有機化合物で形成された前記<1>から<1
4>のいずれかに記載の光学デバイスである。 <16> フォトニックバンドギャップが存在する前記
<15>に記載の光学デバイスである。 <17> 有機化合物が樹脂材料から選択される少なく
とも1種である前記<15>又は<16>に記載の光学
デバイスである。 <18> 有機化合物が生物分解性材料から選択される
少なくとも1種である前記<15>又は<16>に記載
の光学デバイスである。 <19> 生物分解性材料によるシート状有機分子の層
を複数有してなり、隣接する層の間に空隙が形成された
一次元周期構造を少なくとも有する前記<18>に記載
の光学デバイスである。 <20> 生物分解性材料による棒状有機分子を並列し
てなる層を複数有してなり、隣接する層の間に空隙が形
成された一次元周期構造を少なくとも有する前記<18
>に記載の光学デバイスである。 <21> 生物分解性材料による棒状有機分子を複数立
設してなり、隣接する棒状体同士の間に空隙が形成され
た二次元周期構造を少なくとも有する前記<18>に記
載の光学デバイスである。 <22> 生物分解性材料による棒状有機分子を複数互
いに密接した状体で立設してなり、該棒状有機分子の立
設方向と同方向に複数の孔部が形成された二次元周期構
造を少なくとも有する前記<18>に記載の光学デバイ
スである。 <23> 生物分解性材料による棒状有機分子を同方向
にかつ互いに接触しないように複数並列させた層を、該
層における棒状有機分子の長さ方向が交互に略直交する
ようにして複数積層してなる三次元周期構造を少なくと
も有する前記<18>に記載の光学デバイスである。 <24> 生物分解性材料による棒状有機分子を同方向
にかつ互いに接触しないように複数並列させた層と、板
状体とを交互に複数積層してなる三次元周期構造を少な
くとも有する前記<18>に記載の光学デバイスであ
る。 <25> 板状体上に、生物分解性材料による棒状有機
分子を複数立設してなり、隣接する棒状体同士の間に空
隙が形成された単位構造を複数有する三次元周期構造を
少なくとも有する前記<18>に記載の光学デバイスで
ある。 <26> 板状体上に、生物分解性材料による棒状有機
分子を複数互いに密接した状態で立設してなり、該棒状
有機分子の立設方向と同方向に複数の孔部が形成された
単位構造を複数有する三次元周期構造を少なくとも有す
る前記<18>に記載の光学デバイスである。 <27> シート状有機分子がβ−シート・ポリペプチ
ドである前記<19>に記載の光学デバイスである。 <28> 棒状有機分子が、α−ヘリックス、DNA及
びアミロースから選択される少なくとも1種である前記
<20>から<26>のいずれかに記載の光学デバイス
である。 <29> 板状体が無機層状化合物である前記<24>
から<26>のいずれかに記載の光学デバイスである。 <30> シート状有機分子の側鎖に高屈折率ナノ粒子
がドープされた前記<19>又は<27>に記載の光学
デバイスである。 <31> 棒状有機分子の側鎖に高屈折率ナノ粒子がド
ープされた前記<20>から<26>及び<28>から
<29>のいずれかに記載の光学デバイスである。 <32> 高屈折率ナノ粒子の屈折率が2以上である前
記<31>に記載の光学デバイスである。 <33> 棒状有機分子が両親媒性である前記<20>
から<26>、<28>から<29>及び<31>から
<32>のいずれかに記載の光学デバイスである。
Means for solving the problems Means for solving the problems are as follows. That is, <1> An optical device made of an optical element made of an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on the position, wherein light of a specific wavelength is incident on the first end face at a constant incident angle. Is an optical element in which the angle formed by the first and second end faces is determined so that the light is emitted from the second end face in a desired direction. <2> An optical device comprising an optical element configured by interposing an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on a position between a first and a second ordinary medium, the first device comprising: An optical element in which the angle formed by the first and second boundary surfaces is determined so that light of a specific wavelength that is incident on the boundary surface at a constant incident angle is emitted from the second boundary surface in a desired direction. It is an optical device characterized by the presence. <3> The material of the normal medium is the same as any of the materials forming the organic photonic crystal.
The optical device according to 1. <4> An optical device comprising an optical deflecting element made of an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on the position, wherein light of the same wavelength incident on the first end face at different incident angles is The optical device is characterized in that it is a light deflection element in which the shape of the second end face is determined so that the second end face emits light in different directions. <5> An optical device comprising an optical deflecting element made of an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on the position, wherein light of different wavelengths incident on the first end face at the same incident angle is The optical device is characterized in that it is a light deflection element in which the shape of the second end face is determined so that the second end face emits light in different directions. <6> An optical device including an optical deflecting element configured by interposing an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on a position between the first and second ordinary media, the optical device comprising: Is a light deflection element in which the shape of the second boundary surface is determined so that lights of the same wavelength that are incident on the boundary surface of the second boundary surface at different incident angles are emitted from the second boundary surface in different directions. Optical device. <7> An optical device including an optical deflection element configured by interposing an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on a position between the first and second ordinary media, the optical device comprising: Is a light deflection element in which the shape of the second boundary surface is determined so that lights of different wavelengths that are incident on the boundary surface of the second boundary surface at the same incident angle are emitted from the second boundary surface in different directions. Optical device. <8> The material of the normal medium is the same as any of the materials forming the organic photonic crystal.
Alternatively, it is the optical device according to <7>. <9> In the first end surface or the first boundary surface, the propagation directions of incident light are separated according to the incident angle or the wavelength, and are separated in the second end surface or the second boundary surface. <4> in which each light is emitted in different directions
To <8>. <10> An optical device including an optical multiplexing element made of an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on a position, wherein a plurality of lights incident on the first end face at different incident angles are incident on the second end face. It is an optical device characterized in that it is an optical multiplexing element in which the shape of the first end face is determined so as to combine in the same direction on the end face. <11> An optical device composed of an optical multiplexing element configured by interposing an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on a position between the first and second ordinary media, Is a light combining element in which the shape of the first boundary surface is determined so that a plurality of lights incident on the boundary surface at different incident angles are combined in the same direction at the second boundary surface. It is an optical device. <12> The material of the normal medium is the same as any of the materials forming the organic photonic crystal.
1> is an optical device. <13> The light deflection element according to <4> or <6>, a light source that outputs light having a constant wavelength toward the light deflection element, and the light deflection element by vibrating the light deflection element. An optical device comprising: a resonance head that scans an object with light deflected by an element; and a scanning device. <14> The object deflected by the light deflecting element is scanned by changing the wavelength of the light deflecting element according to <5> or <7> and the light output toward the light deflecting element. The optical device is a scanning device including: <15> The organic photonic crystal has a one-dimensional or multidimensional periodic structure, and at least a part of the periodic structure is formed of an organic compound.
The optical device according to any one of 4>. <16> The optical device according to <15>, which has a photonic band gap. <17> The optical device according to <15> or <16>, wherein the organic compound is at least one selected from resin materials. <18> The optical device according to <15> or <16>, wherein the organic compound is at least one selected from biodegradable materials. <19> The optical device according to <18>, which has a plurality of layers of sheet-like organic molecules made of a biodegradable material and has at least a one-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent layers. . <20> The above <18> which has a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are arranged in parallel and has at least a one-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent layers.
> Is an optical device described in. <21> The optical device according to <18>, in which a plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are erected, and at least a two-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent rod-shaped bodies. . <22> A two-dimensional periodic structure in which a plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are erected in a state of closely contacting each other, and a plurality of holes are formed in the same direction as the erected direction of the rod-shaped organic molecules. The optical device according to <18>, which has at least the above. <23> A plurality of layers in which rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are juxtaposed in the same direction so as not to contact each other, and a plurality of layers are laminated so that the lengthwise directions of the rod-shaped organic molecules in the layers are alternately substantially orthogonal to each other. The optical device according to <18>, which has at least a three-dimensional periodic structure. <24> The above-mentioned <18> having at least a three-dimensional periodic structure in which a plurality of rod-like organic molecules made of a biodegradable material are arranged in parallel in the same direction so as not to contact each other and a plurality of plate-like bodies are alternately laminated. > Is an optical device described in. <25> At least a three-dimensional periodic structure having a plurality of unit structures in which a plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are erected on a plate and voids are formed between adjacent rods. The optical device according to <18>. <26> A plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are erected in close contact with each other on a plate, and a plurality of holes are formed in the same direction as the erected direction of the rod-shaped organic molecules. The optical device according to <18>, which has at least a three-dimensional periodic structure having a plurality of unit structures. <27> The optical device according to <19>, wherein the sheet-shaped organic molecule is a β-sheet polypeptide. <28> The optical device according to any one of <20> to <26>, wherein the rod-shaped organic molecule is at least one selected from α-helix, DNA and amylose. <29> The above-mentioned <24>, wherein the plate-shaped body is an inorganic layered compound.
To <26>. <30> The optical device according to <19> or <27>, in which the side chains of the sheet-like organic molecule are doped with high refractive index nanoparticles. <31> The optical device according to any one of <20> to <26> and <28> to <29>, in which side chains of rod-shaped organic molecules are doped with high refractive index nanoparticles. <32> The optical device according to <31>, wherein the high refractive index nanoparticles have a refractive index of 2 or more. <33> The above <20>, wherein the rod-shaped organic molecule is amphipathic
To <26>, <28> to <29>, and <31> to <32>.

【0010】前記<1>の光学デバイスにおいては、光
が光素子中を伝播する方向と、光が光素子から出射する
方向とが第2の端面に対して同じ側である限り、第1の
端面と第2の端面のなす角度を高い自由度で設定でき
る。また、この光素子は、受動素子であることから、入
力に対する応答が非常に速い。従って、本発明に係る光
素子によれば、素子自体の大型化やコスト高を招くこと
なく、特定の波長の光が進行する方向を大きく変えて、
その光を所望の方向に取り出すことができる。
In the optical device of <1>, as long as the direction in which light propagates in the optical element and the direction in which light exits the optical element are on the same side with respect to the second end face, the first The angle formed by the end face and the second end face can be set with a high degree of freedom. Moreover, since this optical element is a passive element, it has a very fast response to an input. Therefore, according to the optical element of the present invention, the direction in which the light of a specific wavelength travels is significantly changed without increasing the size and cost of the element itself,
The light can be extracted in a desired direction.

【0011】前記<4>及び<5>の光学デバイスにお
いては、入射角又は波長の異なる光を第2の端面から異
なる方向へ出射させるように、第2の端面の形状が決め
られている。これらの光偏向素子は、受動素子であるこ
とから、入力に対す.る応答が非常に速い。従って、本
発明に係る光偏向素子によれば、素子自体の大型化やコ
スト高を招くことなく、入射角又は波長の異なる入射光
を異なる方向へ広範囲に偏向することができる。
In the optical devices of <4> and <5>, the shape of the second end face is determined so that lights having different incident angles or wavelengths are emitted from the second end face in different directions. Since these light deflection elements are passive elements, they are suitable for input. The response is very fast. Therefore, according to the optical deflection element of the present invention, incident light having different incident angles or wavelengths can be widely deflected in different directions without increasing the size and cost of the element itself.

【0012】[0012]

【0013】前記<10>の光学デバイスにおいては、
入射角の異なる複数の光を第2の端面において同じ方向
へ合波させるように、第1の端面の形状が決められてい
る。この光合波素子は、受動素子であることから、入力
に対する応答が非常に速い。従って、本発明に係る光合
波素子によれば、素子自体の大型化やコスト高を招くこ
となく、入射角の大きく異なる入射光を合波させて同一
の方向へ出射させることができる。また、これらの光合
波素子は、複数の光を合波させてより高い強度の光を生
成したり、波長多重通信の波長混合器として用いること
ができる。
In the optical device of <10>,
The shape of the first end face is determined so that a plurality of lights having different incident angles are combined in the same direction on the second end face. Since this optical multiplexing element is a passive element, it has a very fast response to an input. Therefore, according to the optical multiplexing element of the present invention, it is possible to combine incident lights having greatly different incident angles and emit the same in the same direction without increasing the size and cost of the element itself. Further, these optical multiplexing elements can be used as a wavelength mixer for wavelength multiplexing communication by multiplexing a plurality of lights to generate light of higher intensity.

【0014】前記<13>及び<14>の光学デバイス
を用いることによって、装置全体の大型化を伴うことな
く、入射角又は波長の変化による広範囲な走査を高速で
行うことができる。
By using the optical devices of <13> and <14>, it is possible to perform wide-range scanning at high speed by changing the incident angle or the wavelength without increasing the size of the entire apparatus.

【0015】前記<15>から<33>のいずれかに記
載の光学デバイスによると、前記問題を解決することが
でき、環境に優しいエコ材料で形成され、ナノオーダー
の精度のものを低コストで製造することができ、構造物
のディメンジョン(直径、長さ)、屈折率等の制御が容
易で、親水性・疎水性等の機能の付加が容易であり、光
素子、光偏向素子、光合波素子、走査装置、等の光学デ
バイス材料として好適に利用されるものである。
According to the optical device described in any one of <15> to <33>, the problem can be solved, and the optical device is made of an eco-friendly eco-material and has nano-order accuracy at low cost. It can be manufactured, the dimension (diameter, length) of the structure, the refractive index, etc. can be easily controlled, and the functions such as hydrophilicity and hydrophobicity can be easily added. Optical elements, optical deflection elements, optical multiplexing It is preferably used as a material for optical devices such as elements and scanning devices.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の光学デバイスの一実施形態について詳しく説明
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to the accompanying drawings,
An embodiment of the optical device of the present invention will be described in detail.

【0017】<光素子>図1は、本発明の一実施形態に
係る光素子10の形状を示す平面図である。なお、本実
施形態においては、光素子の入射法線と、光が光素子か
ら出射する方向とのなす角度を出射角と称している。前
記光素子10は、図1に示したように、位置によって屈
折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶を材料と
して形成され、その第1の端面11に一定の入射角で入
射した特定の波長の光を第2の端面12から所望の方向
へ出射させるように、第1及び第2の端面のなす角度が
決められている。また、前記光素子は、別の態様とし
て、第1及び第2の通常媒質の間に、位置によって屈折
率が周期的に変化する有機フォトニック結晶を介在させ
ることにより構成され、第1の境界面に一定の入射角で
入射した特定の波長の光を第2の境界面から所望の方向
へ出射させるように、第1及び第2の境界面のなす角度
が決められている。ここで、前記光素子10は、入射さ
れた光を所望の方向へ出射させるのに用いられる受動素
子であり、以下に詳細に説明する有機フォトニック結晶
を材料として形成される。
<Optical Element> FIG. 1 is a plan view showing the shape of an optical element 10 according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the angle formed by the incident normal to the optical element and the direction in which light is emitted from the optical element is called the emission angle. As shown in FIG. 1, the optical element 10 is made of an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on the position, and is incident on the first end face 11 at a certain incident angle. The angle formed by the first and second end faces is determined so that the light of the wavelength is emitted from the second end face 12 in a desired direction. Further, as another aspect, the optical element is configured by interposing an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on a position between the first and second ordinary media, and has a first boundary. The angle formed by the first and second boundary surfaces is determined so that light of a specific wavelength that is incident on the surface at a constant incident angle is emitted from the second boundary surface in a desired direction. Here, the optical element 10 is a passive element used to emit incident light in a desired direction, and is made of an organic photonic crystal described in detail below as a material.

【0018】−有機フォトニック結晶− 本発明の有機フォトニック結晶は、一次元及び多次元の
いずれかの周期構造を少なくとも一部に有し、該周期構
造の少なくとも一部が有機化合物で形成されている。前
記有機フォトニック結晶においては、その全部が前記有
機化合物で形成されていてもよいし、その一部が前記有
機化合物で形成されていてもよい。
-Organic Photonic Crystal- The organic photonic crystal of the present invention has at least a part of one-dimensional or multidimensional periodic structure, and at least a part of the periodic structure is formed of an organic compound. ing. In the organic photonic crystal, the whole may be formed of the organic compound, or a part of the organic photonic crystal may be formed of the organic compound.

【0019】本発明の有機フォトニック結晶は、光素
子、光偏向素子、光合波素子、走査装置等の光学デバイ
スに応用乃至適用する観点からは、フォトニックバンド
ギャップが存在しているのが好ましい。
The organic photonic crystal of the present invention preferably has a photonic band gap from the viewpoint of application or application to optical devices such as optical elements, optical deflecting elements, optical multiplexing elements, and scanning devices. .

【0020】前記フォトニックバンドギャップは、あら
ゆる方向の光伝搬が禁止される禁制帯を意味する。この
禁制帯に相当する周波数帯では、有機フォトニック結晶
の外部の光は該有機フォトニック結晶の内部には進入す
ることができず反射され、また、有機フォトニック結晶
の内部の光は該フォトニック結晶の外部に漏出すること
ができない。
The photonic band gap means a forbidden band in which light propagation in all directions is prohibited. In the frequency band corresponding to this forbidden band, the light outside the organic photonic crystal cannot enter the inside of the organic photonic crystal and is reflected, and the light inside the organic photonic crystal is reflected in the photonic crystal. It cannot leak out of the nick crystal.

【0021】本発明の有機フォトニック結晶にフォトニ
ックバンドギャップが存在する場合、該フォトニックバ
ンドギャップ中に不均一要素を導入すれば光の局在が起
こり、共振周波数が現れるので、共振器、光導波路等の
設計が容易である点で有利である。
When a photonic band gap is present in the organic photonic crystal of the present invention, if a non-uniform element is introduced into the photonic band gap, light localization occurs and a resonance frequency appears. This is advantageous in that the design of the optical waveguide and the like is easy.

【0022】本発明の有機フォトニック結晶にフォトニ
ックバンドギャップが存在する場合、該有機フォトニッ
ク結晶における周期構造の周期は、該フォトニックバン
ドギャップ(PBG)によって制限される光の波長の約
1/2程度必要であり、例えば、波長1μmの光に対し
て該周期は約0.5μmであることが必要であり、該有
機フォトニック結晶部分の大きさは約0.2μmである
ことが必要であり、この有機フォトニック結晶が5列程
度必要である。なお、該有機フォトニック結晶において
許容される寸法誤差は10nm程度である。
When the organic photonic crystal of the present invention has a photonic band gap, the period of the periodic structure in the organic photonic crystal is about 1 of the wavelength of light limited by the photonic band gap (PBG). / 2, for example, for light having a wavelength of 1 μm, the period needs to be about 0.5 μm, and the size of the organic photonic crystal portion needs to be about 0.2 μm. Therefore, about 5 rows of this organic photonic crystal are required. The dimensional error allowed in the organic photonic crystal is about 10 nm.

【0023】本発明の有機フォトニック結晶における周
期構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選
択することができ、一次元及び多次元から選択される。
なお、前記多次元としては、二次元又は三次元が挙げら
れる。
The periodic structure in the organic photonic crystal of the present invention is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and is selected from one-dimensional and multidimensional.
It should be noted that examples of the multidimensional include two-dimensional and three-dimensional.

【0024】ここで、本発明の有機フォトニック結晶に
おける周期構造の具体例としては、表1及び図2〜8に
示した、一次元周期構造、二次元周期構造、三次元周期
構造などが挙げられる。
Here, specific examples of the periodic structure in the organic photonic crystal of the present invention include the one-dimensional periodic structure, two-dimensional periodic structure and three-dimensional periodic structure shown in Table 1 and FIGS. To be

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】前記一次元周期構造としては、特に制限は
なく、目的に応じて適宜選択することができるが、例え
ば、図2に示すような深い回折格子型の周期構造、図3
に示すようなエアギャップ型の周期構造、図4に示すよ
うなエアブリッジ型の周期構造などが挙げられる。
The one-dimensional periodic structure is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a deep diffraction grating type periodic structure as shown in FIG. 2 and FIG.
The air gap type periodic structure as shown in FIG. 4 and the air bridge type periodic structure as shown in FIG.

【0027】前記二次元周期構造としては、特に制限は
なく、目的に応じて適宜選択することができるが、例え
ば、図5に示すような垂直孔型の周期構造、図6に示す
ような柱型の周期構造などが挙げられる。
The two-dimensional periodic structure is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a vertical hole type periodic structure as shown in FIG. 5 or a column as shown in FIG. Examples include a periodic structure of a mold.

【0028】前記三次元周期構造としては、特に制限は
なく、目的に応じて適宜選択することができるが、例え
ば、図7に示すような斜め孔型の周期構造、図8に示す
ような角材の積層型の周期構造、ハニカム状層の積層型
の周期構造、球の堆積型の積層構造、などが挙げられ
る。
The three-dimensional periodic structure is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, an oblique hole type periodic structure as shown in FIG. 7 and a square bar as shown in FIG. And the stacked type periodic structure of honeycomb layers, the stacked type structure of spheres, and the like.

【0029】本発明においては、前記周期構造の中で
も、以下の具体的な周期構造が好適に挙げられる。前記
一次元周期構造としては、シート状有機分子の層を複数
有してなり、隣接する層の間に空隙が形成された一次元
周期構造、棒状有機分子を並列してなる層を複数有して
なり、隣接する層の間に空隙が形成された一次元周期構
造、などが好適に挙げられる。
In the present invention, the following specific periodic structures are preferable among the above periodic structures. The one-dimensional periodic structure has a plurality of layers of sheet-like organic molecules, a one-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent layers, a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules are arranged in parallel. And a one-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent layers is preferable.

【0030】前記二次元周期構造としては、棒状有機分
子を複数立設してなり、隣接する棒状体同士の間に空隙
が形成された二次元周期構造、棒状有機分子を複数互い
に密接した状態で立設してなり、該棒状有機分子の立設
方向と同方向に複数の孔部が形成された二次元周期構
造、などが好適に挙げられる。
The two-dimensional periodic structure is a two-dimensional periodic structure in which a plurality of rod-shaped organic molecules are erected and voids are formed between adjacent rod-shaped bodies, or a plurality of rod-shaped organic molecules are in close contact with each other. Preferable examples include a two-dimensional periodic structure in which a plurality of pores are formed in a standing manner and in the same direction as the standing direction of the rod-shaped organic molecule.

【0031】前記三次元周期構造としては、棒状有機分
子を同方向にかつ互いに接触しないように複数並列させ
た層を、該層における棒状有機分子の長さ方向が交互に
略直交するようにして複数積層してなる三次元周期構
造、棒状有機分子を同方向にかつ互いに接触しないよう
に複数並列させた層と、板状体とを交互に複数積層して
なる三次元周期構造、板状体上に、棒状有機分子を複数
立設してなり、隣接する棒状体同士の間に空隙が形成さ
れた単位構造を複数有する三次元周期構造、板状体上
に、棒状有機分子を複数互いに密接した状体で立設して
なり、該棒状有機分子の立設方向と同方向に複数の孔部
が形成された単位構造を複数有する三次元周期構造、な
どが好適に挙げられる。
As the three-dimensional periodic structure, a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules are arranged in parallel in the same direction so as not to be in contact with each other are arranged such that the lengthwise directions of the rod-shaped organic molecules in the layers are alternately orthogonal to each other. Three-dimensional periodic structure formed by stacking a plurality of layers, three-dimensional periodic structure formed by alternately stacking a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules are arranged in parallel in the same direction so as not to contact each other, and a plate-shaped body, plate-shaped body A three-dimensional periodic structure that has a plurality of unit structures in which voids are formed between adjacent rod-shaped bodies, and a plurality of rod-shaped organic molecules are closely attached to each other. Preferable examples include a three-dimensional periodic structure having a plurality of unit structures each having a plurality of unit structures in which a plurality of pores are formed in the same direction as the standing direction of the rod-shaped organic molecule.

【0032】−有機化合物− 前記有機化合物としては、特に制限はなく、目的に応じ
て適宜選択することができるが、例えば、樹脂材料、生
物分解性材料などが挙げられる。これらの中でも、環境
への影響が少ない点で生物分解性材料が好ましい。
-Organic Compound- The organic compound is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include resin materials and biodegradable materials. Among these, biodegradable materials are preferable because they have little influence on the environment.

【0033】−−樹脂材料−− 前記樹脂材料としては、特に制限はなく、目的に応じて
適宜選択することができるが、高精度の加工への適性の
点で、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性
樹脂等の硬化性樹脂などが好適に挙げられる。
--Resin Material-- The resin material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, in view of suitability for high precision processing, for example, a thermoplastic resin, a thermosetting resin Preferable examples are curable resins such as curable resins and photocurable resins.

【0034】前記熱可塑性物質としては、特に制限はな
く、目的に応じて適宜選択することができるが、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、
ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ポリ
メタクリル酸メチルなど、重縮合系のポリアミド、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシ
ド、重付加系の熱可塑性ポリウレタン、開環重合系のポ
リアセタールなどが挙げられる。
The thermoplastic material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride,
Examples thereof include polycondensation type polyamides, polyesters, polycarbonates, polyphenylene oxides, polyaddition type thermoplastic polyurethanes, ring-opening polymerization type polyacetals, and the like, such as polystyrene, polyvinylidene chloride, fluororesins, and polymethylmethacrylate.

【0035】前記硬化性樹脂としては、例えば、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、などが挙げ
られる。前記硬化性樹脂は、ガラス繊維、木粉、パル
プ、アスベスト、炭酸カルシウム等の充填材が添加され
ていてもよい。
Examples of the curable resin include epoxy resin, phenol resin, polyurethane resin, unsaturated polyester resin, urea resin and melamine resin. A filler such as glass fiber, wood powder, pulp, asbestos, calcium carbonate or the like may be added to the curable resin.

【0036】−−生物分解性材料−− 前記生物分解性材料としては、特に制限はなく、目的に
応じて適宜選択することができるが、例えば、生分解性
プラスチック、タンパク、糖類、核酸、脂質などが挙げ
られる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種
以上を併用してもよい。
--Biodegradable Material-- The biodegradable material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include biodegradable plastics, proteins, sugars, nucleic acids and lipids. And so on. These may be used alone or in combination of two or more.

【0037】−−−生分解性プラスチック−−− 前記生分解性プラスチックとしては、例えば、カードラ
ン、プルラン、バクテリアセルロース、ポリアミノ酸、
キチン、キトサン、海産多糖類、セルロース等、また、
ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、脂
肪族共重合ポリエステル、ポリウレタン樹脂、ポリアミ
ド系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコ
ール等の化学合成で得られるもの、などが挙げられる。
前記生分解性プラスチックは、目的に応じて、適宜選択
した側鎖等を有していてもよい。
--- Biodegradable plastic --- Examples of the biodegradable plastic include curdlan, pullulan, bacterial cellulose, polyamino acid,
Chitin, chitosan, marine polysaccharides, cellulose, etc.
Examples thereof include those obtained by chemical synthesis of polylactic acid, polyglycolic acid, polycaprolactone, aliphatic copolyester, polyurethane resin, polyamide resin, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol and the like.
The biodegradable plastic may have a side chain or the like appropriately selected according to the purpose.

【0038】−−−タンパク−−− 前記タンパクとしては、特に制限はなく、目的に応じて
適宜選択することができ、一次構造、二次構造、三次構
造、四次構造のいずれであってもよいが、α−ヘリック
ス構造、β−シート構造などが好ましい。前記タンパク
を構成するアミノ酸としては、特に制限はなく、目的に
応じて適宜選択することができ、アラニン、バリン、ロ
イシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、
トリプトファン、メチオニン、グリシン、セリン、トレ
オニン、システイン、グルタミン、アスパラギン、チロ
シン、リジン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン
酸、グルタミン酸、などが挙げられる。前記タンパク
は、目的に応じて、適宜選択した糖鎖等を有していても
よい。
--- Protein ---- The protein is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, and may have any of a primary structure, a secondary structure, a tertiary structure and a quaternary structure. Although preferable, α-helix structure and β-sheet structure are preferable. The amino acid that constitutes the protein is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, phenylalanine,
Tryptophan, methionine, glycine, serine, threonine, cysteine, glutamine, asparagine, tyrosine, lysine, arginine, histidine, aspartic acid, glutamic acid and the like can be mentioned. The protein may have a sugar chain or the like appropriately selected according to the purpose.

【0039】−−−糖類−−− 前記糖類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜
選択することができ、例えば、公知の多糖類が挙げら
れ、具体的には、セルロース、キチン、デンプン、グリ
コーゲン等、また、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫
酸、ヘパリン等のヘテロ多糖、ペプチドグリカン等の糖
タンパク、などが挙げられる。前記糖類は、目的に応じ
て、適宜選択した側鎖等を有していてもよい。
--Sugar ---- The saccharide is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include known polysaccharides. Specifically, cellulose, chitin, Examples include starch, glycogen, and the like, heteropolysaccharides such as hyaluronic acid, chondroitin sulfate, and heparin, glycoproteins such as peptidoglycan, and the like. The saccharide may have a side chain or the like appropriately selected depending on the purpose.

【0040】−−−核酸−−− 前記核酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜
選択することができ、例えば、DNA、RNAなどが挙
げられる。前記核酸は、目的に応じて、適宜選択した側
鎖等を有していてもよい。
--- Nucleic acid --- The nucleic acid is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include DNA and RNA. The nucleic acid may have a side chain or the like appropriately selected depending on the purpose.

【0041】−−−脂質−−− 前記脂質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜
選択することができ、例えば、中性脂肪、ろう等の単純
脂質、グリセロリン脂質、スフィンゴリン脂質、糖脂質
等の複合脂質、などが挙げられる。前記脂質は、目的に
応じて、適宜選択した側鎖等を有していてもよい。
--Lipid-- The lipid is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include neutral lipids, simple lipids such as wax, glycerophospholipids, sphingophospholipids, Examples thereof include complex lipids such as glycolipids. The lipid may have a side chain or the like appropriately selected according to the purpose.

【0042】本発明においては、前記有機化合物の中で
も、棒状有機分子、シート状有機分子等が特に好まし
い。
In the present invention, among the above-mentioned organic compounds, rod-shaped organic molecules, sheet-shaped organic molecules and the like are particularly preferable.

【0043】−−棒状有機分子−− 前記棒状有機分子としては、その形状、構造、材質等に
ついて特に制限はなく、本発明の効果を害しない範囲内
において適宜選択することができるが、例えば、生体高
分子、多糖類、液晶、ロッド型ポリマーなどが挙げられ
る。
--Rod-shaped Organic Molecule-- The rod-shaped organic molecule is not particularly limited in shape, structure, material and the like, and can be appropriately selected within a range not impairing the effects of the present invention. Examples include biopolymers, polysaccharides, liquid crystals, rod-type polymers and the like.

【0044】前記生体高分子としては、例えば、導電性
繊維状蛋白、α−ヘリックス・ポリペプチド、核酸(D
NA、RNA)などが好適に挙げられる。該導電性繊維
状蛋白としては、例えば、α−ケラチン、ミオシン、エ
ピダーミン、フィブリノゲン、トロポマイシン、絹フィ
ブロイン等のα−ヘリックス構造を有するものが挙げら
れる。前記多糖類としては、例えば、アミロースなどが
好適に挙げられる。
Examples of the biopolymer include conductive fibrous protein, α-helix polypeptide, nucleic acid (D
NA, RNA) and the like are preferable. Examples of the conductive fibrous protein include those having an α-helix structure such as α-keratin, myosin, epidermin, fibrinogen, tropomycin, and silk fibroin. Suitable examples of the polysaccharides include amylose and the like.

【0045】前記液晶としては、例えば、棒状液晶性分
子、ディスコティック液晶分子、あるいはこれらの液晶
にナノ構造体を添加して該液晶を一次元乃至3次元の結
晶化したもの、などが挙げられる。
Examples of the liquid crystal include rod-like liquid crystal molecules, discotic liquid crystal molecules, and one-dimensional to three-dimensional crystallized liquid crystals obtained by adding nanostructures to these liquid crystals. .

【0046】前記棒状液晶分子としては、例えば、アゾ
メチン化合物、アゾキシ化合物、シアノビフェニル化合
物、シアノフェニルエステル化合物、安息香酸エステル
化合物、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル化
合物、シアノフェニルシクロヘキサン化合物、シアノ置
換フェニルピリミジン化合物、アルコキシ置換フェニル
ピリミジン化合物、フェニルジオキサン化合物、トラン
化合物、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル化合
物などが挙げられる。また、高分子液晶性分子も好適に
挙げられる。
Examples of the rod-shaped liquid crystal molecules include azomethine compounds, azoxy compounds, cyanobiphenyl compounds, cyanophenyl ester compounds, benzoic acid ester compounds, cyclohexanecarboxylic acid phenyl ester compounds, cyanophenylcyclohexane compounds, cyano-substituted phenylpyrimidine compounds, Examples thereof include alkoxy-substituted phenylpyrimidine compounds, phenyldioxane compounds, tolan compounds, alkenylcyclohexylbenzonitrile compounds and the like. Further, polymer liquid crystal molecules are also suitable.

【0047】前記ディスコティック液晶性分子として
は、種々の文献(C.Destrade.,eta
l.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,v
ol.71,page111(1981);日本化学会
編、李刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、
第10章第2節(1994);B.Kohne et
al.,Angew,Chem.Soc.Chem.C
omm.page 1794(1985);J.Zha
ng et al.,J.Am.Chem.Soc.,
Vo1 116,page 2655(1994))、
及び、特開平5−5837号、特開平8−27284
号、特開平8−334621号、特開平9−10465
6号の各公報に記載の化合物などが挙げられる。
As the discotic liquid crystal molecule, various documents (C. Destrade, et al.
l. , Mol. Crysr. Liq. Cryst. , V
ol. 71, page 111 (1981); Chemical Society of Japan, Li. 22, Liquid Crystal Chemistry, Chapter 5,
Chapter 10 Section 2 (1994); Kohne et
al. , Angew, Chem. Soc. Chem. C
omm. page 1794 (1985); Zha
ng et al. J. Am. Chem. Soc. ,
Vo1 116, page 2655 (1994)),
And JP-A-5-5837 and JP-A-8-27284.
JP-A-8-334621 and JP-A-9-10465.
The compounds described in each publication of No. 6 and the like can be mentioned.

【0048】前記ナノ構造体としては、特に制限はなく
目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、シ
リコン、金等の微粒子、液滴、などが挙げられる。前記
ナノ構造体は、結晶化された液晶中では、通常、数nm
〜数100nm程度の間隔で位置している。
The nanostructure is appropriately selected depending on the intended purpose without any limitation, and examples thereof include fine particles of silicon and gold, and liquid droplets. In the crystallized liquid crystal, the nanostructure usually has a thickness of several nm.
It is located at intervals of about several hundred nm.

【0049】前記ロッド型ポリマーは、前記熱可塑性樹
脂等の樹脂材料のモノマー分子を自己組織化させること
により三次元のロッド型に集合させてなるポリマーであ
る。前記ロッド型ポリマーは、例えば、前記モノマー分
子を機械的結合や分子間力等により連鎖・集合させるこ
とにより、チューブ状、繊維状等のロッド型ポリマーが
得られる。
The rod-shaped polymer is a polymer formed by self-assembling the monomer molecules of the resin material such as the thermoplastic resin into a three-dimensional rod-shaped polymer. The rod-shaped polymer can be obtained by, for example, chaining and assembling the monomer molecules by a mechanical bond, an intermolecular force or the like to obtain a rod-shaped polymer having a tubular shape, a fibrous shape or the like.

【0050】前記棒状有機分子の中でも、安定に棒状を
維持することができる点で、前記ナノ構造体により棒状
結晶化した液晶、ロッド型ポリマー、分子がらせん構造
を有するらせん状有機分子、などが好ましい。
Among the rod-shaped organic molecules, liquid crystals crystallized into rods by the nanostructures, rod-shaped polymers, helical organic molecules having a helical structure, and the like are preferable because they can stably maintain the rod-like shape. preferable.

【0051】前記らせん状有機分子としては、上述した
ものの内、α−ヘリックス・ポリペプチド、DNA、ア
ミロースなどが該当し、これらの中でも、α−ヘリック
ス・ポリペプチド、DNA及びアミロースから選択され
る少なくとも1種であるのが好ましく、α−ヘリックス
・ポリペプチドがより好ましい。
Among the above-mentioned ones, the above-mentioned helical organic molecules include α-helix polypeptides, DNA, amylose and the like. Among these, at least selected from α-helix polypeptides, DNA and amylose. It is preferably one type, and more preferably α-helix polypeptide.

【0052】前記棒状有機分子の外径としては、特に制
限はなく、本発明の効果を害しない範囲内において適宜
選択することができるが、該棒状有機分子を立設して使
用する場合には、例えば、10〜100nm程度であ
る。前記棒状有機分子の外径は、例えば、側鎖の導入、
螺旋軸に棒状部材の導入、該棒状有機分子の複数束化な
どにより適宜調整することができる。
The outer diameter of the rod-shaped organic molecule is not particularly limited and may be appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention. , For example, about 10 to 100 nm. The outer diameter of the rod-shaped organic molecule is, for example, the introduction of a side chain,
It can be appropriately adjusted by introducing a rod-shaped member into the spiral shaft, bundling a plurality of rod-shaped organic molecules, or the like.

【0053】前記棒状有機分子の長さとしては、特に制
限はなく、本発明の効果を害しない範囲内において適宜
選択することができるが、該棒状有機分子を立設して使
用する場合には、例えば、100〜10000nm程度
であり、該棒状有機分子を並列して使用する場合には、
例えば、100〜10000nm程度である。前記棒状
有機分子の長さは、例えば、重合度の変更、棒状有機分
子の結合、側鎖の導入などにより適宜調整することがで
きる。
The length of the rod-shaped organic molecule is not particularly limited and may be appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention. , For example, about 100 to 10,000 nm, and when the rod-shaped organic molecules are used in parallel,
For example, it is about 100 to 10,000 nm. The length of the rod-shaped organic molecule can be appropriately adjusted by, for example, changing the degree of polymerization, binding of the rod-shaped organic molecule, or introduction of a side chain.

【0054】〔α−ヘリックス・ポリペプチド〕前記α
−ヘリックス・ポリペプチドは、ポリペプチドの二次構
造の一つであり、アミノ酸3.6残基ごとに1回転(1
らせんを形成)し、4番目ごとのアミノ酸のイミド基
(−NH−)とカルボニル基(−CO−)との間に螺旋
軸とほぼ平行な水素結合を作り、7アミノ酸を一単位と
して繰り返すことによりエネルギー的に安定な構造を有
している。
[Α-Helix Polypeptide] The α
-A helix polypeptide is one of the secondary structures of a polypeptide and has one turn (1 turn for every 3.6 amino acid residues).
Form a helix) and form a hydrogen bond between the imide group (-NH-) and the carbonyl group (-CO-) of every 4th amino acid, which is almost parallel to the helical axis, and repeats with 7 amino acids as one unit. Has an energy-stable structure.

【0055】前記α−ヘリックス・ポリペプチドのらせ
ん方向としては、特に制限はなく、右巻きであってもよ
いし、左巻きであってもよい。なお、天然には安定性の
点から前記らせん方向が右巻きのものしか存在しない。
The helical direction of the α-helix polypeptide is not particularly limited and may be right-handed or left-handed. From the viewpoint of stability, only the right-handed helical direction exists in nature.

【0056】前記α−ヘリックス・ポリペプチドを形成
するアミノ酸としては、α−ヘリックス構造を形成可能
であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択するこ
とができるが、該α−ヘリックス構造を形成し易いもの
が好ましく、このようなアミノ酸としては、例えば、ア
スパラギン酸(Asp)、グルタミン酸(Glu)、ア
ルギニン(Arg)、リジン(Lys)、ヒスチジン
(His)、アスパラギン(Asn)、グルタミン(G
ln)、セリン(Ser)、スレオニン(Thr)、ア
ラニン(Ala)、バリン(Val)、ロイシン(Le
u)、イソロイシン(Ile)、システイン(Cy
s)、メチオニン(Met)、チロシン(Tyr)、フ
ェニルアラニン(Phe)、トリプトファン(Trp)
などが好適に挙げられる。これらは、1種単独で使用さ
れてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
The amino acid forming the α-helix polypeptide is not particularly limited as long as it can form an α-helix structure and can be appropriately selected according to the purpose. Those that are easy to form are preferable, and examples of such amino acids include aspartic acid (Asp), glutamic acid (Glu), arginine (Arg), lysine (Lys), histidine (His), asparagine (Asn), glutamine (G).
In, serine (Ser), threonine (Thr), alanine (Ala), valine (Val), leucine (Le)
u), isoleucine (Ile), cysteine (Cy
s), methionine (Met), tyrosine (Tyr), phenylalanine (Phe), tryptophan (Trp)
And the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0057】前記α−ヘリックス・ポリペプチドの親性
としては、前記アミノ酸を適宜選択することにより、親
水性、疎水性、両親媒性のいずれにも変え得るが、前記
親水性とする場合、前記アミノ酸としては、セリン(S
er)、スレオニン(Thr)、アスパラギン酸(As
p)、グルタミン酸(Glu)、アルギニン(Ar
g)、リジン(Lys)、アスパラギン(Asn)、グ
ルタミン(Gln)などが好適に挙げられ、前記疎水性
とする場合、前記アミノ酸としては、フェニルアラニン
(Phe)、トリプトファン(Trp)、イソロイシン
(Ile)、チロシン(Tyr)、メチオニン(Me
t)、ロイシン(Leu)、バリン(Val)などが挙
げられる。
The affinity of the α-helix polypeptide can be changed to hydrophilic, hydrophobic or amphipathic by appropriately selecting the amino acid. As an amino acid, serine (S
er), threonine (Thr), aspartic acid (As
p), glutamic acid (Glu), arginine (Ar
g), lysine (Lys), asparagine (Asn), glutamine (Gln) and the like are preferable, and when the above-mentioned hydrophobicity is given, the amino acids include phenylalanine (Phe), tryptophan (Trp), isoleucine (Ile). , Tyrosine (Tyr), methionine (Me
t), leucine (Leu), valine (Val) and the like.

【0058】また、前記α−ヘリックス・ポリペプチド
においては、該α−ヘリックスを形成する前記アミノ酸
における、ペプチド結合を構成しないカルボキシル基
を、エステル化することにより疎水性にすることがで
き、一方、該エステル化されたカルボキシル基を加水分
解することにより親水性にすることができる。
In the α-helix polypeptide, the carboxyl group which does not form a peptide bond in the amino acid forming the α-helix can be made hydrophobic by esterification. The esterified carboxyl group can be rendered hydrophilic by hydrolyzing it.

【0059】前記アミノ酸としては、L−アミノ酸、D
−アミノ酸、これらの側鎖部分が修飾された誘導体など
のいずれであってもよい。
The amino acids include L-amino acids and D
-It may be any of amino acids and derivatives thereof whose side chain portions are modified.

【0060】前記α−ヘリックス・ポリペプチドにおけ
るアミノ酸の結合個数(重合度)としては、特に制限は
なく目的に応じて適宜選択することができるが、10〜
5000であるのが好ましい。前記結合個数(重合度)
が、10未満であると、ポリアミノ酸が安定なα−ヘリ
ックスを形成できなくなることがあり、5000を超え
ると、垂直配向させることが困難となることがある。
The number of amino acids bonded (degree of polymerization) in the α-helix polypeptide is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
It is preferably 5000. Number of bonds (degree of polymerization)
However, if it is less than 10, the polyamino acid may not be able to form a stable α-helix, and if it exceeds 5000, it may be difficult to perform vertical alignment.

【0061】前記α−ヘリックス・ポリペプチドの具体
例としては、例えば、ポリ(γ−メチル−L−グルタメ
ート)、ポリ(γ−エチル−L−グルタメート)、ポリ
(γ−ベンジル−L−グルタメート)、ポリ(L−グル
タミン酸−γ−ベンジル)、ポリ(n−ヘキシル−L−
グルタメート)等のポリグルタミン酸誘導体、ポリ(β
−ベンジル−L−アスパルテート)等のポリアスパラギ
ン酸誘導体、ポリ(L−ロイシン)、ポリ(L−アラニ
ン)、ポリ(L−メチオニン)、ポリ(L−フェニルア
ラニン)、ポリ(L−リジン)−ポリ(γ−メチル−L
−グルタメート)などのポリペプチド、が好適に挙げら
れる。
Specific examples of the α-helix polypeptide include poly (γ-methyl-L-glutamate), poly (γ-ethyl-L-glutamate) and poly (γ-benzyl-L-glutamate). , Poly (L-glutamate-γ-benzyl), poly (n-hexyl-L-
Glutamate) and other polyglutamic acid derivatives, poly (β
-Benzyl-L-aspartate) and other polyaspartic acid derivatives, poly (L-leucine), poly (L-alanine), poly (L-methionine), poly (L-phenylalanine), poly (L-lysine)- Poly (γ-methyl-L
-Glutamate) and the like.

【0062】前記α−ヘリックス・ポリペプチドとして
は、市販のものであってもよいし、公知文献等に記載の
方法に準じて適宜合成乃至調製したものであってもよ
い。
The α-helix polypeptide may be commercially available or may be appropriately synthesized or prepared according to the method described in publicly known documents and the like.

【0063】前記α−ヘリックス・ポリペプチドの合成
の一例として、ブロックコポリペプチド〔ポリ(L−リ
ジン)25−ポリ(γ−メチル−L−グルタメート)
60〕PLLZ25−PMLG60の合成をここで示す
と次の通りである。即ち、ブロックコポリペプチド〔ポ
リ(L−リジン)25−ポリ(γ−メチル−L−グルタ
メート)60〕PLLZ25−PMLG60は、下記式
で示したように、n−ヘキシルアミンを開始剤として用
い、Nε−カルボベンゾキシ L−リジン Nα−カル
ボキシ酸無水物(LLZ−NCA)の重合を行い、続け
てγ−メチル L−グルタメート N−カルボキシ酸無
水物(MLG−NCA)の重合を行うことにより合成す
ることができる。
As an example of the synthesis of the α-helix polypeptide, a block copolypeptide [poly (L-lysine) 25 -poly (γ-methyl-L-glutamate) is used.
60 ] The synthesis of PLLZ 25 -PMLG 60 is shown here: That is, the block copolypeptide [poly (L-lysine) 25 -poly (γ-methyl-L-glutamate) 60 ] PLZ 25 -PMLG 60 uses n-hexylamine as an initiator as shown in the following formula. , N ε -carbobenzoxy L-lysine N α -carboxyanhydride (LLZ-NCA) is polymerized, and then γ-methyl L-glutamate N-carboxyanhydride (MLG-NCA) is polymerized. It can be synthesized by

【0064】[0064]

【化1】 [Chemical 1]

【0065】前記α−ヘリックス・ポリペプチドの合成
は、上記方法に限られず、遺伝子工学的方法により合成
することもできる。具体的には、前記目的とするポリペ
プチドをコードするDNAを組み込んだ発現ベクターに
より宿主細胞を形質転換し、この形質転換体を培養する
こと等により製造することができる。前記発現ベクター
としては、例えば、プラスミドベクター、ファージベク
ター、プラスミドとファージとのキメラベクター、など
が挙げられる。前記宿主細胞としては、大腸菌、枯草菌
等の原核微生物、酵母菌等の真核微生物、動物細胞など
が挙げられる。
The synthesis of the α-helix polypeptide is not limited to the above-mentioned method, and it can be synthesized by a genetic engineering method. Specifically, it can be produced by transforming a host cell with an expression vector into which a DNA encoding the desired polypeptide is incorporated, and culturing the transformant. Examples of the expression vector include a plasmid vector, a phage vector, a chimera vector of a plasmid and a phage, and the like. Examples of the host cells include prokaryotic microorganisms such as Escherichia coli and Bacillus subtilis, eukaryotic microorganisms such as yeast, and animal cells.

【0066】また、前記α−ヘリックス・ポリペプチド
は、α−ケラチン、ミオシン、エピダーミン、フィブリ
ノゲン、トロポマイシン、絹フィブロイン等の天然の導
電性繊維状蛋白からそのα−ヘリックス構造部分を切り
出すことにより調製してもよい。
The α-helix polypeptide is prepared by cutting out the α-helix structure portion from a natural conductive fibrous protein such as α-keratin, myosin, epidermin, fibrinogen, tropomycin, silk fibroin. May be.

【0067】〔DNA〕前記DNAは、1本鎖DNAで
あってもよいが、安定に棒状を維持することができ、内
部に他の物質をインターカレートできる等の点で2本鎖
DNAであるのが好ましい。前記2本鎖DNAは、一つ
の中心軸の回りに、右巻きらせん状の2本のポリヌクレ
オチド鎖が互いに逆方向に延びた状態で位置して形成さ
れた2重らせん構造を有する。前記ポリヌクレオチド鎖
は、アデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)及
びシトシン(C)の4種類の核酸塩基で形成されてお
り、前記ポリヌクレオチド鎖において前記核酸塩基は、
中心軸に対して垂直な平面内で互いに内側に突出した形
で存在して、いわゆるワトソン−クリック型塩基対を形
成し、アデニンに対してはチミンが、グアニンに対して
はシトシンが、それぞれ特異的に水素結合している。そ
の結果、前記2本鎖DNAにおいては、2本のポリペプ
チド鎖が互いに相補的に結合している。
[DNA] Although the DNA may be a single-stranded DNA, it is a double-stranded DNA because it can stably maintain a rod shape and can intercalate other substances inside. Preferably. The double-stranded DNA has a double-helix structure formed by arranging two right-handed helical helical strands extending in opposite directions around one central axis. The polynucleotide chain is formed of four kinds of nucleobases of adenine (A), thymine (T), guanine (G) and cytosine (C), and the nucleobase in the polynucleotide chain is:
They exist so as to protrude inward from each other in a plane perpendicular to the central axis, and form so-called Watson-Crick base pairs.Thymine is specific for adenine and cytosine is specific for guanine. Are hydrogen-bonded together. As a result, in the double-stranded DNA, the two polypeptide chains are complementarily bound to each other.

【0068】前記DNAは、公知のPCR(Polym
erase Chain Reaction)法、LC
R(Ligase chain Reaction)
法、3SR(Self−sustained Sequ
ence Replication)法、SDA(St
rand Displacement Amplifi
cation)法等により調製することができるが、こ
れらの中でもPCR法が好適である。
The above-mentioned DNA is the known PCR (Polym).
erase Chain Reaction) method, LC
R (Ligase chain Reaction)
Method, 3SR (Self-sustained Sequ)
ence Replication) method, SDA (St
rand Displacement Amplifi
Cation) method or the like, but among these, the PCR method is preferable.

【0069】また、前記DNAは、天然の遺伝子から制
限酵素により酵素的に直接切り出して調製してもよい
し、遺伝子クローニング法により調製してもよいし、化
学合成法により調製してもよい。
The DNA may be prepared by directly enzymatically cleaving a natural gene with a restriction enzyme, prepared by a gene cloning method, or prepared by a chemical synthesis method.

【0070】前記遺伝子クローニング法の場合、例え
ば、正常核酸を増幅したものをプラスミドベクター、フ
ァージベクター、プラスミドとファージとのキメラベク
ター等から選択されるベクターに組み込み、大腸菌、枯
草菌等の原核微生物、酵母等の真核微生物、動物細胞な
どから選択される増殖可能な任意の宿主に導入すること
により前記DNAを大量に調製することができる。前記
化学合成法としては、例えば、トリエステル法、亜リン
酸法などのような、液相法又は不溶性の担体を使った固
相合成法などが挙げられる。前記化学合成法の場合、公
知の自動合成機等を用い、1本鎖のDNAを大量に調製
した後、アニーリングを行うことにより、2本鎖DNA
を調製することができる。
In the case of the gene cloning method described above, for example, a product obtained by amplifying a normal nucleic acid is incorporated into a vector selected from a plasmid vector, a phage vector, a chimera vector of a plasmid and a phage, and a prokaryotic microorganism such as Escherichia coli or Bacillus subtilis, A large amount of the DNA can be prepared by introducing it into any proliferative host selected from eukaryotic microorganisms such as yeast and animal cells. Examples of the chemical synthesis method include a liquid phase method such as a triester method and a phosphorous acid method, or a solid phase synthesis method using an insoluble carrier. In the case of the chemical synthesis method, a double-stranded DNA is prepared by preparing a large amount of single-stranded DNA using a known automatic synthesizer and then performing annealing.
Can be prepared.

【0071】〔アミロース〕前記アミロースは、高等植
物の貯蔵のためのホモ多糖類であるデンプンを構成する
D−グルコースがα−1,4結合で直鎖状につながった
らせん構造を有する多糖である。前記アミロースの分子
量としては、数平均分子量で、数千〜15万程度が好ま
しい。前記アミロースは、市販のものであってもよい
し、公知の方法に従って適宜調製したものであってもよ
い。なお、前記アミロースは、その一部にアミロペクチ
ンが含まれていても構わない。
[Amylose] The amylose is a polysaccharide having a helical structure in which D-glucose constituting starch, which is a homopolysaccharide for storage of higher plants, is linearly linked by α-1,4 bonds. . The amylose has a number average molecular weight of preferably several thousand to 150,000. The amylose may be commercially available or may be appropriately prepared according to a known method. The amylose may partially contain amylopectin.

【0072】前記棒状有機分子の長さとしては、特に制
限はなく目的に応じて適宜選択することができる。
The length of the rod-shaped organic molecule is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.

【0073】前記棒状有機分子の径としては、特に制限
はないが、前記α−ヘリックス・ポリペプチドの場合に
は0.8〜2.0nm程度である。
The diameter of the rod-shaped organic molecule is not particularly limited, but in the case of the α-helix polypeptide, it is about 0.8 to 2.0 nm.

【0074】前記棒状有機分子は、その全部が疎水性又
は親水性であってもよく、また、その一部が疎水性又は
親水性であり、他の部分が該一部と逆の親性を示す両親
媒性であってもよい。前記棒状有機分子が前記両親媒性
であると、これを油相中又は水相中で分散させるとエマ
ルジョンが得られ、成膜化が容易である、LB法(ラン
グミュア−ブロジェット法)により水面展開し、所望の
基板上に分子を配列させることができる等の点で好まし
い。
The rod-shaped organic molecule may be wholly hydrophobic or hydrophilic, or a part of the rod-shaped organic molecule may be hydrophobic or hydrophilic and the other part may have the opposite affinity to the part. It may be amphipathic as shown. When the rod-shaped organic molecule is the amphipathic one, an emulsion is obtained by dispersing it in an oil phase or an aqueous phase, and film formation is easy, and the water surface is determined by the LB method (Langmuir-Blodgett method). It is preferable in that it can be developed and the molecules can be arranged on a desired substrate.

【0075】ここで、前記両親媒性の棒状有機分子の一
例を図9に示す。図9において、棒状有機分子1は、そ
の一端側に疎水性部1aを、その他端側に親水性部1b
を有する。
Here, an example of the amphiphilic rod-shaped organic molecule is shown in FIG. In FIG. 9, the rod-shaped organic molecule 1 has a hydrophobic portion 1a at one end and a hydrophilic portion 1b at the other end.
Have.

【0076】本発明においては、前記棒状有機分子の直
鎖末端又は側鎖に、対象分子と相互作用可能な作用部を
有していてもよい。該棒状有機分子が該作用部を有して
いる場合、該作用部と相互作用する対象分子を用いるこ
とにより、該棒状有機分子の配置等の制御が容易となる
点で有利である。具体的には、例えば基板上等に前記対
象分子を配置させておき、該基板上に該対象分子と相互
作用可能な作用部を有する棒状有機分子を付与すると、
該作用分子と該作用部との相互作用により該棒状有機分
子の該基板上での配置等を容易に制御することができ
る。
In the present invention, the rod-shaped organic molecule may have an action part capable of interacting with the target molecule at the linear end or side chain. When the rod-shaped organic molecule has the action portion, it is advantageous in that the arrangement and the like of the rod-shaped organic molecule can be easily controlled by using the target molecule that interacts with the action portion. Specifically, for example, when the target molecule is arranged on a substrate or the like and a rod-shaped organic molecule having an action part capable of interacting with the target molecule is provided on the substrate,
The arrangement of the rod-shaped organic molecules on the substrate and the like can be easily controlled by the interaction between the acting molecule and the acting portion.

【0077】前記作用部としては、前記対象分子と相互
作用できれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択す
ることができる。前記相互作用の態様としては、特に制
限はないが、物理吸着、化学吸着などが挙げられる。こ
れらは、例えば、水素結合、分子間力(ファン・デル・
ワールス力)、配位結合、イオン結合、共有結合などが
挙げられる。
The acting portion is not particularly limited as long as it can interact with the target molecule, and can be appropriately selected according to the purpose. The mode of the interaction is not particularly limited, and examples thereof include physical adsorption and chemical adsorption. These include, for example, hydrogen bonds, intermolecular forces (van der
(Walls force), coordination bond, ionic bond, covalent bond and the like.

【0078】前記作用部の具体例としては、例えば、包
接化合物、抗体、核酸、ホルモンレセプター、レクチ
ン、生理活性物質受容体などが好適に挙げられる。これ
らの中でも、任意の配線を容易に形成することができる
点で、核酸が好ましく、1本鎖DNA、RNAがより好
ましい。
Preferable specific examples of the action portion include clathrate compounds, antibodies, nucleic acids, hormone receptors, lectins, physiologically active substance receptors and the like. Among these, nucleic acids are preferable, and single-stranded DNA and RNA are more preferable, because any wiring can be easily formed.

【0079】前記対象分子としては、前記作用部がそれ
ぞれ、前記包接化合物の場合にはゲスト(包接される成
分)であり、前記抗体の場合には抗原であり、前記核酸
の場合には核酸、チューブリン、キチン等であり、前記
ホルモンレセプターの場合にはホルモンであり、前記レ
クチンの場合には糖等であり、前記生理活性物質受容体
の場合には生理活性物質である。
The target molecule is a guest (a component to be included) in the case of the inclusion compound, an antigen in the case of the antibody, and an antigen in the case of the nucleic acid. Nucleic acid, tubulin, chitin, etc., a hormone in the case of the hormone receptor, a sugar, etc. in the case of the lectin, and a physiologically active substance in the case of the physiologically active substance receptor.

【0080】前記包接化合物としては、分子認識能(ホ
スト−ゲスト結合能)を有する限り特に制限はなく、目
的に応じて適宜選択することができ、例えば、筒状(一
次元)の空洞を有するもの、層状(二次元)の空洞を有
するもの、かご状(三次元)の空洞を有するもの、など
が好適に挙げられる。
The inclusion compound is not particularly limited as long as it has a molecular recognition ability (host-guest binding ability), and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a tubular (one-dimensional) cavity can be used. Preferable ones include those having a layered (two-dimensional) cavity, those having a cage (three-dimensional) cavity, and the like.

【0081】前記筒状(一次元)の空洞を有する包接化
合物としては、例えば、尿素、チオ尿素、デオキシコー
ル酸、ジニトロジフェニル、ジオキシトリフェニルメタ
ン、トリフェニルメタン、メチルナフタリン、スピロク
ロマン、PHTP(ペルヒドロトリフェニレン)、セル
ロース、アミロース、シクロデキストリン(但し、溶液
中では前記空洞がかご状)などが挙げられる。
Examples of the inclusion compound having a cylindrical (one-dimensional) cavity include urea, thiourea, deoxycholic acid, dinitrodiphenyl, dioxytriphenylmethane, triphenylmethane, methylnaphthalene, spirochroman, PHTP. (Perhydrotriphenylene), cellulose, amylose, cyclodextrin (however, in the solution, the cavity is a cage) and the like.

【0082】前記尿素が相互作用可能な対象分子として
は、例えば、n−パラフィン誘導体などが挙げられる。
前記チオ尿素が相互作用可能な対象分子としては、例え
ば、分岐状又は環状の炭化水素などが挙げられる。前記
デオキシコール酸が相互作用可能な対象分子としては、
例えば、パラフィン類、脂肪酸、芳香族化合物などが挙
げられる。前記ジニトロジフェニルが相互作用可能な対
象分子としては、例えば、ジフェニル誘導体などが挙げ
られる。
Examples of the target molecule with which urea can interact include n-paraffin derivatives.
Examples of the target molecule with which thiourea can interact include branched or cyclic hydrocarbons. As the target molecule with which the deoxycholic acid can interact,
Examples include paraffins, fatty acids, aromatic compounds, and the like. Examples of target molecules with which dinitrodiphenyl can interact include diphenyl derivatives.

【0083】前記ジオキシトリフェニルメタンが相互作
用可能な対象分子としては、例えば、パラフィン類、n
−アルケン類、スクアレンなどが挙げられる。前記トリ
フェニルメタンが相互作用可能な対象分子としては、例
えば、パラフィン類などが挙げられる。前記メチルナフ
タリンが相互作用可能な対象分子としては、例えば、C
16までのn−パラフィン類、分岐状パラフィン類など
が挙げられる。前記スピロクロマンが相互作用可能な対
象分子としては、例えば、パラフィン類などが挙げられ
る。前記PHTP(ペルヒドロトリフェニレン)が相互
作用可能な対象分子としては、例えば、クロロホルム、
ベンゼン、各種高分子物質などが挙げられる。前記セル
ロースが相互作用可能な対象分子としては、例えば、H
O、パラフィン類、CCl、色素、ヨウ素などが挙
げられる。前記アミロースが相互作用可能な対象分子と
しては、例えば、脂肪酸、ヨウ素などが挙げられる。
Examples of target molecules with which the dioxytriphenylmethane can interact include paraffins and n
-Alkenes, squalene and the like. Examples of the target molecule with which triphenylmethane can interact include paraffins. The target molecule with which the methylnaphthalene can interact is, for example, C
Examples include n-paraffins up to 16 and branched paraffins. Examples of the target molecule with which the spirochroman can interact include paraffins. The target molecule with which the PHTP (perhydrotriphenylene) can interact is, for example, chloroform,
Examples thereof include benzene and various polymer substances. The target molecule with which the cellulose can interact is, for example, H
2 O, paraffins, CCl 4 , dyes, iodine and the like. Examples of the target molecule with which the amylose can interact include fatty acids and iodine.

【0084】前記シクロデキストリンは、デンプンのア
ミラーゼによる分解で生成する環状のデキストリンであ
り、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリ
ン、γ−シクロデキストリンの3種が知られている。本
発明においては、前記シクロデキストリンとして、これ
らの水酸基の一部を他の官能基、例えば、アルキル基、
アリル基、アルコキシ基、アミド基、スルホン酸基など
に変えたシクロデキストリン誘導体も含まれる。
The cyclodextrin is a cyclic dextrin produced by the decomposition of starch by amylase, and three kinds of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin are known. In the present invention, as the cyclodextrin, a part of these hydroxyl groups is another functional group, for example, an alkyl group,
Also included are cyclodextrin derivatives in which an allyl group, an alkoxy group, an amide group, a sulfonic acid group or the like is changed.

【0085】前記シクロデキストリンが相互作用可能な
対象分子としては、例えば、チモール、オイゲノール、
レゾルシン、エチレングリコールモノフェニルエーテ
ル、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−ベンゾフェノン等
のフェノール誘導体、サリチル酸、パラオキシ安息香酸
メチル、パラオキシ安息香酸エチル等の安息香酸誘導体
及びそのエステル、コレステロール等のステロイド、ア
スコルビン酸、レチノール、トコフェロール等のビタミ
ン、リモネン等の炭化水素類、イソチオシアン酸アリ
ル、ソルビン酸、ヨウ素分子、メチルオレンジ、コンゴ
ーレッド、2−p−トルイジニルナフタレン−6−スル
ホン酸カリウム塩(TNS)などが挙げられる。
The target molecules with which the cyclodextrin can interact include, for example, thymol, eugenol,
Resorcinol, ethylene glycol monophenyl ether, phenol derivatives such as 2-hydroxy-4-methoxy-benzophenone, salicylic acid, methyl paraoxybenzoate, benzoic acid derivatives such as ethyl paraoxybenzoate and its esters, steroids such as cholesterol, ascorbic acid, Retinol, vitamins such as tocopherol, hydrocarbons such as limonene, allyl isothiocyanate, sorbic acid, iodine molecule, methyl orange, congo red, 2-p-toluidinylnaphthalene-6-sulfonic acid potassium salt (TNS), etc. Can be mentioned.

【0086】前記層状(二次元)の包接化合物として
は、例えば、粘土鉱物、グラファイト、スメクタイト、
モンモリロナイト、ゼオライトなどが挙げられる。
Examples of the layered (two-dimensional) clathrate compound include clay mineral, graphite, smectite,
Examples include montmorillonite and zeolite.

【0087】前記粘土鉱物が相互作用可能な対象分子と
しては、例えば、親水性物質、極性化合物などが挙げら
れる。前記グラファイトが相互作用可能な対象分子とし
ては、例えば、O、HSO 、ハロゲン、ハロゲン化
物、アルカリ金属などが挙げられる。前記モンモリロナ
イトが相互作用可能な対象分子としては、例えば、ブル
シン、コデイン、o−フェニレンジアミン、ベンジジ
ン、ピペリジン、アデニン、グイアニン及びこれらのリ
ポシドなどが挙げられる。前記ゼオライトが相互作用可
能な対象分子としては、例えば、HOなどが挙げられ
る。
With the target molecule with which the clay mineral can interact
Examples include hydrophilic substances and polar compounds.
Be done. As the target molecule that the graphite can interact with
For example, O, HSOFour , Halogen, halogenated
Thing, an alkali metal, etc. are mentioned. Said Montmorillona
Examples of target molecules with which the ite can interact include
Syn, codeine, o-phenylenediamine, benzidi
, Piperidine, adenine, guanine and their
Examples include poside. The zeolite can interact
Examples of effective target molecules include HTwoSuch as O
It

【0088】前記かご状(三次元)の包接化合物として
は、例えば、ヒドロキノン、気体水化物、トリ−o−チ
モチド、オキシフラバン、ジシアノアンミンニッケル、
クリプタンド、カリックスアレン、クラウン化合物など
が挙げられる。
Examples of the cage compound (three-dimensional) inclusion compound include hydroquinone, gas hydrate, tri-o-thymotide, oxyflavan, dicyanoammine nickel,
Cryptand, calixarene, crown compounds and the like can be mentioned.

【0089】前記ヒドロキノンが相互作用可能な対象分
子としては、例えば、HCl、SO 、アセチレン、希
ガス元素などが挙げられる。前記気体水化物が相互作用
可能な対象分子としては、例えば、ハロゲン、希ガス元
素、低級炭化水素などが挙げられる。前記トリ−o−チ
モチドが相互作用可能な対象分子としては、例えば、シ
クロヘキサン、ベンゼン、クロロホルムなどが挙げられ
る。前記オキシフラバンが相互作用可能な対象分子とし
ては、例えば、有機塩基などが挙げられる。前記ジシア
ノアンミンニッケルが相互作用可能な対象分子として
は、例えば、ベンゼン、フェノールなどが挙げられる。
前記クリプタンドが相互作用可能な対象分子としては、
例えば、NH4+、各種金属イオンなどが挙げられる。
Targets with which the hydroquinone can interact
As the child, for example, HCl, SO Two, Acetylene, rare
Examples include gas elements. The gas hydrate interacts
Possible target molecules include, for example, halogens, noble gas sources
Elementary and lower hydrocarbons are included. The tri-o-ch
Target molecules with which motide can interact include, for example,
Chlorohexane, benzene, chloroform, etc.
It As the target molecule with which the oxyflavan can interact,
Examples include organic bases and the like. Saithia
Noammin nickel as a target molecule that can interact
Examples include benzene and phenol.
As the target molecule with which the cryptand can interact,
For example, NH4+, Various metal ions, and the like.

【0090】前記カリックスアレンは、フェノールとホ
ルムアルデヒドとから適当な条件で合成されるフェノー
ル単位をメチレン基で結合した環状オリゴマーであり、
4〜8核体が知られている。これらの内、p−t−ブチ
ルカリックスアレン(n=4)が相互作用可能な対象分
子としては、例えば、クロロホルム、ベンゼン、トルエ
ンなどが挙げられる。p−t−ブチルカリックスアレン
(n=5)が相互作用可能な対象分子としては、例え
ば、イソプロピルアルコール、アセトンなどが挙げられ
る。p−t−ブチルカリックスアレン(n=6)が相互
作用可能な対象分子としては、例えば、クロロホルム、
メタノールなどが挙げられる。p−t−ブチルカリック
スアレン(n=7)が相互作用可能な対象分子として
は、例えば、クロロホルムなどが挙げられる。
The above calixarene is a cyclic oligomer in which a phenol unit synthesized from phenol and formaldehyde under appropriate conditions is bound with a methylene group,
4-8 nuclides are known. Of these, examples of target molecules with which pt-butyl calixarene (n = 4) can interact include chloroform, benzene, and toluene. Examples of the target molecule with which p-t-butylcalixarene (n = 5) can interact include isopropyl alcohol and acetone. The target molecule with which pt-butyl calixarene (n = 6) can interact is, for example, chloroform,
Examples thereof include methanol. Examples of target molecules with which pt-butyl calixarene (n = 7) can interact include chloroform.

【0091】前記クラウン化合物としては、電子供与性
のドナー原子として酸素を持つクラウンエーテルのみで
はなく、そのアナログとして窒素、硫黄などのドナー原
子を環構造構成原子として持つ大環状化合物を含み、ま
た、クリプタンドを代表する2個以上の環よりなる複環
式クラウン化合物も含まれ、例えば、シクロヘキシル−
12−クラウン−4、ジベンゾ−14−クラウン−4、
t−ブチルベンゾ−15−クラウン−5、ジベンゾ−1
8−クラウン−6、ジシクロヘキシル−18−クラウン
−6、18−クラウン−6、トリベンゾ−18−クラウ
ン−6、テトラベンゾ−24−クラウン−8、ジベンゾ
−26−クラウン−6などが挙げられる。
The crown compound includes not only a crown ether having oxygen as an electron-donating donor atom but also a macrocyclic compound having a donor atom such as nitrogen or sulfur as a ring structure-constituting atom as an analog thereof. Also included are multicyclic crown compounds consisting of two or more rings representing cryptands, such as cyclohexyl-
12-crown-4, dibenzo-14-crown-4,
t-Butylbenzo-15-crown-5, dibenzo-1
8-crown-6, dicyclohexyl-18-crown-6, 18-crown-6, tribenzo-18-crown-6, tetrabenzo-24-crown-8, dibenzo-26-crown-6 and the like can be mentioned.

【0092】前記クラウン化合物が相互作用可能な対象
分子としては、例えば、Li,Na、K等のアルカリ金
属、Mg、Ca等のアルカリ土類金属などの各種金属イ
オン、NH4+、アルキルアンモニウムイオン、グアニ
ジウムイオン、芳香族ジアゾニウムイオンなどが挙げら
れ、該クラウン化合物はこれらと錯体を形成する。ま
た、該クラウン化合物が相互作用可能な対象分子として
は、これら以外にも、酸性度が比較的大きいC−H(ア
セトニトリル、マロンニトリル、アジポニトリルな
ど)、N−H(アニリン、アミノ安息香酸、アミド、ス
ルファミド誘導体など)、O−H(フェノール、酢酸誘
導体など)ユニットを有する極性有機化合物などが挙げ
られ、該クラウン化合物はこれらと錯体を形成する。
Examples of target molecules with which the crown compound can interact include various metal ions such as alkali metals such as Li, Na and K, alkaline earth metals such as Mg and Ca, NH 4+ and alkyl ammonium ions, Examples thereof include guanidinium ion and aromatic diazonium ion, and the crown compound forms a complex with them. In addition to these, as a target molecule with which the crown compound can interact, C—H (acetonitrile, malonnitrile, adiponitrile, etc.) having a relatively high acidity, NH (aniline, aminobenzoic acid, amide) , Sulfamide derivatives), polar organic compounds having OH (phenol, acetic acid derivatives, etc.) units, and the crown compounds form a complex with them.

【0093】−−シート状有機分子−− 前記シート状有機分子としては、その大きさ、形状、構
造、材質等について特に制限はなく、本発明の効果を害
しない範囲内において適宜選択することができるが、例
えば、前記熱可塑性樹脂や硬化性樹脂等を成形してなる
シート、β−シート・ポリペプチド、前記棒状有機分子
を配列させてなる単分子膜又はそれによる積層膜、など
が好ましい。
--Sheet-like Organic Molecule-- The sheet-like organic molecule is not particularly limited in size, shape, structure, material, etc., and may be appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention. However, for example, a sheet formed by molding the thermoplastic resin or the curable resin, a β-sheet polypeptide, a monomolecular film in which the rod-shaped organic molecules are arranged, or a laminated film thereof is preferable.

【0094】前記棒状有機分子を配列させてなる単分子
膜又はそれによる積層膜としては、特に制限はなく、目
的に応じて適宜選択した方法により得ることができる
が、例えば、前記両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプ
チドを配列させてなる単分子膜又はそれによる積層膜の
場合には、例えば、ラングミュア−ブロジェット法(L
B法)に従って形成することができる。なお、その際、
公知のLB膜形成装置(例えば、日本レーザ&エレクト
ロニクス・ラボラトリーズ社製のNL−LB400NK
−MWCなどが好適に挙げられる)を使用することがで
きる。
The monomolecular film formed by arranging the rod-shaped organic molecules or the laminated film formed thereof is not particularly limited and can be obtained by a method appropriately selected according to the purpose. In the case of a monomolecular film formed by arranging α-helix polypeptides or a laminated film formed thereof, for example, the Langmuir-Blodgett method (L
It can be formed according to the method B). At that time,
Known LB film forming apparatus (for example, NL-LB400NK manufactured by Japan Laser & Electronics Laboratories)
-MWC and the like are preferably mentioned) can be used.

【0095】前記単分子膜は、例えば、α−ヘリックス
・ポリペプチドを水面上(水相上)に浮かした状態で、
即ち、図10に示すように、α−ヘリックス・ポリペプ
チド1を配向させた状態で押出部材7を用いて基板5上
に形成することができる。この操作を繰り返すことによ
り、基板5上に該単分子膜を任意の数だけ積層した前記
積層膜を形成することができる。このとき、基板5とし
ては、特に制限はなく、目的に応じてその材質、形状、
大きさ等を適宜選択することができるが、後述する板状
体などが好ましく、その表面は、適宜、α−ヘリックス
・ポリペプチド1が付着乃至結合し易くする目的で予め
表面処理を行っておくのが好ましく、具体的には、α−
ヘリックス・ポリペプチド1が親水性である場合には、
オクタデシル・トリメチルシロキサンなどを用いた親水
化処理等の表面処理を予め行っておくのが好ましい。
The above-mentioned monolayer is, for example, in a state where the α-helix polypeptide is floated on the water surface (on the water phase),
That is, as shown in FIG. 10, the α-helix polypeptide 1 can be formed on the substrate 5 by using the extruding member 7 in the oriented state. By repeating this operation, it is possible to form the laminated film in which the monomolecular film is laminated in an arbitrary number on the substrate 5. At this time, the substrate 5 is not particularly limited, and its material, shape, and
The size and the like can be appropriately selected, but a plate-like body described later is preferable, and the surface thereof is appropriately surface-treated in advance for the purpose of facilitating attachment or binding of α-helix polypeptide 1. Is preferred, and specifically, α-
If helix polypeptide 1 is hydrophilic,
It is preferable to perform a surface treatment such as a hydrophilic treatment using octadecyl trimethylsiloxane in advance.

【0096】なお、両親媒性のα−ヘリックス・ポリペ
プチドの単分子膜を形成する際に、該両親媒性のα−ヘ
リックス・ポリペプチドを油相又は水相上に浮かべた状
態としては、図11に示す通り、前記水相又は油相上
で、両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド1の疎水
性部1a同士が互いに隣接して配向し、親水性部1b同
士が互いに隣接して配向している。
When forming a monomolecular film of an amphipathic α-helix polypeptide, the amphipathic α-helix polypeptide is floated on an oil phase or an aqueous phase. As shown in FIG. 11, on the water phase or oil phase, the hydrophobic parts 1a of the amphipathic α-helix polypeptide 1 are aligned adjacent to each other, and the hydrophilic parts 1b are adjacent to each other. It is oriented.

【0097】以上は前記α−ヘリックス・ポリペプチド
が単分子膜の平面方向に配向(横に寝た状態)した単分
子膜又はそれによる積層膜の例であるが、該α−ヘリッ
クス・ポリペプチドが単分子膜の厚み方向に配向(立設
した状態)した単分子膜は、例えば、以下のようにして
形成することができる。即ち、図12に示すように、ま
ず、両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド1を水面
上(水相上)に浮かした状態(横に寝た状態)で、該水
(水相)のpHを12程度のアルカリ性にする。する
と、両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド1におけ
る親水性部1bが、そのα−ヘリックス構造が解けてラ
ンダムな構造をとる。このとき、両親媒性のα−ヘリッ
クス・ポリペプチド1における疎水性部1aはα−ヘリ
ックス構造を維持したままである。次に、該水(水相)
のpHを5程度の酸性にする。すると、両親媒性のα−
ヘリックス・ポリペプチド1における親水性部1bが、
再びα−ヘリックス構造をとるようになる。このとき、
両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド1に対し、該
両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド1に当接させ
た押圧部材7をその側面からエアーの圧力で押すと、該
両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド1は該水(水
相)に対し立設した状態のままその親水性部1bが水相
中でその水面と略直交する方向に向かってα−ヘリック
ス構造をとるようになる。そして、図10を用いて上述
したように、両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド
1を配向させた状態で押出部材7を用いて基板5上に押
し出すことにより基板5上に単分子膜を形成することが
できる。この操作を繰り返すことにより、基板5上に該
単分子膜を任意の数だけ積層した前記積層膜を形成する
ことができる。
The above is an example of a monomolecular film in which the α-helix polypeptide is oriented in a plane direction of the monomolecular film (in a state of lying sideways) or a laminated film formed by the monomolecular film. The monomolecular film oriented in the thickness direction of the monomolecular film (in a standing state) can be formed, for example, as follows. That is, as shown in FIG. 12, first, in a state where the amphipathic α-helix polypeptide 1 was floated on the water surface (on the water phase) (on the side), the water (aqueous phase) Adjust the pH to about 12 alkaline. Then, the hydrophilic part 1b in the amphipathic α-helix polypeptide 1 has a random structure by unraveling the α-helix structure. At this time, the hydrophobic part 1a in the amphipathic α-helix polypeptide 1 maintains the α-helix structure. Next, the water (aqueous phase)
PH of about 5 is made acidic. Then, the amphiphilic α-
The hydrophilic part 1b in the helix polypeptide 1 is
It comes to have an α-helix structure again. At this time,
When the pressing member 7 that is in contact with the amphipathic α-helix polypeptide 1 is pressed against the amphipathic α-helix polypeptide 1 with air pressure from its side surface, the amphipathic α-helix polypeptide 1 is pressed. The α-helix polypeptide 1 has its hydrophilic part 1b having an α-helix structure in the water phase in a direction substantially orthogonal to the water surface while standing in the water (water phase). Become. Then, as described above with reference to FIG. 10, the monomolecular film is formed on the substrate 5 by extruding the amphipathic α-helix polypeptide 1 onto the substrate 5 using the extruding member 7 in the oriented state. Can be formed. By repeating this operation, it is possible to form the laminated film in which the monomolecular film is laminated in an arbitrary number on the substrate 5.

【0098】前記シート状有機分子の厚みとしては、特
に制限はなく、本発明の効果を害しない範囲内において
適宜選択することができるが、例えば、10〜1000
0nm程度である。
The thickness of the sheet-like organic molecule is not particularly limited and may be appropriately selected within a range that does not impair the effects of the present invention.
It is about 0 nm.

【0099】本発明においては、前記棒状有機分子の側
鎖及び/又は前記シート状有機分子の側鎖に、高屈折率
ナノ粒子がドープされているのが好ましい。一般にポリ
マーの屈折率は1.4〜1.6程度であるので、該高屈
折率ナノ粒子をドープさせることにより、前記シート状
有機分子及び/又は前記棒状有機分子の屈折率を向上乃
至調整することができる点で好ましい。
In the present invention, it is preferable that the side chains of the rod-shaped organic molecule and / or the side chains of the sheet-shaped organic molecule are doped with high refractive index nanoparticles. Generally, a polymer has a refractive index of about 1.4 to 1.6, and therefore the high refractive index nanoparticles are doped to improve or adjust the refractive index of the sheet-like organic molecule and / or the rod-like organic molecule. It is preferable because it can be obtained.

【0100】前記高屈折率ナノ粒子としては、屈折率
が、2以上であることが好ましく、3.0〜6.0であ
ることがより好ましい。前記屈折率が2以上であると、
媒質(例えば、空気)との大きな屈折率差が生じ、明確
な光の禁制帯(フォトニックバンドギャップ:PBG)
を形成することができる点で有利である。なお、前記屈
折率は、例えば、棒状有機分子の屈折率とドープした高
屈折率粒子の屈折率の混合比率から計算による平均値
(屈折率の加成性)から求めることができる。また、実
際のサンプルをアッベの屈折計などで実測することも可
能である。
The high refractive index nanoparticles preferably have a refractive index of 2 or more, more preferably 3.0 to 6.0. When the refractive index is 2 or more,
A large refractive index difference with the medium (for example, air) occurs, and a clear light forbidden band (photonic band gap: PBG)
Are advantageous in that they can be formed. The refractive index can be obtained from an average value (additivity of refractive index) calculated from a mixing ratio of the refractive index of the rod-shaped organic molecule and the refractive index of the doped high refractive index particles. It is also possible to actually measure an actual sample with an Abbe refractometer or the like.

【0101】前記高屈折率ナノ粒子の具体例としては、
金属原子、金属水酸化物、金属酸化物、金属硫化物、カ
ーボン化合物、イオン化合物、ハロゲン原子、半導体結
晶などが挙げられる。これらは、1種単独で使用しても
よいし、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the high refractive index nanoparticles include:
Examples thereof include metal atoms, metal hydroxides, metal oxides, metal sulfides, carbon compounds, ionic compounds, halogen atoms and semiconductor crystals. These may be used alone or in combination of two or more.

【0102】前記金属原子としては、特に制限はない
が、例えば、白金、金、銀、銅、クロム、鉄、ニッケ
ル、コバルト、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、ス
ズ、インジウムなどが挙げられる。前記金属酸化物とし
ては、特に制限はないが、例えば、前記金属原子の酸化
物などが挙げられ、また、亜鉛華、酸化チタン、弁柄、
酸化クロム、鉄黒、複合酸化物、チタンエロー、コバル
トブルー、セルリアンブルー、コバルトグリーン、酸化
スズ・インジウム(ITO)などが好適に挙げられる。
前記金属水酸化物としては、特に制限はないが、例え
ば、前記金属原子の水酸化物などが挙げられ、アルミナ
ホワイト、黄色酸化鉄、ピリジアンなどが挙げられる。
前記金属硫化物としては、特に制限はないが、例えば、
前記金属原子の硫化物などが挙げられ、カドミウムエロ
ー、カドミウムレッド、朱、リトボンなどが挙げられ
る。前記カーボン化合物としては、特に制限はないが、
例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カ
ーボンナノクラスター、フラーレンなどが挙げられる。
前記イオン化合物としては、特に制限はないが、クロム
酸、硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、燐酸塩、ヒ酸塩、フェ
ロシアン化合物、染料等が好ましく、硫酸バリウム、炭
酸カルシウム、群青、アンガンバイオレット、コバルト
バイオレット、エメラルドグリーン、紺青などが挙げら
れる。これらの中でも、カチオン染料、フタロシアニン
染料、アゾ染料、アクリジンオレンジ、エチジウムブロ
マイドなどが好適に挙げられ、該カチオン染料として
は、例えば、塩基性染料、トリフェニルメタン染料、シ
アニン染料、複素環染料などが挙げられる。前記ハロゲ
ン原子としては、特に制限はないが、例えば、フッ素、
塩素、ヨウ素、臭素などが挙げられる。
The metal atom is not particularly limited, but examples thereof include platinum, gold, silver, copper, chromium, iron, nickel, cobalt, zinc, magnesium, aluminum, tin and indium. The metal oxide is not particularly limited, but includes, for example, oxides of the metal atom, and zinc white, titanium oxide, red iron oxide,
Preferable examples include chromium oxide, iron black, complex oxides, titanium yellow, cobalt blue, cerulean blue, cobalt green, and tin oxide / indium (ITO).
The metal hydroxide is not particularly limited, and examples thereof include hydroxides of the above metal atoms, such as alumina white, yellow iron oxide, and pyridian.
The metal sulfide is not particularly limited, for example,
Examples thereof include sulfides of the above metal atoms, and examples thereof include cadmium yellow, cadmium red, vermilion, and lithbon. The carbon compound is not particularly limited,
Examples include carbon black, carbon nanotubes, carbon nanoclusters, fullerenes and the like.
The ionic compound is not particularly limited, but chromic acid, sulfates, carbonates, silicates, phosphates, arsenates, ferrocyanines, dyes and the like are preferable, and barium sulfate, calcium carbonate, ultramarine blue, angan. Examples include violet, cobalt violet, emerald green, and navy blue. Among these, cationic dyes, phthalocyanine dyes, azo dyes, acridine orange, ethidium bromide and the like are preferably mentioned, and examples of the cationic dyes include basic dyes, triphenylmethane dyes, cyanine dyes and heterocyclic dyes. Can be mentioned. The halogen atom is not particularly limited, for example, fluorine,
Examples include chlorine, iodine and bromine.

【0103】前記高屈折率ナノ粒子のドープ量として
は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することが
できるが、高屈折率のフォトニック結晶構造(フォトニ
ックバンドギャップ)を実現するために、有機分子に対
する比率で50%以上であることが好ましい。なお、前
記高屈折率ナノ粒子のドープ量は、金属酸化物などをド
ープした場合には、分子中のヘテロ原子部分のローンペ
アや分子間空隙の籠状サイトに化学吸着、物理吸着す
る。従って、例えば、錯体などを形成すれば吸収スペク
トル変化で計測したり、蛍光X線測定、SEM−EDX
による特定原子のマッピングなどでドープ量を検出する
ことができる。
The doping amount of the high refractive index nanoparticles is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but in order to realize a high refractive index photonic crystal structure (photonic band gap). Further, it is preferable that the ratio to the organic molecule is 50% or more. In addition, when the metal oxide or the like is doped, the doping amount of the high refractive index nanoparticles is chemically adsorbed or physically adsorbed to the lawn pair of the heteroatom portion in the molecule or the cage site of the intermolecular void. Therefore, for example, if a complex or the like is formed, it can be measured by a change in absorption spectrum, fluorescent X-ray measurement, SEM-EDX.
The doping amount can be detected by, for example, mapping a specific atom.

【0104】前記高屈折率ナノ粒子を前記棒状有機分子
にドープさせる方法としては、特に制限はなく公知の方
法に従って行うことができ、例えば、該棒状有機分子を
前記高屈折率ナノ粒子が含有されている液中に浸漬等す
ることにより行うことができる。
The method of doping the high refractive index nanoparticles into the rod-shaped organic molecules is not particularly limited and may be performed according to a known method. For example, the rod-shaped organic molecules may be incorporated into the rod-shaped organic molecules. It can be carried out by immersing it in the liquid.

【0105】本発明の有機フォトニック結晶において
は、前記三次元周期構造中に板状体を使用することがで
き、該板状体としては、特に制限はなく、目的に応じて
適宜選択することができ、有機化合物であってもよい
し、無機化合物であってもよいが、無機層状化合物など
が特に好適に挙げられる。前記板状体として前記無機層
状化合物を使用すると、その形状因子(=高アスペクト
比)に起因して高屈折率平板を層状に積層配置し易い点
で有利である。
In the organic photonic crystal of the present invention, a plate-shaped body can be used in the three-dimensional periodic structure, and the plate-shaped body is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. The compound may be an organic compound or an inorganic compound, and an inorganic layered compound and the like are particularly preferable. The use of the inorganic layered compound as the plate-shaped body is advantageous in that it is easy to stack the high refractive index flat plates in layers due to the shape factor (= high aspect ratio).

【0106】前記無機層状化合物としては、スメクタイ
ト、膨潤性合成雲母、膨潤性無機層状化合物が特に好適
に挙げられる。
As the inorganic layered compound, smectite, swellable synthetic mica and swellable inorganic layered compound are particularly preferable.

【0107】前記スメクタイトは、中心にSiが入った
Si−O四面体が平面に広がった四面体シートと、A
l、Mg等の金属原子が中心に入った八面体シートとが
2:1で構成された構造を有する。前記四面体シートと
しては、例えば、バイデライト、ノントロナイト、ボル
コンスコアイト、サポナイトなどが挙げられる。前記八
面体シートとしては、例えば、モンモリロナイト、ヘク
トライト、スチーブンサイトなどが挙げられる。前記ス
メクタイトの中でも、天然スメクタイトとして、モンモ
リロナイト、サポナイト、ヘクトライト等が市販されて
おり、合成スメクタイトとして、サポナイト、ヘクトラ
イト、スチーブンサイト等が市販されている。
The smectite is a tetrahedral sheet in which a Si-O tetrahedron containing Si at the center spreads in a plane, and
It has a structure in which an octahedral sheet having metal atoms such as l and Mg in the center is configured in a ratio of 2: 1. Examples of the tetrahedral sheet include beidellite, nontronite, volkonskoite, saponite, and the like. Examples of the octahedral sheet include montmorillonite, hectorite, and stevensite. Among the smectites, montmorillonite, saponite, hectorite, etc. are commercially available as natural smectites, and saponite, hectorite, stevensite, etc. are commercially available as synthetic smectites.

【0108】前記膨潤性合成雲母としては、例えば、N
aテトラシックマイカNaMg2. (Si10
、Na又はLiテニオライト(NaLi)Mg
i(Si10)F、Na又はLiヘクトライト
(NaLi)1/3Mg2/3Li1/3(Si
10)F、等が挙げられる。
Examples of the swelling synthetic mica include N
a Tetrasic mica NaMg 2. 5 (Si 4 O 10 )
F 2 , Na or Li Teniolite (NaLi) Mg 2 L
i (Si 4 O 10 ) F 2 , Na or Li hectorite (NaLi) 1/3 Mg 2/3 Li 1/3 (Si 4 O
10 ) F 2 and the like.

【0109】前記膨潤性無機層状化合物は、一般式A
(B,C)2−3Si10(OH,F,O)[但
し、Aは、Na及びLiの何れか、B及びCは、Mg及
びLiの何れかである]等で表され、バーミキュライト
等が挙げられる。
The swellable inorganic layered compound has the general formula A
(B, C) 2-3 Si 4 O 10 (OH, F, O) 2 [where A is either Na or Li, B and C are either Mg or Li], etc. Examples thereof include vermiculite and the like.

【0110】前記板状体の厚みとしては、例えば、1〜
100nm程度が好ましい。前記板状体の大きさとして
は、例えば、0.1〜10μm程度が好ましい。
The thickness of the plate is, for example, from 1 to
About 100 nm is preferable. The size of the plate-like body is preferably, for example, about 0.1 to 10 μm.

【0111】本発明の有機フォトニック結晶は、前記周
期構造等の違いに応じて適宜選択した方法により製造す
ることができる。例えば、前記シート状有機分子の層を
複数有してなり、隣接する層の間に空隙が形成された一
次元周期構造を有する有機フォトニック結晶は、上述し
たシート状有機分子の層をフォトニックバンドギャップ
が現れるように間隔を空けて複数配置させることにより
得られる。前記棒状有機分子を並列してなる層を複数有
してなり、隣接する層の間に空隙が形成された一次元周
期構造を有する有機フォトニック結晶は、図10を用い
て上述したように棒状有機分子を並列に配向させた層を
フォトニックバンドギャップが現れるように間隔を空け
て複数配置させることにより得られる。
The organic photonic crystal of the present invention can be manufactured by a method appropriately selected according to the difference in the periodic structure and the like. For example, an organic photonic crystal having a one-dimensional periodic structure in which a plurality of layers of the sheet-like organic molecule are formed and voids are formed between adjacent layers is a photonic crystal layer having the above-mentioned sheet-like organic molecule. It can be obtained by arranging a plurality of parts so that a band gap appears. The organic photonic crystal having a one-dimensional periodic structure having a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules are arranged in parallel and having voids formed between adjacent layers has a rod-shaped structure as described above with reference to FIG. It can be obtained by arranging a plurality of layers in which organic molecules are aligned in parallel at intervals so that a photonic band gap appears.

【0112】また、棒状有機分子を複数立設してなり、
隣接する棒状体同士の間に空隙が形成された二次元周期
構造を有する有機フォトニック結晶は、両親媒性のα−
ヘリックス・ポリペプチド等の棒状有機分子をフォトニ
ックバンドギャップが現れるように間隔を空けて立設配
向させることにより得られる。なお、該立設は、図12
を用いて上述した方法や、該棒状有機分子の末端に前記
作用部を設け、前記作用分子を用いて該作用部と相互作
用させること等により行うことができる。棒状有機分子
を複数互いに密接した状態で立設してなり、該棒状有機
分子の立設方向と同方向に複数の孔部が形成された二次
元周期構造を有する有機フォトニック結晶は、両親媒性
のα−ヘリックス・ポリペプチド等の棒状有機分子を複
数互いに密接した状態で立設させ、フォトニックバンド
ギャップが現れるように孔部を複数形成することにより
得られる。該棒状有機分子を互いに密接させるには、分
子間力等を利用する方法、該棒状有機分子の周側面に前
記作用部と前記作用分子とを設け、これらの相互作用を
利用する方法等が挙げられる。
Further, a plurality of rod-shaped organic molecules are erected,
An organic photonic crystal having a two-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent rod-shaped bodies is an amphiphilic α-
It can be obtained by vertically orienting rod-shaped organic molecules such as helices polypeptides at intervals so that a photonic band gap appears. In addition, the upright is shown in FIG.
Can be carried out by using the above-mentioned method, or by providing the action part at the end of the rod-shaped organic molecule and using the action molecule to interact with the action part. An organic photonic crystal having a two-dimensional periodic structure in which a plurality of rod-shaped organic molecules are erected in close contact with each other, and a plurality of holes are formed in the same direction as the erected direction of the rod-shaped organic molecules is an amphiphilic crystal. It can be obtained by vertically arranging a plurality of rod-shaped organic molecules such as a soluble α-helix polypeptide in close contact with each other and forming a plurality of holes so that a photonic band gap appears. In order to bring the rod-shaped organic molecules into close contact with each other, a method of utilizing intermolecular force or the like, a method of providing the action portion and the action molecule on the peripheral side surface of the rod-shaped organic molecule, and utilizing the interaction between them are mentioned. To be

【0113】また、棒状有機分子を同方向にかつ互いに
接触しないように複数並列させた層を、該層における棒
状有機分子の長さ方向が交互に略直交するようにして複
数積層してなる三次元周期構造を有する有機フォトニッ
ク結晶は、上述したように、棒状有機分子を並列にフォ
トニックバンドギャップが現れるように間隔を空けて複
数配置させた層を、該棒状有機分子の長さ方向が略直交
するように交互に積層させることにより得られる。な
お、該層は、図10を用いて上述した方法等により形成
することができる。棒状有機分子を同方向にかつ互いに
接触しないように複数並列させた層と、板状体とを交互
に複数積層してなる三次元周期構造を有する有機フォト
ニック結晶は、棒状有機分子を並列にフォトニックバン
ドギャップが現れるように間隔を空けて板状体上に複数
配置させた単位構造を、該棒状有機分子の長さ方向が略
直交するように交互に積層させることにより得られる。
板状体上に、棒状有機分子を複数立設してなり、隣接す
る棒状体同士の間に空隙が形成された単位構造を複数有
する三次元周期構造有する有機フォトニック結晶は、棒
状有機分子をフォトニックバンドギャップが現れるよう
に間隔を空けて板状体上に複数立設させた単位構造を積
層することにより得られる。板状体上に、棒状有機分子
を複数互いに密接した状態で立設してなり、該棒状有機
分子の立設方向と同方向に複数の孔部が形成された単位
構造を複数有する三次元周期構造を有する有機フォトニ
ック結晶は、両親媒性のα−ヘリックス・ポリペプチド
等の棒状有機分子を複数互いに密接した状態で板状体上
に立設させ、フォトニックバンドギャップが現れるよう
に孔部を複数形成した単位構造を積層することにより得
られる。
A tertiary layer formed by stacking a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules are arranged in parallel in the same direction so as not to contact each other so that the lengthwise directions of the rod-shaped organic molecules in the layer are alternately substantially orthogonal to each other. As described above, the organic photonic crystal having the original periodic structure has a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules are arranged in parallel so that a photonic band gap appears, and the lengthwise direction of the rod-shaped organic molecules is It is obtained by alternately stacking them so that they are substantially orthogonal to each other. The layer can be formed by the method described above with reference to FIG. An organic photonic crystal having a three-dimensional periodic structure in which a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules are arranged in parallel in the same direction so as not to contact each other and a plurality of plate-like bodies are alternately laminated are rod-shaped organic molecules arranged in parallel. It is obtained by alternately stacking a plurality of unit structures arranged on a plate-like body at intervals so that a photonic band gap appears so that the lengthwise directions of the rod-shaped organic molecules are substantially orthogonal to each other.
An organic photonic crystal having a three-dimensional periodic structure having a plurality of unit structures in which a plurality of rod-shaped organic molecules are erected on a plate and voids are formed between adjacent rods is It can be obtained by stacking a plurality of unit structures standing upright on a plate-like body with an interval so that a photonic band gap appears. A three-dimensional cycle having a plurality of unit structures in which a plurality of rod-shaped organic molecules are erected in a state of closely contacting each other on a plate, and a plurality of pores are formed in the same direction as the erected direction of the rod-shaped organic molecules. An organic photonic crystal having a structure is formed by arranging a plurality of rod-shaped organic molecules such as an amphipathic α-helix polypeptide on a plate in a state in which they are in close contact with each other, and a hole is formed so that a photonic band gap appears. It is obtained by stacking a unit structure in which a plurality of is formed.

【0114】再び、図1に示した本発明の光素子につい
て更に詳しく説明する。なお、以下に用いられる諸数値
は、説明を簡単にするための値であって、本発明の範囲
内において様々な値に変更することが可能である。
Again, the optical element of the present invention shown in FIG. 1 will be described in more detail. The numerical values used below are values for simplifying the description and can be changed to various values within the scope of the present invention.

【0115】本発明の光素子10は、例えば、図13に
示したように、多数の円柱(棒状有機分子)20がシリ
コン(Si)基板21に2次元三角格子配列によって周
期的に立設され、これらの棒状有機高分子20には立設
方向と同方向に複数の孔部が形成され、棒状有機高分子
の側鎖には高屈折率ナノ粒子がドープされており、屈折
率が周期的に変化する構造を形成する。ここで、シリコ
ン基板の実効屈折率を3.065とし、例えば、対象と
なる光の真空中の波長が1.55μmであり、円柱の半
径rを0.387μm、円柱のピッチaを0.93μm
とする。
In the optical device 10 of the present invention, for example, as shown in FIG. 13, a large number of cylinders (rod-shaped organic molecules) 20 are periodically erected on a silicon (Si) substrate 21 in a two-dimensional triangular lattice array. A plurality of holes are formed in these rod-shaped organic polymers 20 in the same direction as the standing direction, and the side chains of the rod-shaped organic polymers are doped with high-refractive-index nanoparticles, so that the refractive index is periodic. Form a structure that changes to. Here, the effective refractive index of the silicon substrate is 3.065, the wavelength of the target light in vacuum is 1.55 μm, the radius r of the cylinder is 0.387 μm, and the pitch a of the cylinder is 0.93 μm.
And

【0116】前記有機フォトニック結晶中を伝播する光
は、同結晶の周期構造による多重散乱の影響を受けるこ
とから、その伝播特性は、半導体における電子のバンド
図に類似したフォトニックバンド図によって説明され
る。例えば、光が図13に示した有機フォトニック結晶
中を紙面に平行に伝播し、その偏波面も紙面に平行であ
る場合には、図14に示すようなフォトニックバンド図
が得られる。このようなフォトニックバンド図は、逆格
子空間における波数ベクトルと規格化周波数(Ω=ωa
/(2πc)但し、ωは光の角周波数、cは真空中の光
速)の関係を与える。なお、図14においては、還元ゾ
ーン形式によるフォトニックバンド図が示されている。
また、図14の横軸に付した各記号「Γ」や「M」や
「K」は、図15に示すような第1ブリルアンゾーン
(the firstBrillouinzone)に
おける特定の波数ベクトルを表している。
The light propagating in the organic photonic crystal is affected by multiple scattering due to the periodic structure of the crystal, and its propagation characteristics are explained by a photonic band diagram similar to the band diagram of electrons in a semiconductor. To be done. For example, when light propagates in the organic photonic crystal shown in FIG. 13 parallel to the paper surface and its plane of polarization is also parallel to the paper surface, a photonic band diagram as shown in FIG. 14 is obtained. Such a photonic band diagram has a wave number vector in the reciprocal lattice space and a normalized frequency (Ω = ωa
/ (2πc) where ω is the angular frequency of light and c is the speed of light in vacuum. Note that FIG. 14 shows a photonic band diagram in a reduction zone format.
Further, each symbol “Γ”, “M”, or “K” attached to the horizontal axis in FIG. 14 represents a specific wave number vector in the first Brillouin zone (the first Brillouin zone) as shown in FIG. 15.

【0117】以下、対象となる光の波長を1.55μm
(規格化周波数Ω=0.6)とする場合を例に挙げて、
光素子の第1の端面11と第2の端面12のなす角度φ
を決める方法について説明する。図16は、図1におけ
る第1の端面11に入射する光の波数ベクトルに基づい
て、光素子10中を伝播する光の波数ベクトルと、その
伝播方向を作図する方法を説明するための図である。図
16においては、空気中における等周波数分散面Σ
と、有機フォトニック結晶中における等周波数分散面
Σが示されている。なお、図16においては、kx軸
を第1の端面11の接線方向に一致させ、ky軸を第1
の端面11の法線方向に一致させている。このことは以
下の図17においても同様である。
Below, the wavelength of the target light is 1.55 μm.
Taking the case of (normalized frequency Ω = 0.6) as an example,
Angle φ formed by the first end face 11 and the second end face 12 of the optical element
How to decide is explained. FIG. 16 is a diagram for explaining a method of drawing the wave number vector of light propagating in the optical element 10 and the propagation direction thereof based on the wave number vector of light incident on the first end face 11 in FIG. 1. is there. In FIG. 16, the equal frequency dispersion surface Σ in air
1 and an equifrequency dispersion plane Σ 2 in the organic photonic crystal are shown. In FIG. 16, the kx axis is aligned with the tangential direction of the first end face 11, and the ky axis is the first.
Are aligned with the normal line direction of the end face 11. This also applies to FIG. 17 below.

【0118】図16において、点Γを始点、等周波数分
散面Σ上の点Pを終点とするベクトルkは、点P
の座標を成分とする波数ベクトルを与える。また、等
周波数分散面Σの点Pにおける外向き法線ベクトル
は、波数ベクトルkの光が空気中を伝播する方向
を与える。同様に、点Γを始点、等周波数分散面Σ
の点Pを終点とするベクトルkは、点Pの座標を
成分とする波数ベクトルを与える。また、等周波数分散
面Σの点Pにおける法線ベクトルVは、波数ベク
トルkの光が図13の有機フォトニック結晶中を伝播
する方向を与える。なお、Vの向きは、∂ω/∂kの
符号が正になる方向に採る。
In FIG. 16, the vector k 1 whose starting point is the point Γ and whose ending point is the point P 1 on the equal frequency dispersion plane Σ 1 is the point P 1.
A wave number vector whose component is the coordinate of 1 is given. Also, the outward normal vector V 1 in the point P 1 of equal frequency dispersion surface sigma 1 gives the direction in which the light of the wave vector k 1 is propagated through the air. Similarly, the vector k 2 for starting the point gamma, and ending at point P 2 on the equal frequency dispersion surface sigma 2 to provide the wave vector of the coordinate point P 2 and components. Further, the normal vector V 2 at the point P 2 of equal frequency dispersion surface sigma 2 gives the direction in which the light of the wave vector k 2 is propagated organic photonic crystal of Figure 13. The direction of V 2 is taken in the direction in which the sign of ∂ω / ∂k becomes positive.

【0119】異なる2つの媒質の境界面において、波数
ベクトルの同面に対する接線成分が保存される。従っ
て、図16において、波数ベクトルのkx成分が保存さ
れる。波数ベクトルkのkx成分は、kx軸と、点P
からkx軸に下ろした垂線(スネル線)Sとの交点
kx座標に等しい。従って、点Γを始点、等周波数分散
面Σとスネル線Sの交点Pを終点とするベクトル
は、図13の有機フォトニック結晶中を伝播する光
の波数ベクトルを与える。そして、等周波数分散面Σ
の点Pにおける法線ベクトルVとky軸のなす角度
θは、入射角θで第1の端面11に入射する光の屈
折角を与える。この波数ベクトルkの光は、図13の
有機フォトニック結晶中において、θの方向へ伝播す
る。
At the boundary surface between two different media, the tangential component of the wave vector on the same surface is preserved. Therefore, in FIG. 16, the kx component of the wave number vector is preserved. The kx component of the wave vector k 1 is the kx axis and the point P
It is equal to the kx coordinate of the intersection with the perpendicular line (Snell line) S 1 drawn from 1 to the kx axis. Therefore, the vector k 2 starting from the point Γ and ending at the intersection P 2 of the equal frequency dispersion plane Σ 2 and the snell line S 1 gives the wave number vector of light propagating in the organic photonic crystal of FIG. Then, the equal frequency dispersion plane Σ 2
The angle θ 2 formed by the normal vector V 2 at the point P 2 and the ky axis gives the refraction angle of the light incident on the first end face 11 at the incident angle θ 1 . The light of the wave number vector k 2 propagates in the direction of θ 2 in the organic photonic crystal of FIG.

【0120】図17は、図1における第1の端面11と
第2の端面12のなす角度φを作図する方法を説明する
ための図である。光素子10中を伝播する光が第2の端
面12から出射角θで出射する場合には、点Γを始
点、等周波数分散面Σ上の点Pを終点とするベクト
ルkが、第2の端面12から出射角θで出射する光
の波数ベクトルを与える。そして、等周波数分散面Σ
上の点Pにおける法線ベクトルVが、第2の端面1
2から出射した光が空気中を伝播する方向を与える。
FIG. 17 is a diagram for explaining a method of drawing the angle φ formed by the first end surface 11 and the second end surface 12 in FIG. When the light propagating in the optical element 10 is emitted from the second end face 12 at the emission angle θ 4 , a vector k 3 having a point Γ as a start point and a point P 3 on the equal frequency dispersion plane Σ 1 as an end point is generated. , The wave number vector of the light emitted from the second end face 12 at the emission angle θ 4 is given. Then, the equal frequency dispersion plane Σ 1
The normal vector V 3 at the upper point P 3 is the second end face 1
The light emitted from 2 gives a direction in which the light propagates in the air.

【0121】波数ベクトルの第2の端面12に対しても
波数の接線成分が保存される。このため、波数ベクトル
の終点Pと波数ベクトルkの終点Pの2点を
通る破線Sが、第2の端面12に垂直なスネル線を与
える。従って、点Γを通り、スネル線Sに垂直となる直
線Ξが第2の端面12の接線方向を示し、直線Ξがkx
軸となす角度が、第1の端面11と第2の端面12のな
す角度φを与える。
The tangential component of the wave number is also stored for the second end face 12 of the wave number vector. Accordingly, dashed line S 2 passing through two points of the end point P 3 of the end point P 2 and the wave vector k 3 of the wave vector k 2 is, provide a vertical Snell line to the second end surface 12. Therefore, a straight line Ξ passing through the point Γ and perpendicular to the snell line S indicates the tangential direction of the second end face 12, and the straight line Ξ is kx.
The angle formed by the axis gives the angle φ formed by the first end surface 11 and the second end surface 12.

【0122】第1の端面11と第2の端面12のなす角
度φは、光が光素子10中を伝播する方向と、その光が
光素子10から出射する方向が第2の端面12に対して
同じ側となる限り、高い自由度で設定できる。従って、
本実施形態によれば、素子自体の大型化やコスト高を招
くことなく、特定の波長の光の進行方向を広範囲に大き
く変えて、その光を所望の方向に取り出すことができ
る。
The angle φ formed by the first end face 11 and the second end face 12 with respect to the second end face 12 is the direction in which light propagates in the optical element 10 and the direction in which the light exits from the optical element 10. As long as they are on the same side, it can be set with a high degree of freedom. Therefore,
According to this embodiment, it is possible to greatly change the traveling direction of light of a specific wavelength in a wide range and extract the light in a desired direction without increasing the size of the element itself and increasing the cost.

【0123】<光偏向素子及び走査装置>図18は、本
発明の第1の実施形態に係る光偏向素子の形状を示す平
面図である。なお、本実施形態においては、光偏向素子
の入射法線と、光が光偏向素子から出射する方向とのな
す角度を出射角と称している。このことは以下の光偏向
素子に関する実施形態においても同様である。
<Optical Deflection Element and Scanning Device> FIG. 18 is a plan view showing the shape of the optical deflection element according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the angle formed by the incident normal to the light deflecting element and the direction in which light is emitted from the light deflecting element is referred to as the emission angle. This also applies to the following embodiments of the optical deflector.

【0124】光偏向素子30は、入射角の異なる光を異
なる方向へ出射させる受動素子であり、例えば、図13
に示したような有機フォトニック結晶を材料としてい
る。この場合、有機フォトニック結晶としては、上記光
素子で説明したものと同じものを目的に応じて適宜選択
して用いることができる。
The light deflection element 30 is a passive element that emits light having different incident angles in different directions, and is, for example, as shown in FIG.
The material is an organic photonic crystal as shown in. In this case, as the organic photonic crystal, the same one as described in the above optical element can be appropriately selected and used according to the purpose.

【0125】以下、対象となる光の波長を1.55μ
m、その光の入射角の範囲を−4.3°〜−6.9°と
する場合を例に挙げて、第2の端面32の形状を決める
方法について説明する。
Below, the wavelength of the target light is 1.55 μm.
A method of determining the shape of the second end face 32 will be described by taking the case where m is the range of the incident angle of the light as −4.3 ° to −6.9 ° as an example.

【0126】図19は、第1の端面31における光の分
波特性を示す図である。なお、図19においては、kx
軸を第1の端面31の接線方向に一致させ、ky軸を第
1の端面31の法線方向に一致させている。図19にお
いて、ベクトルk11は、第1の端面31に入射角θ
11で入射する光の波数ベクトルを表し、ベクトルk
12は、第1の端面31に入射角θ12(>θ11)で
入射する光の波数ベクトルを表している。図16と同様
にして、波数ベクトルk11の光が光偏向素子30中を
伝播する方向に一致するベクトルV11が与えられ、波
数ベクトルk12の光が光偏向素子30中を伝播する方
向に一致するベクトルV12によって与えられている。
FIG. 19 is a diagram showing the demultiplexing characteristics of light on the first end face 31. Note that in FIG. 19, kx
The axis is aligned with the tangential direction of the first end surface 31, and the ky axis is aligned with the normal direction of the first end surface 31. In FIG. 19, the vector k 11 has an incident angle θ on the first end face 31.
11 represents the wave number vector of the incident light, and the vector k
12 represents the wave vector of the incident light at an incident angle θ 12 (> θ 11) on the first end face 31. In the same manner as in FIG. 16, a vector V 11 that matches the direction in which the light of the wave number vector k 11 propagates in the light deflecting element 30 is given, and the light of the wave number vector k 12 propagates in the light deflecting element 30. It is given by the matching vector V 12 .

【0127】図19に示すように、等周波数分散面Σ
の凹部においては、入射角の僅かな変化によってその法
線方向が大きく変化し、光の伝播方向が大きく変化す
る。従って、図18に示すように、第1の端面31に対
する入射角の僅かな変化によって、光偏向素子30中の
光の伝播方向を大きく変えられる。具体的には、第1の
端面31において、入射角θ=−4.3°の入射光が
最大の屈折角θ=57°で屈折し、入射角θ=−
6.9°の入射光が最小の屈折角θ=21°で屈折す
る。これらの光は、コリメートされながら光偏向素子3
0中を伝播し、第2の端面32の異なる位置に達する。
As shown in FIG. 19, the equal frequency dispersion plane Σ 2
In the concave portion, the normal direction of the concave portion largely changes due to a slight change in the incident angle, and the light propagation direction largely changes. Therefore, as shown in FIG. 18, a slight change in the incident angle with respect to the first end face 31 can greatly change the propagation direction of light in the light deflector 30. Specifically, on the first end face 31, the incident light with the incident angle θ I = −4.3 ° is refracted at the maximum refraction angle θ P = 57 °, and the incident angle θ I = −.
Incident light of 6.9 ° is refracted with a minimum refraction angle θ P = 21 °. These lights are collimated while being deflected by the light deflection element 3
Propagate through 0 and reach different positions on the second end face 32.

【0128】本実施形態においては、光偏向素子30中
の各伝播光を第2の端面32から異なる方向へ出射させ
るように、第1の端面31の接線方向と、第2の端面3
2の、各伝播光の到達位置における接線方向とのなす角
度が決められている。具体的には、第1の端面31の接
線方向と、屈折角θ=57°の伝播光の到達位置にお
ける第2の端面32の接線方向とのなす角度θを最大
値59°とし、第1の端面31の接線方向と、屈折角θ
=21°の伝播光の到達位置における第2の端面32
の接線方向とのなす角度φを最小値−65°としてい
る。このようにして第2の端面32の形状を決めること
によって、5.0°〜8.0°の範囲の入射角で第1の
端面31に入射した光は、第2の端面32から+70.
3°〜−83.3°という広範囲の出射角で異なる方向
へ偏向される。従って、本実施形態によれば、素子自体
の大型化やコスト高を伴うことなく、入射角の異なる入
射光を異なる方向へ広範囲に偏向することができる。
In this embodiment, the tangential direction of the first end face 31 and the second end face 3 are set so that the respective propagating light in the light deflecting element 30 is emitted from the second end face 32 in different directions.
The angle of 2 with the tangential direction at the arrival position of each propagating light is determined. Specifically, the angle θ O formed by the tangential direction of the first end face 31 and the tangential direction of the second end face 32 at the arrival position of the propagation light having the refraction angle θ P = 57 ° is set to the maximum value of 59 °. The tangential direction of the first end face 31 and the refraction angle θ
The second end face 32 at the arrival position of the propagating light of P = 21 °
The angle φ O formed with the tangential direction of is set to a minimum value of −65 °. By deciding the shape of the second end face 32 in this way, the light incident on the first end face 31 at an incident angle in the range of 5.0 ° to 8.0 ° is transmitted from the second end face 32 to +70.
It is deflected in different directions with a wide range of emission angles of 3 ° to -83.3 °. Therefore, according to the present embodiment, incident light with different incident angles can be widely deflected in different directions without increasing the size of the element itself and increasing the cost.

【0129】なお、図20に示すように、光偏向素子3
0と、共振ヘッド81と、単色レーザ発振器82と、共
振ヘッド81の駆動用のモータ83と、モータ83の動
作を制御するモータ制御部84等とを組み合わせること
によって、対象物に光を走査させる走査装置(例えば、
スキャナ)80を構成することができる。この場合に
は、装置全体の大型化を伴うことなく、一定の波長の光
を出力する単色レーザ発振器82に対し、僅かな角度変
化による広範囲な走査を高速で行うことができる。
As shown in FIG. 20, the optical deflector 3
0, a resonance head 81, a monochromatic laser oscillator 82, a motor 83 for driving the resonance head 81, a motor control unit 84 for controlling the operation of the motor 83, and the like to scan an object with light. Scanning device (eg,
The scanner) 80 can be configured. In this case, it is possible to perform wide-range scanning at a high speed by a slight angle change with respect to the monochromatic laser oscillator 82 that outputs light of a constant wavelength without increasing the size of the entire apparatus.

【0130】図21は、本発明の第2の実施形態に係る
光偏向素子の形状を示す平面図である。光偏向素子40
は、波長の異なる光を異なる方向へ出射させるための受
動素子であって、例えば、図13に示したような有機フ
ォトニック結晶を材料としている。この場合、有機フォ
トニック結晶としては、上記光素子で説明したものと同
じものを目的に応じて適宜選択して用いることができ
る。
FIG. 21 is a plan view showing the shape of an optical deflecting element according to the second embodiment of the present invention. Light deflection element 40
Is a passive element for emitting lights having different wavelengths in different directions, and is made of, for example, an organic photonic crystal as shown in FIG. In this case, as the organic photonic crystal, the same one as described in the above optical element can be appropriately selected and used according to the purpose.

【0131】以下、対象となる光の波長の範囲を1.3
9μm〜1.41μm、その光の入射角を−6.0°と
する場合を例に挙げて、第2の端面42の形状を決める
方法について説明する。このような光の波長の範囲は、
規格化周波数Ωの範囲が0.66〜0.669であるこ
とに相当する。図22は、第1の端面41における光の
分波特性を示す図であって、有機フォトニック結晶中に
おける、規格化周波数Ωの範囲が0.657〜0.66
9の等周波数分散面が、1.8%の周波数間隔で描かれ
ている。なお、図22においては、kx軸を第1の端面
41の接線方向に一致させ、ky軸を第1の端面41の
法線方向に一致させている。
Below, the target wavelength range of light is 1.3.
A method of determining the shape of the second end face 42 will be described by taking as an example the case where the incident angle of light is 9 μm to 1.41 μm and the incident angle is −6.0 °. The wavelength range of such light is
This corresponds to the range of the normalized frequency Ω being 0.66 to 0.669. FIG. 22 is a diagram showing the demultiplexing characteristic of light at the first end face 41, and the range of the normalized frequency Ω in the organic photonic crystal is 0.657 to 0.66.
Nine equal frequency dispersion planes are drawn with a frequency spacing of 1.8%. In FIG. 22, the kx axis is aligned with the tangential direction of the first end surface 41, and the ky axis is aligned with the normal direction of the first end surface 41.

【0132】図22に示すように、光偏向素子40が示
す等周波数分散面の形状は規格化周波数Ωに応じて変化
する。このため、第1の端面41に一定の入射角で入射
する光の波長(規格化周波数)を変えると、光偏向素子
40中の光の伝播方向が大きく変化する。例えば、規格
化周波数Ωが0.669〜0.657に変わると、光偏
向素子40中の光の伝播方向を与えるベクトルはV21
からV22に変わる。従って、図21に示すように、例
えば、第1の端面41において、規格化周波数Ω=0.
669の光が最大の屈折角θ=69°で屈折し、規格
化周波数Ω=0.657の光が第1の端面41において
最小の屈折角θ=−50°で屈折する。これらの光
は、コリメートされながら光偏向素子40中を伝播し、
第2の端面42の異なる位置に達する。
As shown in FIG. 22, the shape of the equal frequency dispersion surface of the optical deflector 40 changes according to the normalized frequency Ω. Therefore, when the wavelength (normalized frequency) of the light incident on the first end face 41 at a constant incident angle is changed, the propagation direction of the light in the light deflection element 40 changes greatly. For example, when the normalized frequency Ω changes to 0.669 to 0.657, the vector giving the propagation direction of light in the light deflector 40 is V 21.
Changes to V 22 . Therefore, as shown in FIG. 21, for example, in the first end face 41, the normalized frequency Ω = 0.
The light of 669 is refracted at the maximum refraction angle θ P = 69 °, and the light of the normalized frequency Ω = 0.657 is refracted at the minimum refraction angle θ P = −50 ° at the first end face 41. These lights propagate through the light deflection element 40 while being collimated,
Different positions of the second end face 42 are reached.

【0133】本実施形態においては、光偏向素子40中
の各伝播光を第2の端面42から異なる方向へ出射させ
るように、第1の端面41の接線方向と、第2の端面4
2の、各伝播光の到達位置における接線方向とのなす角
度が決められている。具体的には、第1の端面41の接
線方向と、屈折角θ=69°の伝播光の到達位置にお
ける第2の端面42の接線方向とのなす角度φを最大
値53°とし、第1の端面41の接線方向と、屈折角θ
=−50°の伝播光の到達位置における第2の端面4
2の接線方向とのなす角度φを最小値−69°として
いる。このようにして第2の端面42の形状を決めるこ
とによって、0.657〜0.669の範囲の規格化周
波数Ωで第1の端面41に入射した光は、第2の端面4
2から+59.3°〜−89.4°という広範囲の出射
角で異なる方向へ偏向される。従って、本実施形態によ
れば、素子自体の大型化やコスト高を伴うことなく、波
長の異なる入射光を異なる方向へ広範囲に偏向すること
ができる。
In the present embodiment, the tangential direction of the first end face 41 and the second end face 4 are set so that the respective propagating lights in the light deflecting element 40 are emitted from the second end face 42 in different directions.
The angle of 2 with the tangential direction at the arrival position of each propagating light is determined. Specifically, the angle φ O formed by the tangential direction of the first end face 41 and the tangential direction of the second end face 42 at the arrival position of the propagation light having the refraction angle θ P = 69 ° is set to a maximum value of 53 °, The tangential direction of the first end face 41 and the refraction angle θ
The second end face 4 at the arrival position of the propagating light of P = −50 °
The angle φ O formed by the tangential direction of 2 is set to the minimum value of −69 °. By deciding the shape of the second end face 42 in this way, the light incident on the first end face 41 at the standardized frequency Ω in the range of 0.657 to 0.669 is transmitted to the second end face 4
It is deflected in different directions with a wide range of emission angles from 2 to + 59.3 ° to −89.4 °. Therefore, according to the present embodiment, incident light having different wavelengths can be widely deflected in different directions without increasing the size of the element itself and increasing the cost.

【0134】なお、図23に示すように、光偏向素子4
0と、波長可変レーザ発振器91と、波長可変レーザ9
1の動作を制御するレーザ制御部92等とを組み合わせ
ることによって、対象物に光を走査させる走査装置(例
えば、スキャナ)90を構成することができる。この場
合には、装置全体の大型化を伴うことなく、僅かな波長
変化による広範囲な走査を高速で行うことができる。
As shown in FIG. 23, the optical deflector 4
0, wavelength tunable laser oscillator 91, and wavelength tunable laser 9
A scanning device (for example, a scanner) 90 that scans an object with light can be configured by combining with the laser control unit 92 that controls the first operation. In this case, it is possible to perform wide-range scanning at a high speed by a slight wavelength change without increasing the size of the entire apparatus.

【0135】これまでの説明においては、有機フォトニ
ック結晶だけを材料とする光偏向素子について述べてき
たが、2つの通常の光学媒質の間に有機フォトニック結
晶を介在させても良い。この場合には、図19や図22
に示した等周波数分散面Σの半径を、その半径に光学
媒質の屈折率を乗じた値に変えれば良い。この場合に
は、特に、図24や図25に示すように、通常の光学媒
質の一部分だけを有機フォトニック結晶とした材料によ
って、光偏向素子を構成することができる。
In the above description, the optical deflecting element made of only the organic photonic crystal has been described, but the organic photonic crystal may be interposed between two ordinary optical media. In this case, FIG.
The radius of the equal frequency dispersion surface Σ 1 shown in (3) may be changed to a value obtained by multiplying the radius by the refractive index of the optical medium. In this case, in particular, as shown in FIG. 24 and FIG. 25, the light deflection element can be configured by a material in which only a part of a normal optical medium is an organic photonic crystal.

【0136】光偏向素子50においては、通常媒質51
と有機フォトニック結晶53の第1の境界面54に異な
る入射角で入射した同じ波長の光を、通常媒質52と有
機フォトニック結晶53の第2の境界面55から異なる
方向へ出射させるように、図17と同様の作図に基づい
て、第2の境界面55の形状が決められている。一方、
光偏向素子60においては、通常媒質61と有機フォト
ニック結晶63の第1の境界面64に同じ入射角で入射
した異なる波長の光を、通常媒質62と有機フォトニッ
ク結晶63の第2の境界面65から異なる方向へ出射さ
せるように、図17と同様の作図に基づいて、第2の境
界面65の形状が決められている。
In the light deflection element 50, the normal medium 51
And light of the same wavelength incident on the first boundary surface 54 of the organic photonic crystal 53 at different incident angles are emitted from the second boundary surface 55 of the normal medium 52 and the organic photonic crystal 53 in different directions. The shape of the second boundary surface 55 is determined based on the drawing similar to FIG. on the other hand,
In the light deflection element 60, light of different wavelengths that are incident on the first boundary surface 64 of the normal medium 61 and the organic photonic crystal 63 at the same incident angle are supplied to the second boundary of the normal medium 62 and the organic photonic crystal 63. The shape of the second boundary surface 65 is determined based on the same drawing as in FIG. 17 so that the light is emitted from the surface 65 in different directions.

【0137】これらの場合には、通常の光学媒質の一部
分を有機フォトニック結晶構造にパターン化するだけで
良く、光偏向素子30や光偏向素子40のような端面加
工を必要としないので、光偏向素子の作成工程を簡単に
できる。なお、第2の境界面55、65の形状の決定に
は、空気と通常媒質51、52との境界面や空気と通常
媒質61、62との境界面における屈折率も考慮するこ
とが好ましい。この場合には、出射端における光の屈折
角を小さくすることができ、空気と通常媒質の境界面に
おける反射損失を低減できる。
In these cases, it is only necessary to pattern a part of an ordinary optical medium into an organic photonic crystal structure, and end face processing such as the light deflecting element 30 and the light deflecting element 40 is not required. The manufacturing process of the deflection element can be simplified. When determining the shapes of the second boundary surfaces 55 and 65, it is preferable to consider the refractive indexes at the boundary surfaces between the air and the normal media 51 and 52 and at the boundary surfaces between the air and the normal media 61 and 62. In this case, the refraction angle of light at the exit end can be reduced, and the reflection loss at the interface between air and the normal medium can be reduced.

【0138】<光合波素子>図26は、本発明の一実施
形態に係る光合波素子の形状を示す平面図である。これ
までの説明における光偏向素子においては、例えば、図
13に示したような有機フォトニック結晶が与える等周
波数分散面の対称性によって、出射側から入射側へと光
路を逆に辿ることができる。光合波素子70は、例え
ば、図13に示したような有機フォトニック結晶のこの
ような特性を応用した受動素子であって、入射角の異な
る複数の光を同一の方向に合波して出射させるのに用い
られる。この場合、有機フォトニック結晶としては、上
記光素子で説明したものと同じものを目的に応じて適宜
選択して用いることができる。
<Optical Multiplexing Element> FIG. 26 is a plan view showing the shape of the optical multiplexing element according to the embodiment of the present invention. In the light deflection element described above, for example, the optical path can be traced in the reverse direction from the emission side to the incidence side due to the symmetry of the equifrequency dispersion plane provided by the organic photonic crystal as shown in FIG. . The optical multiplexing element 70 is, for example, a passive element applying such characteristics of the organic photonic crystal as shown in FIG. 13, and multiple lights having different incident angles are multiplexed in the same direction and emitted. It is used to In this case, as the organic photonic crystal, the same one as described in the above optical element can be appropriately selected and used according to the purpose.

【0139】光合波素子70における第1の端面71の
形状は、図17と同様の作図に基づいて決められる。即
ち、第1の端面71に異なる位置で入射した各入射光L
〜L11を第2の端面72において出力光Lに合波さ
れるように、第1の端面71の各入射位置における接線
方向と、第2の端面72の接線方向のなす角度が決めら
れている。
The shape of the first end face 71 of the optical multiplexer 70 is determined based on the drawing similar to FIG. That is, each incident light L incident on the first end face 71 at a different position.
The angle between the tangential direction of each incident position on the first end face 71 and the tangential direction of the second end face 72 is determined so that 1 to L 11 are combined with the output light L at the second end face 72. ing.

【0140】従って、本実施形態によれば、素子自体の
大型化やコスト高を招くことなく、入射角の異なる同じ
波長の複数の光(例えば、単色レーザ光)を高速で同じ
方向へ合波させることができ、より高い強度の光を生成
できる。
Therefore, according to this embodiment, a plurality of lights (for example, monochromatic laser lights) having the same wavelength but different incident angles are combined in the same direction at a high speed without increasing the size of the device itself and increasing the cost. It is possible to generate higher intensity light.

【0141】なお、本実施形態においては、有機フォト
ニック結晶の例として、図13で示した2次元三角格子
配列を用いて説明したが、1次元周期構造、3次元周期
構造の有機フォトニック結晶を用いることも勿論可能で
ある。また、本実施形態においては、入射角の異なる同
じ波長の複数の光を合波させる場合について述べたが、
第1の端面に異なる位置で入射した異なる波長の各入射
光を第2の端面において同じ方向へ合波させるように、
第1の端面の各入射位置における接線方向と、第2の端
面の接線方向のなす角度を決めることもできる。この場
合にも、素子自体の大型化やコスト高を招くことなく、
波長の異なる複数の光を高速で同じ方向へ合波させるこ
とができる。また、このような光合波素子は、例えば、
波長多重通信の波長混合器として用いることもできる。
In the present embodiment, the two-dimensional triangular lattice array shown in FIG. 13 is used as an example of the organic photonic crystal, but the organic photonic crystal having the one-dimensional periodic structure and the three-dimensional periodic structure is used. Of course, it is also possible to use. Further, in the present embodiment, the case where a plurality of lights having the same wavelength with different incident angles are combined has been described.
In order to combine the respective incident lights of different wavelengths incident on the first end face at different positions in the same direction on the second end face,
It is also possible to determine the angle formed by the tangential direction of each incident position on the first end face and the tangential direction of the second end face. Even in this case, without causing an increase in size and cost of the element itself,
A plurality of lights having different wavelengths can be combined at high speed in the same direction. Further, such an optical multiplexing element, for example,
It can also be used as a wavelength mixer for wavelength division multiplexing communication.

【0142】[0142]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

【0143】(実施例1)以下のようにして、両親媒性
の棒状有機分子を基板(板状体)上に間隔を空けて立設
させた単位構造を繰返単位として積層状態で有してなる
有機フォトニック結晶を作製した。
Example 1 As described below, a unit structure in which amphipathic rod-shaped organic molecules were erected on a substrate (plate-like body) with a space therebetween was used as a repeating unit in a laminated state. The resulting organic photonic crystal was prepared.

【0144】まず、棒状有機分子としての両親媒性のα
−ヘリックスブロックコポリペプチドとして、α−ヘリ
ックスコポリペプチドPLLZ25−P(MLG42
LGA18)を以下のようにして調製した。n−ヘキシ
ルアミンを開始剤として用い、Nε−カルボベンゾキシ
L−リジン Nα−カルボキシ酸無水物(LLZ−N
CA)の重合を行い、続けてγ−メチル L−グルタメ
ート N−カルボキシ酸無水物(MLG−NCA)の重
合を行うことによりPLLZ部の重合度が200、PM
LG部の重合度が60のブロックコポリペプチドPLL
200−PMLG60を調製した。その後、PMLG
セグメントを部分的に加水分解してL−グルタミン酸
(LGA)とすることでα−ヘリックスコポリペプチド
PLLZ25−P(MLG42/LGA18)を調製し
た。このα−ヘリックスコポリペプチドPLLZ25
P(MLG42/LGA )において、弱塩基性下で
ハロゲン化アルキルチオールを直接反応させることによ
り、疎水性部としてのポリL−リジン部(PLL
25)の端部に前記作用部として−SH基(チオール
基)を結合させて基板との化学結合を可能とした。
First, the amphipathic α as a rod-shaped organic molecule
-As a helix block copolypeptide, α-helix copolypeptide PLLZ 25 -P (MLG 42 /
LGA 18 ) was prepared as follows. Using n-hexylamine as an initiator, N ε -carbobenzoxy L-lysine N α -carboxyanhydride (LLZ-N
CA), followed by polymerization of γ-methyl L-glutamate N-carboxylic acid anhydride (MLG-NCA), the polymerization degree of the PLLZ part is 200, PM
Block copolypeptide PLL with a degree of polymerization of LG of 60
The Z 200 -PMLG 60 was prepared. Then PMLG
The α-helix copolypeptide PLLZ 25 -P (MLG 42 / LGA 18 ) was prepared by partially hydrolyzing the segment into L-glutamic acid (LGA). The α- helix copolypeptide PLLZ 25 -
In P (MLG 42 / LGA 1 8 ), by reacting a halogenated alkyl thiols directly under weakly basic, poly L- lysine portion of the hydrophobic portion (PLL
The -SH group (thiol group) was bonded to the end of Z < 25 > as the acting part to enable chemical bonding with the substrate.

【0145】該コポリペプチドを高濃度溶液にすること
により、親水部同士の水素結合、疎水部同士の疎水性相
互作用、及び棒状分子に起因する形態的な自己配列作用
(熱力学的に安定な自己組織化)などから、平均68個
の束にすることにより、直径が約12nmである両親媒
性の棒状有機分子を得た。そして、さらに該棒状有機分
子の束に、前記高屈折率ナノ粒子として酸化ジルコニア
を結合させた。屈折率計(アタゴ社製、アッベ屈折率
計)を用いて該棒状有機分子の屈折率を測定したとこ
ろ、1.5であった。また、該高屈折率ナノ粒子を結合
させてなる、該棒状有機分子の屈折率を測定したとこ
ろ、4.5であった。
By making the copolypeptide into a high-concentration solution, hydrogen bonding between hydrophilic parts, hydrophobic interaction between hydrophobic parts, and morphological self-alignment action due to rod-shaped molecules (thermodynamically stable (A self-assembly) etc., an average of 68 bundles were obtained to obtain amphiphilic rod-shaped organic molecules having a diameter of about 12 nm. Then, zirconia oxide as the high refractive index nanoparticles was further bonded to the bundle of rod-shaped organic molecules. The refractive index of the rod-shaped organic molecule was measured using a refractometer (Abbe refractometer manufactured by Atago Co., Ltd.) and found to be 1.5. The refractive index of the rod-shaped organic molecule formed by binding the high-refractive index nanoparticles was 4.5.

【0146】一方、前記基板(板状体)としては、スメ
クタイト(コープケミカル(株)社製、Lucenti
te SWN、厚み=数nm)を使用した。該スメクタ
イトの両表面に、電子ビームにより前記作用分子として
の金のクラスターを等間隔に描画した。なお、この作用
分子としての金と前記作用部としての−SH基とは互い
に強固に化学結合可能である。
On the other hand, as the substrate (plate-like body), smectite (manufactured by Corp Chemical Co., Ltd., Lucenti)
te SWN, thickness = several nm) was used. On the both surfaces of the smectite, gold clusters as the working molecules were drawn at equal intervals by an electron beam. The gold as the acting molecule and the -SH group as the acting part can be strongly chemically bonded to each other.

【0147】次に、該棒状有機分子を水面上(水相上)
に浮かした状態(横に寝た状態)で、該水(水相)のp
Hを12程度のアルカリ性にする。すると、該棒状有機
分子における親水性部が、そのα−ヘリックス構造が解
けてランダムな構造をとる。このとき、該棒状有機分子
における疎水性部はα−ヘリックス構造を維持したまま
である。次に、該水(水相)のpHを5程度の酸性にす
る。すると、該棒状有機分子における親水性部が、再び
α−ヘリックス構造をとるようになる。このとき、該棒
状有機分子に対し、該棒状有機分子に当接させた押圧部
材をその側面からエアーの圧力で押すと、該棒状有機分
子は該水(水相)に対し立設した状態のままその親水性
部が水相中でその水面と略直交する方向に向かってα−
ヘリックス構造をとるようになる。そして、上述したよ
うに、該棒状有機分子を配向させた状態で押出部材を用
いて基板(板状体)上に押し出すことにより基板(板状
体)上に該棒状有機分子を立設させた単分子膜を形成す
ることができる。なお、この操作は、L−B膜形成装置
(日本レーザー&エレクトロニクス・ラボラトリー社
製、NL−LB400NK−MWC)を使用して行っ
た。そして、該基板(板状体)上に該棒状有機分子を立
設させた単分子膜を洗浄すると、該基板(板状体)上に
前記作用分子としての金のクラスターを描画した部分に
だけ、前記PHeLGが立設していた。
Next, the rod-shaped organic molecules are placed on the water surface (on the water phase).
P of water (water phase)
Make H alkaline at about 12. Then, the α-helix structure of the hydrophilic portion of the rod-shaped organic molecule is released to form a random structure. At this time, the hydrophobic portion of the rod-shaped organic molecule maintains the α-helix structure. Next, the pH of the water (aqueous phase) is acidified to about 5. Then, the hydrophilic part in the rod-shaped organic molecule comes to have the α-helix structure again. At this time, when the pressing member brought into contact with the rod-shaped organic molecules is pushed by the pressure of air from the side surface of the rod-shaped organic molecules, the rod-shaped organic molecules are erected in the water (aqueous phase). As it is, the hydrophilic part is α-in the aqueous phase in a direction substantially orthogonal to the water surface.
It takes on a helix structure. Then, as described above, the rod-shaped organic molecules are erected on the substrate (plate-shaped body) by extruding the rod-shaped organic molecules onto the substrate (plate-shaped body) using an extruding member in the oriented state. A monolayer can be formed. This operation was performed using an LB film forming apparatus (NL-LB400NK-MWC, manufactured by Nippon Laser & Electronics Laboratory Co., Ltd.). Then, when the monomolecular film in which the rod-shaped organic molecules are erected on the substrate (plate-like body) is washed, only the portion where the gold cluster as the action molecule is drawn on the substrate (plate-like body) is washed. The PHeLG was erected.

【0148】この該基板(板状体)上に前記棒状有機分
子が所定の間隔で立設した構造体を繰返単位の単位構造
として、この単位構造を2層積層することにより、図1
3に示すような2次元三角格子配列構造を有する有機フ
ォトニック結晶を作製した。
A structure in which the rod-shaped organic molecules are erected at a predetermined interval on the substrate (plate-like body) is used as a unit structure of a repeating unit, and the unit structure is laminated in two layers to obtain the structure shown in FIG.
An organic photonic crystal having a two-dimensional triangular lattice array structure as shown in 3 was produced.

【0149】前記棒状有機分子による単分子膜は、1層
当たりの厚みを算出すると1.6nmであった。この有
機フォトニック結晶においては、該棒状有機分子同士の
間隔が、270nmであり、該有機フォトニック結晶に
波長500〜600nmの光を透過させたところ、該有
機フォトニック結晶のフォトニックバンドギャップの存
在により、該光は透過することができなかった。
The monolayer made of the rod-shaped organic molecules had a thickness of 1.6 nm when calculated for each layer. In this organic photonic crystal, the distance between the rod-shaped organic molecules is 270 nm, and when light having a wavelength of 500 to 600 nm is transmitted through the organic photonic crystal, the photonic band gap of the organic photonic crystal is Due to its presence, the light could not be transmitted.

【0150】得られた有機フォトニック結晶を2つのク
ラッドの間に挟み込んで図1に示したような光素子を作
製した。この光素子に照射する光の波長を変えることに
より、光の分岐のしかたを切り替えることができること
が確認できた。また、得られた有機フォトニック結晶を
用いて常法により図18に示した光偏向素子を作製し、
この光偏向素子を用いて図20に示した走査装置を組み
立てた。該走査装置は、僅かな角度変化による広範囲な
走査を高速で行うことができるももであった。
The obtained organic photonic crystal was sandwiched between two clads to manufacture an optical device as shown in FIG. It was confirmed that the branching method of light can be switched by changing the wavelength of the light with which the optical element is irradiated. Further, using the obtained organic photonic crystal, the optical deflection element shown in FIG.
The scanning device shown in FIG. 20 was assembled using this optical deflection element. The scanning device is capable of performing a wide range scanning at a high speed by a slight angle change.

【0151】[0151]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有機フォトニック結晶を光素子、光偏向素子、光合波素
子、走査装置、等の光学デバイスの材料として用いるこ
とにより、環境に優しく、ナノオーダーの精度のものを
低コストで製造することができ、構造物のディメンジョ
ン(直径、長さ)、屈折率等の制御が容易で、親水性・
疎水性等の機能の付加が容易であり、高性能な光素子、
光偏向素子、光合波素子、走査装置、等の光学デバイス
が得られるものである。
As described above, according to the present invention,
By using an organic photonic crystal as a material of an optical device such as an optical element, an optical deflecting element, an optical multiplexing element, a scanning device, etc., it is possible to manufacture an environment-friendly, nano-order precision one at low cost. It is easy to control the dimension (diameter, length) and refractive index of the structure,
A high-performance optical element that is easy to add functions such as hydrophobicity,
Optical devices such as a light deflection element, a light combining element, and a scanning device can be obtained.

【0152】また、本発明によれば、素子の大型化やコ
スト高を招くことなく、特定の波長の光の進行方向を大
きく変えて、その光を所望の方向に取り出すことができ
る光素子を提供できる。また、本発明によれば、素子の
大型化やコスト高を招くことなく、入射角又は波長の異
なる光を異なる出射角で広範囲に偏向することができる
光偏向素子を提供できる。さらに、本発明によれば、素
子の大型化やコスト高を招くことなく、入射角の異なる
入射光を同じ方向へ合波させることができる光合波素子
を提供できる。
Further, according to the present invention, there is provided an optical element capable of extracting the light in a desired direction by largely changing the traveling direction of the light of a specific wavelength without causing the element to be large in size and cost. Can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a light deflection element capable of deflecting light having different incident angles or wavelengths at different emission angles in a wide range without increasing the size and cost of the element. Further, according to the present invention, it is possible to provide an optical multiplexing element capable of multiplexing incident lights having different incident angles in the same direction without increasing the size of the element and increasing the cost.

【0153】また、本発明によれば、装置の大型化やコ
スト高を招くことなく、入射角又は波長の僅かな変化に
よる広範囲な走査を高速で行うことができる走査装置を
提供できる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a scanning device capable of performing a wide range scanning at a high speed by a slight change in the incident angle or the wavelength without inviting an increase in the size and cost of the device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る光素子の形
状を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing the shape of an optical element according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、深い回折格子型の一次元周期構造を有
する有機フォトニック結晶の一構造例を示す概略説明図
である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing one structural example of an organic photonic crystal having a deep diffraction grating type one-dimensional periodic structure.

【図3】図3は、エアギャップ型の一次元周期構造を有
する有機フォトニック結晶の一構造例を示す概略説明図
である。
FIG. 3 is a schematic explanatory view showing one structural example of an organic photonic crystal having an air gap type one-dimensional periodic structure.

【図4】図4は、エアブリッジ型の一次元周期構造を有
する有機フォトニック結晶の一構造例を示す概略説明図
である。
FIG. 4 is a schematic explanatory view showing one structural example of an organic photonic crystal having an air-bridge type one-dimensional periodic structure.

【図5】図5は、垂直孔型の二次元周期構造を有する有
機フォトニック結晶の一構造例を示す概略説明図であ
る。
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing one structural example of an organic photonic crystal having a vertical hole type two-dimensional periodic structure.

【図6】図6は、柱型の二次元周期構造を有する有機フ
ォトニック結晶の一構造例を示す概略説明図である。
FIG. 6 is a schematic explanatory view showing one structural example of an organic photonic crystal having a columnar two-dimensional periodic structure.

【図7】図7は、斜め孔型の三次元周期構造を有する有
機フォトニック結晶の一構造例を示す概略説明図であ
る。
FIG. 7 is a schematic explanatory view showing one structural example of an organic photonic crystal having an oblique hole type three-dimensional periodic structure.

【図8】図8は、角材の積層型の三次元周期構造を有す
る有機フォトニック結晶の一構造例を示す概略説明図で
ある。
FIG. 8 is a schematic explanatory view showing one structural example of an organic photonic crystal having a laminated type three-dimensional periodic structure of square pieces.

【図9】図9は、棒状有機分子としての両親媒性のα−
ヘリックス・ポリペプチドを示す概略説明図である。
FIG. 9 is an amphipathic α-as a rod-shaped organic molecule.
It is a schematic explanatory drawing which shows a helix polypeptide.

【図10】図10は、α−ヘリックス・ポリペプチドに
よる単分子膜の形成を示す概略説明図である。
FIG. 10 is a schematic explanatory diagram showing the formation of a monolayer by α-helix polypeptide.

【図11】図11は、両親媒性のα−ヘリックス・ポリ
ペプチドが水(水相)上で配向している状態の一例を示
す概略説明図である。
FIG. 11 is a schematic explanatory diagram showing an example of a state in which an amphipathic α-helix polypeptide is oriented on water (aqueous phase).

【図12】図12は、両親媒性のα−ヘリックス・ポリ
ペプチドを水(水相)上で立設させる方法の一例を示す
概略説明図である。
FIG. 12 is a schematic explanatory view showing an example of a method of standing an amphipathic α-helix polypeptide on water (aqueous phase).

【図13】図13は、図1の光素子の材料として用いら
れる有機フォトニック結晶の一例を示す図である。
13 is a diagram showing an example of an organic photonic crystal used as a material of the optical device of FIG.

【図14】図14は、図13の有機フォトニック結晶中
を光が紙面に平行に伝播し、その偏波面も紙面に平行で
ある場合におけるフォトニックバンド図である。
14 is a photonic band diagram in the case where light propagates in the organic photonic crystal of FIG. 13 parallel to the paper surface and the plane of polarization thereof is also parallel to the paper surface.

【図15】図15は、図13の有機フォトニック結晶の
第1ブリルアンゾーンを特定の規格化周波数で輪切りに
した図である。
15 is a diagram in which the first Brillouin zone of the organic photonic crystal of FIG. 13 is sliced at a specific normalized frequency.

【図16】図16は、図13に示す第1の端面に入射す
る光の波数ベクトルに基づいて、同結晶中を伝播する光
の波数ベクトルと、その伝播方向を作図する方法を説明
するための図である。
16 is a view for explaining a method of drawing a wave number vector of light propagating in the crystal and a propagation direction thereof based on the wave number vector of light incident on the first end face shown in FIG. 13; FIG.

【図17】図17は、図13に示す第1の端面と第2の
端面のなす角度φを作図する方法を説明するための図で
ある。
17 is a diagram for explaining a method of drawing an angle φ formed by the first end face and the second end face shown in FIG. 13. FIG.

【図18】図18は、本発明の第1の実施形態に係る光
偏向素子の形状を示す平面図である。
FIG. 18 is a plan view showing the shape of the optical deflecting element according to the first embodiment of the invention.

【図19】図19は、図18に示した第1の端面におけ
る光の分波特性を説明するための図である。
19 is a diagram for explaining the demultiplexing characteristic of light at the first end face shown in FIG.

【図20】図20は、図18の光偏向素子を用いた走査
装置の概略構成を示す図である。
20 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning device using the light deflection element of FIG.

【図21】図21は、本発明の第2の実施形態に係る光
偏向素子の形状を示す平面図である。
FIG. 21 is a plan view showing the shape of an optical deflection element according to the second embodiment of the present invention.

【図22】図22は、図21に示した第1の端面におけ
る光の分波特性を説明するための図である。
22 is a diagram for explaining the demultiplexing characteristic of light on the first end face shown in FIG. 21. FIG.

【図23】図23は、図21の光偏向素子を用いた走査
装置の概略構成を示す図である。
23 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning device using the light deflection element of FIG.

【図24】図24は、本発明の第3の実施形態に係る光
偏向素子の形状を示す平面図である。
FIG. 24 is a plan view showing the shape of an optical deflection element according to the third embodiment of the present invention.

【図25】図25は、本発明の第4の実施形態に係る光
偏向素子の形状を示す平面図である。
FIG. 25 is a plan view showing the shape of an optical deflection element according to the fourth embodiment of the present invention.

【図26】図26は、本発明の一実施形態に係る光合波
素子の形状を示す平面図である。
FIG. 26 is a plan view showing the shape of the optical multiplexing device according to the embodiment of the present invention.

【図27】図27は、両親媒性のα−ヘリックス・ポリ
ペプチドを基板上に複数立設してなり、隣接するα−ヘ
リックス・ポリペプチド同士の間に空隙が形成された単
位構造を複数有する三次元周期構造の有機フォトニック
結晶の一例を示す概略説明図である。
FIG. 27 is a diagram showing a plurality of amphipathic α-helix polypeptides standing on a substrate, and a plurality of unit structures having voids formed between adjacent α-helix polypeptides. It is a schematic explanatory view showing an example of an organic photonic crystal having a three-dimensional periodic structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 α−ヘリックス・ポリペプチド 1a 疎水性部 1b 親水性部 5 基板 7 押出部材 9 作用分子 10 光素子 11、31、41、71 第1の端面 12、32、42、72 第2の端面 20 円柱 21 シリコン基板 30、40、50、60 光偏向素子 51、52、61、62 通常媒質 53、63 有機フォトニック結晶 54、64 第1の境界面 55、65 第2の境界面 70 光合波素子 80、90 走査装置 81 共振ヘッド 82 単色レーザ発振器 91 波長可変レーザ発振器 1 α-helix polypeptide 1a hydrophobic part 1b hydrophilic part 5 substrates 7 Extruded member 9 Working molecule 10 optical elements 11, 31, 41, 71 First end face 12, 32, 42, 72 Second end face 20 cylinders 21 Silicon substrate 30, 40, 50, 60 Light deflection element 51, 52, 61, 62 Normal medium 53,63 Organic Photonic Crystal 54, 64 First boundary surface 55, 65 Second boundary surface 70 Optical multiplexing device 80, 90 scanning device 81 resonant head 82 Monochromatic laser oscillator 91 Tunable laser oscillator

───────────────────────────────────────────────────── 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) G02B 6/12 Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G02B 6/12 Z

Claims (33)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置によって屈折率が周期的に変化する
有機フォトニック結晶を材料とする光素子からなる光学
デバイスであって、第1の端面に一定の入射角で入射し
た特定の波長の光を第2の端面から所望の方向へ出射さ
せるように、第1及び第2の端面のなす角度が決められ
ている光素子であることを特徴とする光学デバイス。
1. An optical device comprising an optical element made of an organic photonic crystal, the refractive index of which periodically changes depending on the position, wherein light of a specific wavelength is incident on the first end face at a constant incident angle. An optical device in which the angle formed by the first and second end faces is determined so that the light is emitted from the second end face in a desired direction.
【請求項2】 第1及び第2の通常媒質の間に、位置に
よって屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶
を介在させることによって構成される光素子からなる光
学デバイスであって、第1の境界面に一定の入射角で入
射した特定の波長の光を第2の境界面から所望の方向へ
出射させるように、第1及び第2の境界面のなす角度が
決められている光素子であることを特徴とする光学デバ
イス。
2. An optical device comprising an optical element constituted by interposing an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on a position between a first and a second ordinary medium, the optical device comprising: Light whose angle formed by the first and second boundary surfaces is determined so that light of a specific wavelength that is incident on the first boundary surface at a constant incident angle is emitted from the second boundary surface in a desired direction. An optical device characterized by being an element.
【請求項3】 前記通常媒質の材料が、前記有機フォト
ニック結晶を構成するいずれかの材料と同じである請求
項2に記載の光学デバイス。
3. The optical device according to claim 2, wherein the material of the normal medium is the same as any material forming the organic photonic crystal.
【請求項4】 位置によって屈折率が周期的に変化する
有機フォトニック結晶を材料とする光偏向素子からなる
光学デバイスであって、第1の端面に異なる入射角で入
射した同一の波長の光を第2の端面から異なる方向へ出
射させるように、第2の端面の形状が決められている光
偏向素子であることを特徴とする光学デバイス。
4. An optical device comprising an optical deflecting element made of an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on the position, wherein light of the same wavelength is incident on the first end face at different incident angles. An optical device which is a light deflection element in which the shape of the second end face is determined so that the light is emitted from the second end face in different directions.
【請求項5】 位置によって屈折率が周期的に変化する
有機フォトニック結晶を材料とする光偏向素子からなる
光学デバイスであって、第1の端面に同一の入射角で入
射した異なる波長の光を第2の端面から異なる方向へ出
射させるように、第2の端面の形状が決められている光
偏向素子であることを特徴とする光学デバイス。
5. An optical device comprising an optical deflecting element made of an organic photonic crystal having a refractive index which periodically changes depending on a position, wherein the light having different wavelengths is incident on the first end face at the same incident angle. An optical device which is a light deflection element in which the shape of the second end face is determined so that the light is emitted from the second end face in different directions.
【請求項6】 第1及び第2の通常媒質の間に、位置に
よって屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶
を介在させることによって構成される光偏向素子からな
る光学デバイスであって、第1の境界面に異なる入射角
で入射した同一の波長の光を第2の境界面から異なる方
向へ出射させるように、第2の境界面の形状が決められ
ている光偏向素子であることを特徴とする光学デバイ
ス。
6. An optical device comprising a light deflection element constituted by interposing an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on a position between a first and a second ordinary medium, A light deflection element in which the shape of the second boundary surface is determined so that lights of the same wavelength that are incident on the first boundary surface at different incident angles are emitted from the second boundary surface in different directions. An optical device characterized by.
【請求項7】 第1及び第2の通常媒質の間に、位置に
よって屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結晶
を介在させることによって構成される光偏向素子からな
る光学デバイスであって、第1の境界面に同一の入射角
で入射した異なる波長の光を第2の境界面から異なる方
向へ出射させるように、第2の境界面の形状が決められ
ている光偏向素子であることを特徴とする光学デバイ
ス。
7. An optical device comprising an optical deflecting element constituted by interposing an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on a position, between a first and a second ordinary medium, A light deflection element in which the shape of the second boundary surface is determined so that lights of different wavelengths that are incident on the first boundary surface at the same incident angle are emitted in different directions from the second boundary surface. An optical device characterized by.
【請求項8】 前記通常媒質の材料が、前記有機フォト
ニック結晶を構成するいずれかの材料と同じである請求
項6又は7に記載の光学デバイス。
8. The optical device according to claim 6, wherein the material of the normal medium is the same as any material forming the organic photonic crystal.
【請求項9】 前記第1の端面又は前記第1の境界面に
おいて、入射光の伝播方向が入射角又は波長に応じて分
離され、前記第2の端面又は前記第2の境界面におい
て、分離された各々の光が異なる方向へ出射される請求
項4から8のいずれかに記載の光学デバイス。
9. The propagation direction of incident light is separated according to an incident angle or a wavelength at the first end surface or the first boundary surface, and separated at the second end surface or the second boundary surface. 9. The optical device according to claim 4, wherein the respective emitted lights are emitted in different directions.
【請求項10】 位置によって屈折率が周期的に変化す
る有機フォトニック結晶を材料とする光合波素子からな
る光学デバイスであって、第1の端面に異なる入射角で
入射した複数の光を第2の端面において同じ方向へ合波
させるように、第1の端面の形状が決められている光合
波素子であることを特徴とする光学デバイス。
10. An optical device comprising an optical multiplexing element made of an organic photonic crystal whose refractive index periodically changes depending on the position, wherein a plurality of lights incident on the first end face at different incident angles are irradiated. An optical device, characterized in that it is an optical multiplexing element in which the shape of the first end face is determined so that the two end faces are multiplexed in the same direction.
【請求項11】 第1及び第2の通常媒質の間に、位置
によって屈折率が周期的に変化する有機フォトニック結
晶を介在させることによって構成される光合波素子から
なる光学デバイスであって、第1の境界面に異なる入射
角で入射した複数の光を第2の境界面において同じ方向
へ合波させるように、第1の境界面の形状が決められて
いる光合波素子であることを特徴とする光学デバイス。
11. An optical device comprising an optical multiplexing element, which is formed by interposing an organic photonic crystal whose refractive index changes periodically depending on a position between the first and second ordinary media, It is an optical multiplexing element in which the shape of the first boundary surface is determined so that a plurality of lights incident on the first boundary surface at different incident angles are combined in the same direction at the second boundary surface. Characterized optical device.
【請求項12】 前記通常媒質の材料が、前記有機フォ
トニック結晶を構成するいずれかの材料と同じである請
求項11に記載の光学デバイス。
12. The optical device according to claim 11, wherein the material of the normal medium is the same as any material forming the organic photonic crystal.
【請求項13】 請求項4又は6に記載の光偏向素子
と、波長が一定の光を前記光偏向素子に向けて出力する
光源と、前記光偏向素子を振動させることによって、前
記光偏向素子によって偏向された光を対象物に走査させ
る共振ヘッドと、を具備する走査装置であることを特徴
とする光学デバイス。
13. The light deflection element according to claim 4, a light source that outputs light having a constant wavelength toward the light deflection element, and the light deflection element by vibrating the light deflection element. An optical device comprising: a resonance head that scans an object with light deflected by the scanning device.
【請求項14】 請求項5又は7に記載の光偏向素子
と、前記光偏向素子に向けて出力する光の波長を変える
ことによって、前記光偏向素子によって偏向された光を
対象物に走査させる光源と、を具備する走査装置である
ことを特徴とする光学デバイス。
14. The light deflecting element according to claim 5 or 7, and the object deflected by the light deflecting element is scanned by changing the wavelength of the light output toward the light deflecting element. An optical device comprising a light source and a scanning device.
【請求項15】 前記有機フォトニック結晶が、一次元
及び多次元のいずれかの周期構造を有し、該周期構造の
少なくとも一部が有機化合物で形成された請求項1から
14のいずれかに記載の光学デバイス。
15. The organic photonic crystal according to claim 1, wherein the organic photonic crystal has a one-dimensional or multi-dimensional periodic structure, and at least a part of the periodic structure is formed of an organic compound. The optical device described.
【請求項16】 フォトニックバンドギャップが存在す
る請求項15に記載の光学デバイス。
16. The optical device according to claim 15, wherein a photonic bandgap is present.
【請求項17】 有機化合物が樹脂材料から選択される
少なくとも1種である請求項15又は16に記載の光学
デバイス。
17. The optical device according to claim 15, wherein the organic compound is at least one selected from resin materials.
【請求項18】 有機化合物が生物分解性材料から選択
される少なくとも1種である請求項15又は16に記載
の光学デバイス。
18. The optical device according to claim 15, wherein the organic compound is at least one selected from biodegradable materials.
【請求項19】 生物分解性材料によるシート状有機分
子の層を複数有してなり、隣接する層の間に空隙が形成
された一次元周期構造を少なくとも有する請求項18に
記載の光学デバイス。
19. The optical device according to claim 18, comprising a plurality of layers of sheet-shaped organic molecules made of a biodegradable material, and at least having a one-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent layers.
【請求項20】 生物分解性材料による棒状有機分子を
並列してなる層を複数有してなり、隣接する層の間に空
隙が形成された一次元周期構造を少なくとも有する請求
項18に記載の光学デバイス。
20. The one-dimensional periodic structure according to claim 18, which has a plurality of layers in which rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are arranged in parallel, and has a one-dimensional periodic structure in which voids are formed between adjacent layers. Optical device.
【請求項21】 生物分解性材料による棒状有機分子を
複数立設してなり、隣接する棒状体同士の間に空隙が形
成された二次元周期構造を少なくとも有する請求項18
に記載の光学デバイス。
21. At least a two-dimensional periodic structure in which a plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are provided upright, and voids are formed between adjacent rod-shaped bodies.
The optical device according to.
【請求項22】 生物分解性材料による棒状有機分子を
複数互いに密接した状体で立設してなり、該棒状有機分
子の立設方向と同方向に複数の孔部が形成された二次元
周期構造を少なくとも有する請求項18に記載の光学デ
バイス。
22. A two-dimensional cycle in which a plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are erected in a state of closely contacting each other, and a plurality of holes are formed in the same direction as the erected direction of the rod-shaped organic molecules. The optical device according to claim 18, which has at least a structure.
【請求項23】 生物分解性材料による棒状有機分子を
同方向にかつ互いに接触しないように複数並列させた層
を、該層における棒状有機分子の長さ方向が交互に略直
交するようにして複数積層してなる三次元周期構造を少
なくとも有する請求項18に記載の光学デバイス。
23. A plurality of layers in which rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are juxtaposed in the same direction so as not to contact each other, and a plurality of layers are arranged so that the lengthwise directions of the rod-shaped organic molecules in the layers are alternately orthogonal to each other. The optical device according to claim 18, which has at least a three-dimensional periodic structure formed by stacking layers.
【請求項24】 生物分解性材料による棒状有機分子を
同方向にかつ互いに接触しないように複数並列させた層
と、板状体とを交互に複数積層してなる三次元周期構造
を少なくとも有する請求項18に記載の光学デバイス。
24. At least a three-dimensional periodic structure comprising a plurality of layers in which rod-like organic molecules made of a biodegradable material are arranged in parallel in the same direction so as not to contact each other and a plurality of plate-like bodies are alternately laminated. Item 19. The optical device according to item 18.
【請求項25】 板状体上に、生物分解性材料による棒
状有機分子を複数立設してなり、隣接する棒状体同士の
間に空隙が形成された単位構造を複数有する三次元周期
構造を少なくとも有する請求項18に記載の光学デバイ
ス。
25. A three-dimensional periodic structure having a plurality of unit structures in which a plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are erected on a plate-shaped body and voids are formed between adjacent rod-shaped bodies. The optical device according to claim 18, comprising at least.
【請求項26】 板状体上に、生物分解性材料による棒
状有機分子を複数互いに密接した状態で立設してなり、
該棒状有機分子の立設方向と同方向に複数の孔部が形成
された単位構造を複数有する三次元周期構造を少なくと
も有する請求項18に記載の光学デバイス。
26. A plurality of rod-shaped organic molecules made of a biodegradable material are erected on a plate in a state of closely contacting each other,
19. The optical device according to claim 18, which has at least a three-dimensional periodic structure having a plurality of unit structures in which a plurality of holes are formed in the same direction as the standing direction of the rod-shaped organic molecules.
【請求項27】 シート状有機分子がβ−シート・ポリ
ペプチドである請求項19に記載の光学デバイス。
27. The optical device according to claim 19, wherein the sheet-shaped organic molecule is a β-sheet polypeptide.
【請求項28】 棒状有機分子が、α−ヘリックス、D
NA及びアミロースから選択される少なくとも1種であ
る請求項20から26のいずれかに記載の光学デバイ
ス。
28. The rod-shaped organic molecule is α-helix, D
The optical device according to any one of claims 20 to 26, which is at least one selected from NA and amylose.
【請求項29】 板状体が無機層状化合物である請求項
24から26のいずれかに記載の光学デバイス。
29. The optical device according to claim 24, wherein the plate-shaped body is an inorganic layered compound.
【請求項30】 シート状有機分子の側鎖に高屈折率ナ
ノ粒子がドープされた請求項19又は27に記載の光学
デバイス。
30. The optical device according to claim 19, wherein the side chains of the sheet-like organic molecule are doped with high refractive index nanoparticles.
【請求項31】 棒状有機分子の側鎖に高屈折率ナノ粒
子がドープされた請求項20から26及び28から29
のいずれかに記載の光学デバイス。
31. The high-index nanoparticles are doped in the side chains of rod-shaped organic molecules, and the side chains of the rod-shaped organic molecules are doped with high refractive index nanoparticles.
The optical device according to any one of 1.
【請求項32】 高屈折率ナノ粒子の屈折率が2以上で
ある請求項31に記載の光学デバイス。
32. The optical device according to claim 31, wherein the high refractive index nanoparticles have a refractive index of 2 or more.
【請求項33】 棒状有機分子が両親媒性である請求項
20から26、28から29及び31から32のいずれ
かに記載の光学デバイス。
33. The optical device according to any one of claims 20 to 26, 28 to 29 and 31 to 32, wherein the rod-shaped organic molecule is amphipathic.
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