JP2003227953A

JP2003227953A - フォトニック結晶集光素子、フォトニック結晶集光光源、および光ディスク装置

Info

Publication number: JP2003227953A
Application number: JP2002029251A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Matsuda; 賢一松田; Seiichiro Tamai; 誠一郎玉井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトニック結晶の外に置かれた光源からの
出射光をフォトニック結晶中の導波路に容易に結合する
ための集光素子を提供する。【解決手段】フォトニックバンドギャップを有するフ
ォトニック結晶１０１の主面と平行な面内に、複数の分
岐導波路１０２と、単一の合波導波路１０３、および単
一の出力導波路１０４が形成されている。また、分岐導
波路１０２に沿って、集光導波路１０５が２次元アレイ
状に形成されている。集光導波路１０５は、フォトニッ
ク結晶１０１の主面に概ね垂直であり、フォトニック結
晶１０１の主面に向かって断面積が大きくなるテーパ形
状を有している。集光導波路１０５に入射した入射光１
０６は分岐導波路１０２中を伝播する分岐光１０７とな
り、合波導波路１０３を伝播する合波光１０８となっ
て、出力導波路１０４から出力光１０９として出力され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトニック結晶
中の導波路を用いた集光素子、集光光源、および光ディ
スク装置に関するものであり、その応用として波長変換
素子および波長変換光源にも関係している。

【０００２】

【従来の技術】フォトニック結晶とはその内部に周期的
な屈折率分布を持つ結晶であり、固体結晶における電子
のエネルギーに対するバンド構造に対応して、光子エネ
ルギーに対してバンド構造が形成されているという特徴
を持つ。完全なフォトニック結晶においてはフォトニッ
クバンドギャップが形成され、フォトニックバンドギャ
ップの中では光子は状態を取り得ない、即ち波長がフォ
トニックバンドギャップの範囲内にある光はフォトニッ
ク結晶内に存在できない。しかし、フォトニック結晶中
に人為的に線状の欠陥列を導入することにより、導波路
を形成することが可能である。この導波路は、導波路以
外の部分にはフォトニックバンドギャップが存在するた
め光が漏れ出すことがなく、従来の光導波路に比べて２
〜３桁程度小さい極微小の２〜３次元光回路の構成が可
能になる。

【０００３】フォトニック結晶中の導波路の応用例とし
て、例えばアプライド・フィジクス・レターズ誌、７５
巻、３７３９頁〜３７４１頁（S. Chutinan and S. Nod
a etal., "Highly confined waveguides and waveguide
bends in three-dimensional photonic crystal," App
l. Phys. Lett., vol. 75, pp. 3739-3741, Dec. 199
9）に記載の９０°曲り導波路がある。これを図７に示
す。図中のフォトニック結晶７０１は、幅１μｍ、厚さ
１．２μｍのＧａＡｓ細柱７０２を周期４μｍで平面状
に並べた層を、各層の細柱７０２が上下の層の細柱と直
交するように格子状に積重ねたものである。このフォト
ニック結晶７０１は波長６〜１０μｍ帯にフォトニック
バンドギャップを持つ。ＧａＡｓ細柱の太さと周期を小
さくすることで、より短い波長にフォトニックバンドギ
ャップを有するフォトニック結晶を形成することも可能
である。

【０００４】フォトニック結晶７０１には、部分的にＧ
ａＡｓ細柱７０２を除去した第１および第２の導波路７
０３、７０４があり、第１の導波路７０３と第２の導波
路７０４は直交している。通常の光導波路では直交する
導波路間で光を遷移させることは困難であるが、フォト
ニック結晶７０１中では、第１の導波路７０３から第２
の導波路７０４へと光を伝播させることができる。この
際、第１の導波路７０３と第２の導波路７０４が１層異
なる平面内に形成されていることが重要である。第１の
導波路７０３と第２の導波路７０４を同一平面内に形成
すると光の遷移効率は大幅に低下する。

【０００５】上記引用文献には、さらにフォトニック結
晶中の導波路を応用した複雑な光回路の例が提案されて
いる。これを図８に示す。フォトニック結晶８０１中に
複数の無閾値レーザ８０２、光変調器８０３が形成され
ており、これらが導波路８０４によって接続されてい
る。導波路８０４によって構成される合波素子８０５に
よって複数の無閾値レーザ８０２から出力された光は合
波され、光変調器８０３に入力される。また、光変調器
８０３からの出力光は、分波素子８０６によって分波さ
れ、フォトニック結晶８０１の外に出力される。

【０００６】本発明、特に波長変換素子および波長変換
光源に関する第２の従来の技術として、赤外半導体レー
ザと第２次高調波発生（ＳＨＧ）波長変換素子を組合せ
た青色レーザ光源がある。これは、例えば特開平１−２
９７６３２号公報に開示されており、図９に示す構造を
有している。Ｓｉサブマウント９０１上に、波長８４０
ｎｍで発振する半導体レーザ９０２および波長変換素子
９０３が載置されている。波長変換素子９０３は、Ｌｉ
ＮｂＯ₃基板９０４に燐酸中でのプロトン交換を行い、
導波路９０５を形成したものである。半導体レーザ９０
２の活性層９０６から出射される基本波９０７（波長８
４０ｎｍ）は、波長変換素子９０３の入射面９０８より
導波路９０５に直接結合される。基本波９０７は導波路
９０５内で波長４２０ｎｍの第２次高調波９０９に変換
され、この青色レーザ光が出射部９１０より基板外部に
出射される。

【０００７】ここで、Ｓｉサブマウントには幅２μｍ、
高さ５μｍの突起９１１が形成されており、半導体レー
ザ９０２と波長変換素子９０３が近接し、かつ接触しな
いように固定できるようになっている。また、導波路９
０５の端部にはテーパ導波路９１２が形成されており、
基本波の結合効率を増大するとともに、高さ方向の位置
合せを容易にしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すようなフォ
トニック結晶中に形成される導波路は、従来の単一横モ
ード導波路と比較して断面寸法を１桁小さくすることが
可能である。すなわち、従来の単一横モード導波路は、
導波される光の広がりまで考慮すると断面の一辺が２〜
５μｍ程度となるが、フォトニック結晶中の導波路では
光の広がりはなく、断面の一辺は０．２〜０．５μｍ程
度とすることができる。このことは、導波路によって形
成される光回路を小型化できることを意味するが、逆に
フォトニック結晶の外に置かれた半導体レーザ等の光源
からの出射光をフォトニック結晶中の導波路に結合する
のは非常に困難になる。精密な位置合せ精度が要求され
るばかりでなく、レンズ等を用いた通常の集光技術では
結合効率を高めることは不可能である。

【０００９】この課題は、図８に示されるように光源と
導波路を同一フォトニック結晶内に集積化することで解
決されるが、実際には能動素子である半導体レーザをフ
ォトニック結晶中に作込むことは容易ではない。また、
フォトニック結晶中の導波路ではないが、半導体レーザ
と誘電体材料中に形成された導波路の結合効率を高める
手段として、図９の構成ではテーパ導波路が用いられて
いる。しかし、テーパ導波路はテーパ部分で散乱による
損失が生じ、結合効率の改善は制約を受ける。また、導
波路がフォトニック結晶中に形成されている場合は、十
分に厚いフォトニック結晶を作製するのは困難なことか
ら、導波路の延長方向に大きな開口を有するテーパ導波
路を形成することは難しい。

【００１０】本発明は、フォトニック結晶の外に置かれ
た半導体レーザ等の光源からの出射光をフォトニック結
晶中の導波路に容易に結合するための集光素子の構造を
提供しようとするものである。さらに、この集光素子を
基本として、変換効率の高い波長変換素子、波長変換機
能を持たせることができる小型のフォトニック結晶集光
光源、近接場光による超高密度記録が可能な光ディスク
装置を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するために、フォトニックバンドギャップを有する
フォトニック結晶と、前記フォトニック結晶内に形成さ
れた、波長が前記フォトニックバンドギャップの範囲内
にある光を導波する複数の分岐導波路と、前記複数の分
岐導波路と光学的に結合された単一の出力導波路と、前
記フォトニック結晶の主面に対して概ね垂直に入射した
入射光を前記分岐導波路に結合する手段とによって、フ
ォトニック結晶集光素子を構成する。ここで、入射光を
分岐導波路に結合する手段は、例えばフォトニック結晶
の主面に概ね垂直に形成された複数の集光導波路であ
り、前記集光導波路は前記フォトニック結晶の前記主面
に向かって、断面積が大きくなるテーパを有している。

【００１２】上記構成においては、単一のテーパ導波路
によって入射光を集光するのではなく、微細なテーパ導
波路である集光導波路を２次元アレイ状に配置し、集光
導波路からの出力光を分岐導波路によって１次元方向に
集光し、さらにこの分岐導波路からの出力光を単一の出
力導波路に集光する。フォトニック結晶によって形成さ
れるテーパ導波路では、光が導波路外に散乱しないの
で、散乱による損失は生じない。しかし、一般的に厚さ
が数μｍ以上の厚いフォトニック結晶を作製するのは困
難であり、導波路の延長方向に大きな開口を有するテー
パ導波路を形成することは難しい。この点に関する解決
策として、本発明では微細なテーパ導波路を２次元アレ
イ状に配置するという構成を取っている。

【００１３】本発明の第２の構成では、上記第１の構成
の出力導波路の全部もしくは一部を非線形光学材料とす
る。これによって、入射光（基本波）の２分の１の波長
を有する第２次高調波を出力することができる。ここ
で、非線形光学材料中での基本波のパワー密度が大きい
ほど、第２次高調波への変換効率は高くなる。本構成で
は、フォトニック結晶によって微細導波路内に基本波を
閉込めているので非常に高い変換効率が得られることに
なる。

【００１４】本発明の第３の構成では、フォトニックバ
ンドギャップを有するフォトニック結晶と、前記フォト
ニック結晶内に形成された、波長が前記フォトニックバ
ンドギャップの範囲内にある光を導波する複数の分岐導
波路と、前記複数の分岐導波路と光学的に結合された単
一の出力導波路と、前記フォトニック結晶の主面に対し
て概ね垂直に入射する出射光を出射する半導体レーザ
と、前記出射光を前記分岐導波路に結合する手段とによ
ってフォトニック結晶集光光源を構成する。ここで、支
持基板と、前記支持基板上に載置されたサブマウントを
有し、フォトニック結晶は主面が前記支持基板に対して
概ね垂直になるように固定され、半導体レーザは前記サ
ブマウント上に載置されていてもよい。さらに、出力導
波路の全部もしくは一部が非線形光学材料よりなってい
てもよい。

【００１５】本構成の１番目の応用は、小型・高効率の
波長変換光源を提供することにある。すなわち、上記第
２の構成の波長変換素子と基本波を発生する半導体レー
ザをコンパクトに実装することによって、小型・高効率
の波長変換光源が実現できる。本構成の２番目の応用
は、下記に述べる第４の構成の光ディスク装置の光源と
して利用することである。この場合は、近接場光学によ
って光ディスクへの高密度記録を行うので、波長変換機
能は必ずしも必要ではない。

【００１６】本発明の第４の構成では、フォトニックバ
ンドギャップを有するフォトニック結晶と、前記フォト
ニック結晶内に形成された、波長が前記フォトニックバ
ンドギャップの範囲内にある光を導波する出力導波路
と、前記フォトニック結晶の主面に対して概ね垂直に入
射する出射光を出射する半導体レーザと、前記出射光を
前記出力導波路に結合する手段と、前記出力導波路に近
接して配置された光ディスクとによって光ディスク装置
を構成する。ここで、出力導波路の出力端と光ディスク
の表面との距離が、近接場光の到達範囲内にあることが
望ましい。

【００１７】本構成は、上記第３の構成のフォトニック
結晶集光光源をピックアップに用いた光ディスク装置で
ある。フォトニック結晶中の微細導波路からは、開口径
と同程度の大きさの光スポットが発生する。これは、非
常に短い距離までしか到達しないので、近接場光と呼ば
れるが、そのスポット径は通常のレンズによる集光と比
較して、１桁程度小さくできる。この近接場光を書込み
・読出しに用いることで、従来よりも単位面積あたりの
記録密度が２桁向上した光ディスク装置を実現できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につい
て、図１から図６を用いて説明する。

【００１９】（実施の形態１）図１はフォトニック結晶
集光素子の斜視図である。同図にはフォトニック結晶そ
のものの構造は記載しておらず、フォトニック結晶の外
形と導波路の配置のみを示している。フォトニック結晶
および導波路の構造については、図２で改めて説明す
る。

【００２０】フォトニックバンドギャップを有するフォ
トニック結晶１０１の主面と平行な面内に、波長がフォ
トニックバンドギャップの範囲内にある光を導波する複
数の分岐導波路１０２と、単一の合波導波路１０３、お
よび単一の出力導波路１０４が形成されている。また、
分岐導波路１０２に沿って、集光導波路１０５が２次元
アレイ状に形成されている。集光導波路１０５は、フォ
トニック結晶１０１の主面に概ね垂直であり、フォトニ
ック結晶１０１の主面に向かって断面積が大きくなるテ
ーパ形状を有している。なお、図１では簡単のために分
岐導波路が２本で、集光導波路が４×４のアレイの場合
を示しているが、実際には例えば分岐導波路が１０本
で、集光導波路が２０×２０という構成になっている。

【００２１】従来の技術の図７で説明した通り、通常の
光導波路では直交する導波路間で光を遷移させることは
困難であるが、フォトニック結晶中では、直交する導波
路間で光を伝播させることができる。この際、直交する
２つの導波路がフォトニック結晶中の１層異なる平面内
に形成されている必要がある。この原理に基づいて、集
光導波路１０５に入射した入射光１０６は分岐導波路１
０２中を伝播する分岐光１０７となり、合波導波路１０
３を伝播する合波光１０８となって、出力導波路１０４
から出力光１０９として出力される。同様に、２次元ア
レイ状に配置されたどの集光導波路１０５に入射した光
も、最終的には出力導波路１０４に結合される。従っ
て、外部の光源から入射する光はどれかの集光導波路１
０５に入射すればよいことになり、外部光源とフォトニ
ック集光素子間の位置合せ精度が大幅に緩和される。ま
た、複数の集光導波路１０５にまたがって入射してもよ
いので、外部光源からの入射光を特に微細なビームに集
光する必要もない。

【００２２】次に、フォトニック結晶および導波路の具
体的構造について説明する。図２はフォトニック結晶の
断面図である。ＧａＡｓ基板１１０上にＧａＡｓ細柱１
１１を平面状に並べた層を、各層の細柱が上下の層の細
柱と直交するように格子状に積重ねて、フォトニック結
晶１１２が構成されている。一例として、ＧａＡｓ細柱
１１１の幅を１００ｎｍ、厚さを１２０ｎｍ、平面状に
並べる周期を４００ｎｍとすると、フォトニック結晶１
１２は波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍ帯にフォトニック
バンドギャップを持つ。フォトニックバンドギャップに
相当する波長の光はフォトニック結晶内には存在し得な
い。しかし、フォトニック結晶１１２に部分的にＧａＡ
ｓ細柱１１１を除去した部分を形成すると、これがフォ
トニック結晶の欠陥となり、その部分は光が伝播するこ
とができる導波路１１３となる。なお、図２の構造のフ
ォトニック結晶を構成する材料は半導体に限定されるこ
とはなく、誘電体材料（例えばＳｉＯ₂、ＳｉＮ、Ａｌ₂
Ｏ₃など）であってもよい。また、基板も半導体（例え
ばＳｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮなど）だけでなく、
誘電体結晶（例えばサファイア、ＬｉＮｂＯ₃、ＹＩＧ
など）あるいはガラスであってもよい。

【００２３】（実施の形態２）図３はフォトニック結晶
集光素子の斜視図である。同図においても、図１と同様
フォトニック結晶そのものの構造は記載しておらず、フ
ォトニック結晶の外形と導波路の配置のみを示してい
る。フォトニックバンドギャップを有するフォトニック
結晶２０１内に形成された集光素子の構造は、実施の形
態１と同様なので、対応する部分に同一の符号を付して
説明は省略する。本実施の形態が実施の形態１と異なる
点は、出力導波路２０２が非線形光学材料（例えば、Ｌ
ｉＮｂＯ₃）よりなることである。この具体的な構造に
ついては、図４で改めて説明する。出力導波路２０２が
非線形光学材料によって構成されていると、集光導波路
１０５に入射して出力導波路２０２から出力される基本
波２０３は、基本波２０３の２分の１の波長を有する第
２次高調波２０４に変換される。ここで、非線形光学材
料中での基本波２０３のパワー密度が大きいほど、第２
次高調波２０４への変換効率は高くなる。本実施の形態
では、フォトニック結晶２０１によって微細導波路内に
基本波を閉込めているので非常に高い変換効率が得られ
る。

【００２４】次に、非線形光学材料よりなる出力導波路
の具体的構造について説明する。図４はフォトニック結
晶の断面図である。ＧａＡｓ基板４０１上にＧａＡｓ細
柱４０２を平面状に並べた層を、各層の細柱が上下の層
の細柱と直交するように格子状に積重ねて、フォトニッ
ク結晶４０３が構成されている。一例として、ＧａＡｓ
細柱４０２の幅を１００ｎｍ、厚さを１２０ｎｍ、平面
状に並べる周期を４００ｎｍとすると、フォトニック結
晶４０３は波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍ帯にフォトニ
ックバンドギャップを持つ。フォトニック結晶４０３中
の一部のＧａＡｓ細柱４０２を除去し、ここに柱状の非
線形光学材料４０４を置くと、これがフォトニック結晶
の欠陥となり、その部分は波長がフォトニックバンドギ
ャップの範囲内にある光が伝播することができる出力導
波路となる。ここで、例えば基本波の波長を８４０ｎｍ
とすると、第２次高調波の波長は４２０ｎｍとなり、フ
ォトニック結晶４０３中にも第２次高調波は存在するこ
とができる。しかし、柱状の非線形光学材料４０４が通
常の導波路として機能するので、第２次高調波は出力導
波路に沿って伝播することになる。

【００２５】（実施の形態３）図５はフォトニック結晶
集光光源の斜視図である。支持基板５０１上に、フォト
ニック結晶５０２とサブマウント５０３が載置されてい
る。フォトニック結晶５０２は、主面が支持基板５０１
に対して概ね垂直になるように固定されており、複数の
分岐導波路５０４と単一の出力導波路５０５が形成され
ている。また、サブマウント５０３上には半導体レーザ
５０６が載置されている。半導体レーザ５０６から出射
された出射光５０７は、フォトニック結晶５０１の主面
に対して概ね垂直に入射され、分岐導波路５０４上に照
射される。この出射光５０７は、実施の形態１で説明し
たのと同様の作用により、出力導波路５０５から出力さ
れる。

【００２６】本実施の形態の１番目の応用は、小型・高
効率の波長変換光源を提供することにある。この場合、
上記実施の形態２で示したように、出力導波路５０５を
ＬｉＮｂＯ₃等の非線形光学材料とする。この結果、出
力導波路５０５からは半導体レーザ５０６からの出射光
５０７を基本波とする第２次高調波が出射される。波長
変換素子と基本波を発生する半導体レーザをコンパクト
に実装することで、小型・高効率の波長変換光源とな
る。

【００２７】本実施の形態の２番目の応用は、下記に述
べる実施の形態４の光ディスク装置の光源として利用す
ることである。この場合は、出力導波路５０５の出力端
を光ディスクに近接配置する。出力導波路５０５の出力
端からは、出力導波路５０５の開口と同程度の大きさの
近接場光スポットが発生し、近接場光スポットを用いて
光ディスクの書込み・読出しを行う。近接場光学によっ
て光ディスクへの高密度記録を行う場合は光ディスク上
の集光スポットサイズは波長に依存しないので、波長変
換機能は必ずしも必要ではない。

【００２８】（実施の形態４）図６は光ディスク装置の
概略斜視図である。フォトニック結晶６０１内には出力
導波路６０２が形成されており、フォトニック結晶６０
１の主面に対して概ね垂直に入射する出射光６０３を出
射する半導体レーザ６０４を有している。出射光６０３
は実施の形態１で説明した作用により、出力導波路６０
２から出力される。一方、出力導波路６０２の出力端６
０５に近接して、光ディスク６０６が配置されている。
図には示されていないが、本光ディスク装置は光ディス
クの回転機構を有しており、半導体レーザ６０４および
フォトニック結晶６０１によって構成される光ピックア
ップは、トラッキングのためのアクチュエータ機構、お
よび光ディスク６０６の放射線方向に移動するサーボ機
構によって保持されている。また、出力導波路６０２の
出力端６０５と光ディスク６０６の距離を近接保持する
ためには、例えば光ディスク６０６上に潤滑剤を塗布
し、出力端６０５を潤滑剤上に密着させる。

【００２９】出力導波路６０２の出力端６０５からは、
出力導波路６０２の開口と同程度の大きさの近接場光ス
ポット６０７が発生する。フォトニック結晶中の導波路
の構造として図２に示したものを用いれば、開口は１０
０ｎｍ×１２０ｎｍであるから、近接場光スポット６０
７の直径も１００ｎｍ程度となる。さらに、開口がより
小さくなるように、ＧａＡｓ細柱の一部を除去して出力
導波路としてもよい。開口を１０ｎｍ×１０ｎｍとすれ
ば、近接場光スポット６０７の直径は１０ｎｍ程度にで
きる。近接場光は非常に短い距離までしか到達しない
が、出力端６０５と光ディスク６０６の表面との距離を
近接場光の到達範囲内（例えば、１０ｎｍ）とし、近接
場光スポット６０７を用いて光ディスクの書込み・読出
しを行う。この光ディスク装置では、従来よりも単位面
積あたりの記録密度が大幅に向上する。

【００３０】

【発明の効果】本発明のフォトニック結晶集光素子によ
れば、外部光源とフォトニック集光素子間の位置合せ精
度が大幅に緩和され、外部光源からの入射光を特に微細
なビームに集光する必要のないフォトニック結晶集光素
子が実現できる。また、波長変換素子に応用した場合、
フォトニック結晶によって微細導波路内に基本波を閉込
めているので非常に高い変換効率が得られる。

【００３１】次に、本発明のフォトニック結晶集光光源
によれば、波長変換素子と基本波を発生する半導体レー
ザをコンパクトに実装することによって、小型・高効率
の波長変換光源が実現できる。さらに、近接場光学によ
って書込み・読出しを行う光ピックアップ用光源および
光ディスク装置が実現でき、光ディスクへの超高密度記
録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のフォトニック結晶集光
素子の斜視図

【図２】本発明の実施の形態１のフォトニック結晶集光
素子を構成するフォトニック結晶の断面図

【図３】本発明の実施の形態２のフォトニック結晶集光
素子の斜視図

【図４】本発明の実施の形態２のフォトニック結晶集光
素子を構成するフォトニック結晶の断面図

【図５】本発明の実施の形態３のフォトニック結晶集光
光源の斜視図

【図６】本発明の実施の形態４の光ディスク装置の概略
斜視図

【図７】従来のフォトニック結晶９０°曲り導波路の斜
視図

【図８】従来のフォトニック結晶光回路の斜視図

【図９】従来の２波長レーザの斜視図

【符号の説明】

１０１フォトニック結晶１０２分岐導波路１０４出力導波路１０５集光導波路２０１フォトニック結晶２０２出力導波路２０３基本波２０４第２次高調波４０１ＧａＡｓ基板４０２ＧａＡｓ細柱４０３フォトニック結晶４０４非線形光学材料５０１支持基板５０２フォトニック結晶５０３サブマウント５０４分岐導波路５０５出力導波路５０６半導体レーザ６０１フォトニック結晶６０２出力導波路６０４半導体レーザ６０６光ディスク６０７近接場光スポット

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトニックバンドギャップを有するフ
ォトニック結晶と、前記フォトニック結晶内に形成され
た、波長が前記フォトニックバンドギャップの範囲内に
ある光を導波する複数の分岐導波路と、前記複数の分岐
導波路と光学的に結合された単一の出力導波路と、前記
フォトニック結晶の主面に対して概ね垂直に入射した入
射光を前記分岐導波路に結合する手段とを有することを
特徴とするフォトニック結晶集光素子。
【請求項２】入射光を分岐導波路に結合する手段が、
フォトニック結晶の主面に概ね垂直に形成された複数の
集光導波路であり、前記集光導波路は前記フォトニック
結晶の前記主面に向かって、断面積が大きくなるテーパ
を有していることを特徴とする請求項１記載のフォトニ
ック結晶集光素子。
【請求項３】フォトニック結晶が半導体あるいは誘電
体の細柱を格子状に積重ねたものであり、導波路が前記
細柱を線状に除去した部分であることを特徴とする請求
項１記載のフォトニック結晶集光素子。
【請求項４】出力導波路の全部もしくは一部が非線形
光学材料よりなることを特徴とする請求項１記載のフォ
トニック結晶集光素子。
【請求項５】フォトニック結晶が半導体あるいは誘電
体の細柱を格子状に積重ねたものであり、出力導波路が
前記細柱を線状に除去した部分に置かれた柱状の非線形
光学材料であることを特徴とする請求項４記載のフォト
ニック結晶集光素子。
【請求項６】非線形光学材料が、ＬｉＮｂＯ₃である
ことを特徴とする請求項５記載のフォトニック結晶集光
素子。
【請求項７】フォトニックバンドギャップを有するフ
ォトニック結晶と、前記フォトニック結晶内に形成され
た、波長が前記フォトニックバンドギャップの範囲内に
ある光を導波する複数の分岐導波路と、前記複数の分岐
導波路と光学的に結合された単一の出力導波路と、前記
フォトニック結晶の主面に対して概ね垂直に入射する出
射光を出射する半導体レーザと、前記出射光を前記分岐
導波路に結合する手段とを有することを特徴とするフォ
トニック結晶集光光源。
【請求項８】支持基板と、前記支持基板上に載置され
たサブマウントを有し、フォトニック結晶は主面が前記
支持基板に対して概ね垂直になるように固定され、半導
体レーザは前記サブマウント上に載置されていることを
特徴とする請求項７記載のフォトニック結晶集光光源。
【請求項９】出力導波路の全部もしくは一部が非線形
光学材料よりなることを特徴とする請求項７記載のフォ
トニック結晶集光光源。
【請求項１０】フォトニックバンドギャップを有する
フォトニック結晶と、前記フォトニック結晶内に形成さ
れた、波長が前記フォトニックバンドギャップの範囲内
にある光を導波する出力導波路と、前記フォトニック結
晶の主面に対して概ね垂直に入射する出射光を出射する
半導体レーザと、前記出射光を前記出力導波路に結合す
る手段と、前記出力導波路に近接して配置された光ディ
スクとを有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１１】出力導波路の出力端と光ディスクの表
面との距離が、近接場光の到達範囲内にあることを特徴
とする請求項１０記載の光ディスク装置。