JP2005274843A - Light control element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light control element consisting of slab type photonic crystal having defects, capable of increasing light utilization efficiency by reducing the propagation loss of a defective waveguide and capable of improving a dispersion control effect and a group speed delay effect on the basis of the defective waveguide. <P>SOLUTION: When fine substances 8, 10 consisting of a material having refractive index contrast against a material constituting the slab type photonic crystal are arranged on positions other than a slab layer in a defect (3) area, a light confinement effect to the defective waveguide is increased by controlling the the refractive index of the defect (3) part, so that the propagation loss of the defective waveguide can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子に関し、より詳細にはフォトニック結晶の欠陥導波路を伝播する伝播光に対して光制御を行う光分散制御素子、光遅延素子、光スイッチ、光周波数フィルタ等の光制御素子に関する。   The present invention relates to a light control element composed of a slab photonic crystal having defects, and more specifically, a light dispersion control element and a light delay element that perform light control on propagating light propagating through a defect waveguide of the photonic crystal. The present invention relates to light control elements such as optical switches and optical frequency filters.

フォトニック結晶と呼ばれる波長程度の微小周期からなる誘電体周期構造により、光の禁制帯となるフォトニックバンドギャップを形成することや、強い分散性により特異な効果を示すフォトニック結晶特有の現象を利用することで、従来とは異なる機能を有する光制御素子や、従来と同機能の光制御素子と比較して非常に小さいサイズの光制御素子を実現することがきる可能性があり、いくつかの光制御素子が研究されている。より具体的には、フォトニックバンドギャップを利用した偏光分離素子、線欠陥を導入した微小領域での伝播方向の偏向曲げが可能な光導波路や、低閾値レーザなどがある。   A photonic crystal called a photonic crystal has a periodic structure with a small period of about a wavelength to form a photonic band gap that is a forbidden band of light, and a phenomenon peculiar to a photonic crystal that exhibits a unique effect due to strong dispersibility. By using it, there is a possibility that it is possible to realize a light control element having a function different from the conventional one, or a light control element having a very small size compared to the light control element having the same function as the conventional one. Light control elements have been studied. More specifically, there are a polarization separation element using a photonic band gap, an optical waveguide capable of deflecting and bending in the propagation direction in a minute region into which a line defect is introduced, a low threshold laser, and the like.

フォトニック結晶には、3次元方向に完全に光を閉じ込めた3次元フォトニック結晶と、2次元方向にのみ完全に光を閉じ込めた2次元フォトニック結晶とがある。この2次元フォトニック結晶により2次元方向に完全に光を閉じ込めると同時に、導波路構造により上下方向に光を閉じ込めている構成としてスラブ型フォトニック結晶と呼ばれる構成がある。これは、3次元フォトニック結晶が大面積で安定的に製造するには極めて高度な技術を要するのに対し、面内に2次元フォトニック結晶を形成することは通常の半導体プロセス技術を転用することで比較的容易であることを利用して、容易に形成できる2次元方向の光の閉じ込め構造を実現するものである。   Photonic crystals include three-dimensional photonic crystals in which light is completely confined in the three-dimensional direction and two-dimensional photonic crystals in which light is completely confined only in the two-dimensional direction. There is a configuration called a slab type photonic crystal in which light is completely confined in the two-dimensional direction by the two-dimensional photonic crystal and at the same time the light is confined in the vertical direction by the waveguide structure. This requires extremely advanced technology to stably manufacture a three-dimensional photonic crystal in a large area, whereas forming a two-dimensional photonic crystal in a plane diverts an ordinary semiconductor process technology. By utilizing the fact that it is relatively easy, a light confinement structure in a two-dimensional direction that can be easily formed is realized.

スラブ型フォトニック結晶は、基板上に設けた低屈折率材料からなるアンダークラッド層の上に、2次元フォトニック結晶となる高屈折率材料からなるコア層を設けたものである。2次元フォトニック結晶を形成する具体的な半導体プロセスとしては、コア層となる薄膜層に対して、2次元リソグラフィーでマスクパターンを形成し、そのマスクに従ってドライエッチングにより垂直な壁面を有するホール又はピラー構造を形成する方法がある。コア層には、その屈折率が高い方が好ましいこともあり、シリコンやGaAs等の現在量産されている電子素子としてのLSI用の半導体材料がそのまま用いられる場合がほとんどであり、この場合の2次元フォトニック結晶の形成はLSI用の半導体プロセス装置をそのまま利用することができる。   The slab type photonic crystal is obtained by providing a core layer made of a high refractive index material to be a two-dimensional photonic crystal on an under cladding layer made of a low refractive index material provided on a substrate. As a specific semiconductor process for forming a two-dimensional photonic crystal, a hole or pillar having a vertical wall surface is formed by dry etching according to the mask by forming a mask pattern on the thin film layer serving as the core layer by two-dimensional lithography. There are methods of forming the structure. For the core layer, a higher refractive index may be preferable. In most cases, a semiconductor material for LSI as an electronic device currently mass-produced such as silicon or GaAs is used as it is. For the formation of the two-dimensional photonic crystal, a semiconductor process device for LSI can be used as it is.

スラブ型2次元フォトニック結晶は前述のように上下方向を導波路構造により構成しているので、その導波路構造による上下の光閉じ込め効果は、コア層の屈折率に対するクラッド層の屈折率の比によって主に決定される。これは、コア層を伝播する伝播光に対して、コア層とクラッド層との界面に対する全反射条件が成立しない場合に非常に大きな漏洩が生じることに対応している。このためフォトニック結晶においては、伝播光が伝播するバンドが2次元フォトニック結晶のバンド図におけるこの全反射条件を示すライトラインと呼ばれる境界線の下側、つまり低周波数側となるように構成される。   Since the slab type two-dimensional photonic crystal has a waveguide structure in the vertical direction as described above, the upper and lower optical confinement effect by the waveguide structure is the ratio of the refractive index of the cladding layer to the refractive index of the core layer. Mainly determined by. This corresponds to the fact that very large leakage occurs with respect to the propagating light propagating through the core layer when the total reflection condition for the interface between the core layer and the cladding layer is not satisfied. For this reason, the photonic crystal is configured such that the band in which the propagating light propagates is below the boundary line called the light line indicating the total reflection condition in the band diagram of the two-dimensional photonic crystal, that is, on the low frequency side. The

このライトラインは、アンダークラッド層とオーバークラッド層の両方について各々存在するが、上下のクラッド層ともに空気のクラッド層とするエアブリッジ構造ではバンド図において最もライトラインを上方に移動させて傾き1とすることができ、伝播モードが存在する範囲を拡大できる構造として研究されている。つまり、この場合にはコア層の屈折率と空気の屈折率1とから決定される1つのライトラインを有する。   This light line exists for both the under-cladding layer and the over-cladding layer. However, in the air bridge structure in which the upper and lower cladding layers are both air cladding layers, the light line is moved upward most in the band diagram, and the inclination is 1. It has been studied as a structure that can expand the range in which propagation modes exist. That is, in this case, it has one light line determined from the refractive index of the core layer and the refractive index 1 of air.

しかしながら、エアブリッジ構造はアンダークラッド層が空気であるのでコア層が空中に浮いており、強度的に弱いので破損しやすかったり、後工程が不可能であったり、コア層の機械的な共振により光学特性が変動したりしやすい等、実用的には多くの問題がある。これに対して、エアブリッジ構造を有しないでアンダークラッド層により低屈折率な材料からなる層を用いる構造も研究されている。   However, in the air bridge structure, since the undercladding layer is air, the core layer floats in the air and is weak in strength, so it is easy to break, post-processing is impossible, or due to mechanical resonance of the core layer There are many problems in practical use, such as the optical characteristics easily changing. On the other hand, a structure using a layer made of a material having a low refractive index by an undercladding layer without having an air bridge structure has been studied.

例えば、SOI基板を用いて熱酸化のSiO層をアンダークラッド層、シリコン層をコア層、空気層をオーバークラッド層とする導波路構成がある。この導波路構成において、コア層となるシリコン層に2次元フォトニック結晶をホール構造で作製した場合には、エアブリッジ構造と異なり、強度的に強く、後工程も可能で、コア層の機械的な共振の生じないスラブ型2次元フォトニック結晶を構成することができる。 For example, there is a waveguide configuration using an SOI substrate, in which a thermally oxidized SiO 2 layer is an under cladding layer, a silicon layer is a core layer, and an air layer is an over cladding layer. In this waveguide configuration, when a two-dimensional photonic crystal is formed in a silicon layer as a core layer with a hole structure, unlike the air bridge structure, it is strong in strength and can be processed later. Thus, a slab type two-dimensional photonic crystal that does not cause any resonance can be formed.

このような構造に関しては、半導体としてGaAsを用いた場合の構成が特許文献1に記載されている。特許文献1においては、SiOなどの低屈折率媒質上にGaAsからなる半導体基板を接触した構成となっている。GaAsからなるコア層にはフォトニック結晶配列を有するホール構造が形成され、SiO層がアンダークラッド層となっており、アンダークラッド層が空気となるエアブリッジ構造よりもその機械的強度が強固なものとなっている。 With regard to such a structure, Patent Document 1 describes a configuration in which GaAs is used as a semiconductor. In Patent Document 1, a semiconductor substrate made of GaAs is in contact with a low refractive index medium such as SiO 2 . A hole layer having a photonic crystal arrangement is formed in the core layer made of GaAs, the SiO 2 layer is an under cladding layer, and the mechanical strength is stronger than the air bridge structure in which the under cladding layer is air. It has become a thing.

しかしながら、これらの構成におけるライトラインはクラッド層として屈折率が高い方のSiO層の屈折率で決定されるので、エアブリッジ構造の場合と異なり、SiO層の屈折率約1.46として1/1.46となる傾きの変化に対応した分だけ伝播モードが存在できる領域が小さくなる。このため、光制御素子として欠陥導波路に用いることができるホール又はピラー径、また伝播光として利用できる光周波数やその伝播モードに対して制限が生じてくるので、分散量制御の範囲や群速度遅延量の制御範囲といった光制御効果の範囲が限定されてしまう。 However, since the light line in these configurations is determined by the refractive index of the SiO 2 layer having the higher refractive index as the cladding layer, unlike the case of the air bridge structure, the refractive index of the SiO 2 layer is about 1.46. The area where the propagation mode can exist is reduced by an amount corresponding to the change in the slope of /1.46. For this reason, there are restrictions on the hole or pillar diameter that can be used in the defect waveguide as an optical control element, the optical frequency that can be used as propagating light, and its propagation mode. The range of the light control effect such as the control range of the delay amount is limited.

さらに、コア層にLiNb光学結晶やTiO等の半導体よりも低屈折率である通常の光学材料を用いた場合には、コア層の屈折率自体が半導体よりも小さくなることでバンド図におけるフォトニックバンドギャップが上方にシフトしたりその幅が小さくなったりする。また、屈折率変化に対応して線欠陥導波路のバンドも上方にシフトしてライトラインに対してバンドが相対的に上方シフトすることになるので、ライトラインより下のバンドが存在する線欠陥導波路を構成できる領域がより小さくなってしまう。この結果、光制御効果の範囲が非常に限定されてしまう。また、最悪の場合には、コア層が低屈折率の光学材料となることにより2次元フォトニック結晶としてフォトニックバンドギャップそのものを発現することができずにスラブ導波路に対する2次元方向への光閉じ込めもできなくなることも生じる。電気光学材料もしくは非線形光学材料からなる無機及び有機の光学結晶やセラミックス及び有機色素複合体等は、その電気光学効果及び非線形光学効果を利用して高度の光制御を実現できることで期待されているが、これらの多くは屈折率が高くても2.5程度であり、半導体のような屈折率が3を超える材料は少ない。このため、SiOに対応したライトラインの上にバンドが存在しやすく、この場合にはSiOに伝播光が漏洩するために、その光利用効率が非常に小さくなってしまう。このため、通常に用いることのできる光制御素子は、その光制御素子で利用できる伝播光の周波数、群速度、分散等の光学特性範囲が非常に小さくなってしまう。このため、バンドを、SiOに対応したライトラインの下にして光利用効率を向上させることが必要である。 Furthermore, when an ordinary optical material having a lower refractive index than that of a semiconductor such as LiNb 2 O 3 optical crystal or TiO 2 is used for the core layer, the refractive index of the core layer itself becomes smaller than that of the semiconductor. The photonic band gap in the figure is shifted upward or its width is reduced. In addition, since the band of the line defect waveguide is also shifted upward in response to the refractive index change, the band is shifted relatively upward with respect to the light line, so that the line defect having a band below the light line exists. The region where the waveguide can be configured becomes smaller. As a result, the range of the light control effect is very limited. In the worst case, since the core layer is an optical material having a low refractive index, the photonic band gap itself cannot be expressed as a two-dimensional photonic crystal, and light in a two-dimensional direction with respect to the slab waveguide is obtained. It may also become impossible to confine. Inorganic and organic optical crystals, ceramics, and organic dye composites made of electro-optic materials or nonlinear optical materials are expected to be able to realize a high degree of light control using their electro-optic effects and nonlinear optical effects. Many of these materials have a refractive index of about 2.5 even if they have a high refractive index. For this reason, a band tends to exist on the light line corresponding to SiO 2 , and in this case, propagation light leaks to SiO 2 , so that the light utilization efficiency becomes very small. For this reason, a light control element that can be used normally has a very small range of optical characteristics such as frequency, group velocity, and dispersion of propagating light that can be used in the light control element. For this reason, it is necessary to improve the light utilization efficiency by setting the band below the light line corresponding to SiO 2 .

アンダークラッド層に空気を用いたエアブリッジ構造を用いた場合においても、このような低屈折材料からなるコア層によるスラブ型フォトニック結晶は、半導体材料のような高屈折率材料からなるコア層を用いた場合と比較して、フォトニックバンドギャプの変化によりもともと光制御効果の範囲が限定されてしまっている。このため、光の閉じ込め効果をより向上させて光利用効率を向上する構造が求められている。   Even when an air bridge structure using air is used for the under-cladding layer, the slab type photonic crystal by the core layer made of such a low refractive material has a core layer made of a high refractive index material such as a semiconductor material. Compared with the case where it is used, the range of the light control effect is originally limited by the change of the photonic band gap. Therefore, there is a demand for a structure that further improves the light confinement effect and improves the light utilization efficiency.

一方、フォトニック結晶の欠陥構造内に、フォトニック結晶のホール構造又はピラー構造の周期の整数倍となるホール構造又はピラー構造を設けた結合欠陥導波路が発明されている。これは、比較的大きな分散と比較的広い利用可能な周波数が得られ、これらの分散値は光ファイバがもつ値の6桁程度大きいため、kmオーダの長さが必要であったファイバ型分散補償器をmmオーダにまで小型化できる可能性がある。この結合欠陥導波路を用いた光制御素子は、例えば特許文献2に記載されている。特許文献2に記載の結合欠陥導波路を用いた光制御素子としての分散補償器は、通常導波路と結合欠陥を有する分散補償導波路により構成され、分散補償導波路はその構成にもよるが20ps/nm/mmと計算される大きな分散補償効果を有し、その分に対応して分散補償器を小型化することができる。   On the other hand, a coupling defect waveguide has been invented in which a hole structure or pillar structure that is an integral multiple of the period of the hole structure or pillar structure of the photonic crystal is provided in the defect structure of the photonic crystal. This is a fiber type dispersion compensation that required a length of the order of km because a relatively large dispersion and a relatively wide usable frequency were obtained, and these dispersion values were about six orders of magnitude higher than those of optical fibers. There is a possibility that the device can be downsized to the order of mm. An optical control element using this coupling defect waveguide is described in Patent Document 2, for example. A dispersion compensator as a light control element using a coupling defect waveguide described in Patent Document 2 is generally composed of a waveguide and a dispersion compensation waveguide having coupling defects, and the dispersion compensation waveguide depends on its configuration. It has a large dispersion compensation effect calculated as 20 ps / nm / mm, and the dispersion compensator can be miniaturized correspondingly.

しかしながら、特許文献2に記載の結合欠陥導波路は、欠陥導波路部分にホール構造を設けることにより実現しているために欠陥導波路部分の実効屈折率が大きく低減しまい、これにより実際のバンドが上方にシフトするので、ライトラインに相当する全反射条件を満たす伝播範囲を小さくしてしまう。また、この結合欠陥導波路自体も、光の進行方向の周期が長くなることに起因してライトラインが下方に大きくシフトするので、このままでは光の閉じ込め効果自体がなくなってしまう。これらのため、結合型欠陥導波路においてもその光の閉じ込め効果をより向上させて光利用効率を向上する構造が求められている。   However, since the coupling defect waveguide described in Patent Document 2 is realized by providing a hole structure in the defect waveguide portion, the effective refractive index of the defect waveguide portion is greatly reduced. Since shifting upward, the propagation range that satisfies the total reflection condition corresponding to the light line is reduced. In addition, the coupling defect waveguide itself also shifts the light line greatly downward due to the longer period of the light traveling direction, so that the light confinement effect itself is lost. For these reasons, there is a demand for a structure that improves the light confinement effect and improves the light utilization efficiency even in the coupled defect waveguide.

特開2000−232258公報JP 2000-232258 A 特開2002−333536公報JP 2002-333536 A

本発明は、上記問題点を解決することを課題とする。   An object of the present invention is to solve the above problems.

請求項1に係る発明が解決する課題は、欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の光閉じ込め効果を向上させることにより、分散制御及び群速度遅延制御及び光透過率制御の範囲を拡大することで、その光制御効果が増大する光制御素子を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 1 is that the range of dispersion control, group velocity delay control, and light transmittance control is improved by improving the light confinement effect of a light control element made of a slab photonic crystal having defects. An object of the present invention is to provide a light control element whose light control effect is increased by enlarging.

請求項2に係る発明が解決する課題は、欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の光閉じ込め効果を向上させ、かつ、高精度の制御できるようにすることにより、その光制御効果を高精度にした光制御素子を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 2 is that the light confinement effect of the light control element made of a slab type photonic crystal having a defect is improved and the light control effect is achieved by enabling high-precision control. Is to provide a light control element with high accuracy.

請求項3に係る発明が解決する課題は、線欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の光閉じ込め効果を向上させることにより、分散制御及び群速度遅延制御及び光透過率制御の範囲を拡大することで、その光制御効果が増大する光制御素子を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 3 is that the range of dispersion control, group velocity delay control, and light transmittance control is improved by improving the light confinement effect of a light control element made of a slab type photonic crystal having a line defect. It is an object of the present invention to provide a light control element whose light control effect increases by enlarging.

請求項4に係る発明が解決する課題は、線欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の光閉じ込め効果を向上させ、かつ、より高精度の制御できるようにすることにより、その光制御効果をより高精度にした光制御素子を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 4 is to improve the light confinement effect of the light control element made of a slab type photonic crystal having a line defect, and to control the light more accurately. An object of the present invention is to provide a light control element having a higher control effect.

請求項5に係る発明が解決する課題は、請求項1ないし4における光制御素子を容易に作製できる構造を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 5 is to provide a structure capable of easily producing the light control element according to claims 1 to 4.

請求項6に係る発明が解決する課題は、欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の光閉じ込め効果をより向上させることにより、分散制御及び群速度遅延制御及び光透過率制御の範囲をより拡大することで、その光制御効果をより増大した光制御素子を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 6 is that the range of dispersion control, group velocity delay control, and light transmittance control is improved by further improving the light confinement effect of the light control element made of a slab photonic crystal having defects. It is to provide a light control element that further increases the light control effect.

請求項7,8に係る発明が解決する課題は、欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の上下方向の光の閉じ込め効果の向上に加えて、スラブ方向の横方向の光閉じ込め状態を制御できるようにすることにより、その光制御効果が増大する光制御素子を提供することにある。   The problems to be solved by the inventions according to claims 7 and 8 include a lateral light confinement state in the slab direction in addition to the improvement of the light confinement effect in the vertical direction of the light control element made of a slab type photonic crystal having a defect. It is an object of the present invention to provide a light control element in which the light control effect is increased by controlling the light intensity.

請求項9に係る発明が解決する課題は、結合欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の光閉じ込め効果を向上させることにより、分散制御及び群速度遅延制御の範囲を拡大することで、その光制御効果が増大する光制御素子を提供することにある
請求項10に係る発明が解決する課題は、コア層を加工することなく結合欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子を構成することにより、コア層の強度を劣化させることなくかつ光制御効果が増大する光制御素子を提供することにある。
The problem to be solved by the invention according to claim 9 is to expand the range of dispersion control and group velocity delay control by improving the light confinement effect of a light control element made of a slab type photonic crystal having a coupling defect. An object to be solved by the invention according to claim 10 is to provide a light control element comprising a slab type photonic crystal having a bonding defect without processing a core layer. It is an object of the present invention to provide a light control element that increases the light control effect without degrading the strength of the core layer.

請求項11に係る発明が解決する課題は、結合欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の光閉じ込め効果をより一層に向上させることにより、分散制御及び群速度遅延制御の範囲をより拡大することで、その光制御効果がより増大する光制御素子を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 11 is that the range of dispersion control and group velocity delay control is further improved by further improving the light confinement effect of the light control element comprising a slab photonic crystal having a coupling defect. An object of the present invention is to provide a light control element whose light control effect is further increased by enlarging.

請求項12に係る発明が解決する課題は、欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の上下方向の光閉じ込め効果をより一層向上させることにより、分散制御及び群速度遅延制御及び光透過率制御の範囲をより一層拡大することで、その光制御効果がより一層増大する光制御素子を提供することにある。   The problem to be solved by the invention according to claim 12 is that dispersion control, group velocity delay control, and light transmission are further improved by further improving the vertical light confinement effect of the light control element made of a slab-type photonic crystal having defects. An object of the present invention is to provide a light control element that further increases the light control effect by further expanding the range of rate control.

請求項1に係る発明が解決しようとする課題は、請求項1記載の「欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子において、前記欠陥領域内かつスラブ型フォトニック結晶のスラブ層以外の位置に、当該スラブ型フォトニック結晶を構成する材料に対して屈折率コントラストを有する材料からなる微小物体を設けたことを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 1 is a light control element comprising a slab type photonic crystal having a defect in claim 1 except for the slab layer of the slab type photonic crystal in the defect region. The light control element is characterized in that a minute object made of a material having a refractive index contrast with respect to the material constituting the slab photonic crystal is provided at a position.

請求項2に係る発明が解決しようとする課題は、請求項2記載の「請求項1記載の光制御素子において、前記微小物体を周期的に設けたことを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 2 is based on “a light control element according to claim 1, wherein the minute object is provided periodically”. Solved.

請求項3に係る発明が解決しようとする課題は、請求項3記載の「請求項1又は2記載の光制御素子において、前記欠陥が線欠陥であることを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 3 is based on “a light control element according to claim 1, wherein the defect is a line defect”. Solved.

請求項4に係る発明が解決しようとする課題は、請求項4記載の「請求項1ないし3の何れか一記載の光制御素子において、前記微小物体が前記スラブ型フォトニック結晶のスラブ層の基板と反対面に設けられていることを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 4 is the light control element according to any one of claims 1 to 3, wherein the minute object is a slab layer of the slab type photonic crystal. The light control element is provided on the surface opposite to the substrate. ”

請求項5に係る発明が解決しようとする課題は、請求項5記載の「請求項1ないし3の何れか一記載の光制御素子において、前記微小物体が前記スラブ型フォトニック結晶のスラブ層の両面に設けられていることを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 5 is the light control element according to any one of claims 1 to 3, wherein the minute object is a slab layer of the slab type photonic crystal. The light control element is provided on both sides. ”

請求項6に係る発明が解決しようとする課題は、請求項6記載の「請求項3記載の光制御素子において、前記線欠陥が2列以上の線欠陥から構成されていることを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   A problem to be solved by the invention according to claim 6 is that, in the light control element according to claim 6, the line defects are composed of two or more rows of line defects. This is solved by the light control element.

請求項7ないし請求項8に係る発明が解決しようとする課題は、請求項7記載の「請求項1ないし6の何れか一記載の光制御素子において、前記微小物体が前記欠陥の中央近傍に配置されていることを特徴とする光制御素子。」ないし請求項8に記載の「請求項3記載の光制御素子において、前記微小物体が前記線欠陥の両側近傍に配置されていることを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claims 7 to 8 is that, in the light control element according to any one of claims 1 to 6, the minute object is located near the center of the defect. The light control element according to claim 3, wherein the micro object is disposed in the vicinity of both sides of the line defect. It is solved by the light control element.

請求項9に係る発明が解決しようとする課題は、請求項9記載の「請求項3,6又は8記載の光制御素子において、前記線欠陥に結合欠陥を設けたことを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   A problem to be solved by the invention according to claim 9 is the light control according to claim 9, wherein in the light control element according to claim 3, 6 or 8, the line defect is provided with a coupling defect. It is solved by the element.

請求項10に係る発明が解決しようとする課題は、請求項10記載の「請求項1ないし9の何れか一記載の光制御素子において、前記微小物体の周期が、フォトニック結晶の周期の整数倍であることを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 10 is that, in the light control element according to any one of claims 1 to 9, the period of the minute object is an integer of the period of the photonic crystal. This is solved by a light control element characterized by being doubled. "

請求項11に係る発明が解決しようとする課題は、請求項11記載の「請求項9記載の光制御素子において、前記線欠陥に設けた結合欠陥部分に前記微小物体を設けたことを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 11 is characterized in that in the light control element according to claim 11, the minute object is provided in a coupling defect portion provided in the line defect. The light control element. "

請求項12に係る発明が解決しようとする課題は、請求項12に記載の「請求項1ないし11の何れか一記載の光制御素子において、前記スラブ型フォトニック結晶のスラブ層以外の位置に、周期構造を有する光反射閉じ込め構造を有することを特徴とする光制御素子。」によって解決される。   The problem to be solved by the invention according to claim 12 is that, in the light control element according to any one of claims 1 to 11, the light control element according to claim 12 is provided at a position other than the slab layer of the slab type photonic crystal. , A light control element having a light reflection confinement structure having a periodic structure.

本発明によれば、欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子に対して、フォトニック結晶の欠陥部分の光閉じ込め効果を向上させ、分散制御及び群速度遅延制御及び光透過率制御の範囲を拡大することで、その光制御効果が増大する光制御素子を提供することができる。   According to the present invention, the light confinement effect of the defect portion of the photonic crystal is improved with respect to the light control element made of a slab type photonic crystal having defects, and dispersion control, group velocity delay control, and light transmittance control are improved. By expanding the range, it is possible to provide a light control element whose light control effect is increased.

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
本発明の第1の実施の形態を図1及び図2に基づいて説明する。図1は、本実施の形態のスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図1において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に配列したホール、3は線状の欠陥からなる線欠陥導波路、4は線欠陥導波路3へ入射する入射光、5はスラブ型フォトニック結晶の線欠陥導波路3から出射する出射光、8及び10はこの線欠陥導波路3の領域内の下部に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる3つの直線形状の微小物体である。図1においては、周期的に配列させて薄膜1に設けられたホール2により2次元フォトニック結晶が構成されている。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 1, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically arranged hole, 3 is a line defect waveguide composed of linear defects, and 4 is incident on the line defect waveguide 3. Incident light 5 is emitted light from the line defect waveguide 3 of the slab type photonic crystal, and 8 and 10 are provided in the lower part of the region of the line defect waveguide 3 and have a higher refractive index than the thin film 1. Three linear objects made of materials. In FIG. 1, a two-dimensional photonic crystal is constituted by holes 2 provided in a thin film 1 arranged periodically.

図2は、図1に示したスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の断面構造の一例を示す模式図である。図2において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2はホール、3は線状の欠陥からなる欠陥導波路、8及び10は線上の欠陥導波路3の領域内の下層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる線状の微小物体である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of a side surface of the light control element made of the slab type two-dimensional photonic crystal shown in FIG. In FIG. 2, 1 is a thin film which becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a hole, 3 is a defect waveguide made of a linear defect, and 8 and 10 are lower layers in the region of the defect waveguide 3 on the line. Are linear minute objects made of a material having a higher refractive index than that of the thin film 1.

以下、本実施の形態のフォトニック結晶からなる光制御素子が、光を制御できる作用を有することを説明する、最初に、従来・一般のフォトニック結晶の光制御作用に関して説明する。フォトニック結晶は、一般的には、屈折率が光の波長オーダで一定の周期性を有する構成からなる材料において、フォトニックバンドギャップと呼ばれるフォトンが存在しない領域を有していることで知られている。図3は、欠陥のない一般的なフォトニック結晶の周期性のある配列を説明するものである。図3(a)は、フォトニック結晶の構成を特徴づける実空間におけるホールの周期とホール径を模式的に示した図、図3(b)は、図3(a)の実空間における周期に対応する波数空間の関係を示した図である。図3(b)において、フォトニック結晶のホールの周期は、図3(a)に示すaであり、ホール半径は半径rで示される。このとき、図3(a)の実空間での周期性を有する配列は3回回転対称であり、図3(b)の波数空間においても3回回転対称の6角形構造を有するブリルアンゾーン13を形成する。このブリルアンゾーン13においては、ホールが近接して直線を形成する方向がΓ−K方向、このΓ−K方向の中間の方向がΓ−M方向と表記される。また、図3における従来のフォトニック結晶からなる光制御素子としては、コア層としてシリコン、アンダークラッド層としてSiO2が用いられている。 Hereinafter, it will be described that the light control element made of the photonic crystal of the present embodiment has an action capable of controlling light. First, the light control action of a conventional / general photonic crystal will be described. Photonic crystals are generally known to have a region called photonic band gap where photons do not exist in a material that has a periodicity with a refractive index that is constant in the wavelength order of light. ing. FIG. 3 illustrates a periodic arrangement of general photonic crystals without defects. FIG. 3A is a diagram schematically showing the hole period and hole diameter in the real space characterizing the configuration of the photonic crystal, and FIG. 3B is a graph showing the period in the real space in FIG. It is the figure which showed the relationship of the corresponding wave number space. In FIG. 3B, the hole period of the photonic crystal is a shown in FIG. 3A, and the hole radius is shown by a radius r. At this time, the array having periodicity in the real space of FIG. 3A is three-fold rotationally symmetric, and the Brillouin zone 13 having a hexagonal structure of three-fold rotational symmetry also in the wave number space of FIG. Form. In the Brillouin zone 13, the direction in which the holes are close to each other to form a straight line is denoted as the Γ-K direction, and the middle direction of the Γ-K direction is denoted as the Γ-M direction. Further, in the light control element made of the conventional photonic crystal in FIG. 3, silicon is used as the core layer and SiO 2 is used as the under cladding layer.

図4は、図3(a)の配列を有するフォトニック結晶の側面の断面構造の一例を示すものである。図4において、1は背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2はホール、11は基板、12は薄膜1よりも低屈折率の材料からなるアンダークラッド層となる薄膜である。この図4に示すような断面構造を有するフォトニック結晶は、図4におけるコア層1及びアンダークラッド層12aの厚さが約0.5ないし1.0μm程度であり、従来の微細加工技術を用いて形成することは比較的容易である。   FIG. 4 shows an example of a cross-sectional structure of the side surface of the photonic crystal having the arrangement of FIG. In FIG. 4, 1 is a thin film that becomes a core layer having a background refractive index, 2 is a hole, 11 is a substrate, and 12 is a thin film that becomes an under cladding layer made of a material having a lower refractive index than that of the thin film 1. In the photonic crystal having the cross-sectional structure as shown in FIG. 4, the thickness of the core layer 1 and the under cladding layer 12a in FIG. 4 is about 0.5 to 1.0 μm, and the conventional fine processing technique is used. It is relatively easy to form.

図5は、図3に示したような欠陥のないフォトニック結晶内を伝播可能な光のバンドを示したフォトニック結晶のバンド図である。図5において、横軸はΓ−K方向及びΓ−M方向に対応した規格化された波数ベクトルkである。図5においては、2次元フォトニック結晶として図3(a)の三角配列を用い、薄膜の屈折率3.0、ホールの屈折率1.0、r/a値=0.30として、2次元平面波展開法により計算した。縦軸は光の周波数ωを規格化した規格化周波数ωNである。波数ベクトルは周期構造中の光の伝播特性に対応したものであり、規格化周波数は伝播させる光の周波数を規格化したものであり、この規格化周波数ωN=ωa/2πc(cは光速)で示しており、この単位は無次元である。これは、a/λと同じであり、波長と周期との比として考えてよい。このとき、図5に示すように、規格化周波数ωNが0.25から0.3近傍で、バンドが何れの波数においても存在しない領域が存在し、この領域を「フォトニックバンドギャップ」と呼ぶ。   FIG. 5 is a band diagram of a photonic crystal showing a band of light that can propagate in a photonic crystal having no defect as shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis is a normalized wave vector k corresponding to the Γ-K direction and the Γ-M direction. In FIG. 5, the triangular arrangement of FIG. 3A is used as the two-dimensional photonic crystal, the refractive index of the thin film is 3.0, the refractive index of the hole is 1.0, and the r / a value = 0.30. It was calculated by the plane wave expansion method. The vertical axis represents the normalized frequency ωN obtained by normalizing the light frequency ω. The wave vector corresponds to the propagation characteristics of light in the periodic structure, and the normalized frequency is a normalized frequency of light to be propagated. At this normalized frequency ωN = ωa / 2πc (c is the speed of light). This unit is dimensionless. This is the same as a / λ and may be considered as the ratio of wavelength to period. At this time, as shown in FIG. 5, there is a region where the normalized frequency ωN is in the vicinity of 0.25 to 0.3 and no band exists at any wave number, and this region is referred to as a “photonic band gap”. .

このフォトニックバンドギャップに対応する周波数の光を所定の方向で入射しても反射されるのみで、反射用途以外の光制御素子として利用することはできない。しかしながら、この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中の周期性に欠陥構造を設けることにより、この欠陥に対応した伝播モードとなるバンドがフォトニックバンドギャップ中に生じ、このバンドに対応した周波数の光を所定の欠陥に対して適切に入射せしめることにより、光制御素子として利用することができる。この欠陥がホールの欠陥からなる場合を、点欠陥、複数の連続した1次元的な欠陥からなる場合を線欠陥と呼ばれている。フォトニック結晶に線欠陥を設けた場合には、この線欠陥内を特定の周波数の光が導波する欠陥導波路又は線欠陥導波路と呼ばれる導波路が形成される場合がある。この欠陥導波路は、元のフォトニックバンドギャプ内にバンドを有しており、通常の全反射に基づく導波路とは非常に異なるフォトニック結晶特有の光伝播特性を有する。   Even if light having a frequency corresponding to the photonic band gap is incident in a predetermined direction, the light is only reflected and cannot be used as a light control element other than a reflection application. However, by providing a defect structure in the periodicity in the photonic crystal having the photonic band gap, a band that becomes a propagation mode corresponding to the defect is generated in the photonic band gap, and a frequency corresponding to the band is generated. By making light appropriately incident on a predetermined defect, it can be used as a light control element. A case where the defect is a hole defect is called a point defect, and a case where the defect is a plurality of continuous one-dimensional defects is called a line defect. When a line defect is provided in the photonic crystal, a defect waveguide in which light of a specific frequency is guided or a waveguide called a line defect waveguide may be formed in the line defect. This defect waveguide has a band in the original photonic band gap, and has a light propagation characteristic peculiar to a photonic crystal that is very different from a waveguide based on normal total reflection.

図6は、欠陥導波路を有するフォトニック結晶により生じるバンドを説明するものであり、欠陥導波路を有するフォトニック結晶のバンド図の一部を説明のために拡大したものである。フォトニック結晶としては図3と同様の構成の場合における単純な一列の線欠陥による欠陥導波路のバンド図を2次元平面波展開法により計算したものである。その他は、図3と全く同様である。図6において、規格化周波数が約0.24ないし約0.31の領域はフォトニックバンドギャップ、2つの曲線は欠陥導波路によって生じたフォトニックバンドギャプ内のバンド、2つの直線はライトライン、この2つ直線のうちの左側の直線はオーバークラッド層となる空気層に対応したライトラインであり、この2つ直線のうちの右側の直線はアンダークラッド層となるSiO層に対応したライトラインである。横軸はΓ−M方向のみの波数ベクトルを規格化した規格化波数を用いており、その単位は〔2π/a〕である。また、aはフォトニック結晶のホールの周期、rはフォトニック結晶のホール半径である。ブリルアンゾーンの折り返しにより、所定の波数ベクトル方向に対する最大値は1の半分の0.5に規格化されている。図6においては、規格化周波数ωNが0.25から0.3近傍のフォトニックバンドギャップの中に、2つのバンドが現れる。この2つのバンドとも、フォトニック結晶内を欠陥導波路に沿ってのみ光を伝播することができるバンドを示し、所定の周波数の光に対して規格化周波数ωNを求め、このωNから水平線を引いた場合にこの2つのバンドと交点を有する場合に、所定の周波数は欠陥導波路内を導波することができる。 FIG. 6 is a diagram for explaining a band generated by a photonic crystal having a defect waveguide, and a part of the band diagram of the photonic crystal having a defect waveguide is enlarged for explanation. As the photonic crystal, a band diagram of a defect waveguide due to a single line defect in the same configuration as that in FIG. 3 is calculated by a two-dimensional plane wave expansion method. Others are exactly the same as in FIG. In FIG. 6, the region where the normalized frequency is about 0.24 to about 0.31 is the photonic band gap, the two curves are the bands in the photonic band gap caused by the defect waveguide, the two lines are the light lines, The left straight line of these two straight lines is a light line corresponding to the air layer serving as the over cladding layer, and the right straight line of these two straight lines is the light line corresponding to the SiO 2 layer serving as the under cladding layer. It is. The horizontal axis uses the normalized wave number obtained by normalizing the wave vector only in the Γ-M direction, and its unit is [2π / a]. Further, a is the hole period of the photonic crystal, and r is the hole radius of the photonic crystal. Due to Brillouin zone folding, the maximum value for a given wave vector direction is normalized to 0.5, half of 1. In FIG. 6, two bands appear in the photonic band gap where the normalized frequency ωN is around 0.25 to 0.3. Both of these bands are bands that can propagate light only in the photonic crystal along the defect waveguide. A normalized frequency ωN is obtained for light of a predetermined frequency, and a horizontal line is drawn from this ωN. In the case of having an intersection with the two bands, a predetermined frequency can be guided in the defect waveguide.

このとき、欠陥導波路を導波する光は、通常の導波路中や真空中とは非常に異なった導波の振る舞いを示す。例えば、その伝播速度は、伝播光の群速度Vgとして示されるが、この群速度Vgはバンドの規格化波数(以下、単に「波数」と表記する)に対する1次微分値にほぼ対応しているため、光の周波数に対して群速度が大きく異なり、かつ、その値が小さいことが判る。図6のSiOライトラインと呼ばれる傾きが1/n(ただし、nは欠陥導波路部分の屈折率)のラインで示されており、SiO中の伝播速度に対応し、空気のライトラインとなる傾き1の場合は、空気中つまりはほぼ真空中の光の伝播速度に対応する。このとき、図3の構成の光制御素子においては、空気中のライトラインよりもSiOライトラインの方が下にあるため、この下のSiOライトラインよりも上となる領域の伝播光は、コア層の面内を2次元的にフォトニックバンドギャップにより閉じ込められていても、下のSiOへ又はこの下のSiOに加えて上の空気中へ伝播光が漏洩することにより、大きな損失が生じ、光利用効率が低減してしまう。このため、光制御素子に利用できる光の周波数は、図6におけるSiOライトラインよりも下の領域の伝播光に限られる。 At this time, the light guided through the defect waveguide exhibits a very different waveguide behavior from that in a normal waveguide or vacuum. For example, the propagation velocity is indicated as a group velocity Vg of propagating light, and this group velocity Vg substantially corresponds to a first-order differential value with respect to the normalized wave number of the band (hereinafter simply referred to as “wave number”). Therefore, it can be seen that the group velocity differs greatly with respect to the frequency of light, and the value is small. In FIG. 6, the slope called the SiO 2 light line is indicated by a line having an inclination of 1 / n (where n is the refractive index of the defect waveguide portion), and corresponds to the propagation speed in SiO 2. A slope of 1 corresponds to the propagation speed of light in air, that is, in a vacuum. At this time, in the light control element having the configuration shown in FIG. 3, since the SiO 2 light line is below the light line in the air, the propagation light in the region above the lower SiO 2 light line is , even if confined by a photonic bandgap in a plane two-dimensionally in the core layer, by propagation light leaks onto the air in addition to SiO 2 to or below this SiO 2 below, large Loss occurs and light utilization efficiency is reduced. For this reason, the frequency of light that can be used for the light control element is limited to the propagation light in the region below the SiO 2 light line in FIG.

このSiOライトラインの下の方にある伝播可能なバンドとしては、図6に示すように2つのバンドがあり、下の方のバンドはそのモードがTEモードであり一般に利用されているバンドである。このバンドは、波数が約0.4において、その1次微分値である傾きの絶対値が0.1であり、逆に空気中よりも約10倍も光の伝播速度が遅くできることになる。もとの構成材料の屈折率は3.5であり、バルク状態での元の材料の光の伝播速度が真空中の3倍であるので、約3倍も光の伝播速度を遅くでき、このため群速度遅延や分散補償のための光制御素子としての利用ができることになる。このバンドは光の周波数に対応してその傾きが大きく変化するので、光の周波数に対する分散、つまりは波長分散が非常に大きく、非常に大きな分散補償を行うことも可能である。 As shown in FIG. 6, there are two bands which can be propagated in the lower part of the SiO 2 light line. The lower band is a band which is generally used because its mode is the TE mode. is there. In this band, when the wave number is about 0.4, the absolute value of the slope, which is the first derivative thereof, is 0.1. On the contrary, the propagation speed of light can be made about 10 times slower than in the air. Since the refractive index of the original constituent material is 3.5 and the light propagation speed of the original material in the bulk state is three times that in vacuum, the light propagation speed can be reduced by about three times. Therefore, it can be used as a light control element for group velocity delay and dispersion compensation. Since the inclination of this band changes greatly corresponding to the frequency of light, dispersion with respect to the frequency of light, that is, chromatic dispersion is very large, and very large dispersion compensation can be performed.

しかしながら、このような従来のフォトニック結晶による光制御素子は、上下のクラッド層への漏洩のない光利用効率の高い領域のバンドで用いることが通常である。このため、空気又はSiOライトラインに対して下の領域のバンドみで利用するために、光制御素子で利用できる伝播光の周波数、群速度、分散等の光学特性範囲が非常に小さくなってしまう。また、複数の波長の伝播光を用いたり、光源の波長に幅のある伝播光を用いたりする場合には、波長による分散の影響を大きく受けるため、利用できる波長の幅が狭くなることから、光源や光制御素子の温度制御等を行って波長の整合を非常に高精度に行う必要が生じる場合もある。 However, such a conventional light control element using a photonic crystal is usually used in a band in a region with high light utilization efficiency that does not leak into the upper and lower cladding layers. For this reason, the optical characteristics range such as the frequency, group velocity, dispersion, etc. of the propagating light that can be used in the light control element is very small in order to use the band in the lower region with respect to the air or SiO 2 light line End up. In addition, when using propagating light of a plurality of wavelengths or using propagating light having a wide range of wavelengths of the light source, since the influence of dispersion due to the wavelength is greatly affected, the usable wavelength width is narrowed. In some cases, it is necessary to perform wavelength matching with very high accuracy by controlling the temperature of the light source or the light control element.

図1に示す本実施の形態は、欠陥導波路の実効屈折率を増加させることにより、バンドを低周波数側にシフトすることで、ライトラインのより下の領域に存在するバンドの範囲を拡大することができ、これにより従来の損失が大きく光利用効率が小さかったバンドに対応する伝播モードの伝播光を欠陥導波路に伝播することができるようにした新規な構造の光制御素子を提供するものである。より具体的には、本実施の形態に用いたスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子は、スラブ型フォトニック結晶の欠陥領域内のスラブ層以外の位置に、スラブを構成するコア層とは屈折利率コントラストを有する材料からなる微小物体を設けることにより、欠陥導波路が伝播光に作用する屈折率を増加させたものである。   The present embodiment shown in FIG. 1 increases the effective refractive index of the defect waveguide, thereby shifting the band to the low frequency side, thereby expanding the range of the band existing in the region below the light line. A light control element having a novel structure capable of propagating propagating light in a propagation mode corresponding to a band having a large loss and low light utilization efficiency to a defect waveguide. It is. More specifically, the light control element made of the slab type photonic crystal used in this embodiment is a core layer constituting the slab at a position other than the slab layer in the defect region of the slab type photonic crystal. By providing a micro object made of a material having a refractive index contrast, the refractive index at which the defect waveguide acts on propagating light is increased.

図1において、線欠陥導波路3に入射した入射光4は、線欠陥導波路3を伝播する。このとき、線欠陥導波路3は微小物体8,10により実効屈折率を増加させている。このため、この線欠陥導波路3のバンドを低下するこができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大している。このため、線欠陥導波路3による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。
する。
In FIG. 1, incident light 4 incident on the line defect waveguide 3 propagates through the line defect waveguide 3. At this time, the effective refractive index of the line defect waveguide 3 is increased by the minute objects 8 and 10. For this reason, the band of the line defect waveguide 3 can be lowered, and the band region in the region below the light line is enlarged. For this reason, the light control element which implement | achieves the light control which expanded control ranges, such as the light transmittance of the emitted light 5 by the line defect waveguide 3, dispersion | distribution control, and group velocity control, can be provided.
To do.

これらの線欠陥導波路3の分散制御効果や群速度制御効果を利用して、線欠陥導波路3の出射光5の分散制御を行ったりする光制御素子を提供することができる。また、これらの微小物体8,10により線欠陥構造のバンドを線欠陥導波路3内においても部分的に変化させることができるので、線欠陥構造の共振周波数を制御し、点欠陥の場合と同様に、特定の周波数の光のみを出射光としてフォトニック結晶外に取り出すことができるようになる。これにより、線欠陥構造3に対する伝播光の光透過率を制御することもできるようになるこのとき、図1及び図2における欠陥構造導波路3は、屈折率コントラストを有する微小物体8,10と各々複合された複合欠陥構造とすることができる。   By utilizing the dispersion control effect and group velocity control effect of the line defect waveguide 3, it is possible to provide a light control element that performs dispersion control of the outgoing light 5 of the line defect waveguide 3. Further, since the band of the line defect structure can be partially changed in the line defect waveguide 3 by these minute objects 8 and 10, the resonance frequency of the line defect structure is controlled and the same as in the case of the point defect. In addition, only light having a specific frequency can be taken out of the photonic crystal as outgoing light. As a result, the light transmittance of the propagating light to the line defect structure 3 can be controlled. At this time, the defect structure waveguide 3 in FIGS. 1 and 2 includes the minute objects 8 and 10 having a refractive index contrast. Each can be a composite defect structure.

本実施の形態に用いる屈折率コントラストを有する材料からなる微小物体8,10は、その材料屈折率がコア層の材料屈折率と異なっていることが必要である。線欠陥導波路3のバンドを制御することにより、その分散特性や群速度特性を制御する場合には、この微小物体8,10の屈折率は、コア層の材料屈折率に対して大きくても小さくても、どちらでも効果的である。しかしながら、線欠陥導波路3の実効屈折率を増加させるためにはこの微小物体8,10の屈折率は、コア層の材料屈折率に対して大きくすることが効果的である。   The minute objects 8 and 10 made of a material having a refractive index contrast used in the present embodiment are required to have a material refractive index different from that of the core layer. When controlling the dispersion characteristics and the group velocity characteristics by controlling the band of the line defect waveguide 3, the refractive index of the micro objects 8 and 10 may be larger than the material refractive index of the core layer. Either small or effective. However, in order to increase the effective refractive index of the line defect waveguide 3, it is effective to increase the refractive index of the minute objects 8 and 10 with respect to the material refractive index of the core layer.

本実施の形態においては、微小物体8,10は、その厚さはコア層よりも小さいことがより好ましい。厚い場合には、実効屈折率を大きく増加することができるようになるが、微小物体の周辺において屈折率コントラストが急に生じるためにその部分での散乱や反射が大きくなってしまう場合があり、光利用効率を低減させる場合がある。また、本実施の形態の微小物体8,10は、コア層の面に対して垂直な方向となる側面形状が図1及び図2に示すような円柱の柱形状に限定されるわけではない。周辺部にテーパ構造を設けて、屈折率コントラストをなだらかに発生させることにより、界面近傍での散乱や反射を低減できるようになり、その光利用効率を向上させることができる。   In the present embodiment, the minute objects 8 and 10 are more preferably thinner than the core layer. If it is thick, the effective refractive index can be greatly increased, but since the refractive index contrast suddenly occurs around the minute object, scattering and reflection at that part may become large, In some cases, light utilization efficiency is reduced. Further, in the minute objects 8 and 10 of the present embodiment, the side surface shape that is perpendicular to the surface of the core layer is not limited to the columnar column shape as shown in FIGS. By providing a taper structure in the peripheral portion to gently generate a refractive index contrast, scattering and reflection near the interface can be reduced, and the light utilization efficiency can be improved.

本実施の形態の微小物体8,10は、コア層の面に対する形状が図1に示すような短冊形状に限定されるわけではない。楕円形状、多角形形状、涙滴形状、流線形形状、単純中抜け形状、複数の中抜け形状及びこれらの複合形状等の種々の形状を各々の光制御に応じて最適化することが好ましい。また、本実施の形態の微小物体8,10は、そのコア層の面に対する線欠陥導波路3に対する位置は、図1に示すような欠陥構造の中心部に配置することに限定されるわけではなく、その中心から偏心しても同様に効果的である。さらには、この微小物体8,10は、欠陥導波路3のコア層の面に対する同じ領域に含まれている必要はなく、欠陥構造近傍で、欠陥構造に基づく伝播光の電磁界分布が影響を及ぼす範囲であれば、その微小物体の一部ないしは全部が、欠陥構造のコア層の面に対する同じ領域以外にあっても同様に効果的である。この場合には、フォトニック結晶のコア層の配列に欠陥構造を設けていなくても、一部分の実効屈折率を変化させることにより欠陥構造を形成することもできるようになる。また、微小物体8,10はコア層に直接に密接している場合に限定されるわけではなく、コア層の電磁界分布が作用する近傍であれば、中間層を設けて密接していなくとも効果的である。   The minute objects 8 and 10 of the present embodiment are not limited to the strip shape as shown in FIG. 1 with respect to the surface of the core layer. It is preferable to optimize various shapes such as an elliptical shape, a polygonal shape, a teardrop shape, a streamline shape, a simple hollow shape, a plurality of hollow shapes, and a composite shape thereof according to each light control. Further, in the minute objects 8 and 10 according to the present embodiment, the position with respect to the line defect waveguide 3 with respect to the surface of the core layer is not limited to being arranged at the center of the defect structure as shown in FIG. However, it is equally effective to decenter from the center. Furthermore, the minute objects 8 and 10 do not have to be included in the same region with respect to the core layer surface of the defect waveguide 3, and the electromagnetic field distribution of the propagating light based on the defect structure is influenced in the vicinity of the defect structure. If it is within the range, even if a part or all of the minute object is outside the same region with respect to the surface of the core layer of the defect structure, it is effective as well. In this case, even if the defect structure is not provided in the arrangement of the core layers of the photonic crystal, the defect structure can be formed by changing a part of the effective refractive index. Further, the minute objects 8 and 10 are not limited to the case where the minute objects 8 and 10 are in direct contact with the core layer. It is effective.

また、本実施の形態の微小物体8,10は、材料屈折率が均一の材料から構成される微小物体に限定されるわけではなく、屈折率コントラストがなだらかに変化するように微小物体8,10の中心部から中央部に対して屈折率が増加又は減少する方向に変化する材料から構成していてもよいし、また伝播光の進行方向ないしは線欠陥導波路との距離が大きくなるに従って材料屈折率が変化する材料から構成してもよい。これらの材料屈折率の変化は、材料の組成変化により実現してもよいし、同じ材料でも温度や電気光学効果や非線形効果による屈折率変化を利用して実現してもよい。このとき、伝播光の波長や分散を検出する手段又は材料の屈折率変化を設けて、制御するとより高精度に光制御することができるようになる。また、材料屈折率が均一の材料から構成され場合も含めて、これらの屈折利率変化を動的に行うことにより、動的な光制御を行うことは非常に効果的である。   In addition, the minute objects 8 and 10 of the present embodiment are not limited to the minute object made of a material having a uniform material refractive index, and the minute objects 8 and 10 so that the refractive index contrast changes gently. The material may be made of a material that changes in the direction in which the refractive index increases or decreases from the center to the center, and the material is refracted as the propagation direction of propagating light or the distance from the line defect waveguide increases. You may comprise from the material from which a rate changes. These changes in the refractive index of the material may be realized by a change in the composition of the material, or even the same material may be realized by using a change in the refractive index due to temperature, electro-optic effect, or nonlinear effect. At this time, if a means for detecting the wavelength or dispersion of the propagation light or a change in the refractive index of the material is provided and controlled, the light can be controlled with higher accuracy. Further, it is very effective to perform dynamic light control by dynamically changing the refractive index, including the case where the refractive index of the material is made of a uniform material.

また、本実施の形態の微小物体は、図1に示すようにアンダークラッド層に埋め込まれている構成に限定されるわけではなく、エアブリッジ構造の場合においてコア層と密着して空気に突出又は凹凸構造となうように、微小物体を設けてもよい。また、欠陥導波路部分に対しては、そのコア層と異なる層に微小物体を設けていると同時に、その微小物体が、欠陥導波路以外のスラブ型フォトニック結晶のスラブ面内方向に、そのコア層構造又はコア層材料、及びクラッド層構造又はクラッド層材料の何れか1つ以上の構成に対して、埋め込まれている又は同一平面上にあることにより、スラブ面内方向の光閉じ込め効果を、その屈折率コントラストにより増大することができるので、非常に効果的である。   Further, the micro object of the present embodiment is not limited to the configuration embedded in the under cladding layer as shown in FIG. 1, and in the case of the air bridge structure, the micro object protrudes into the air in close contact with the core layer. A minute object may be provided so as to have an uneven structure. In addition, for the defect waveguide portion, a micro object is provided in a layer different from the core layer, and at the same time, the micro object is in the in-slab plane direction of the slab type photonic crystal other than the defect waveguide. With respect to any one or more configurations of the core layer structure or the core layer material and the clad layer structure or the clad layer material, the light confinement effect in the in-slab plane direction can be obtained by being embedded or coplanar. It can be increased by its refractive index contrast, which is very effective.

[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施の形態を図7に基づいて説明する。図7は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図7において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に配列したホール、3は線欠陥導波路、4は線欠陥導波路3へ入射する入射光、5は線欠陥導波路3から出射する出射光、15は線欠陥導波路3領域内の上層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる直線形状を有する微小物体である。図7においては、周期的に配列させて薄膜1に設けられたホール2により2次元フォトニック結晶が構成されている。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 7, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically arranged hole, 3 is a line defect waveguide, 4 is incident light incident on the line defect waveguide 3, and 5 is The outgoing light 15 emitted from the line defect waveguide 3 is a minute object having a linear shape made of a material having a higher refractive index than that of the thin film 1 provided in the upper layer in the region of the line defect waveguide 3. In FIG. 7, a two-dimensional photonic crystal is constituted by holes 2 that are periodically arranged and provided in the thin film 1.

図7において、線欠陥導波路3に入射した入射光4は、線欠陥導波路3を伝播する。このとき、線欠陥導波路3は微小物体15により実効屈折率を増加させている。このため、この線欠陥導波路3のバンドを低下するこができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大している。このため、線欠陥導波路3による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。さらに、線欠陥導波路3の端部から端部まで直線上に均一に微小物体15を設けているので、一つの均一な欠陥導波路として低損失に光を伝播させることができるようになる。   In FIG. 7, incident light 4 incident on the line defect waveguide 3 propagates through the line defect waveguide 3. At this time, the effective refractive index of the line defect waveguide 3 is increased by the minute object 15. For this reason, the band of the line defect waveguide 3 can be lowered, and the band region in the region below the light line is enlarged. For this reason, the light control element which implement | achieves the light control which expanded control ranges, such as the light transmittance of the emitted light 5 by the line defect waveguide 3, dispersion | distribution control, and group velocity control, can be provided. Furthermore, since the minute object 15 is provided uniformly on a straight line from the end portion to the end portion of the line defect waveguide 3, light can be propagated with a low loss as one uniform defect waveguide.

本実施の形態においては、第1の実施の形態の場合と同様に微小物体15の形状は図示した直線形状に限定されるわけではなく、その厚さ、コア層の面に対する面内形状、コア層の面に対する断面形状、材料屈折率分布、及び位置を制御することは光制御を行う上で非常に効果的である。特に、光を伝播させる欠陥導波路3部分に屈折率コントラストを有する微小物体15を設けているので、この微小物体15に伝播光の電界分布が強く分布する場合にこの部分から伝播光がコア層の面内に漏洩する場合があるので、この漏洩する光が必要な値に対して小さくなるように、微小物体の形状や、もとのフォトニック結晶の欠陥導波路3を最適に設計することが好ましい。   In the present embodiment, the shape of the minute object 15 is not limited to the illustrated linear shape as in the case of the first embodiment, but the thickness, the in-plane shape with respect to the surface of the core layer, the core Controlling the cross-sectional shape, material refractive index distribution, and position with respect to the surface of the layer is very effective in controlling light. In particular, since the minute object 15 having the refractive index contrast is provided in the defect waveguide 3 portion where light propagates, when the electric field distribution of the propagation light is strongly distributed in the minute object 15, the propagation light is transmitted from this portion to the core layer. Therefore, the shape of the micro object and the defect waveguide 3 of the original photonic crystal should be optimally designed so that the leaked light is smaller than the required value. Is preferred.

また、本実施の形態において、コア層に光学結晶を用いてその光学結晶の電気光学効果や非線形光学効果をコア層の伝播光に対して利用する場合には、欠陥導波路3上に設けた微小物体10に電界分布が存在するようになるために、コア層の欠陥導波路3部分の電界分布が小さくなってしまうので、コア層部分の電界分布が必要な値に対して大きくなるように、微小物体15の形状や、もとのフォトニック結晶の欠陥導波路3を最適に設計することが好ましい。   In this embodiment, when an optical crystal is used for the core layer and the electro-optic effect or nonlinear optical effect of the optical crystal is used for the propagation light of the core layer, the optical layer is provided on the defect waveguide 3. Since the electric field distribution exists in the minute object 10, the electric field distribution in the defective waveguide 3 portion of the core layer becomes small, so that the electric field distribution in the core layer portion becomes larger than the required value. It is preferable to optimally design the shape of the minute object 15 and the defect waveguide 3 of the original photonic crystal.

[第3の実施の形態]
本発明の第3の実施の形態を図8に基づいて説明する。図8は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。基本的には、第2の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、微小物体15に代えて、線欠陥導波路3領域内の上層に薄膜1よりも高屈折率の材料からなる周期的な配列構造を有する複数の円形形状からなる微小物体16を設けたものである。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. Basically, it is the same as in the second embodiment, but in this embodiment, instead of the micro object 15, an upper layer in the region of the line defect waveguide 3 is made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. A plurality of minute objects 16 having a circular shape having a periodic arrangement structure are provided.

図8において、線欠陥導波路3に入射した入射光4は、線欠陥導波路3を伝播する。このとき、線欠陥導波路3は微小物体16により実効屈折率を増加させているこのため、この線欠陥導波路3のバンドを低下するこができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大している。このため、線欠陥導波路3による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In FIG. 8, incident light 4 incident on the line defect waveguide 3 propagates through the line defect waveguide 3. At this time, since the effective refractive index of the line defect waveguide 3 is increased by the minute object 16, the band of the line defect waveguide 3 can be lowered, and the line defect waveguide 3 can be lowered in the region below the light line. The area of a certain band is expanded. For this reason, the light control element which implement | achieves the light control which expanded control ranges, such as the light transmittance of the emitted light 5 by the line defect waveguide 3, dispersion | distribution control, and group velocity control, can be provided.

また、本実施の形態においては、微小物体16は、線欠陥導波路9の実効屈折率を増加すると同時に、その有している周期的配列により、フォトニック結晶のバンドに対して大きな制御効果を有するために、線欠陥導波路3のバンドをより高精度に制御することができるようになり、これにより出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の光制御をより高精度に実現できる光制御素子を提供できるようになる。図8におけるフォトニック結晶は、線欠陥導波路3自体とその上の微小物体16の配列とによる両方の周期構造の作用により伝播光のバンドが決定されるので、ホール構造からなる欠陥導波路と、ピラー構造からなる欠陥導波路の両方の特徴を利用することができる複合欠陥導波路を簡単に実現できる構成の一つである。このため、コア層に設けた線欠陥導波路3は単純な線欠陥導波路に限定されるわけではなく、コア層の線欠陥導波路内にさらに周期配列しているホール構造を設け、このホール構造とコア層の上に設けた周期配列しているピラー構造との間が強く作用するような構成にすることも効果的である。   Further, in the present embodiment, the micro object 16 increases the effective refractive index of the line defect waveguide 9 and at the same time has a large control effect on the band of the photonic crystal due to the periodic arrangement it has. Therefore, it becomes possible to control the band of the line defect waveguide 3 with higher accuracy, and thereby to perform light control such as light transmittance, dispersion control and group velocity control of the outgoing light 5 with higher accuracy. A light control element that can be realized can be provided. In the photonic crystal in FIG. 8, the band of propagating light is determined by the action of both periodic structures due to the line defect waveguide 3 itself and the arrangement of the minute objects 16 on the line defect waveguide 3 itself. This is one of the configurations that can easily realize a composite defect waveguide that can utilize both features of a defect waveguide having a pillar structure. For this reason, the line defect waveguide 3 provided in the core layer is not limited to a simple line defect waveguide, and a hole structure further periodically arranged in the line defect waveguide of the core layer is provided. It is also effective to make a structure in which the structure and the pillar structure arranged periodically on the core layer act strongly.

本実施の形態においては、微小物体16の個々の形状は図示をした円柱形状に限定されるわけではなく、その厚さ、コア層の面に対する面内形状、コア層の面に対する断面形状、材料屈折率分布及び位置を制御することは光制御を行う上で非常に効果的である。また、配列も直線配列に限定されるわけではなく、三角配列や正方配列であってもよく、或いは、この配列自体がさらに入れ子の欠陥構造を有していてもよい。また、コア層にヘテロ欠陥構造を設けて、このヘテロ欠陥構造と高屈折率材料微小物体の周期的配列とにより形成される複合構成を設けることにより光制御効果を発現させることも効果的である。さらに、これらをコア層自体のヘテロ結晶構造と複合させることも効果的である。また、第1の実施の形態の場合と同様に、コア層の屈折率を変化させることも非常に効果的である。   In the present embodiment, the individual shape of the minute object 16 is not limited to the illustrated cylindrical shape, but the thickness, the in-plane shape with respect to the core layer surface, the cross-sectional shape with respect to the core layer surface, and the material Controlling the refractive index distribution and position is very effective in performing light control. Further, the arrangement is not limited to the linear arrangement, and may be a triangular arrangement or a square arrangement, or the arrangement itself may further have a nested defect structure. It is also effective to exhibit a light control effect by providing a hetero-defect structure in the core layer and providing a composite structure formed by this hetero-defect structure and a periodic arrangement of high refractive index material micro objects. . It is also effective to combine these with the heterocrystalline structure of the core layer itself. Also, as in the case of the first embodiment, it is very effective to change the refractive index of the core layer.

[第4の実施の形態]
本発明の第4の実施の形態を図9に基づいて説明する。図9は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。基本的には、第3の実施の形態と同様であるが、本実施の形態では、微小物体16に代えて、線欠陥導波路3領域内の上層に薄膜1よりも高屈折率の材料からなる周期的な配列構造を有する複数の円形形状からなる微小物体17を設けたものであって、微小物体17を構成する円形形状を、図8の場合と比較してその円形形状の直径よりも小さくしたものである。直径を変化させることにより、同じ材料屈折率のものを用い、かつ、同じ周期であっても、線欠陥導波路3の透過屈折率を最適に制御することができる。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. Basically, it is the same as that of the third embodiment, but in this embodiment, instead of the minute object 16, an upper layer in the region of the line defect waveguide 3 is made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. A plurality of circular micro objects 17 having a periodic arrangement structure are provided, and the circular shape constituting the micro objects 17 is made larger than the diameter of the circular shape as compared with the case of FIG. It is a small one. By changing the diameter, the transmission refractive index of the line defect waveguide 3 can be optimally controlled even when the same material refractive index is used and the period is the same.

本実施の形態においては、第3の実施の形態の場合と同様に微小物体17の個々の形状は図示をした円形形状に限定されるわけではなく、その厚さ、コア層の面に対する面内形状、コア層の面に対する断面形状、材料屈折率分布、及び位置を制御することは光制御を行う上で非常に効果的である
[第5の実施の形態]
本発明の第5の実施の形態を図10に基づいて説明する。図10は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図であり、図7に示した実施の形態と同様の構成の側面図に対応している。
In the present embodiment, as in the case of the third embodiment, the individual shape of the minute object 17 is not limited to the circular shape shown in the figure, but the thickness, in-plane with respect to the surface of the core layer Controlling the shape, the cross-sectional shape with respect to the surface of the core layer, the material refractive index distribution, and the position is very effective in controlling light [Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a side surface of a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment, and corresponds to a side view having the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. doing.

図10において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2はホール、18は線欠陥導波路(図示せず)領域内の上層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる直線状の微小物体、11は基板、12は薄膜1よりも低屈折率の材料からなる薄膜である。   In FIG. 10, 1 is a thin film which becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a hole, 18 is provided in the upper layer in the region of a line defect waveguide (not shown), and has a higher refractive index than the thin film 1. A linear minute object made of a material, 11 is a substrate, and 12 is a thin film made of a material having a refractive index lower than that of the thin film 1.

図10において、微小物体18は、コア層の上部のみに設けられておいる。このため、フォトニック結晶のコア層を作製した後に、コア層よりも高屈折率の材料の薄膜からなるコート層を形成した後に、欠陥導波路に対応した領域の平坦な部分に対してマスク形成を行い、この後にこのコート層をエッチングすることにより、直線形状を有する微小物体19を作製することができる。このとき、欠陥導波路の上にのみ、つまりは基板11と反対側のみに微小物体18を形成しているので、コア層のホール形成は通常のスラブ型フォトニック結晶を作製する場合と同様のプロセス順序を用いることができる。また、欠陥構造の平坦な部分に、高屈折率材料の成膜とその上のマスク形成を行っているので、成膜の均一性や膜厚、及びマスク精度を非常に高精度にすることができる。これにより、位置ズレや形状誤差により導波路損失を低減して光利用効率を向上したスラブ型フォトニック結晶を実現することができる。   In FIG. 10, the micro object 18 is provided only on the upper part of the core layer. For this reason, after forming the core layer of the photonic crystal, after forming a coating layer made of a thin film of a material having a higher refractive index than the core layer, a mask is formed on the flat portion of the region corresponding to the defect waveguide After that, by etching this coat layer, the micro object 19 having a linear shape can be produced. At this time, since the minute object 18 is formed only on the defect waveguide, that is, only on the side opposite to the substrate 11, the hole formation in the core layer is the same as in the case of producing a normal slab type photonic crystal. A process sequence can be used. In addition, since the high refractive index material is formed on the flat part of the defect structure and the mask is formed thereon, the uniformity of film formation, the film thickness, and the mask accuracy can be made extremely high. it can. Thereby, it is possible to realize a slab type photonic crystal in which the waveguide loss is reduced by the positional deviation and the shape error and the light utilization efficiency is improved.

[第6の実施の形態]
本発明の第6の実施の形態を図11に基づいて説明する。図11は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図であり、図8に示した実施の形態と同様の構成の側面図に対応している。
[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram showing an example of a side surface of a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment, and corresponds to a side view having the same configuration as that of the embodiment shown in FIG. doing.

図11において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2はホール、19は線欠陥導波路(図示せず)領域内の上層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる直線状の微小物体、11は基板、12は薄膜1よりも低屈折率の材料からなる薄膜である。   In FIG. 11, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a hole, 19 is provided in an upper layer in the region of a line defect waveguide (not shown), and has a higher refractive index than the thin film 1. A linear minute object made of a material, 11 is a substrate, and 12 is a thin film made of a material having a refractive index lower than that of the thin film 1.

図11に示すように、微小物体19が周期構造を有する場合には、その周期構造の位置ズレや形状誤差による導波路損失が大きくなりやすいが、図10の場合と同様に欠陥構造の平坦な部分に、高屈折率材料の成膜とその上のマスク形成を行っているので、成膜の均一性や膜厚、及びマスク精度を非常に高精度にすることができる。これにより、位置ズレや形状誤差により導波路損失を低減して光利用効率を向上したスラブ型フォトニック結晶を実現することができる。一方、図11に示す本実施の実施の形態と異なり、欠陥導波路の下側、つまりは基板11側に微小物体を形成した場合には、コア層の部分の平坦性を向上させるためにCMPや平滑化エッチング等の処理が必要となり作製方法が複雑となり、高コストとなってしまう。   As shown in FIG. 11, when the minute object 19 has a periodic structure, the waveguide loss due to the positional deviation or shape error of the periodic structure tends to increase, but the defect structure is flat as in the case of FIG. Since the high refractive index material is formed on the portion and the mask is formed thereon, the uniformity of the film formation, the film thickness, and the mask accuracy can be made extremely high. Thereby, it is possible to realize a slab type photonic crystal in which the waveguide loss is reduced by the positional deviation and the shape error and the light utilization efficiency is improved. On the other hand, unlike the present embodiment shown in FIG. 11, when a minute object is formed below the defect waveguide, that is, on the substrate 11 side, CMP is performed to improve the flatness of the core layer portion. And a process such as smoothing etching is required, which complicates the manufacturing method and increases the cost.

[第7の実施の形態]
本発明の第7の実施の形態を図12に基づいて説明する。図12は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図であり、図8の実施の形態と同様の構成の側面図に対応している。
[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a side surface of a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment, and corresponds to a side view having the same configuration as that of the embodiment of FIG. Yes.

図12において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2はホール、20,21は線欠陥導波路(図示せず)領域内の各々上層及び下層の両側に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる直線状の微小物体、11は基板、12は薄膜1よりも低屈折率の材料からなる薄膜である。   In FIG. 12, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a hole, 20 and 21 are thin films provided on both upper and lower layers in a line defect waveguide (not shown) region. A linear micro object made of a material having a refractive index higher than 1, 11 is a substrate, and 12 is a thin film made of a material having a lower refractive index than that of the thin film 1.

図12において、微小物体20,21は、コア層の線欠陥導波路の上下の両側に設けられている。このため、コア層の実効屈折率をより大きく増加することができるようになるので、線欠陥導波路の屈折率をより大きく増加できるようになり、線欠陥導波路のバンドをより大きく下にシフトすることができるようになる。これにより、線欠陥導波路の分散制御効果や群速度制御効果を大きくすることができ、線欠陥導波路の出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In FIG. 12, the minute objects 20 and 21 are provided on both upper and lower sides of the line defect waveguide of the core layer. As a result, the effective refractive index of the core layer can be increased more greatly, so that the refractive index of the line defect waveguide can be increased more greatly, and the band of the line defect waveguide is shifted further downward. Will be able to. Thereby, the dispersion control effect and the group velocity control effect of the line defect waveguide can be increased, and the light that realizes the light control such as the light transmittance, dispersion control, and group velocity control of the outgoing light 5 of the line defect waveguide. A control element can be provided.

[第8の実施の形態]
本発明の第8の実施の形態を図13に基づいて説明する。図13は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図13において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に配列したホール、22は2列の欠陥からなる線欠陥導波路、4は線欠陥導波路22へ入射する入射光、5は線欠陥導波路22から出射する出射光、23は線欠陥導波路22上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる周期的な配列構造を有する複数の円形形状からなる微小物体である。
[Eighth Embodiment]
An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 13, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically arranged hole, 22 is a line defect waveguide composed of two rows of defects, and 4 is incident on the line defect waveguide 22. Incident light 5, outgoing light emitted from the line defect waveguide 22, and 23 a plurality of circular shapes provided on the line defect waveguide 22 and having a periodic arrangement structure made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. It is a minute object consisting of a shape.

図13において、線欠陥導波路22に入射した入射光4は、線欠陥導波路22を伝播する。このとき、図8に示した実施の形態の場合と同様に線欠陥導波路22は微小物体23により実効屈折率を増加させている。このため、この線欠陥導波路22のバンドを低下することができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大することができる。   In FIG. 13, incident light 4 incident on the line defect waveguide 22 propagates through the line defect waveguide 22. At this time, as in the case of the embodiment shown in FIG. 8, the effective refractive index of the line defect waveguide 22 is increased by the minute object 23. For this reason, the band of the line defect waveguide 22 can be lowered, and the band region in the region below the light line can be enlarged.

本実施の形態において、線欠陥導波路22は2列の線欠陥導波路より構成されるために、欠陥導波路22部分のスラブ面内方向の面積が大きくなることにより、この線欠陥導波路22上に屈折率コントラストを有する微小物体23を設けることのできる領域が大きくなるので、微小物体23による欠陥導波路の実効屈折率を増加させると同時に、フォトニック結晶の欠陥導波路のバンドプロファイルも大きく変化することが容易となるので、線欠陥導波路22による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲をより拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In the present embodiment, since the line defect waveguide 22 is composed of two rows of line defect waveguides, the area of the defect waveguide 22 in the slab plane direction is increased. Since the region where the minute object 23 having the refractive index contrast can be provided is increased, the effective refractive index of the defect waveguide by the minute object 23 is increased, and at the same time, the band profile of the defect waveguide of the photonic crystal is increased. Since it becomes easy to change, it is possible to provide a light control element that realizes light control in which the control range such as the light transmittance, dispersion control, and group velocity control of the outgoing light 5 by the line defect waveguide 22 is further expanded. it can.

[第9の実施の形態]
本発明の第9の実施の形態を図14に基づいて説明する。図14は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図14において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に配列したホール、22は2列の欠陥からなる線欠陥導波路、4は線欠陥導波路22へ入射する入射光、5は線欠陥導波路22から出射する出射光、24は線欠陥導波路22領域内の上層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる周期的な配列構造を有する複数の円形形状からなる微小物体である。
[Ninth Embodiment]
A ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 14, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically arranged hole, 22 is a line defect waveguide composed of two rows of defects, and 4 is incident on the line defect waveguide 22. Incident light 5 is emitted light from the line defect waveguide 22, and 24 is provided in the upper layer in the region of the line defect waveguide 22 and has a periodic arrangement structure made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. It is a minute object composed of a plurality of circular shapes.

図16において、線欠陥導波路22に入射した入射光4は、線欠陥導波路22を伝播する。このとき、図6に示した実施の形態の場合と同様に線欠陥導波路22は微小物体26により実効屈折率を増加させている。このため、この線欠陥導波路22のバンドを低下するこができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大することができる。   In FIG. 16, incident light 4 incident on the line defect waveguide 22 propagates through the line defect waveguide 22. At this time, as in the case of the embodiment shown in FIG. 6, the effective refractive index of the line defect waveguide 22 is increased by the minute object 26. For this reason, the band of the line defect waveguide 22 can be lowered, and the band region in the region below the light line can be enlarged.

本実施の形態において、図16に示すように微小物体24は線欠陥導波路22の中央部付近に構成されるために、対称性を有しながら線欠陥導波路22の中心に近いほどなだらかに実効屈折率が高くなる構成にできるので、伝播する方向と垂直方向の屈折率の変化に伴う散乱や反射を低減でき、光制御素子の光利用効率をより向上させることができるようになり、分散制御及び群速度制御等の制御範囲をより拡大させた光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the minute object 24 is configured near the center of the line defect waveguide 22, so that the closer to the center of the line defect waveguide 22 while having symmetry, the more gently. Since the effective refractive index can be increased, scattering and reflection associated with a change in the refractive index in the direction perpendicular to the propagation direction can be reduced, and the light utilization efficiency of the light control element can be further improved. It is possible to provide a light control element that realizes light control in which a control range such as control and group velocity control is further expanded.

[第10の実施の形態]
本発明の第10の実施の形態を図15に基づいて説明する。図15は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図15において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に配列したホール、25は3列の欠陥からなる線欠陥導波路、4は線欠陥導波路25へ入射する入射光、5は線欠陥導波路25から出射する出射光、26は線欠陥導波路25領域内の上層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる周期的な配列構造を有する複数の円形形状からなる微小物体である。
[Tenth embodiment]
A tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 15, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically arranged hole, 25 is a line defect waveguide composed of three rows of defects, and 4 is incident on the line defect waveguide 25. Incident light 5 is emitted light from the line defect waveguide 25, and 26 is provided in an upper layer in the region of the line defect waveguide 25 and has a periodic arrangement structure made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. It is a minute object composed of a plurality of circular shapes.

図15において、線欠陥導波路25に入射した入射光4は、線欠陥導波路25を伝播する。このとき、図14に示した実施の形態の場合と同様に線欠陥導波路25は微小物体26により実効屈折率を増加させている。このため、この線欠陥導波路25のバンドを低下するこができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大することができる。   In FIG. 15, incident light 4 incident on the line defect waveguide 25 propagates through the line defect waveguide 25. At this time, the effective refractive index of the line defect waveguide 25 is increased by the minute object 26 as in the case of the embodiment shown in FIG. For this reason, the band of the line defect waveguide 25 can be lowered, and the band region in the region below the light line can be enlarged.

本実施の形態において、線欠陥導波路25は3列の線欠陥導波路より構成されるために、欠陥導波路部分のスラブ面内方向の面積がより大きくなることにより、この線欠陥導波路25上に屈折率コントラストを有する微小物体26を設けることのできる領域が大きくなるので、微小物体26による欠陥導波路の実効屈折率を増加させると同時に、フォトニック結晶の欠陥導波路のバンドプロファイルも大きく変化することが容易となるので、線欠陥導波路25による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲をより拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In the present embodiment, since the line defect waveguide 25 is composed of three rows of line defect waveguides, the area of the defect waveguide portion in the slab plane direction becomes larger, so that the line defect waveguide 25 is increased. Since the area where the minute object 26 having the refractive index contrast can be provided is increased, the effective refractive index of the defect waveguide by the minute object 26 is increased, and the band profile of the defect waveguide of the photonic crystal is also increased. Since it becomes easy to change, it is possible to provide a light control element that realizes light control in which the control range such as the light transmittance, dispersion control, and group velocity control of the outgoing light 5 by the line defect waveguide 25 is further expanded. it can.

[第11の実施の形態]
本発明の第11の実施の形態を図16に基づいて説明する。図16は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図16において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に配列したホール、22は2列の欠陥からなる線欠陥導波路、4は線欠陥導波路22へ入射する入射光、5は線欠陥導波路22から出射する出射光、27a,27bは線欠陥導波路22領域内の上層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる周期的な配列構造を有する複数の円形形状からなる微小物体である。
[Eleventh embodiment]
An eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 16, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically arranged hole, 22 is a line defect waveguide composed of two rows of defects, and 4 is incident on the line defect waveguide 22. Incident light 5, outgoing light emitted from the line defect waveguide 22, and 27 a and 27 b provided in an upper layer in the region of the line defect waveguide 22, and a periodic arrangement structure made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. It is a micro object consisting of a plurality of circular shapes having

図16において、線欠陥導波路22に入射した入射光4は、線欠陥導波路22を伝播する。このとき、図14に示した実施の形態の場合と同様に線欠陥導波路22は微小物体27a,27bにより実効屈折率を増加させている。このため、この線欠陥導波路22のバンドを低下させることができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大させることができる。   In FIG. 16, incident light 4 incident on the line defect waveguide 22 propagates through the line defect waveguide 22. At this time, as in the case of the embodiment shown in FIG. 14, the effective refractive index of the line defect waveguide 22 is increased by the minute objects 27a and 27b. For this reason, the band of the line defect waveguide 22 can be lowered, and the band region in the region below the light line can be enlarged.

本実施の形態において、図16に示すように微小物体27a,27bは線欠陥導波路22の両端付近に2列からなるように構成されるために、欠陥導波路22の実効屈折率を増加する効果を2倍にできる。これにより、光制御素子の光利用効率をより向上することができるようになり、分散制御及び群速度制御等の制御範囲をより拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 16, the minute objects 27 a and 27 b are formed in two rows near both ends of the line defect waveguide 22, so that the effective refractive index of the defect waveguide 22 is increased. The effect can be doubled. As a result, the light use efficiency of the light control element can be further improved, and a light control element that realizes light control with a wider control range such as dispersion control and group velocity control can be provided.

[第12の実施の形態]
本発明の第12の実施の形態を図17に基づいて説明する。図17は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図17において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に配列したホール、25は3列の欠陥からなる線欠陥導波路、4は線欠陥導波路25へ入射する入射光、5は線欠陥導波路25から出射する出射光、28a,28bは線欠陥導波路25領域内の上層に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる周期的な配列構造を有する複数の円形形状からなる微小物体である。
[Twelfth embodiment]
A twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 17, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically arranged hole, 25 is a line defect waveguide composed of three rows of defects, and 4 is incident on the line defect waveguide 25. Incident light 5, outgoing light emitted from the line defect waveguide 25, and 28 a and 28 b provided in an upper layer in the region of the line defect waveguide 25, and a periodic arrangement structure made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. It is a micro object consisting of a plurality of circular shapes having

図17において、線欠陥導波路25に入射した入射光4は、線欠陥導波路25を伝播する。このとき、図16に示した実施の形態の場合と同様に線欠陥導波路25は微小物体28a,28bにより実効屈折率を増加させている。このため、この線欠陥導波路25のバンドを低下させることができるようになり、ライトラインよりも下の領域にあるバンドの領域を拡大させることができる。   In FIG. 17, incident light 4 incident on the line defect waveguide 25 propagates through the line defect waveguide 25. At this time, as in the case of the embodiment shown in FIG. 16, the effective refractive index of the line defect waveguide 25 is increased by the minute objects 28a and 28b. For this reason, the band of the line defect waveguide 25 can be lowered, and the band region in the region below the light line can be enlarged.

本実施の形態において、線欠陥導波路25は3列の線欠陥導波路より構成されるために、欠陥導波路部分のスラブ面内方向の面積がより大きくなることにより、この線欠陥導波路25上に屈折率コントラストを有する微小物体28a,28bを設けることのできる領域が大きくなるので、これらの微小物体28a,28bによる欠陥導波路の実効屈折率を増加させると同時に、フォトニック結晶の欠陥導波路のバンドプロファイルも大きく変化することが容易となるので、線欠陥導波路25による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲をより拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In the present embodiment, since the line defect waveguide 25 is composed of three rows of line defect waveguides, the area of the defect waveguide portion in the slab plane direction becomes larger, so that the line defect waveguide 25 is increased. Since the area where the minute objects 28a and 28b having the refractive index contrast can be provided is increased, the effective refractive index of the defect waveguide by the minute objects 28a and 28b is increased, and at the same time, the defect introduction of the photonic crystal is improved. Since the band profile of the waveguide can be easily changed greatly, the light control that realizes the light control in which the control range such as the light transmittance, the dispersion control and the group velocity control of the outgoing light 5 by the line defect waveguide 25 is further expanded. An element can be provided.

[第13の実施の形態]
本発明の第13の実施の形態を図18及び図19に基づいて説明する。図18は、本実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図18において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に2次元配列されたホール、29は線欠陥導波路、4は線欠陥導波路29へ入射する入射光、5は線欠陥導波路29から出射する出射光、30は線欠陥導波路29部分に1次元配列させて設けられたホール、31はホール30上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる直線形状の微小物体である。図18においては、薄膜1上に周期的に配列させて設けられたホール2により2次元フォトニック結晶が構成されており、線欠陥導波路29上に配列させたホール30により、結合欠陥導波路が構成されている。
[Thirteenth embodiment]
A thirteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 18 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 18, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically two-dimensionally arranged hole, 29 is a line defect waveguide, and 4 is incident light incident on the line defect waveguide 29. 5 is emitted light from the line defect waveguide 29, 30 is a hole provided in a one-dimensional arrangement in the line defect waveguide 29, and 31 is provided on the hole 30 and has a higher refractive index than the thin film 1. It is a linear micro object made of material. In FIG. 18, a two-dimensional photonic crystal is formed by holes 2 periodically arranged on the thin film 1, and the coupling defect waveguide is formed by holes 30 arranged on the line defect waveguide 29. Is configured.

図19は、図18に示したスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。図19において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は2次元配列されたホール、4は線欠陥導波路29へ入射する入射光、5は線欠陥導波路29から出射する出射光、30は線欠陥導波路29部分に1次元配列させて設けられたホール、31はこの点状のホール30上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる直線形状の微小物体、11は基板、12は薄膜1よりも低屈折率の材料からなる薄膜である。   FIG. 19 is a schematic diagram showing an example of a side surface of the light control element made of the slab type two-dimensional photonic crystal shown in FIG. In FIG. 19, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a two-dimensionally arranged hole, 4 is incident light incident on the line defect waveguide 29, and 5 is emitted from the line defect waveguide 29. Emitted light 30, a hole provided one-dimensionally in the line defect waveguide 29, and 31 a linear shape made of a material having a higher refractive index than the thin film 1 provided on the dotted hole 30. A minute object, 11 is a substrate, and 12 is a thin film made of a material having a lower refractive index than that of the thin film 1.

図18及び図19において、線欠陥導波路29に入射した入射光4は、線欠陥導波路29を伝播する。このとき、線欠陥導波路29は微小物体31により実効屈折率を増加させ、屈折率の減少によるバンド特性の変化を低減している。このため、線欠陥導波路29による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In FIGS. 18 and 19, incident light 4 incident on the line defect waveguide 29 propagates through the line defect waveguide 29. At this time, the line defect waveguide 29 increases the effective refractive index by the minute object 31 and reduces the change in the band characteristics due to the decrease in the refractive index. For this reason, the light control element which implement | achieves the light control which expanded the control range of the light transmittance of the emitted light 5 by the line defect waveguide 29, dispersion | distribution control, group velocity control, etc. can be provided.

本実施の形態においては、線欠陥導波路29は、その線欠陥内にフォトニック結晶の周期よりも大きい周期の1次元配列を有するホール30を有しているので結合欠陥導波路であり、通常の線欠陥導波路に対してより大きい分散制御効果及び群速度制御効果を有する。しかしながら、従来は欠陥導波路内にホール構造を設けるのでその実効屈折率が大きく低下してしまう。このため、この結合欠陥導波路のバンドが上にシフトしてしまい、そのバンド特性が異なってしまう。この点、本実施の形態においては、線欠陥導波路29は微小物体31により実効屈折率を増加させているこのため、この線欠陥導波路29のバンドを低下することができるようになり、バンドの高さを下方にシフトすることができるようになる。このため、線欠陥導波路29による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In the present embodiment, the line defect waveguide 29 is a coupling defect waveguide because the line defect has holes 30 having a one-dimensional arrangement with a period larger than the period of the photonic crystal in the line defect. It has a greater dispersion control effect and group velocity control effect for the line defect waveguide of the present invention. However, since a hole structure is conventionally provided in the defect waveguide, its effective refractive index is greatly reduced. For this reason, the band of this coupling defect waveguide is shifted upward, and the band characteristics are different. In this respect, in the present embodiment, the line defect waveguide 29 has an effective refractive index increased by the minute object 31, so that the band of the line defect waveguide 29 can be lowered. Can be shifted downward. For this reason, the light control element which implement | achieves the light control which expanded the control range of the light transmittance of the emitted light 5 by the line defect waveguide 29, dispersion | distribution control, group velocity control, etc. can be provided.

[第14の実施の形態]
本発明の第14の実施の形態を図20及び図21に基づいて説明する。図20は、本実施の形態のスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図20において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に2次元配列されたホール、32は線欠陥導波路、4は線欠陥導波路32へ入射する入射光、5は線欠陥導波路32から出射する出射光、33は線欠陥導波路32上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる1次元配列された微小物体である。図20においては、薄膜1に設けた周期的に配列したホール1により2次元フォトニック結晶が構成されている。
[Fourteenth embodiment]
A fourteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 20 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 20, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically two-dimensionally arranged hole, 32 is a line defect waveguide, and 4 is incident light incident on the line defect waveguide 32. Reference numeral 5 denotes outgoing light emitted from the line defect waveguide 32, and reference numeral 33 denotes one-dimensionally arranged micro objects made of a material having a higher refractive index than the thin film 1 provided on the line defect waveguide 32. In FIG. 20, a two-dimensional photonic crystal is constituted by periodically arranged holes 1 provided in the thin film 1.

図21は、図20に示したスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。図21において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は2次元配列されたホール、4は線欠陥導波路32へ入射する入射光、5は線欠陥導波路32から出射する出射光、33は線欠陥導波路32上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる直線形状の微小物体、11は基板、12は薄膜1よりも低屈折率の材料からなる薄膜である。   FIG. 21 is a schematic diagram showing an example of a side surface of the light control element made of the slab type two-dimensional photonic crystal shown in FIG. In FIG. 21, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a two-dimensionally arranged hole, 4 is incident light incident on the line defect waveguide 32, and 5 is emitted from the line defect waveguide 32. Emitted light 33, which is provided on the line defect waveguide 32, is a linear minute object made of a material having a higher refractive index than the thin film 1, 11 is a substrate, and 12 is made of a material having a lower refractive index than the thin film 1. It is a thin film.

図20及び図21において、線欠陥導波路32に入射した入射光4は、線欠陥導波路32を伝播する。このとき、線欠陥導波路32は微小物体33により実効屈折率を変化させ、線欠陥導波路32の実効屈折率を変化させることにより、バンド特性を変化させることができる。このため、線欠陥導波路32による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大した光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In FIG. 20 and FIG. 21, the incident light 4 incident on the line defect waveguide 32 propagates through the line defect waveguide 32. At this time, the band defect can be changed by changing the effective refractive index of the line defect waveguide 32 by the minute object 33 and changing the effective refractive index of the line defect waveguide 32. For this reason, the light control element which implement | achieves the light control which expanded the control range, such as the light transmittance of the emitted light 5 by the line defect waveguide 32, dispersion | distribution control, and group velocity control, can be provided.

また、本実施の形態においては、線欠陥導波路32は、その線欠陥内にフォトニック結晶の周期よりも大きい周期の1次元配列を有し、かつ、屈折率コントラストのある微小物体33を有しているので、この屈折率コントラストを最適な値にすることにより隣接する微小物体間で結合する構成とすることができる。このため、結合欠陥導波路を実現しながらも欠陥導波路部分にホール構造を設けなくてよいので、コア層の強度を向上させて劣化することのない、線欠陥導波路32による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大させた光制御素子を提供することができるようになる。   Further, in the present embodiment, the line defect waveguide 32 has a one-dimensional array having a period larger than the period of the photonic crystal in the line defect and has a minute object 33 having a refractive index contrast. Therefore, by setting the refractive index contrast to an optimum value, it is possible to connect adjacent minute objects. For this reason, since it is not necessary to provide a hole structure in the defect waveguide portion while realizing the coupling defect waveguide, the intensity of the core layer is improved and the output light 5 from the line defect waveguide 32 is not deteriorated. It becomes possible to provide a light control element having an expanded control range such as light transmittance, dispersion control, and group velocity control.

[第15の実施の形態]
本発明の第15の実施の形態を図22及び図23に基づいて説明する。図22は、本実施の形態のスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。図22において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は周期的に2次元配列されたホール、34は線欠陥導波路、4は線欠陥導波路34へ入射する入射光、5は線欠陥導波路34から出射する出射光、35は線欠陥導波路34部分に1次元配列させて設けられたホール、36は線欠陥導波路34上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる1次元配列された微小物体である。図22においては、薄膜1に設けた周期的に配列したホール2により2次元フォトニック結晶が構成されており、線欠陥導波路34上に配列したホール30により、結合欠陥導波路が構成されている。
[Fifteenth embodiment]
A fifteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a schematic diagram showing a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 22, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a periodically two-dimensionally arranged hole, 34 is a line defect waveguide, and 4 is incident light incident on the line defect waveguide 34. Reference numeral 5 denotes outgoing light emitted from the line defect waveguide 34, reference numeral 35 denotes holes provided in a one-dimensional arrangement in the line defect waveguide 34, and reference numeral 36 denotes a hole provided on the line defect waveguide 34 and higher than the thin film 1. It is a one-dimensionally arranged micro object made of a material having a refractive index. In FIG. 22, a two-dimensional photonic crystal is constituted by the periodically arranged holes 2 provided in the thin film 1, and a coupling defect waveguide is constituted by the holes 30 arranged on the line defect waveguide 34. Yes.

図23は、図22に示したスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。図23において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は2次元配列されたホール、4は線欠陥導波路34へ入射する入射光、5は線欠陥導波路34から出射する出射光、35は線欠陥導波路34部分に1次元配列させて設けられたホール、36は線欠陥導波路34上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる1次元配列された微小物体、11は基板、12は薄膜1よりも低屈折率の材料からなる薄膜である。   FIG. 23 is a schematic diagram showing an example of a side surface of the light control element made of the slab type two-dimensional photonic crystal shown in FIG. In FIG. 23, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a two-dimensionally arranged hole, 4 is incident light incident on the line defect waveguide 34, and 5 is emitted from the line defect waveguide 34 Emitted light 35, holes provided one-dimensionally in the line defect waveguide 34, and 36 one-dimensionally arranged on the line defect waveguide 34 and made of a material having a higher refractive index than the thin film 1. Further, 11 is a substrate, and 12 is a thin film made of a material having a lower refractive index than that of the thin film 1.

図22及び図23において、線欠陥導波路34に入射した入射光4は、線欠陥導波路34を伝播する。このとき、線欠陥導波路34は微小物体36により実効屈折率を増加させ、屈折率の減少によるバンド特性の変化を低減している。このため、線欠陥導波路34による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大させた光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   22 and FIG. 23, the incident light 4 incident on the line defect waveguide 34 propagates through the line defect waveguide 34. At this time, the line defect waveguide 34 increases the effective refractive index by the minute object 36 and reduces the change in the band characteristics due to the decrease in the refractive index. Therefore, it is possible to provide a light control element that realizes light control in which the control range such as the light transmittance, dispersion control, and group velocity control of the outgoing light 5 by the line defect waveguide 34 is expanded.

本実施の形態においては、線欠陥導波路34は、その線欠陥内にフォトニック結晶の周期よりも大きい周期の1次元配列を有するホール35を有しているので結合欠陥導波路であり、通常の線欠陥導波路に対してより大きい分散制御効果及び群速度制御効果を有する。しかしながら、従来は欠陥導波路内にホール構造を設けるのでその実効屈折率が大きく低下してしまう。このため、この結合欠陥導波路のバンドが上にシフトしてしまい、そのバンド特性が異なってしまう。本実施の形態においては、線欠陥導波路34は微小物体36により実効屈折率を増加させているこのため、この線欠陥導波路34のバンドを低下させることができるようになり、バンドの高さを下方にシフトすることができるようになる。このため、線欠陥導波路34による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大させた光制御を実現する光制御素子を提供することができる。   In the present embodiment, the line defect waveguide 34 is a coupling defect waveguide because the line defect has holes 35 having a one-dimensional arrangement with a period larger than the period of the photonic crystal in the line defect. It has a greater dispersion control effect and group velocity control effect for the line defect waveguide of the present invention. However, since a hole structure is conventionally provided in the defect waveguide, its effective refractive index is greatly reduced. For this reason, the band of this coupling defect waveguide is shifted upward, and the band characteristics are different. In this embodiment, since the effective refractive index of the line defect waveguide 34 is increased by the minute object 36, the band of the line defect waveguide 34 can be lowered, and the height of the band is increased. Can be shifted downward. Therefore, it is possible to provide a light control element that realizes light control in which the control range such as the light transmittance, dispersion control, and group velocity control of the outgoing light 5 by the line defect waveguide 34 is expanded.

また、本実施の形態においては、線欠陥導波路34は、その線欠陥内にフォトニック結晶の周期よりも大きい周期の1次元配列を有するかつ屈折率コントラストのある微小物体36を有しているで、ホール35の空気による屈折率と微小物体による屈折率との差として線欠陥導波路34内に結合欠陥に用いることのできる屈折率コントラストを非常に大きくすることができるようになる。このため、微小物体36の周期とホール35による結合欠陥の周期及び屈折率差とを最適化することにより、線欠陥導波路34による出射光5の光透過率、分散制御及び群速度制御等の制御範囲を拡大した光制御素子を提供することができるようになる。   Further, in the present embodiment, the line defect waveguide 34 has a minute object 36 having a one-dimensional array with a period larger than the period of the photonic crystal and having a refractive index contrast in the line defect. Thus, the refractive index contrast that can be used for the coupling defect in the line defect waveguide 34 can be greatly increased as a difference between the refractive index of the hole 35 due to air and the refractive index due to the minute object. For this reason, by optimizing the period of the minute object 36 and the period and refractive index difference of the coupling defect due to the hole 35, the light transmittance of the outgoing light 5 by the line defect waveguide 34, dispersion control, group velocity control, etc. A light control element with an expanded control range can be provided.

本実施の形態においては、図22及び図23に示すように線欠陥導波路34内において、微小物体36の周期とホール35による結合欠陥とが交互に配置している構成に限定されるわけではなく、2つの周期を整数倍で異ならせたり、また2つの周期の差を小さくしたりすることで長周期の結合欠陥を実現することも効果的である。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 22 and 23, the line defect waveguide 34 is not limited to a configuration in which the period of the minute object 36 and the coupling defect due to the hole 35 are alternately arranged. It is also effective to realize long-period coupling defects by making the two periods different by an integral multiple, or by reducing the difference between the two periods.

屈折率コントラスを有する微小物体を、欠陥導波路又は結合欠陥導波路のコア層以外の部分に設ける以外に、フォトニック結晶の欠陥導波路又は結合欠陥導波路部分のホールの内部に埋め込み形状で設けることで、結合欠陥構造を実現することができる。さらに、欠陥導波路又は結合欠陥を有していないフォトニック結晶部分において、そのホールに直線上に屈折率コントラストを有する微小物体を埋め込むことにより、結合欠陥構造を実現することができるようになる。   In addition to providing a minute object having a refractive index contrast in a portion other than the core layer of the defect waveguide or the coupling defect waveguide, it is provided in an embedded shape inside the hole of the defect waveguide or the coupling defect waveguide portion of the photonic crystal. Thus, a bond defect structure can be realized. Further, in a photonic crystal portion having no defect waveguide or coupling defect, a coupling defect structure can be realized by embedding a minute object having a refractive index contrast in a straight line in the hole.

[第16の実施の形態]
本発明の第16の実施の形態を図24に基づいて説明する。図24は、本実施の形態のスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。図24において、1は均一な背景屈折率を有するコア層となる薄膜、2は2次元配列されたホール、4は線欠陥導波路(図示せず)へ入射する入射光、5は線欠陥導波路から出射する出射光、35は線欠陥導波路部分に1次元配列させて設けられたホール、36は線欠陥導波路上に設けられて薄膜1よりも高屈折率の材料からなる1次元配列された微小物体、11は基板、37は多層膜からなるオーバークラッド層、38は多層膜からなるアンダークラッド層である。
[Sixteenth embodiment]
A sixteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 24 is a schematic diagram illustrating an example of a side surface of a light control element made of a slab type two-dimensional photonic crystal according to the present embodiment. In FIG. 24, 1 is a thin film that becomes a core layer having a uniform background refractive index, 2 is a two-dimensionally arranged hole, 4 is incident light incident on a line defect waveguide (not shown), and 5 is a line defect guide. Light emitted from the waveguide, 35 is a hole provided in a one-dimensional array in the line defect waveguide portion, and 36 is a one-dimensional array made of a material having a higher refractive index than the thin film 1 provided on the line defect waveguide. 11 is a substrate, 37 is an overclad layer made of a multilayer film, and 38 is an underclad layer made of a multilayer film.

図24においては、スラブ型フォトニック結晶のコア層が上下の多層膜37,38によって挟まれており、これらの多層膜37,38はフォトニック結晶の欠陥導波路の伝播光を閉じ込める構成になっている。このため、結合欠陥構造となる線欠陥導波路からフォトニック結晶の上下への漏洩光を大きく減少させることができるようになり、線欠陥導波路の光透過率を大きく向上させた光制御素子を提供することができる。   In FIG. 24, the core layer of the slab type photonic crystal is sandwiched between upper and lower multilayer films 37 and 38, and these multilayer films 37 and 38 are configured to confine the propagation light in the defect waveguide of the photonic crystal. ing. For this reason, it is possible to greatly reduce the light leaked up and down the photonic crystal from the line defect waveguide that becomes a coupling defect structure, and a light control element that greatly improves the light transmittance of the line defect waveguide. Can be provided.

本実施の形態においては、線欠陥導波路の光閉じ込め効果を増加するためスラブ型フォトニック結晶の上下に設ける光反射閉じ込め構造は、図26に示すような多層膜構造に限定されるわけではなく、ウッドパイル構造やダイヤモンド配列球状粒子等からなる3次元フォトニック結晶を設けても同様に効果的である。また、ホーリーファイバのような2次元的にフォトニック結晶的な配列を有するシートを上下に設けることも同様に効果的である。また、多層膜は、単純な多層膜構造に限定されるわけではなく、フォトニック結晶構造を設けた多層膜や、コア層の面内方向及び垂直方向で複数の異なる特性を有する多層膜から構成することも同様に効果的である。   In the present embodiment, the light reflection confinement structure provided above and below the slab type photonic crystal in order to increase the light confinement effect of the line defect waveguide is not limited to the multilayer film structure as shown in FIG. It is also effective to provide a three-dimensional photonic crystal composed of a woodpile structure or diamond-arranged spherical particles. It is also effective to provide sheets having a two-dimensional photonic crystal arrangement like a holey fiber on the upper and lower sides. The multilayer film is not limited to a simple multilayer film structure, and is composed of a multilayer film having a photonic crystal structure and a multilayer film having a plurality of different characteristics in the in-plane direction and the vertical direction of the core layer. Doing it is equally effective.

本発明の第1の実施の形態であるスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type photonic crystal which is the 1st Embodiment of this invention. 一般的なスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the side surface of the light control element which consists of a general slab type photonic crystal. 一般的なフォトニック結晶の構成を特徴づける実空間におけるホールの周期とホール径の配列及びをこれらの実空間における周期に対応する波数空間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the wave number space corresponding to the period in these real spaces, and the arrangement | sequence of the hole period and hole diameter in the real space which characterize the structure of a general photonic crystal. 図3の配列を有するフォトニック結晶の側面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the side surface of the photonic crystal which has the arrangement | sequence of FIG. 欠陥のないフォトニック結晶内を伝播可能な光のバンドを示したフォトニック結晶のバンド図である。It is the band figure of the photonic crystal which showed the band of the light which can be propagated in the photonic crystal without a defect. 欠陥導波路を有するフォトニック結晶のバンド図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of band figure of the photonic crystal which has a defect waveguide. 本発明の第2の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the side surface of the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the side surface of the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the side surface of the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 13th Embodiment of this invention. その光制御素子の側面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the side surface of the light control element. 本発明の第14の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 14th Embodiment of this invention. その光制御素子の側面の一例を模式的に示した構成図である。It is the block diagram which showed typically an example of the side surface of the light control element. 本発明の第15の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 15th Embodiment of this invention. その光制御素子の側面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the side surface of the light control element. 本発明の第16の実施の形態であるスラブ型2次元フォトニック結晶からなる光制御素子の側面の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the side surface of the light control element which consists of a slab type | mold two-dimensional photonic crystal which is the 16th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

3,22,25 欠陥構造
8,10,15〜18,20,23,24,26〜28 微小物体
11 基板
3, 22, 25 Defect structure 8, 10, 15-18, 20, 23, 24, 26-28 Minute object 11 Substrate

Claims (12)

欠陥を有するスラブ型フォトニック結晶からなる光制御素子において、
前記欠陥領域内かつスラブ型フォトニック結晶のスラブ層以外の位置に、当該スラブ型フォトニック結晶を構成する材料に対して屈折率コントラストを有する材料からなる微小物体を設けたことを特徴とする光制御素子。
In the light control element composed of a slab type photonic crystal having defects,
A light having a minute object made of a material having a refractive index contrast with respect to a material constituting the slab photonic crystal in a position other than the slab layer of the slab photonic crystal in the defect region. Control element.
請求項1記載の光制御素子において、
前記微小物体を周期的に設けたことを特徴とする光制御素子。
The light control element according to claim 1,
A light control element, wherein the minute object is provided periodically.
請求項1又は2記載の光制御素子において、
前記欠陥が線欠陥であることを特徴とする光制御素子。
The light control element according to claim 1 or 2,
The light control element, wherein the defect is a line defect.
請求項1ないし3の何れか一記載の光制御素子において、
前記微小物体が前記スラブ型フォトニック結晶のスラブ層の基板と反対面に設けられていることを特徴とする光制御素子。
The light control element according to any one of claims 1 to 3,
The light control element, wherein the minute object is provided on a surface opposite to the substrate of the slab layer of the slab photonic crystal.
請求項1ないし3の何れか一記載の光制御素子において、
前記微小物体が前記スラブ型フォトニック結晶のスラブ層の両面に設けられていることを特徴とする光制御素子。
The light control element according to any one of claims 1 to 3,
The light control element, wherein the minute object is provided on both surfaces of a slab layer of the slab type photonic crystal.
請求項3記載の光制御素子において、
前記線欠陥が2列以上の線欠陥から構成されていることを特徴とする光制御素子。
The light control element according to claim 3,
The light control element, wherein the line defect is composed of two or more rows of line defects.
請求項1ないし6の何れか一記載の光制御素子において、
前記微小物体が前記欠陥の中央近傍に配置されていることを特徴とする光制御素子。
The light control element according to any one of claims 1 to 6,
The light control element, wherein the minute object is disposed near the center of the defect.
請求項3記載の光制御素子において、
前記微小物体が前記線欠陥の両側近傍に配置されていることを特徴とする光制御素子。
The light control element according to claim 3,
The light control element, wherein the minute object is arranged in the vicinity of both sides of the line defect.
請求項3,6又は8記載の光制御素子において、
前記線欠陥に結合欠陥を設けたことを特徴とする光制御素子。
The light control element according to claim 3, 6 or 8,
A light control element, wherein a bond defect is provided in the line defect.
請求項1ないし9の何れか一記載の光制御素子において、
前記微小物体の周期が、フォトニック結晶の周期の整数倍であることを特徴とする光制御素子。
The light control element according to any one of claims 1 to 9,
The light control element, wherein the period of the minute object is an integral multiple of the period of the photonic crystal.
請求項9記載の光制御素子において、
前記線欠陥に設けた結合欠陥部分に前記微小物体を設けたことを特徴とする光制御素子。
The light control element according to claim 9, wherein
A light control element, wherein the minute object is provided in a coupling defect portion provided in the line defect.
請求項1ないし11の何れか一記載の光制御素子において、
前記スラブ型フォトニック結晶のスラブ層以外の位置に、周期構造を有する光反射閉じ込め構造を有することを特徴とする光制御素子。
The light control element according to any one of claims 1 to 11,
A light control element having a light reflection confinement structure having a periodic structure at a position other than the slab layer of the slab type photonic crystal.
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