JP2006047663A - 3次元フォトニック結晶およびそれを用いた光学素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数波長でフォトニックバンドギャップとして動作する3次元フォトニック結晶において、格子周期を変化させることなく、柱状構造間に具備した付加層に含まれる離散構造の形状および屈折率を制御することによってフォトニックバンドギャップ中心波長や波長帯域を制御する。
【選択図】 図1
Description
(離散構造幅1x)=(離散構造幅3y)=[(格子周期)−(離散構造幅2x)]/2
(離散構造幅1y)=(離散構造幅3x)=(離散構造幅2x+ロッド幅)/2
(第1の離散構造厚)=(第2の離散構造厚)=(第3の離散構造厚)
(ロッド厚さ)=√2a/4−[(第1の離散構造厚)+(第2の離散構造厚)+(第3の離散構造厚)]
10B 3次元フォトニック結晶B
10C 3次元フォトニック結晶C
101a、101b、101c、101d、201a、201b、201c、201d ロッド
102、202a、202b 離散構造
301 線欠陥
302 点欠陥
400、403 発光層
401 絶縁体
402、406 電極
404 電子輸送層
405 ホール輸送層
407、411、417 点欠陥共振器
408、412 発光材料
409、413、416 フォトニック結晶
410、414 透明電極
415 発光構造
418 紫外線光源
419 波長選択フィルタ
501 カラーフィルタ
502 保護層
503a、503b 電極
504 液晶デバイス
505 撮像素子
Claims (22)
- フォトニックバンドギャップを呈する3次元フォトニック結晶であって、
第1の軸に平行で、かつ間隔を空けて配置された複数の柱状構造を含む第1の層と、
第2の軸に平行で、かつ間隔を空けて配置された複数の柱状構造を含む第2の層と、
該第1の軸および第2の軸を含む平面内において離散的に配置された離散構造を含む層を1層以上含む付加層を有し、
該第1の層と該第2の層は該付加層を介して積層され、
該付加層に含まれる離散構造は隣接する該柱状構造の交点に相当する位置に配置され、
該離散構造が異なった少なくとも2以上の領域からなることを特徴とする3次元フォトニック結晶。 - フォトニックバンドギャップを呈する3次元フォトニック結晶であって、
第1の軸に平行で、かつ所定の間隔を空けて配置された複数の柱状構造を含む第1の層および第3の層と、
第2の軸に平行で、かつ所定の間隔を空けて配置された複数の柱状構造を含む第2の層および第4の層と、
該第1の軸および第2の軸を含む平面内において離散的に配置された離散構造を含む層を1層以上含む付加層を有し、
該第1の層から該第4の層が各層の間にそれぞれ該付加層を介して順次積層されており、
該第1の層と該第3の層に含まれる柱状構造が該第1の軸に垂直な方向に半分だけ相互にずれるように積層され、
該第2の層と該第4の層に含まれる柱状構造が該第2の軸に垂直な方向に半分だけ相互にずれるように積層され、
該付加層に含まれる離散構造は隣接する該柱状構造の交点に相当する位置に配置され、
該離散構造が異なった少なくとも2以上の領域からなることを特徴とする3次元フォトニック結晶。 - 前記3次元フォトニック結晶は、前記離散構造の形状が異なった少なくとも2以上の領域からなることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元フォトニック結晶。
- 前記3次元フォトニック結晶は、前記離散構造を構成する媒質の屈折率が異なった少なくとも2以上の領域からなることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元フォトニック結晶。
- 前記3次元フォトニック結晶は、前記離散構造の形状および前記離散構造を構成する媒質の屈折率が異なった少なくとも2以上の領域からなることを特徴とする請求項1または2に記載の3次元フォトニック結晶。
- 前記離散構造が異なった少なくとも2以上の領域は、それぞれ異なるフォトニックバンドギャップ波長帯域を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の3次元フォトニック結晶。
- 前記柱状構造以外の領域、および前記離散構造以外の領域に、該柱状構造および該離散構造を構成する媒質とは異なる媒質を充填したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の3次元フォトニック結晶。
- 前記柱状構造を構成する媒質の屈折率および前記付加層中の離散構造を構成する媒質の屈折率は、それ以外の領域に充填された媒質の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の3次元フォトニック結晶。
- 前記柱状構造を構成する媒質の屈折率および前記付加層中の離散構造を構成する媒質の屈折率と、それ以外の領域に充填された媒質の屈折率との比は、2よりも大きいことを特徴とする請求項8に記載の3次元フォトニック結晶。
- 前記第1の軸と前記第2の軸が直交していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の3次元フォトニック結晶。
- 請求項1乃至10に記載の3次元フォトニック結晶の内部に欠陥部を設けたことを特徴とする光学素子。
- 前記3次元フォトニック結晶は線欠陥を有し、該線欠陥は導波路として機能することを特徴とする請求項11に記載の光学素子。
- 前記光学素子は複数の波長で分散補償素子として動作することを特徴とする請求項12に記載の光学素子。
- 前記3次元フォトニック結晶は点欠陥を有し、該点欠陥は共振器として機能することを特徴とする請求項11に記載の光学素子。
- 前記光学素子は複数の波長で狭スペクトル帯域光フィルタとして動作することを特徴とする請求項14に記載の光学素子。
- 前記3次元フォトニック結晶は線欠陥および点欠陥を有し、該欠陥部は複数の波長で動作する光入出力回路として機能することを特徴とする請求項11に記載の光学素子。
- 前記3次元フォトニック結晶の離散構造が異なった各領域は、発光材料を含む点欠陥を有し、複数の波長で発光することを特徴とする請求項11に記載の光学素子。
- 請求項17に記載の光学素子は、赤外光通信波長帯域における複数の波長で発光するレーザ素子であることを特徴とする光学素子。
- 請求項17に記載の光学素子は、可視光波長帯域における複数の波長で発光するレーザ素子であることを特徴とする光学素子。
- 前記光学素子は可視光波長帯域における赤色、緑色、青色の3波長で発光することを特徴とする請求項19に記載の光学素子。
- 請求項17に記載の光学素子は、光ディスク記録再生波長帯域における複数の波長で発光するレーザ素子であることを特徴とする光学素子。
- 請求項1乃至10に記載の3次元フォトニック結晶であって、複数の波長でカラーフィルタとして動作することを特徴とする光学素子。
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