JP2009543129A - 偏極特性をもつガラスフォトニック結晶バンドギャップ素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】偏極素子は、長さ、幅及び厚さを有し、ガラスマトリクス内にまたはガラスマトリクスを貫通して埋め込まれ、ガラスの厚さを貫通し、よって互いに直交する2つの偏波モードを有する入り電磁波を偏極させて、一方のモードは経路を遮断するかまたは反射させ、他方のモードの素子通過を可能にする、チャネル、空孔または穴のパターン構造を有する。ガラスは、その範囲ではガラス内の成分による電磁波の吸収による過大な透過損失無しに用いられるであろう範囲において電磁波を透過させるに適するいずれかのガラスとすることができる。一態様において、発明による素子は、マイクロ波から紫外光までの波長範囲において動作するように作成できるという意味で、「万能」偏極素子と見なすことができる。素子は明細書に示される原理を利用して高分子材で作成することもできる。
Description
100 ガラスフォトニック結晶プレート
110 穴(チャネル)
Claims (14)
- フォトニック結晶原理に基づく光偏極素子において、
前記偏極素子が、前記偏極素子に入る波長λの電磁波をTM及びTEの2つの偏波成分に偏極させ、前記TM成分は前記偏極素子を通過することができ、前記TE成分は反射されるような、屈折率nの周期的変化を前記偏極素子の構造内に有し、
前記偏極素子が選ばれた前記波長λに対して透明な誘電体を有し、選ばれた厚さ及び前記誘電体にわたる長さをもつ複数のチャネルを有し、
前記複数のチャネルがピッチΛを有し、前記波長λは前記チャネルの長さと交差する方向で前記偏極素子に入って、通過し、
前記厚さが複数のチャネル列で定められ、
前記誘電体が、前記波長λの電磁波に対して透明な、ガラス及び高分子材からなる群から選ばれる、
ことを特徴とする素子。 - 前記厚さが18Λ以上であることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記素子が規格化周波数Λ/λ及びチャネル径対ピッチ比r/Λの関数であるバンドギャップを有し、前記チャネルが0.2〜0.6μmの範囲のピッチ及び選ばれたチャネル寸法を有することを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記誘電体が、石英ガラス、溶融石英ガラス、フッ素ドープ溶融石英ガラス、高純度溶融石英ガラス、0±30ppb/℃の熱膨張係数(CTE)を有する超低膨張ガラス、及びホウケイ酸ガラスからなる群から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記素子が、マイクロ波から紫外光の範囲の波長を有する電磁波を偏極させ、前記素子が偏極させる前記電磁波の正確な波長が前記r及びΛの選択によって決定されることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 前記素子が、電磁波スペクトルの緑色領域、青色領域及び赤色領域にある波長を有する電磁波を偏極させ、偏極させられる正確な波長が前記r及びΛの選ばれた値に依存していることを特徴とする請求項1に記載の素子。
- 可視光を透過させるための光偏極素子において、
前記偏極素子が、誘電体であって、それぞれが独立に0.4mmから0.6mmの範囲内で選ばれる、選ばれた長さ及び選ばれた幅、18Λ〜22Λの範囲の厚さ、及び前記誘電体の前記厚さを貫通する複数の空気充満チャネルを有する、誘電体を有し、
前記チャネルが0.2〜0.6μmの範囲の選ばれた径及びピッチΛを有し、
前記誘電体が、石英ガラス、溶融石英ガラス、フッ素ドープ溶融石英ガラス、高純度溶融石英ガラス、0±30ppb/℃のCTEを有する超低膨張ガラス、及びホウケイ酸ガラスからなる群から選ばれる、
ことを特徴とする偏極素子。 - 前記偏極素子が、青色波長、赤色波長及び緑色波長を偏極させることを特徴とする請求項7に記載の偏極素子。
- フォトニック構造を有するガラス偏極素子を作成する方法において、前記方法が、
選ばれた組成をもつガラスを提供する工程、及び
前記選ばれたガラスを、選ばれた長さ及び選ばれた幅、18Λ〜22Λの範囲の厚さ、及び前記ガラスの前記厚さを貫通する複数の空気充満チャネルを有する形状に押出成形する工程、
を含み、
前記チャネルが、0.2〜0.6μmの範囲にある、選ばれた径r及びピッチΛを有することを特徴とする方法。 - 前記提供されるガラスが、石英ガラス、溶融石英ガラス、フッ素ドープ溶融石英ガラス、高純度溶融石英ガラス、0±30ppb/℃のCTEを有する超低膨張ガラス、及びホウケイ酸ガラスからなる群から選ばれることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- フォトニック構造を有するガラス偏極素子の作成方法において、前記方法が、
選ばれたガラスでつくられたガラスプレートを提供する工程、
前記プレートに構造対称性を有する複数のチャネルを穴開けする工程、
前記プレート内の前記チャネルの位置が合うように、複数の前記プレートを重ね合せる工程、
前記プレートを融着し合せる工程、及び
延伸プロセス中に前記チャネルの前記直径が200〜2200nmの範囲の選ばれた直径まで細められる前記延伸プロセスの間に前記チャネルの前記構造対称性が維持されるように、前記重ね合わせプレートを延伸する工程、
を含み、
延伸後の前記チャネルの直径が200〜2200nmの範囲にあり、前記偏極素子の厚さが18Λ〜22Λの範囲の範囲にあり、前記チャネルのピッチΛが0.2〜0.6μmの範囲にあることを特徴とする方法。 - 前記提供されるガラスが、石英ガラス、溶融石英ガラス、フッ素ドープ溶融石英ガラス、高純度溶融石英ガラス、0±30ppb/℃のCTEを有する超低膨張ガラス、及びホウケイ酸ガラスからなる群から選ばれることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- フォトニック構造を有するガラス偏極素子の作成方法において、前記方法が、
それぞれが、それぞれを貫通する、選ばれた直径をもつチャネルを有する、複数本の中空ガラスファイバまたはガラス毛管の束を提供する工程、及び
延伸プロセス中に前記チャネルの前記直径が200〜2200nmの範囲の選ばれた直径まで細められる前記延伸プロセスの間に、前記中空ガラスファイバまたはガラス毛管が融着し合され、前記中空ガラスファイバまたはガラス毛管の前記束内の前記チャネルの構造対称性が維持されるように、前記中空ガラスファイバまたはガラス毛管の前記束を延伸する工程、
を含み、
延伸後の前記チャネルの前記直径が200〜2200nmの範囲にあり、前記偏極素子の厚さが18Λ〜22Λの範囲の範囲にあり、前記チャネルのピッチΛが0.2〜0.6μmの範囲にあることを特徴とする方法。 - 前記提供される中空ガラスファイバまたはガラス毛管のガラスが、石英ガラス、溶融石英ガラス、フッ素ドープ溶融石英ガラス、高純度溶融石英ガラス、0±30ppb/℃のCTEを有する超低膨張ガラス、及びホウケイ酸ガラスからなる群から選ばれることを特徴とする請求項13に記載の方法。
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