JP3846228B2 - 導波路 - Google Patents
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- G02B6/1225—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths comprising photonic band-gap structures or photonic lattices
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波路に関し、特に、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じこめ型導波路の接続部を有する構造の導波路にあって、その光結合効率を高めるための導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトニック結晶（photonic crystal）は、周期的に誘電率が大きく変調された人工光学結晶であり、一般に、光がそのフォトニック結晶内のどの方向にも伝播できないフォトニック・バンド・ギャップ（ＰＢＧ）と呼ばれる角振動数帯域を有する。
【０００３】
図７は、２次元フォトニック結晶の構造例を示す。
この２次元三角格子フォトニック結晶体３は、高誘電率媒質１の中に微細径のフォトニック結晶の孔２を三角格子状に配列した構造を有している。高誘電率媒質１には、通常、半導体（その多くは比誘電率が約１２）が用いられる。この２次元三角格子フォトニック結晶体３の場合、ＰＢＧが得られる孔のピッチ（または格子定数）と孔径の組み合わせの目安は、例えば、「フォトニック・クリスタルズ・モデリング・ザ・フロー・オブ・ライト」の１２５〜１２６頁（「Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ，Ｒ．Ｄ．Ｍｅａｄｅ ａｎｄ Ｊ．Ｎ．Ｗｉｎｎ，Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｌｏｗｏｆ Ｌｉｇｈｔ」Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、ｐｐ．１２５〜１２６）に開示されている。孔の半径をｒ、フォトニック結晶の円孔のピッチをａ、光の角振動数をω、真空中の光速をｃとするとき、例えば、誘電率１１．４の誘電体基板に三角格子状にフォトニック結晶の円孔を配列する場合であれば、（ｒ／ａ）が０．４８で、｛（ω×ａ）／（２π×ｃ）｝が０．５程度のときに、電界の振動方向と孔が伸びている向きの関係に依らず、ＰＢＧが生じる。
【０００４】
図８は図７の２次元三角格子フォトニック結晶体３を用いて作られたフォトニック結晶線欠陥導波路の一例を示す。
このフォトニック結晶線欠陥導波路５は、図７の２次元三角格子フォトニック結晶体３の２枚を近接配置した構造を有している。高誘電率媒質１の中には、多数の孔２が三角格子状に配列されている。この多数の孔２の中間部に１列の無孔部分、すなわち、線欠陥部４が形成されている。これにより、ＰＢＧ内の角振動数の光は、線欠陥部４以外の完全結晶部分を伝搬することはできないが、線欠陥部４の部分は伝搬できるようになる。すなわち、この線欠陥部４は導波路として働くことになる。
【０００５】
図８に示したフォトニック結晶線欠陥導波路５は、光を導くだけでなく、フォトニック結晶の性質を反映して、小さな群速度、或いは群速度の波長分散などの性質を示すので、この性質を利用した光デバイスの形成が考えられる。しかしながら、フォトニック結晶線欠陥導波路５は、光を導く導波路としての性質にのみ着目した場合、全反射閉じ込め型導波路に劣ることがある。
【０００６】
図９は、全反射閉じ込め型導波路の構成を示す。この全反射閉じ込め型導波路１０は、光ファイバと同様に、一端に導入した光を他端に導くことができる。全反射閉じ込め型導波路１０は表面の滑らかな誘電体線路であり、構造が単純で、図８のフォトニック結晶線欠陥導波路５よりも構造揺らぎが少ないため、設計通りの形状を作製し易い。そのため、フォトニック結晶線欠陥導波路５よりも損失の少ない導波路を作製し易い。しかしながら、全反射閉じ込め型導波路１０はフォトニック結晶線欠陥導波路５が持つ小さい群速度、群速度の波長分散などの性質は強くないので、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５の互いの利点を生かすため、フォトニック結晶線欠陥導波路５とチャネル導波路を接続することが考えられる。
【０００７】
図１０は、従来の導波路を示す。この導波路は、図９に示した全反射閉じ込め型導波路と図８に示したフォトニック結晶線欠陥導波路を接続した構造を有している。
図８に示した構造のフォトニック結晶線欠陥導波路５の線欠陥部４の端面１１には、チャネル導波路としての全反射閉じ込め型導波路１０の端面が接続されている。線欠陥部４の端面１１は、線欠陥部４の部分とこれ以外の部分を含めて、線欠陥部の近傍で平面である。全反射閉じ込め型導波路１０の表面１２，１３とフォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１が接続する接続部１４，１５の角度は９０°である。全反射閉じ込め型導波路１０の材料は、フォトニック結晶線欠陥導波路５の高誘電率媒質１と同一の高誘電率媒質１６を用いている。
【０００８】
全反射閉じ込め型導波路１０は、高誘電率媒質１６で形成されているので、全反射閉じ込め型導波路１０における光の閉じ込めが強く、全反射閉じ込め型導波路１０を伝搬する光の横方向分布（プロファイル）の幅は、ほぼ全反射閉じ込め型導波路１０に等しくなるが、フォトニック結晶線欠陥導波路５を伝搬する光の幾らかは線欠陥部４の部分から横の孔の列に広がる。そのため、この広がった光のプロファイルに全反射閉じ込め型導波路１０の伝搬光のプロファイルを合わせるため、全反射閉じ込め型導波路１０の幅はフォトニック結晶線欠陥導波路５の幅に比べて大きく設定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の導波路によると、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５の接続部は、全反射閉じ込め型導波路１０の幅がフォトニック結晶線欠陥導波路５の幅に比べて広くとられているため、全反射閉じ込め型導波路１０の中心付近では、フォトニック結晶線欠陥導波路５の中心付近（線欠陥部４付近）との連続性が保たれるのに対して、全反射閉じ込め型導波路１０の中心から離れた周辺付近では、全反射閉じ込め型導波路１０側の一様な構造からフォトニック結晶線欠陥導波路５側の孔の周期配列構造への接続になるため、構造上の不連続が生じる。フォトニック結晶自体はＰＢＧ内の角振動数の光を透過させないので、全反射閉じ込め型導波路１０の線欠陥部４の幅の外に分布する光の電磁界エネルギーは、フォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１の近傍で反射してしまい、フォトニック結晶線欠陥導波路５に入射できない。そのため、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５では、伝搬光のプロファイルが近いにも関わらず、光結合効率が悪いという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、全反射閉じ込め型導波路とフォトニック結晶線欠陥導波路とを高い光結合効率で接続することが可能な導波路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、第１の特徴として、高誘電率媒質内にフォトニック結晶による孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴とする導波路であって、前記全反射閉じ込め型導波路は、その導波光の幅方向の波数分布が、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の導波光の幅方向の波数分布と異なっており、前記線欠陥部の軸線に対して０度を除く角度をもって斜めに接続されていることを特徴とする導波路を提供する。
【００１２】
この構成によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。
【００１３】
本発明は、上記の目的を達成するため、第２の特徴として、高誘電率媒質内にフォトニック結晶による孔を所定のパターンで２つのグループに分けて配列され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴とする導波路であって、前記フォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の端面に沿うフォトニック結晶の一列が半円形に切断された構造であることを特徴とする導波路を提供する。
【００１４】
この構成によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、フォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の側面に沿うフォトニック結晶の一列が半円形に切断されているため、線欠陥部の端面が幅方向に広がりを持たない構造になり、フォトニック結晶表面への漏洩による損失が低減する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を基に説明する。図１による導波路は、２次元三角格子フォトニック結晶による線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路を接続して構成されている。
【００１８】
導波路１００は、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０からなり、全反射閉じ込め型導波路１２０はフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０に、これと一直線上になる様に接続されている。フォトニック結晶線欠陥導波路１１０は、母体媒質（高誘電率媒質）１１１と、この中に三角格子状に配列された多数のフォトニック結晶の孔１１２が設けられた構成になっている。ただし、母体媒質１１１の中間部の所定幅には孔１１２は設けられておらず、この部分には線欠陥部１１３が形成されている。母体媒質１１１には、半導体（一般には、比誘電率が約１２のシリコン）が用いられる。全反射閉じ込め型導波路１２０は母体媒質１１１と同一の材料が用いられ、その幅Ｗは線欠陥部１１３とほぼ同一にされる。
【００１９】
全反射閉じ込め型導波路１２０は、その一端面が線欠陥部１１３の側面（端面１３０）に接続されるが、線欠陥部１１３とは一直線上（同一軸線上）になり、かつ同一平面になるように接続される。そして、全反射閉じ込め型導波路１２０の表面（側面）１２１，１２２と端面１３０は直角または、ほぼ直角になっている。
【００２０】
図１の構成においては、全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗとフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３の幅がほぼ等しく、かつ、材料が同一で連続している。このため、全反射閉じ込め型導波路１２０を伝搬してきた光は、殆ど全てがフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３に入光する。線欠陥部１１３の部分に入った光は、周囲に配列された孔１１２で回折されるが、この回折によって全反射閉じ込め型導波路１２０からの伝搬光の入射方向と逆向きに回折され、全反射閉じ込め型導波路１２０に反射光として戻る光の割合は、伝搬光のプロファイルを合わせることを優先した図９の構造よりも小さくなり、結果として光結合効率は本発明の方が高くなる。
【００２１】
〔参考例〕フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の母体材料（母体媒質１１１）として誘電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍとし、更に、線欠陥部１１３の幅を０．５７μｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部１１３の幅と同じ０．５７μｍとした。また、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０と、この端面１３０に最も近い孔１１２との間の距離（領域１１４，１１５）を０．０６μｍとした。
【００２２】
上記した各部の寸法のもとに、数値計算シミュレーションを実施した。その結果、ＰＢＧ内の角振動数を有する光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失として、０．５ｄＢが得られた。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅を２．２μｍとし、他の構造や数値は同じとした従来構造の場合、同じ角振動数の光に対して２．３ｄＢの結合損失があり、１．８ｄＢ改善できることがわかった。
【００２３】
〔実施例〕ここで、第１の実施の形態に対応した実施例について説明する。図２は、図１の導波路の変形例を示す。図２においては、図１と同一であるものには同一引用数字を用いたので、重複する説明は省略する。図１においては、線欠陥部１１３と全反射閉じ込め型導波路１２０の接続角は０°、すなわち一直線であったが、本実施の形態では、或る角度θを持たせている。導波路の幅方向の波数分布が、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０で異なる場合、このように角度θを設けることによって一致性が向上し、光結合効率が向上する場合がある。
【００２４】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態においても、図３においては、図１と同一であるものには同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明を省略する。
上記第１の実施の形態の構造においては、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０と、この端面１３０に最も近い孔１１２ａ，１１２ｂとの間の距離は、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の光結合効率を向上させるために重要である。この距離が大きくなると、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３までの距離が遠くなり、全反射閉じ込め型導波路１２０を伝搬してきた光の一部が、端面１３０と最も近い孔１１２ａ，１１２ｂの列との間の領域１１４，１１５に回り込み、光結合効率を低下させる。この問題を解決するのが、図３に示す第２の実施の形態である。
【００２５】
図３に示すように、線欠陥部１１３を含むフォトニック結晶、即ち、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の端面１４１は、線欠陥部１１３と交差し、かつ、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ込め型導波路１２０に寄った各孔１１２を横切るように切断する面である。全反射閉じ込め型導波路１２０は、その端面１４１の線欠陥部１１３の部分に接続されている。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部１１３の幅に等しくし、或いはほぼ等しくしている。端面１４１の線欠陥部１１３の部分の両脇に位置する半円孔の表面１４２，１４３は、全反射閉じ込め型導波路１２０の表面１２１，１２２と滑らかに接続されている。
【００２６】
図３の実施の形態によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ込め型導波路１２０に接続される端面１４１が側面方向（線欠陥部１１３の幅方向又は図の上下方向）に広がりを持たない構造になり、全反射閉じ込め型導波路１２０の伝搬光の一部がフォトニック結晶線欠陥導波路１４０の線欠陥部１１３の脇の結晶表面に漏れることがないため、光結合損失が向上する。
【００２７】
図４は、図３の導波路の変形例を示す。図４においては、図１〜図３に示したと同一であるものには同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明を省略する。
図３においては、線欠陥部１１３と全反射閉じ込め型導波路１２０の接続角は０°、即ち一直線であるが、図４に示すように、角度θを持たせることにより、図２と同様に、導波路の幅方向の波数分布が、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１４０で異なる場合、このように角度θを設けることにより、光結合効率が向上する場合がある。
【００２８】
ここで、本発明の第２の実施の形態に対応した実施例について説明する。
フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の母体材料（母体媒質）として誘電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍとした。このとき、線欠陥部１１３の幅は０．５７μｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部１１３の幅と同一の０．５７μｍとした。
【００２９】
上記した各部の寸法のもとに、数値計算シミュレーションを実施した。ＰＢＧ内の角振動数を有する光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０と全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失として、０．３ｄＢが得られた。上記第１の実施の形態で得られた結合損失０．５ｄＢに対し、本実施の形態では結合損失が０．２ｄＢ改善されていた。
【００３０】
図３において、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１４０の接続部は、端面１４１の線欠陥部１１３以外の部分においてフォトニック結晶の劈開面が露出した構造になっている。これは図４においても同様である。このように、フォトニック結晶の劈開面が露出した構造は、機械的強度が弱いことが問題になることがある。これを解決する構造について次に説明する。
【００３１】
図５は、第２の参考例を示し、フォトニック結晶の劈開面の機械的強度を高めた導波路となっている。図５の構造は、図１（又は図３）の構造において、全反射閉じ込め型導波路１２０との接続部以外のフォトニック結晶の周囲に孔１１２の無い、母体媒質１１１のみの周辺保護部１５１，１５２を付加してフォトニック結晶線欠陥導波路１５０を形成している。この周辺保護部１５１，１５２の機械的強度は、孔の有るフォトニック結晶部分よりも高いので、フォトニック結晶部分を破損から保護することができる。
【００３２】
更に、図５の構造には、図３の接続部の構造よりも光結合損失を低減するための工夫が施されている。図５のＡ−Ａ’面から右側は、図３に示すフォトニック結晶線欠陥導波路１４０と同じであるが、図５では、Ａ−Ａ’面、即ち、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１５０が接続されている位置を通る面よりも全反射閉じ込め型導波路１２０の側（図５の左側）にもフォトニック結晶の孔１５３の複数個を周辺保護部１５１，１５２の付け根部に設けている。
【００３３】
このようにすると、全反射閉じ込め型導波路１２０からの光は、線欠陥部１１３に入った後、線欠陥部１１３の周囲に配列された孔１１２で回折され、線欠陥部１１３の両側に配列された孔１１２を通り抜け、全反射閉じ込め型導波路１２０の側の表面から放射していく光の割合が低減される。これにより、フォトニック結晶線欠陥導波路１５０と全反射閉じ込め型導波路１２０の接続部の光結合損失を低減できる。
【００３４】
ここで、図５の構造に対応した第２の参考例について説明する。フォトニック結晶線欠陥導波路１５０の母体材料（母体媒質）を誘電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍ、線欠陥３の幅を０．５７μｍとした。上記した各部の寸法のもとに、数値計算シミュレーションを実施した。その結果、結合損失として０．２ｄＢが得られた。
【００３５】
図５においても、全反射閉じ込め導波路１２０をフォトニック結晶線欠陥導波路１５０に対して図２又は図４に示したように、斜めに接続し、更に結合損失を低減することができる。
【００３６】
上記各実施の形態においては、２次元フォトニック結晶について述べたが、本発明は、擬似的な２次元フォトニック結晶であるスラブ型フォトニック結晶にも適用できることは言うもまでもない。このとき、全反射閉じこめ型導波路も有限の厚みを持つので、特にチャネル導波路と呼ばれる。
【００３７】
図６は、スラブ型フォトニック結晶の構造を示す。図中、６０は母体媒質であり、６１は孔、６２は劈開面を示す。この様な有限の厚みを有するフォトニック結晶の場合でも、本発明による全反射閉じ込め型導波路とフォトニック結晶線欠陥導波路の接続部の断面は、２次元フォトニック結晶の場合と同じである。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、三角格子フォトニック結晶について述べたが、正方格子や長方格子や斜方格子などのフォトニック結晶の格子の形態が三角格子から微妙に異なる格子のフォトニック結晶についても本発明を適用できることは明らかである。
【００３９】
さらに、フォトニック結晶線欠陥導波路の線欠陥部は、一列のみの線欠陥としたが、２列以上の幅の広い線欠陥についても本発明が適用できることは言うまでもない。また、上記各実施例においては、シリコン（Ｓｉ）を母体材料（母体媒質）として用いたが、他の材料、特に、化合物半導体を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導波路によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路に全反射閉じ込め型導波路を接続して構成される導波路において、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又は略同一にしたため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。
【００４１】
また、本発明の他の導波路によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又は略同一にし、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失を低減した構造にしたため、光結合効率を高めることが可能になる。更に、フォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の側面に沿うフォトニック結晶の一列が半円形に切断された構造にしたため、線欠陥部の端面が幅方向に広がりを持たない構造になり、フォトニック結晶表面への漏洩による損失を低減できる。
【００４２】
さらに、本発明の他の導波路によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、全反射閉じ込め型導波路の両側を埋めるように保護部を形成したことにより、光結合損失が低減すると同時に、接合部近傍のフォトニック結晶の機械的強度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示す断面図である。
【図２】図１の導波路の変形例である第１の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３の導波路の変形例を示す断面図である。
【図５】第２の参考例を示す断面図である。
【図６】スラブ型フォトニック結晶を示す斜視図である。
【図７】２次元フォトニック結晶の構造例を示す断面図である。
【図８】フォトニック結晶線欠陥導波路の一例を示す断面図である。
【図９】全反射閉じ込め型導波路の構成を示す断面図である。
【図１０】従来の導波路を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 高誘電率媒質
２ フォトニック結晶の孔
３ ２次元三角格子フォトニック結晶
４ 線欠陥部
５ フォトニック結晶線欠陥導波路
１０ 全反射閉じ込め型導波路
１００ 導波路
１１０，１４０，１５０ フォトニック結晶線欠陥導波路
１１１ 母体媒質（高誘電率媒質）
１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１５３ 孔
１１３ 線欠陥部
１２０ 全反射閉じ込め型導波路
１３０，１４１ 端面
１５１，１５２ 周辺保護部
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波路に関し、特に、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じこめ型導波路の接続部を有する構造の導波路にあって、その光結合効率を高めるための導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトニック結晶（photonic crystal）は、周期的に誘電率が大きく変調された人工光学結晶であり、一般に、光がそのフォトニック結晶内のどの方向にも伝播できないフォトニック・バンド・ギャップ（ＰＢＧ）と呼ばれる角振動数帯域を有する。
【０００３】
図７は、２次元フォトニック結晶の構造例を示す。
この２次元三角格子フォトニック結晶体３は、高誘電率媒質１の中に微細径のフォトニック結晶の孔２を三角格子状に配列した構造を有している。高誘電率媒質１には、通常、半導体（その多くは比誘電率が約１２）が用いられる。この２次元三角格子フォトニック結晶体３の場合、ＰＢＧが得られる孔のピッチ（または格子定数）と孔径の組み合わせの目安は、例えば、「フォトニック・クリスタルズ・モデリング・ザ・フロー・オブ・ライト」の１２５〜１２６頁（「Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ，Ｒ．Ｄ．Ｍｅａｄｅ ａｎｄ Ｊ．Ｎ．Ｗｉｎｎ，Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ，Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｌｏｗｏｆ Ｌｉｇｈｔ」Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ、ｐｐ．１２５〜１２６）に開示されている。孔の半径をｒ、フォトニック結晶の円孔のピッチをａ、光の角振動数をω、真空中の光速をｃとするとき、例えば、誘電率１１．４の誘電体基板に三角格子状にフォトニック結晶の円孔を配列する場合であれば、（ｒ／ａ）が０．４８で、｛（ω×ａ）／（２π×ｃ）｝が０．５程度のときに、電界の振動方向と孔が伸びている向きの関係に依らず、ＰＢＧが生じる。
【０００４】
図８は図７の２次元三角格子フォトニック結晶体３を用いて作られたフォトニック結晶線欠陥導波路の一例を示す。
このフォトニック結晶線欠陥導波路５は、図７の２次元三角格子フォトニック結晶体３の２枚を近接配置した構造を有している。高誘電率媒質１の中には、多数の孔２が三角格子状に配列されている。この多数の孔２の中間部に１列の無孔部分、すなわち、線欠陥部４が形成されている。これにより、ＰＢＧ内の角振動数の光は、線欠陥部４以外の完全結晶部分を伝搬することはできないが、線欠陥部４の部分は伝搬できるようになる。すなわち、この線欠陥部４は導波路として働くことになる。
【０００５】
図８に示したフォトニック結晶線欠陥導波路５は、光を導くだけでなく、フォトニック結晶の性質を反映して、小さな群速度、或いは群速度の波長分散などの性質を示すので、この性質を利用した光デバイスの形成が考えられる。しかしながら、フォトニック結晶線欠陥導波路５は、光を導く導波路としての性質にのみ着目した場合、全反射閉じ込め型導波路に劣ることがある。
【０００６】
図９は、全反射閉じ込め型導波路の構成を示す。この全反射閉じ込め型導波路１０は、光ファイバと同様に、一端に導入した光を他端に導くことができる。全反射閉じ込め型導波路１０は表面の滑らかな誘電体線路であり、構造が単純で、図８のフォトニック結晶線欠陥導波路５よりも構造揺らぎが少ないため、設計通りの形状を作製し易い。そのため、フォトニック結晶線欠陥導波路５よりも損失の少ない導波路を作製し易い。しかしながら、全反射閉じ込め型導波路１０はフォトニック結晶線欠陥導波路５が持つ小さい群速度、群速度の波長分散などの性質は強くないので、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５の互いの利点を生かすため、フォトニック結晶線欠陥導波路５とチャネル導波路を接続することが考えられる。
【０００７】
図１０は、従来の導波路を示す。この導波路は、図９に示した全反射閉じ込め型導波路と図８に示したフォトニック結晶線欠陥導波路を接続した構造を有している。
図８に示した構造のフォトニック結晶線欠陥導波路５の線欠陥部４の端面１１には、チャネル導波路としての全反射閉じ込め型導波路１０の端面が接続されている。線欠陥部４の端面１１は、線欠陥部４の部分とこれ以外の部分を含めて、線欠陥部の近傍で平面である。全反射閉じ込め型導波路１０の表面１２，１３とフォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１が接続する接続部１４，１５の角度は９０°である。全反射閉じ込め型導波路１０の材料は、フォトニック結晶線欠陥導波路５の高誘電率媒質１と同一の高誘電率媒質１６を用いている。
【０００８】
全反射閉じ込め型導波路１０は、高誘電率媒質１６で形成されているので、全反射閉じ込め型導波路１０における光の閉じ込めが強く、全反射閉じ込め型導波路１０を伝搬する光の横方向分布（プロファイル）の幅は、ほぼ全反射閉じ込め型導波路１０に等しくなるが、フォトニック結晶線欠陥導波路５を伝搬する光の幾らかは線欠陥部４の部分から横の孔の列に広がる。そのため、この広がった光のプロファイルに全反射閉じ込め型導波路１０の伝搬光のプロファイルを合わせるため、全反射閉じ込め型導波路１０の幅はフォトニック結晶線欠陥導波路５の幅に比べて大きく設定されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の導波路によると、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５の接続部は、全反射閉じ込め型導波路１０の幅がフォトニック結晶線欠陥導波路５の幅に比べて広くとられているため、全反射閉じ込め型導波路１０の中心付近では、フォトニック結晶線欠陥導波路５の中心付近（線欠陥部４付近）との連続性が保たれるのに対して、全反射閉じ込め型導波路１０の中心から離れた周辺付近では、全反射閉じ込め型導波路１０側の一様な構造からフォトニック結晶線欠陥導波路５側の孔の周期配列構造への接続になるため、構造上の不連続が生じる。フォトニック結晶自体はＰＢＧ内の角振動数の光を透過させないので、全反射閉じ込め型導波路１０の線欠陥部４の幅の外に分布する光の電磁界エネルギーは、フォトニック結晶線欠陥導波路５の端面１１の近傍で反射してしまい、フォトニック結晶線欠陥導波路５に入射できない。そのため、全反射閉じ込め型導波路１０とフォトニック結晶線欠陥導波路５では、伝搬光のプロファイルが近いにも関わらず、光結合効率が悪いという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、全反射閉じ込め型導波路とフォトニック結晶線欠陥導波路とを高い光結合効率で接続することが可能な導波路を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、第１の特徴として、高誘電率媒質内にフォトニック結晶による孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴とする導波路であって、前記全反射閉じ込め型導波路は、その導波光の幅方向の波数分布が、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の導波光の幅方向の波数分布と異なっており、前記線欠陥部の軸線に対して０度を除く角度をもって斜めに接続されていることを特徴とする導波路を提供する。
【００１２】
この構成によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。
【００１３】
本発明は、上記の目的を達成するため、第２の特徴として、高誘電率媒質内にフォトニック結晶による孔を所定のパターンで２つのグループに分けて配列され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴とする導波路であって、前記フォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の端面に沿うフォトニック結晶の一列が半円形に切断された構造であることを特徴とする導波路を提供する。
【００１４】
この構成によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同一又は略同一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、フォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の側面に沿うフォトニック結晶の一列が半円形に切断されているため、線欠陥部の端面が幅方向に広がりを持たない構造になり、フォトニック結晶表面への漏洩による損失が低減する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を基に説明する。図１による導波路は、２次元三角格子フォトニック結晶による線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路を接続して構成されている。
【００１８】
導波路１００は、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０からなり、全反射閉じ込め型導波路１２０はフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０に、これと一直線上になる様に接続されている。フォトニック結晶線欠陥導波路１１０は、母体媒質（高誘電率媒質）１１１と、この中に三角格子状に配列された多数のフォトニック結晶の孔１１２が設けられた構成になっている。ただし、母体媒質１１１の中間部の所定幅には孔１１２は設けられておらず、この部分には線欠陥部１１３が形成されている。母体媒質１１１には、半導体（一般には、比誘電率が約１２のシリコン）が用いられる。全反射閉じ込め型導波路１２０は母体媒質１１１と同一の材料が用いられ、その幅Ｗは線欠陥部１１３とほぼ同一にされる。
【００１９】
全反射閉じ込め型導波路１２０は、その一端面が線欠陥部１１３の側面（端面１３０）に接続されるが、線欠陥部１１３とは一直線上（同一軸線上）になり、かつ同一平面になるように接続される。そして、全反射閉じ込め型導波路１２０の表面（側面）１２１，１２２と端面１３０は直角または、ほぼ直角になっている。
【００２０】
図１の構成においては、全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗとフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３の幅がほぼ等しく、かつ、材料が同一で連続している。このため、全反射閉じ込め型導波路１２０を伝搬してきた光は、殆ど全てがフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３に入光する。線欠陥部１１３の部分に入った光は、周囲に配列された孔１１２で回折されるが、この回折によって全反射閉じ込め型導波路１２０からの伝搬光の入射方向と逆向きに回折され、全反射閉じ込め型導波路１２０に反射光として戻る光の割合は、伝搬光のプロファイルを合わせることを優先した図９の構造よりも小さくなり、結果として光結合効率は本発明の方が高くなる。
【００２１】
〔参考例〕フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の母体材料（母体媒質１１１）として誘電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍとし、更に、線欠陥部１１３の幅を０．５７μｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部１１３の幅と同じ０．５７μｍとした。また、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０と、この端面１３０に最も近い孔１１２との間の距離（領域１１４，１１５）を０．０６μｍとした。
【００２２】
上記した各部の寸法のもとに、数値計算シミュレーションを実施した。その結果、ＰＢＧ内の角振動数を有する光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０と全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失として、０．５ｄＢが得られた。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅を２．２μｍとし、他の構造や数値は同じとした従来構造の場合、同じ角振動数の光に対して２．３ｄＢの結合損失があり、１．８ｄＢ改善できることがわかった。
【００２３】
〔実施例〕ここで、第１の実施の形態に対応した実施例について説明する。図２は、図１の導波路の変形例を示す。図２においては、図１と同一であるものには同一引用数字を用いたので、重複する説明は省略する。図１においては、線欠陥部１１３と全反射閉じ込め型導波路１２０の接続角は０°、すなわち一直線であったが、本実施の形態では、或る角度θを持たせている。導波路の幅方向の波数分布が、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０で異なる場合、このように角度θを設けることによって一致性が向上し、光結合効率が向上する場合がある。
【００２４】
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態においても、図３においては、図１と同一であるものには同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明を省略する。
上記第１の実施の形態の構造においては、フォトニック結晶線欠陥導波路１１０の端面１３０と、この端面１３０に最も近い孔１１２ａ，１１２ｂとの間の距離は、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の光結合効率を向上させるために重要である。この距離が大きくなると、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１１０の線欠陥部１１３までの距離が遠くなり、全反射閉じ込め型導波路１２０を伝搬してきた光の一部が、端面１３０と最も近い孔１１２ａ，１１２ｂの列との間の領域１１４，１１５に回り込み、光結合効率を低下させる。この問題を解決するのが、図３に示す第２の実施の形態である。
【００２５】
図３に示すように、線欠陥部１１３を含むフォトニック結晶、即ち、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の端面１４１は、線欠陥部１１３と交差し、かつ、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ込め型導波路１２０に寄った各孔１１２を横切るように切断する面である。全反射閉じ込め型導波路１２０は、その端面１４１の線欠陥部１１３の部分に接続されている。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部１１３の幅に等しくし、或いはほぼ等しくしている。端面１４１の線欠陥部１１３の部分の両脇に位置する半円孔の表面１４２，１４３は、全反射閉じ込め型導波路１２０の表面１２１，１２２と滑らかに接続されている。
【００２６】
図３の実施の形態によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の全反射閉じ込め型導波路１２０に接続される端面１４１が側面方向（線欠陥部１１３の幅方向又は図の上下方向）に広がりを持たない構造になり、全反射閉じ込め型導波路１２０の伝搬光の一部がフォトニック結晶線欠陥導波路１４０の線欠陥部１１３の脇の結晶表面に漏れることがないため、光結合損失が向上する。
【００２７】
図４は、図３の導波路の変形例を示す。図４においては、図１〜図３に示したと同一であるものには同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明を省略する。
図３においては、線欠陥部１１３と全反射閉じ込め型導波路１２０の接続角は０°、即ち一直線であるが、図４に示すように、角度θを持たせることにより、図２と同様に、導波路の幅方向の波数分布が、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１４０で異なる場合、このように角度θを設けることにより、光結合効率が向上する場合がある。
【００２８】
ここで、本発明の第２の実施の形態に対応した実施例について説明する。
フォトニック結晶線欠陥導波路１４０の母体材料（母体媒質）として誘電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）を用い、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍとした。このとき、線欠陥部１１３の幅は０．５７μｍとした。全反射閉じ込め型導波路１２０の幅Ｗは、線欠陥部１１３の幅と同一の０．５７μｍとした。
【００２９】
上記した各部の寸法のもとに、数値計算シミュレーションを実施した。ＰＢＧ内の角振動数を有する光に対して、フォトニック結晶線欠陥導波路１４０と全反射閉じ込め型導波路１２０の結合損失として、０．３ｄＢが得られた。上記第１の実施の形態で得られた結合損失０．５ｄＢに対し、本実施の形態では結合損失が０．２ｄＢ改善されていた。
【００３０】
図３において、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１４０の接続部は、端面１４１の線欠陥部１１３以外の部分においてフォトニック結晶の劈開面が露出した構造になっている。これは図４においても同様である。このように、フォトニック結晶の劈開面が露出した構造は、機械的強度が弱いことが問題になることがある。これを解決する構造について次に説明する。
【００３１】
図５は、第２の参考例を示し、フォトニック結晶の劈開面の機械的強度を高めた導波路となっている。図５の構造は、図１（又は図３）の構造において、全反射閉じ込め型導波路１２０との接続部以外のフォトニック結晶の周囲に孔１１２の無い、母体媒質１１１のみの周辺保護部１５１，１５２を付加してフォトニック結晶線欠陥導波路１５０を形成している。この周辺保護部１５１，１５２の機械的強度は、孔の有るフォトニック結晶部分よりも高いので、フォトニック結晶部分を破損から保護することができる。
【００３２】
更に、図５の構造には、図３の接続部の構造よりも光結合損失を低減するための工夫が施されている。図５のＡ−Ａ’面から右側は、図３に示すフォトニック結晶線欠陥導波路１４０と同じであるが、図５では、Ａ−Ａ’面、即ち、全反射閉じ込め型導波路１２０とフォトニック結晶線欠陥導波路１５０が接続されている位置を通る面よりも全反射閉じ込め型導波路１２０の側（図５の左側）にもフォトニック結晶の孔１５３の複数個を周辺保護部１５１，１５２の付け根部に設けている。
【００３３】
このようにすると、全反射閉じ込め型導波路１２０からの光は、線欠陥部１１３に入った後、線欠陥部１１３の周囲に配列された孔１１２で回折され、線欠陥部１１３の両側に配列された孔１１２を通り抜け、全反射閉じ込め型導波路１２０の側の表面から放射していく光の割合が低減される。これにより、フォトニック結晶線欠陥導波路１５０と全反射閉じ込め型導波路１２０の接続部の光結合損失を低減できる。
【００３４】
ここで、図５の構造に対応した第２の参考例について説明する。フォトニック結晶線欠陥導波路１５０の母体材料（母体媒質）を誘電率１１．４のシリコン（Ｓｉ）、三角格子（孔１１２）のピッチを０．７μｍ、孔１１２の直径を０．６４μｍ、線欠陥３の幅を０．５７μｍとした。上記した各部の寸法のもとに、数値計算シミュレーションを実施した。その結果、結合損失として０．２ｄＢが得られた。
【００３５】
図５においても、全反射閉じ込め導波路１２０をフォトニック結晶線欠陥導波路１５０に対して図２又は図４に示したように、斜めに接続し、更に結合損失を低減することができる。
【００３６】
上記各実施の形態においては、２次元フォトニック結晶について述べたが、本発明は、擬似的な２次元フォトニック結晶であるスラブ型フォトニック結晶にも適用できることは言うもまでもない。このとき、全反射閉じこめ型導波路も有限の厚みを持つので、特にチャネル導波路と呼ばれる。
【００３７】
図６は、スラブ型フォトニック結晶の構造を示す。図中、６０は母体媒質であり、６１は孔、６２は劈開面を示す。この様な有限の厚みを有するフォトニック結晶の場合でも、本発明による全反射閉じ込め型導波路とフォトニック結晶線欠陥導波路の接続部の断面は、２次元フォトニック結晶の場合と同じである。
【００３８】
また、上記実施の形態においては、三角格子フォトニック結晶について述べたが、正方格子や長方格子や斜方格子などのフォトニック結晶の格子の形態が三角格子から微妙に異なる格子のフォトニック結晶についても本発明を適用できることは明らかである。
【００３９】
さらに、フォトニック結晶線欠陥導波路の線欠陥部は、一列のみの線欠陥としたが、２列以上の幅の広い線欠陥についても本発明が適用できることは言うまでもない。また、上記各実施例においては、シリコン（Ｓｉ）を母体材料（母体媒質）として用いたが、他の材料、特に、化合物半導体を用いてもよいことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導波路によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路に全反射閉じ込め型導波路を接続して構成される導波路において、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又は略同一にしたため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。
【００４１】
また、本発明の他の導波路によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅を同一又は略同一にし、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失を低減した構造にしたため、光結合効率を高めることが可能になる。更に、フォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の側面に沿うフォトニック結晶の一列が半円形に切断された構造にしたため、線欠陥部の端面が幅方向に広がりを持たない構造になり、フォトニック結晶表面への漏洩による損失を低減できる。
【００４２】
さらに、本発明の他の導波路によれば、フォトニック結晶線欠陥導波路上に形成された線欠陥部と、これに接続される全反射閉じ込め型導波路の幅が同一であるため、フォトニック結晶線欠陥導波路と全反射閉じ込め型導波路の接続部における反射に起因する結合損失が低減され、光結合効率を高めることが可能になる。更に、全反射閉じ込め型導波路の両側を埋めるように保護部を形成したことにより、光結合損失が低減すると同時に、接合部近傍のフォトニック結晶の機械的強度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例を示す断面図である。
【図２】図１の導波路の変形例である第１の実施の形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図４】図３の導波路の変形例を示す断面図である。
【図５】第２の参考例を示す断面図である。
【図６】スラブ型フォトニック結晶を示す斜視図である。
【図７】２次元フォトニック結晶の構造例を示す断面図である。
【図８】フォトニック結晶線欠陥導波路の一例を示す断面図である。
【図９】全反射閉じ込め型導波路の構成を示す断面図である。
【図１０】従来の導波路を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 高誘電率媒質
２ フォトニック結晶の孔
３ ２次元三角格子フォトニック結晶
４ 線欠陥部
５ フォトニック結晶線欠陥導波路
１０ 全反射閉じ込め型導波路
１００ 導波路
１１０，１４０，１５０ フォトニック結晶線欠陥導波路
１１１ 母体媒質（高誘電率媒質）
１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１５３ 孔
１１３ 線欠陥部
１２０ 全反射閉じ込め型導波路
１３０，１４１ 端面
１５１，１５２ 周辺保護部
Claims (3)
- 高誘電率媒質内にフォトニック結晶による孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴とする導波路であって、前記全反射閉じ込め型導波路は、その導波光の幅方向の波数分布が、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の導波光の幅方向の波数分布と異なっており、前記線欠陥部の軸線に対して０度を除く角度をもって斜めに接続されていることを特徴とする導波路。
- 高誘電率媒質内にフォトニック結晶による孔が所定のパターンで２つのグループに分けて配列され、前記２つのグループの境界部には前記孔を有しない線欠陥部が形成されたフォトニック結晶線欠陥導波路と、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の前記線欠陥部の幅と同一又は略同一の幅を有して前記線欠陥部の端面に接続される全反射閉じ込め型導波路を備えることを特徴とする導波路であって、
前記フォトニック結晶線欠陥導波路は、全反射閉じ込め型導波路を接続する側の端面に沿うフォトニック結晶の一列が半円形に切断された構造であることを特徴とする導波路。 - 前記全反射閉じ込め型導波路は、その導波光の幅方向の波数分布が、前記フォトニック結晶線欠陥導波路の導波光の幅方向の波数分布と異なっており、前記線欠陥部の軸線に対して０度を除く角度をもって斜めに接続されていることを特徴とする請求項２記載の導波路。
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