JP3857288B2 - フォトニック結晶光導波路 - Google Patents
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Description
オー・プラス・イー、2001年、23巻、9号、1061頁
nB=2.18、tB=0.5a
このような物質5aおよび物質5bの層を交互に重ねた周期aの多層構造5について、Z軸方向(X軸方向も同じ)における平面波法による第1〜第3バンドについてのバンド計算の結果が、図2および図3に示されている。ここで、TE偏光とは電場の向きがX軸方向である偏光を、TM偏光とは磁場の向きがX軸方向である偏光を表わしている。
なお、以上は、TE偏光について図2を用いて説明したが、図3からわかるように、TM偏光においてもTE偏光と同様の関係があるが、説明は省略する。
位相変調部として位相格子6を用いているが、位相変調部の条件について具体的に説明する。
tA+tB=tC+tD
の条件を満たし、かつ物質5aと物質5cとのY軸方向中心、および物質5bと物質5dとのY軸方向中心はそれぞれ一致している。これにより、位相格子6と1次元フォトニック結晶1の周期が同調している。
ここで、λ0/nG<aの条件であれば、空間18の厚さGは、媒体中の波長(λ0/nG)を基準として、その5倍以内であることが望ましい。厚さGが大きすぎると、±1次回折光が互いに大きく離れてしまい、干渉波の形成される部分が減ってしまう。
例えば、図4で示しているようなコアである1次元フォトニック結晶15は、X軸方向とY軸方向の構造に大きな違いがある。そのため、偏光方向により実効屈折率や群速度は異なる値となる。これは、図2(TE偏光)と図3(TM偏光)との特性が異なることからも明らかである。したがって、本実施の形態にかかるフォトニック結晶光導波路においては、光導波路部の偏光モードによる差をなくすために、修正用の複屈折素子を光路の途中に挿入することが好ましい。なお、複屈折素子としては、例えば、複屈折結晶、構造性複屈折素子またはフォトニック結晶などを用いることができる。
Claims (18)
- 導波光の伝搬方向に垂直な少なくとも一方向に屈折率周期性を有し、前記導波光の伝搬方向には一様な屈折率を有する構造のフォトニック結晶からなるコアと、前記導波光を前記コア内に閉じ込めるために、前記コアに接して設置されているクラッドとを有する光導波路部を備えたフォトニック結晶光導波路であって、
前記コアの光入射面に近接もしくは接触するように設置された、前記コアの屈折率周期と同調されるような屈折率周期を有する位相格子である入射側位相変調部を備えたことを特徴とするフォトニック結晶光導波路。 - 前記コアには、前記導波光の伝搬方向におけるフォトニックバンドが存在し、
前記入射側位相変調部は、入射した導波光を位相変調して、前記光導波路部の前記コアに伝搬させ、
前記コアは、前記位相変調された導波光のエネルギーの全部もしくは半分以上が高次の前記フォトニックバンドに属する波動を伝搬させる、請求項1に記載のフォトニック結晶光導波路。 - 前記入射側位相変調部は、前記コアと同一の構造を有し、前記コアと同一の屈折率周期を有する位相格子である、請求項1に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記入射側位相変調部は、前記コアの光入射面側の端部近傍を切断して、分離した部分である請求項1に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記コアは、前記位相変調された導波光の低次側から二番目の結合性フォトニックバンドに属する波動を伝搬させる、請求項2に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記導波光が出射される前記コアの出射面に、近接もしくは接触するように設置された出射側位相変調部をさらに備えている、請求項1に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記出射側位相変調部は、前記コアの出射面から出射された光を平面波に変換する、請求項6に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記出射側位相変調部は、前記コアの屈折率周期と同調されるような屈折率周期を有する位相格子である、請求項6に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記出射側位相変調部は、前記コアと同一の構造を有し、前記コアと同一の屈折率周期を有する位相格子である、請求項6に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記出射側位相変調部は、前記コアの光出射面側の端部近傍を切断して、分離した部分である請求項6に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記クラッドは、前記導波光の伝搬方向に垂直な少なくとも一方向に屈折率周期性を有し、前記導波光の伝搬方向には一様な屈折率を有するフォトニック結晶よりなる、請求項1に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記コアは、光学的非線形作用を有する活性物質を含有している、請求項1に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記コアは、前記導波光の伝搬方向に垂直な一方向もしくは二方向に屈折率周期性を有し、前記導波光の伝搬方向には一様な屈折率を有する多層膜層である、請求項1に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記光導波路部は、断面が略円形であるファイバ状であって、前記コアはファイバ状で、前記コアの外周に前記クラッドが形成されていて、
前記コアおよび前記クラッドは、前記導波光の伝搬方向には一様な屈折率を有する、請求項11に記載のフォトニック結晶光導波路。 - 前記コアおよび前記クラッドの各屈折率周期は、前記導波光の伝搬方向に平行である前記光導波路部の中心軸に対して、対称である、請求項14に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記光導波路部は、断面が略円形であるファイバ状の均質物質を備え、前記均質物質には、その長手方向に沿って複数の空洞が形成されていて、前記複数の空洞は、前記導波光の伝搬方向に平行である前記光導波路部の中心軸に対して対称となるように形成されている、請求項15に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記空洞の全部もしくは一部に流動性物質が充填されている、請求項16に記載のフォトニック結晶光導波路。
- 前記光導波路部の断面における屈折率は、前記導波光の伝搬方向に平行である前記光導波路部の中心軸からの距離に対して周期的かつ同心円状に変化している、請求項15に記載のフォトニック結晶光導波路。
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