JP6106107B2 - 光共振器 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態として、2次元三角格子の結晶穴配列のフォトニック結晶基板上において、直線状に連続して3個の結晶穴を欠いた線欠陥領域からなる「L3共振器」を複数配置した場合の適用例を示す。図2は、本発明の第1の実施形態に係るフォトニック結晶共振器導波路を示す平面図である。図2のフォトニック結晶共振器導波路200は、フォトニック結晶基板201の穴列上にL3共振器からなるフォトニック結晶共振器203を等間隔に配置したものである。ただし、フォトニック結晶共振器203は、単位格子ベクトルと異なる方向の直線上に配置されている。フォトニック結晶基板201は、例えばSiやInPなどの半導体基板あるいはSiO2などの誘電体基板に、基本格子要素として結晶穴202が等間隔に形成されている。また、フォトニック結晶基板201の周囲は、空気又はフォトニック結晶基板201よりも低い屈折率を有する半導体材料及び誘電体等を満たすことができる。さらに、結晶穴202は、中空構造又は空気穴とすることができ、その他、フォトニック結晶基板201よりも低い屈折率を有する半導体材料及び誘電体等も充填することもできる。フォトニック結晶基板201および結晶穴202を空気又はフォトニック結晶基板101よりも低い屈折率を有する半導体材料及び誘電体等を満たしたスラブ構造とすることにより、屈折率差により半導体薄膜内に光を閉じ込めることができる。
本発明の第2の実施形態として、2次元四角格子の円筒状の半導体ピラー配列からなるフォトニック結晶基板を用いたフォトニック結晶共振器導波路の適用例を示す。図3は、本発明の第2の実施形態に係るフォトニック結晶共振器導波路を示す平面図である。図3のフォトニック結晶共振器導波路300は、半導体ピラー302を備えるフォトニック結晶基板301に、前記半導体ピラー302よりも半径の大きい半導体ピラー303を等間隔に配置したものである。フォトニック結晶基板301は、例えばSiおよびInPなどの半導体基板の基板面上に、基本格子要素として、円筒状の半導体ピラー302が、周期的に配置されている。半導体ピラー302は、例えばSi等の半導体材料とすることができ、ピラーの半径は、格子定数aの0.2倍であるとする。
ここでは第1の実施形態に関し詳細に解析を行った結果に基づき、発明の効果を述べる。まずはL3共振器を従来手法の通り同一穴列上(Γ−K方向)に直列配置する場合(A)、またAの配置に対し90度直角方向(Γ−X方向)に直列配置する場合(B)、Aの配置に対し30度傾いた方向(Γ―M方向)に直列配置する場合(C)について、有限差分時間領域法(FDTD)で電磁界シミュレーションを行った。このうち共振器の配置が「フォトニック結晶の異なる穴列上に配置」に当てはまるのはCである。
101、201、301 フォトニック結晶基板
102、202 結晶穴
103、203、303、503 フォトニック結晶共振器
204、304 破線
302 半導体ピラー
Claims (4)
- フォトニック結晶基板上に形成された、少なくとも3個のフォトニック結晶共振器であって、前記フォトニック結晶共振器は、前記フォトニック結晶基板の単位格子ベクトルの方向に形成された線欠陥領域からなり、前記線欠陥領域の欠陥は、複数の格子点を用いて形成される、フォトニック結晶共振器を備え、
前記少なくとも3個のフォトニック結晶共振器が光学的に接続されて、結合共振モードを発生させ、前記結合共振モードを伝搬モードとして利用するフォトニック結晶共振器導波路が構成される、光共振器において、
前記少なくとも3個のフォトニック結晶共振器が、前記単位格子ベクトルと異なる方向であって、前記線欠陥領域の長手方向と異なる方向の直線上に等間隔に配置され、前記少なくとも3個のフォトニック結晶共振器が配置される間隔が、2穴列以上である
ことを特徴とする光共振器。 - 前記フォトニック結晶基板は、半導体基板ないしは誘電体基板に、該基板を貫通する結晶穴が周期的に形成されることを特徴とする請求項1に記載の光共振器。
- 前記結晶穴には、前記半導体基板ないしは誘電体基板の材料より低屈折率の半導体材料又は誘電体が充填されることを特徴とする請求項2に記載の光共振器。
- 前記少なくとも3個のフォトニック結晶共振器の線欠陥領域の長手方向と、前記少なくとも3個のフォトニック結晶共振器の各々の中心を結ぶ直線とのなす角が、30度以上であることを特徴とする請求項1に記載の光共振器。
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