JPH07120636A - 光周波数波動伝送線路 - Google Patents
光周波数波動伝送線路Info
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- JPH07120636A JPH07120636A JP5263296A JP26329693A JPH07120636A JP H07120636 A JPH07120636 A JP H07120636A JP 5263296 A JP5263296 A JP 5263296A JP 26329693 A JP26329693 A JP 26329693A JP H07120636 A JPH07120636 A JP H07120636A
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Abstract
供。 【構成】 波長よりも充分に細い径を有する負誘電体媒
質1の回りを、波長よりも薄い厚みを有する正誘電体媒
質2で覆った光波伝送線路を、整合結合部4を介して通
常の光導波路3と接続することによって、負誘電体媒質
1と正誘電体媒質2との界面で効率よく1次元光周波数
電磁波動を励振し伝送させる。
Description
関し、本発明の光周波数波動伝送線路は、例えば高空間
分解の情報書き込み、読み取り、加工、マニピュレーシ
ョン等に利用でき、超小形高性能の光変調器、検波器、
光回路、光読み取りヘッド、光書き込みヘッド、センサ
用ヘッド、STM用光探針、微細加工器、光ピンセット
・マニピュレータ用ヘッド、光ディスク等幅広い応用分
野がある。
イバで代表されるように、主に高屈折率媒質をコアと
し、低屈折率媒質をクラッドとする光閉じ込め型の誘電
体導波路が検討されている。
路内の屈折率不連続部で光が全反射を繰り返すことによ
り、または、レンズ状媒質で光の進行方向を曲げること
等により、光波の横方向への進行や回折広がりを抑え、
光波を等価的に軸方向にのみ伝搬させることが光導波路
の原理になっている。
分)のみならず、若干の横方向伝送成分も定在波となる
もののもつ3次元的な電磁界である。すなわち、波数ベ
クトル(位相定数)の実数部は3次元成分を有する。
横成分は、導波路の断面構造(横方向境界条件)から特
定の値(固有値)に規定され、これによりいわゆる伝搬
モ−ドが規定される。
の太さは原理的に少なくとも半波長程度になる。実際の
例では、例えば光ファイバーのように屈折率変化が小さ
いためクラッドがさらに太くなり、数μm〜十数μmと
μm以上で波長に比べ太くなる。このため光回路、光素
子は光波長に比べて太く、大きくなり、現在サブμmか
らさらに小さくなりつつある半導体電子素子または回路
に比べ高集積化できず、不利と言われている。
いてもこれを集光しても、回折限界によりスポットサイ
ズは波長程度以下にはできず、これが光ディスク、レ−
ザ加工またはマニピュレーション等の空間密度や分解能
を制限しているという課題があった。
来型の光導波路の導波光やその漏れを利用するにして
も、導波路中のビームの太さがやはり半波長程度以下に
はならないため、例えば上記に例示した応用分野におい
ては空間分解能を制限するという課題があった。
光電磁界の漏れ(伝搬せずエバネッセント波と呼ばれ
る)を利用する光走査型トンネル顕微鏡(フォトンST
M)があるが、この場合、小さい穴になればなるほど効
率が低下するという課題があった。
マ媒質として振舞い、近似的に負の誘電率と虚数の屈折
率を有する負誘電体媒質であることが知られている。さ
らに、金属界面に垂直の方向には波数の実数部を持た
ず、この方向には伝搬しない2次元光波(表面波といわ
れる)プラズモンが伝搬することも知られている。そし
てこれを応用した金属薄膜の2次元光波の伝送に関する
研究論文も、例えばフィシ゛カル レヒ゛ューB第33巻第5186〜520
1頁(1986)(PHYSICAL REVIEW B vol33,5186(1986))に報
告されている。
の実部が無視できないため、プラズモン伝送の伝送損失
は102〜104cmー1と従来の光伝送路に比べ桁違いに
伝送損失が多いという欠点があり、10ー1〜10kmー1
程度の低損失の導波路に馴染んでいる一般の研究者の立
場にたてば、プラズモンを用いたこの光導波路は到底使
用できないとみなし、打ち捨てられ研究は進められず、
この損失の大きさを逆用して、表面プラズモンが特定の
偏波になることから、通常の太い誘電体導波路と結合さ
せ、高損失の表面波プラズモンと結合する偏波モードを
カットする導波型の偏波フィルタとして利用されてい
る。
波に対し、波長に比べ桁違いに小さいμmサイズの半導
体電子回路が構成できていることを勘案すると、導波路
の問題さえなければ波長がサブμmの光回路は本来さら
に小さく構成できるはずである。
は、マイクロ波で言う導波管に相当する導波路を光導波
路に用いていることに起因する。実際、波長が数m領域
のVHF帯のテレビセットを金属導波管回路で構成する
と、1部屋程度の大きさの巨大な電子装置になる。
れず細くできる導波路の開発が望まれている。
も太さがμm程度であり、マイクロ波やミリ波の導波路
に比べ充分に細くなっていること、また、現在の光導波
路の代表例である光ファイバーが劇的に低損失で有用
で、あまりにも華々しく登場し、かつ、まだ充分にその
能力を使いきっていない現状から、極細光波伝送線路の
開発研究を進めようという研究者は、本発明者らを除い
てほとんどいなかったようである。
長に制限され細くできないとされていた光導波路または
光ビームの太さの下限を、波長よりはるかに小さくし、
光回路の小型化が計れ、極微細の光波伝送線路周囲また
は先端部近傍における光電磁界が光波長に比べ充分に小
さい範囲に局在できることを利用した各種デバイスに適
用できる光波伝送線路を提供することを目的とする。
め、本発明は次の光波伝送線路である。
と、誘電率が正の正誘電体媒質とを含み、負誘電体媒質
が、負誘電体媒質の長手方向に交差する少なくとも一断
面の対角線、長軸または直径の何れかが、光波長よりも
小さい柱形状を有し、少なくともこの断面付近の負誘電
体媒質を、正誘電体媒質で覆う、または、誘電率の実数
部が負の負誘電体媒質と、誘電率が正の正誘電体媒質と
を含み、負誘電体媒質の少なくとも一断面の対角線、長
軸または直径の何れかが、光波長よりも小さい内径を有
する筒形状を有し、少なくとも負誘電体媒質が正誘電体
媒質を覆った光周波数波動伝送線路。
と、誘電率が正の正誘電体板との境界面にプラズモン表
面波を伝送する伝送線路であって、正誘電体板の主伝搬
方向に交差する断面の一部に、周辺部に比べ等価的に屈
折率が高い屈折率分布を付与、または、誘電率の実数部
が負の負誘電体板と、誘電率が正の正誘電体板Aと、こ
の正誘電体板Aよりも低い屈折率を有する正誘電体板B
とを含み、負誘電体板と正誘電体板Aとの境界面にプラ
ズモン表面波を伝送する伝送線路であって、正誘電体板
Aの主伝搬方向に交差する断面の一部に負誘電体板を存
在させ、この負誘電体板の正誘電体板Aと接触しない面
を正誘電体板Bで覆った光周波数波動伝送線路。
る負誘電体媒質と、誘電率が正の正誘電体媒質の境界部
での相互作用に基づく。
径を有する負誘電体(負誘電体が柱形状の場合)もしく
は負誘電体(負誘電体が筒形状の場合)の何れかの境界
面に沿って軸方向にのみ伝送し、径方向にはどの方向に
も伝送できなく、軸方向にのみ位相定数を有する形状、
または、正誘電体板と負誘電体板とが接合した形状を有
する。
の指数関数または双曲線関数に対応して、界分布は従来
のベッセル型とは異なり変形ベッセル関数状の径方向分
布となるため、半波長程度あるいはそれ以上の厚さの正
誘電体を内部に含み、内部で全反射を繰り返す従来の3
次元光波円筒導波路とは全く導波原理が異なる。
体表面に光を照射することにより負誘電体内部に生じる
光周波数で振動する分極が、近くの分極を励起し、これ
をリレーしてゆく分極波伝送となる。従って、境界で反
射する以外は自由空間の電磁波伝搬と同じように伝搬す
る従来の光導波とは全く原理がことなり、本発明の光波
伝送線路の伝送路の太さは波長による制限は生じない。
では、導波路を波長よりいくら細くしてもカットオフは
生じないため、波長に制限されること無く細い光波伝送
線路が構成でき、波長に制限されずに高密度の光回路が
構成できる。
内で光回路を作成できる非常に小さな光回路であるた
め、mm程度、場合によっては波長程度の距離だけ伝搬
すれば充分であり、通常では使いものにならないとして
考慮対象外であった大きい伝送損失であっても使用で
き、この表面波をもっと活用することが本発明のモティ
ベーションであり、ユニークなところでもある。
発明者が推奨し、光周波数帯での電圧・電流を低周波ま
たは直流と同様に伝送させる光伝送線路は、特許第16
23538号で既に本発明者が取得しているが、本発明
は波長制限がないと言う点で上記特許に若干関連するも
のの、その発想を構造および導波原理が異なるプラズモ
ン導波路または分極導波路にまで発展させたものであ
り、両者は異なる。
一実施例を示す。図1は、柱形状の負誘電体媒質1の回
りを正誘電体媒質2が取り囲み、一方の端から結合整合
部4を介して光ファイバ等の光導波路3と結合してい
る。
体媒質2内に針金状の負誘電体媒質1が埋め込められた
構造であってもよく、また例えば図3に示したように保
護用クラッド5を正誘電体媒質2のクラッドの外側に具
備していても良いこと勿論である。
一実施態様を示す。図4は、柱形状の正誘電体媒質2の
回りを負誘電体媒質1が取り囲み、一方の端から結合整
合部4を介して光ファイバ等の光導波路3と結合してい
る。すなわち、負誘電体媒質1が筒形状の場合である。
媒質1の厚みは、例えば図5に示したように薄い場合で
あってもよく、また例えば図6に示したように保護用ク
ラッド5が、正誘電体媒質2を取り囲む負誘電体媒質1
の外側に具備していても良く、さらに図6の保護用クラ
ッドが正誘電体媒質であっても良い。
に示したような負誘電体媒質1が柱形状である場合には
当該柱形状の伝送方向に交差する断面の大きさ、また
は、例えば図4に示したような負誘電体媒質1が筒形状
を有する場合には伝送方向に交差する断面の孔の大きさ
であり、何れも光の波長より小さいことである。従っ
て、例えば図6に示した保護用クラッド5が正誘電体媒
質の場合には、この正誘電体媒質も光の波長よりも小さ
い形態であっても良く、また、例えば図3に示した保護
用クラッド5が負誘電体媒質であっても良いこと勿論で
ある。
1の伝送方向に交差または直交する断面形状、または例
えば図4に示した負誘電体媒質1の伝送方向に交差また
は直交する孔の断面形状は、円形、楕円形または多角形
等の何れの形状であっても良く、図1の負誘電体媒質2
の断面方向の太さ、または、図4の負誘電体媒質1の内
径の直径、長軸または対角線等の断面方向の距離が、波
長よりも小さい形状であれば良い。
通常の金属、合金、半導体等が適用でき、何等特殊な材
料ではない。しかし、例えば図1に示したように波長よ
りも小さい外径に加工する必要性、または図4に示した
ように波長よりも小さい内径に加工する必要性があるた
め、加工性に優れた材料が好ましい。
ては、一般に光ファイバもしくは導波路として適用でき
る材料でよく、例えばLiNbO3,LiTaO3等のよ
うに用いる波長に光学的透明な材料、石英、アルミナ、
マグネシア、ジルコニア、フッ化マグネシウム、カルコ
ゲン化合物、各種ガラス等の無機化合物、ポリメチルメ
タクリル樹脂、ポリスチレン等の高分子化合物等が適用
される。
媒質2は、真空あるいは空気であってもよく、この場合
には例えば図1では単に負誘電体媒質1の細線、図4で
は単に中空の負誘電体媒質1となる。
4は、負誘電体媒質1および正誘電体媒質2で構成され
る本発明の光波伝送線路と通常の導波路3とを結合し、
本発明の光波伝送線路と導波路3との間の伝送インピー
ダンスの整合をはかり、光パワーが必要なだけ相互間に
結合伝送できる構造であれば何れであってもよく、本発
明の本質ではない。
に付いても、従来の光導波路が適用でき、本発明の本質
ではない。
例えば光ヘッドとして用いる場合の対象物としては、金
属材料、半導体材料を始め絶縁体材料の何れであっても
適用できる。
えば光ヘッドに適用する場合には、対象物に対向する柱
形状を有する負誘電体媒質、または、筒形状を有する負
誘電体媒質の何れかは、正誘電体媒質の端部から露出さ
せる必要がある。また、負誘電体媒質が柱形状を有する
場合、当該露出部近傍の負誘電体媒質の太さ、または、
負誘電体媒質が筒形状を有する場合、当該露出部近傍の
筒形状の内径の何れかが、光波長よりも小さいと好まし
いこと勿論である。
ば図7〜図13に示したような組み合わせの形態であっ
ても良い。
誘電体媒質1の回りを正誘電体媒質2で囲み、さらに当
該正誘電体媒質2の外側に別の負誘電体媒質1’が囲ん
だ形態である。図8に示した形態は、外側の負誘電体媒
質1’の厚みが薄い形態である。
体媒質1の外側を正誘電体媒質2で囲み、当該正誘電体
媒質2の外側を別の負誘電体媒質1’で囲み、当該負誘
電体媒質1’の外側を別の正誘電体媒質2’で囲み、正
誘電体媒質2’の外側を他の負誘電体媒質1”で囲んだ
形態である。図10に示した形態は、内径が波長よりも
小さい負誘電体媒質1の内部および外部を各々正誘電体
媒質2および2’を配し、正誘電体媒質2’の外側に別
の負誘電体媒質1’で囲んだ形態である。
1’を平行に配した形態、すなわち正誘電体媒質が空気
または真空の形態である。図12は、図11の負誘電体
媒質1および1’が筒形状である場合であり、正誘電体
媒質2および2’を積極的にいれてもよく、また空気ま
たは真空であっても良い。さらに、図13は、複数本の
負誘電体媒質1および1’の回りを正誘電体媒質2で囲
み、当該正誘電体媒質2の回りを別の負誘電体媒質1”
で囲んだ形態である。
すると、図1または図4のような単層構造に比べると発
生するプラズモンを強力にできるため好ましい。
対しては、例えば図14(a)に示したような方形の正
誘電体導波路では、図14(b)に示したように電磁波
の横方向分布は、コア内部ではジグザグに進行し定在波
形で正弦波関数になり、この外側のクラッド部では図1
4(c)に示したように指数関数状に減衰している。
ば円筒形状のような筒形状の正誘電体導波路では、図1
5(b)に示したようにコア内部ではジグザグに進行
し、界分布はこれに対応して図15(c)に示したよう
にベッセル関数形(コア部ではベッセル関数、外部では
ノイマン関数)である。
属を用いた導波路もよく利用され、前者に対応するもの
として金属方形導波路、波長程度の径を有する金属円柱
としては図17(a)および図17(b)に示したよう
なクーボー線路、波長程度の内径を有する円筒形の導波
路としては図16(a)および図16(b)に示したよ
うなホロー導波路が知られており、界分布はそれぞれ図
17(c)または図16(c)に示したようになる。
これらは図1または図4と類似しているかのように見受
けられるが、マイクロ波または遠赤外域の波長域では負
誘電体の性質はなく導電率の非常に大きい導体として作
用し、等価的にジグザグで進む3次元電磁波の完全反射
板として導波路の境界を形成しているため、例えばマイ
クロ波導波管とガス管の違いのように、これら両者は全
く異なるものである。また、導波路には口径に依存する
遮断波長が存在し、口径が半波長程度以上でないと伝送
できない。
は基本的にはマイナスの誘電率を持つ負誘電体として作
用する他、高密度プラズマも負誘電体として作用する。
電率を有する通常の光学透明媒質(正誘電体2)から負
誘電体媒質1に光波が入射すると、光電磁波は図18
(b)に示したように負誘電体媒質1内部に指数関数的
に染み込むものの、結果としては例えば電離層と同様に
全反射されて内部には伝搬できない。
(a)に示したように、負誘電体媒質1内部境界面近傍
と正誘電体媒質2内部境界近傍との界面に沿ってのみ表
面波の形で伝搬できる表面プラズモンといわれる表面波
が存在可能であり、境界面に対して直行する横方向に
は、図19(b)に示したように、負誘電体媒質1内も
正誘電体媒質2内も正弦波的振動無しに指数関数的に減
衰し、2次元光波(正確には2次元光波は電磁波である
が光ではなく、光周波数で伝搬するプラズマ波)とな
る。
に示したように、負誘電体媒質1薄板と正誘電体媒質2
薄板との間隙では、近接した負誘電体・正誘電体境界が
2面できるため、2つの境界面の表面波が結合し、これ
に代わる偶奇性の異なる2つの2次元光波モードを図2
0(b)および図21(b)に示すように構成する。
媒質1の誘電率の絶対値の大小関係に依存はするが、図
20(a)および図21(a)の何れの場合であって
も、板厚および間隙を光波長に比べ充分に小さくして
も、伝送遮断が生じないモードが存在する。
境界面、あるいは図20(a)および図21(a)を細
く円筒状に巻いた負誘電体媒質1の外径、または内径を
波長に比べ充分に小さくしたものであり、径方向にはど
の方向にも伝送できないため、軸方向にのみ位相定数を
有する1次元波動伝送路になる。
(a)、(b)は、図19(a)をプラズモン伝搬方向
に平行な軸を中心に、それぞれ負誘電体媒質または正誘
電体媒質の何れかを内側にして巻いた形態の要部断面図
をそれぞれ(a)と要部側面図をそれぞれ(b)に示
し、また図24(a)、(b)および図25(a)、
(b)は、各々図20(a)および図21(a)の2次
元光波の伝搬方向に平行な軸を中心に小さく巻いた形態
に相当する。直角座標形の指数関数または双曲線関数に
対応して、界分布は図22(c)、図23(c)、図2
4(c)および図25(c)に示したような変形ベッセ
ル関数(Kn(αr)、In(αr)但しαは定数)状の
径方向分布となる。従って、半波長程度の厚さの正誘電
帯を内部に含む従来の3次元光波円筒導波路とは全く導
波原理が異なる。
線路は、例えば短焦点凸レンズで光ビームを対象物に集
光する等のように、レーザ光が小さいサイズのスポット
に集光できることを利用している光機器の、微細サイズ
光ヘッドの最先端部に広く応用できる。
光ヘッドに適用した図26、図27および光STMの光
ヘッドに適用した図28に示したように、従来の光ヘッ
ド先端部として応用できる。すなわち、図26は一般的
な自由伝搬型光ヘッド、図27は導波路型光ヘッド、ま
た図28はエバネッセント型光STMヘッドに利用でき
る。
路を適用すると、例えば図29および図30に示したよ
うな形態をとり得る。すなわち、図29では基本的には
図1〜図10の構成がそのまま適用でき、何れも構成が
極めて単純にすることができる。
路部が非常に細く、また機械的強度に劣る、あるいはデ
ィスク等の対象物を傷つけ安い等の点を解決する手法と
して、例えば図30に示すような伝送線路の外側に光が
進入し難い材料の保護層を装荷し、太くした構造も有効
になる。
ヘッド先端は1次元伝送線路を切断したままであるが、
例えば図31、図32または図33に示したような伝送
線路の断面を球面あるいは楕円体面状に面とりする構造
も有効である。
に適用した場合、30nm程度の電磁界スポットサイズ
となるため、ビーム径が1μm程度以上の現行の方法に
比べ、約1000倍の空間密度が向上でき、例えば1枚
の音楽用CDで、数百Gビットの容量にでき、1カ月以
上の連続演奏が可能となる。
は本発明の第2の実施態様の内、負誘電体板1が正誘電
体板2およb2’(すなわち正誘電体AおよびB)に覆
われた形態の実施例を示し、図38、図39、図40、
図41、図42、図43および図44は本発明の第2の
実施態様の内、負誘電体板1と正誘電体板とが境界面を
形成した形態の実施例を示す。
形態、図36および図37は図20および図21の形態
の正誘電体と負誘電体板の何れかの一部を、進行方向に
長い棒板状に残し、周辺部を除去し、除去した部分に元
からある正誘電体の屈折率よりも小さい屈折率を有する
正誘電体を装荷したものである。なお、元からある正誘
電体の屈折率よりも小さい屈折率を有する正誘電体とし
ては、真空または空気でもよい。
よび図40は、それぞれ図19、図20および図21の
形態の正誘電体板2と負誘電体板1との両方を、光進行
方向に長い板状に切った形態である。この場合の周囲に
は、空気または真空は勿論のこと、棒状の正誘電体より
低屈折率を有する正誘電体を配してもよい。
との水平境界面に平行で、かつ主伝送方向に垂直な方向
に等価屈折率の分布を生ぜしめ、正誘電体板2の一部を
等価的に高屈折率として、この方向に従来の光導波路で
用いられる光閉じ込め効果を与える。
4に示したように、それぞれ上述した図36、図37、
図38、図39および図40における元からある正誘電
体板2の屈折率よりも小さい屈折率を有する正誘電体板
2’として、真空または空気の何れかの場合であり、こ
のように真空または空気であってもよいこと勿論であ
る。
負誘電体板1と正誘電体板2とを接するとき、この境界
面に表面プラズモンなる2次元光波が伝送可能なこと
は、本発明の第1の形態と同様の作用効果である。
型的なプラズモン伝送モデルでは、境界面に垂直なx方
向には電磁界が指数関数的な減衰をするのみで伝送しな
いが、y−z平面内では全く自由に伝送できる。そこで
主伝送成分を軸(図では一例としてz軸)としてこの境
界面に巻き、y−z面内では何れの方向にも伝送成分を
持たなくしたのが本発明の第1の形態の1次元光波伝送
線路である。
ような構成では、y方向には従来の誘電体導波路におけ
るように等価的な屈折率分布が設けられているため、y
方向には定在波形の界分布でコア部では位相定数実部に
y成分があり、y方向には従来形の光閉じ込めが行われ
る。この結果、光波はx方向には表面波として波長に比
べはるかに薄く閉じ込められ、y方向には従来の光導波
路と同程度の太さ(すなわち波長程度)に閉じ込められ
る偏平な2次元光波伝送線路となる。
負誘電体の板と、誘電率が正である正誘電体の板との境
界面に伝送できるプラズモン表面波に対し、境界面に平
行で主伝送方向に直行する方向に正誘電体板に対しその
一部が周辺に比べ等価的に屈折率が高くなるよう屈折率
分布を与えた形態、または、正誘電体1(すなわち正誘
電体A)の板と、この正誘電体1よりも低い屈折率を有
する別の正誘電体2(すなわち正誘電体B)の板とを接
合し、正誘電体2の板の一部に負誘電体板を存在させた
形態の何れかの形態をとる2次元光波伝送線路が作製で
きる。
行する2方向に対し、一方の方向に対しては負誘電体と
正誘電体との境界により、表面波として光波を閉じ込
め、これと直行するもう一方の方向に対しては、従来の
光導波路と同様の屈折率分布による光波閉じ込めを行う
光波伝送線路である。
することができるため、この方向に多層構造をとること
も可能であり、このような多層構造も本発明に含まれる
こと勿論である。また、等価屈折率分布は、勾配型また
は階段的分布の他、通常の光導波路で用いられているよ
うな手法であってもよい。
次元光波導波路に比べ、導波光ビームの断面積を小さく
することができ、高密度光回路が構成できる他、加工
器、センサ、マニピュレータ等に応用できる。
2の実施態様において、負誘電体板の一部が正誘電体板
の中に入り込んでいても良いこと当然である。
は、負誘電体板と正誘電体板との境界面でプラズモン表
面波を伝送することが要件であり、この境界面に交差す
る方向の導波路に厚さは用いる波長よりも充分に小さく
できる。
態、および第2の形態でいう「光波長よりも小さい」と
は、実際の回路等に適用する場合の損失を考慮した大き
さを想定すると、用いる波長の1/3程度以下が好まし
い。
は、入力エネルギーとして光を用い出力として局所電磁
界が得られ、極微細な部分に効果が発揮できるため、微
細加工用、光回路用、超空間分解能を有する情報書き込
みまたは読取用、センサ用、超小形光変調起用等の光ヘ
ッドに適用できる。
明の第1の形態の光周波数波動伝送線路を作成すること
ができる。
径3.5mmの銀細線を挿入し、次にこの銀細線を挿入
した石英管を、真空ポンプで脱気し封止する。
約2000℃に加熱し中空部をつぶすいわゆるコラプシ
ングを施し、プリフォームを得ることができる。
000℃に加熱しながらダイスに通しながら引張り、石
英の外径30nm、銀の外径(すなわち石英の内径)2
0nmの図1に示したような本発明の光周波数波動伝送
線路を得ることができる。
伝送線路を、長さ100μmに切断したとするとその伝
送による損失は1/10程度と見積られ、その一端から
発振波長0.8μm、1mWのGaAs半導体レ−ザ素
子を光源とし、ロッドレンズを介して通常の光ファイバ
ーを用い、本発明の光周波数波動線路に100μW入力
したとすると、結合損失を考慮しても数十μW程度の光
出力が他端から得られ、100μm程度以内の光回路で
あれば充分動作できることを確認できる。
は、、例えば各種記録媒体の光書き込みまたは読取用光
ヘッド、加工用光ヘッド、センサ用光ヘッド、STM用
光探針、マニピュレータ用光ヘッド等の各種光ヘッド等
に応用できる可能性も確認した。
質2を例えば低融点ガラスを適用し、銀管に充填させ実
施例1と同様な手法で本発明の光周波数波動伝送線路が
製造でき、また例えば図34の形態は、例えば負誘電体
板上に、用いる光に対して透明で屈折率が異なる物質を
例えばスパッタリング法等で成膜することで作成でき、
さらに例えば図41の形態は、例えば金属等の負誘電体
板の上にスパッタリング法等で正誘電体を形成する等の
手法で作成できる。
正の正誘電体媒質とを含み、負誘電体媒質が、負誘電体
媒質の長手方向に交差する少なくとも一断面の対角線、
長軸または直径の何れかが、光波長よりも小さい柱形状
を有し、少なくともこの断面付近の負誘電体媒質を、正
誘電体媒質で覆う、または、誘電率の実数部が負の負誘
電体媒質と、誘電率が正の正誘電体媒質とを含み、負誘
電体媒質の少なくとも一断面の対角線、長軸または直径
の何れかが、光波長よりも小さい内径を有する筒形状を
有し、少なくとも負誘電体媒質が正誘電体媒質を覆った
光周波数波動伝送線路。
と、誘電率が正の正誘電体板との境界面にプラズモン表
面波を伝送する伝送線路であって、正誘電体板の主伝搬
方向に交差する断面の一部に、周辺部に比べ等価的に屈
折率が高い屈折率分布を付与、または、誘電率の実数部
が負の負誘電体板と、誘電率が正の正誘電体板Aと、こ
の正誘電体板Aよりも低い屈折率を有する正誘電体板B
とを含み、負誘電体板と正誘電体板Aとの境界面にプラ
ズモン表面波を伝送する伝送線路であって、正誘電体板
Aの主伝搬方向に交差する断面の一部に負誘電体板を存
在させ、この負誘電体板の正誘電体板Aと接触しない面
を正誘電体板Bで覆った光周波数波動伝送線路である。
ルギーを波長に制限されることなく細い伝送線路に詰め
込み伝送でき、その先端部ではもれ光電磁界を波長に比
べ非常に小さい空間範囲に局在および集中させることが
でき、充分なエネルギを付与することができる。
磁波応答を感知することが可能となり、超高精度のセン
サヘッド、高密度光集積回路等の光学装置への展開が可
能となる。
でも、導波光ビームの断面積を小さくすることができ、
高密度光回路の構成を可能にできる効果がある。
における一接続例の概念斜視図
の要部拡大概念斜視図
の要部拡大概念斜視図
例における一接続例の概念斜視図
の要部拡大概念斜視図
の要部拡大概念斜視図
の要部拡大概念斜視図
の要部拡大概念斜視図
の要部拡大概念斜視図
例の要部拡大概念斜視図
例の要部拡大概念斜視図
例の要部拡大概念斜視図
例の要部拡大概念斜視図
手方向の断面図 (b)は従来の光導波路の構成を説明する側面断面図 (c)は従来の光導波路の界分布の例を示す概念グラフ
手方向の断面図 (b)は従来の光導波路の構成を説明する側面断面図 (c)は従来の光導波路の界分布の例を示す概念グラフ
成を説明する長手方向の断面図 (b)は従来のマイクロ波ミリ波導波路の構成を説明す
る側面断面図 (c)は従来のマイクロ波ミリ波導波路の界分布の例を
示す概念グラフ
ー線路の構成を説明する断面図 (b)は従来のマイクロ波ミリ波伝送クーボー線路の構
成を説明する側面断面図 (c)は従来のマイクロ波ミリ波伝送クーボー線路の界
分布の一例を示す概念グラフ
挙動を説明する側面断面図 (b)は同反射面における電界の挙動を示す概念グラフ
込みを説明する断面側面図 (b)は同表面波の電界法線成分の概念グラフ
境界平面が平行にある場合の構成を説明する側面断面図 (b)は同構成における2次元光波(2つのプラズモン
表面波の結合したもの)の様子を示す概念グラフ
が平行にある場合の他の構成を説明する説明する側面断
面図 (b)は同構成における2次元光波(2つのプラズモン
表面波の結合したもの)の様子を示す概念グラフ
施例の挙動を説明する断面図 (b)は同1次元光波伝送線路の一実施例の挙動を説明
する側面断面図 (c)は同実施例の1次元光波の電界成分の概念グラフ
施例の挙動を説明する断面図 (b)は同1次元光波伝送線路の一実施例の挙動を説明
する側面断面図 (c)は同実施例の1次元光波の電界成分の概念グラフ
施例の挙動を説明する断面図 (b)は同1次元光波伝送線路の一実施例の挙動を説明
する側面断面図 (c)は同実施例の1次元光波の電界成分の概念グラフ
施例の挙動を説明する断面図 (b)は同1次元光波伝送線路の一実施例の挙動を説明
する側面断面図 (c)は同実施例の1次元光波の電界成分の概念グラフ
適用した一応用例を説明する構成図
適用した別の応用例を説明する構成図
構成を示す要部拡大概念断面図
の構成を示す要部拡大概念断面図
の構成を示す要部拡大概念断面図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
例の概念斜視図
説明する図
Claims (9)
- 【請求項1】誘電率の実数部が負の負誘電体媒質と、誘
電率が正の正誘電体媒質とを含み、前記負誘電体媒質
が、前記負誘電体媒質の長手方向に交差する少なくとも
一断面の対角線、長軸または直径の何れかが、光波長よ
りも小さい柱形状を有し、前記断面付近の前記負誘電体
媒質を前記正誘電体媒質で覆ったことを特徴とする光周
波数波動伝送線路。 - 【請求項2】誘電率の実数部が負の負誘電体媒質と、誘
電率が正の正誘電体媒質とを含み、前記負誘電体媒質が
筒形状を有し、前記筒形状の長手方向に交差する少なく
とも一断面の対角線、長軸または直径の何れかが、光波
長よりも小さい内径を有する筒形状を有し、少なくとも
前記負誘電体媒質が前記正誘電体媒質を覆ったことを特
徴とする光周波数波動伝送線路。 - 【請求項3】柱形状を有する負誘電体媒質、または、筒
形状を有する負誘電体媒質の何れかを、正誘電体媒質の
端部から露出させたことを特徴とする請求項1または2
何れかに記載の光周波数波動伝送線路。 - 【請求項4】柱形状または筒形状の何れかを有する負誘
電体媒質を、複数個平行に配列したことを特徴とする、
請求項1〜3何れかに記載の光周波数波動伝送線路。 - 【請求項5】誘電率の実数部が負の負誘電体板と、誘電
率が正の正誘電体板との境界面にプラズモン表面波を伝
送する伝送線路であって、前記正誘電体板の主伝搬方向
に交差する断面の一部に、周辺部に比べ等価的に屈折率
が高い屈折率分布を付与したことを特徴とする光周波数
波動伝送線路。 - 【請求項6】誘電率の実数部が負の負誘電体板と、誘電
率が正の正誘電体板Aと、前記正誘電体板Aと異なる屈
折率を有する正誘電体板Bとを含み、前記負誘電体板と
前記正誘電体板Aとの境界面にプラズモン表面波を伝送
する伝送線路であって、前記正誘電体板Aの主伝搬方向
に交差する断面の一部に前記負誘電体板を存在させ、前
記負誘電体板の前記正誘電体板Aと接触しない面を、前
記正誘電体板Bで覆ったことを特徴とする光周波数波動
伝送線路。 - 【請求項7】正誘電体板または正誘電体板Aの何れかと
負誘電体板との境界面の少なくとも一部が、前記正誘電
体板の凹部または前記正誘電体板Aの凹部の何れか中に
存在することを特徴とする、請求項5または6何れかに
記載の光周波数波動伝送線路。 - 【請求項8】主伝搬方向および正誘電体板と負誘電体板
との境界面に交差する方向の導波路の厚さが、光波長よ
りも小さいことを特徴とする、請求項5〜7何れかに記
載の光周波数波動伝送線路。 - 【請求項9】負誘電体板と正誘電体板とを複数枚積層し
たことを特徴とする、請求項5〜8何れかに記載の光周
波数波動伝送線路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26329693A JP3391521B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 光周波数波動伝送線路 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP26329693A JP3391521B2 (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 光周波数波動伝送線路 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07120636A true JPH07120636A (ja) | 1995-05-12 |
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ID=17387508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005114768A (ja) * | 2003-10-02 | 2005-04-28 | Fdk Corp | プラズモンモード光導波路 |
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-
1993
- 1993-10-21 JP JP26329693A patent/JP3391521B2/ja not_active Expired - Fee Related
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