JPWO2006080532A1 - 2次元フォトニック結晶 - Google Patents
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Abstract
Description
a) 本体がスラブ状の複屈折材料から成り、
b) 電界が本体に垂直な方向に振動する光に対する屈折率と、電界が本体に平行な方向に振動する光に対する屈折率が異なるように該複屈折材料の向きが設定されており、
c) 前記本体に、本体とは屈折率が異なる異屈折率領域が多数周期的に配置されており、
d) 前記異屈折率領域の形状及び配置が、TM偏波に対するフォトニックバンドギャップとTE偏波に対するフォトニックバンドギャップが共通のエネルギー領域を有するように設定されている、
ことを特徴とする。
12、32a、32b、52…TM-PBG
13、33a、33b、53…完全PBG
20…2次元フォトニック結晶
21、45…本体
22、46…空孔
23…導波路
24…共振器
41…基板
42…イオンビーム
43…柱状微結晶
44…Si-配向性柱状構造体
本発明では、本体に複屈折材料を用い、垂直方向の屈折率n⊥及び平行方向の屈折率n//を適切に設定することにより、TE-PBG及びTM-PBGを独立に調整することができる。それにより、等方性材料を用いる場合よりも容易に、大きな完全PBGを有する2次元フォトニック結晶を得ることができる。このような2次元フォトニック結晶により、波長及び偏光面が異なる多数種の光を分波・合波することのできる波長合分波器を得ることができる。
図3(a)は第1の実施例の2次元フォトニック結晶20の平面図である。第1実施例の2次元フォトニック結晶20の本体21の材料にはルチル(TiO2)を用いる。ルチルは正方晶系の一軸性結晶であり、その有効屈折率は1.55μm帯の光に対して常光線屈折率noが2.45、異常光線屈折率neが2.71である。ルチルの場合、noは結晶のc軸に垂直な方向の光に対する屈折率、neはc軸に平行な方向の光に対する屈折率である。スラブ状の本体21は、ルチル結晶のc軸が本体21に平行な方向かつΓ−J方向を向くように形成する(図3(b))。このようにルチル結晶が配向したスラブは、通常のTiO2膜の製造方法を用いて作製することができる。なお、TiO2にはルチルとは結晶構造が異なるアナターゼがあるが、アナターゼはnoとneの差がわずかである(no=2.554, ne=2.493)ため、第1実施例では上述の通りルチルを用いる。
まず、Siから成る配向性柱状構造体の製造方法について、図5を用いて説明する。SiO2から成る基板41上に、基板41の表面に対して斜め方向にSiのイオンビーム42を照射する(a)。これにより、Siの柱状の微結晶43が基板41の表面に対して斜め方向に成長したSi-配向性柱状構造体44が得られる(b)。イオンビーム42の入射角(基板41表面への垂線とイオンビーム42の成す角)αを大きくする程、柱状微結晶43の成長角(基板41表面の法線と柱状微結晶43の長軸の成す角)θも大きくなる。イオンビーム42の入射角を90°近くにすることにより、θ=58〜59°のSi-配向性柱状構造体が得られる。なお、Si-配向性柱状構造体については、『1997年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集』第174頁(講演番号C-3-65)『大きな偏光分離特性を有する斜め配向柱状Si膜の作製』(著者:青柳知行他)に詳細に記載されている。
Claims (8)
- a) 本体がスラブ状の複屈折材料から成り、
b) 電界が本体に垂直な方向に振動する光に対する屈折率と、電界が本体に平行な方向に振動する光に対する屈折率が異なるように該複屈折材料の向きが設定されており、
c) 前記本体に、本体とは屈折率が異なる異屈折率領域が多数周期的に配置されており、
d) 前記異屈折率領域の形状及び配置が、TM偏波に対するフォトニックバンドギャップとTE偏波に対するフォトニックバンドギャップが共通のエネルギー領域を有するように設定されている、
ことを特徴とする2次元フォトニック結晶。 - 前記異屈折率領域の形状が3mの対称性を有することを特徴とする請求項1に記載の2次元フォトニック結晶。
- 前記異屈折率領域が空孔であることを特徴とする請求項1又は2に記載の2次元フォトニック結晶。
- 前記複屈折材料がルチルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の2次元フォトニック結晶。
- 前記複屈折材料が配向性柱状構造体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の2次元フォトニック結晶。
- 前記配向性柱状構造体がSiから成ることを特徴とする請求項5に記載の2次元フォトニック結晶。
- 前記本体に、異屈折率領域の線状の欠陥から成る導波路を形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の2次元フォトニック結晶。
- 前記本体に、異屈折率領域の点状の欠陥から成る共振器を形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の2次元フォトニック結晶。
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