TWI437296B - Two - dimensional photon crystallization - Google Patents

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Susumu Noda
Takashi Asano
Hitoshi Kitagawa
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Description

二維光子結晶
本發明係關於一種在分波多工通訊等領域中使用於光分波多工/解多工器等之2維光子結晶。又，本發明所使用之「光」亦包含可見光以外之電磁波。
使用於分波多工通訊(Wavelength Division Multiplexing：WDM)之光分波合波器等之光通訊用元件之領域中，為謀求高性能化、小型化、低價格化，利用光子結晶之元件的開發正持續進展。光子結晶，係於電介質人工形成周期構造者。該周期構造，一般係將與電介質本體之折射率相異之區域(異折射率區域)周期性配置於電介質本體內而形成。藉由該周期構造，於結晶中會形成與光的能量有關之帶狀構造，而形成無法傳遞光之能量區域。此種能量區域稱為「光子帶隙」(Photonic Band Gap：PBG)。形成有PBG之能量區域(波長帶)，係由電介質之折射率及周期構造之周期所決定。
又，藉由於該光子結晶中導入適當的缺陷，於PBG中形成能量位準(缺陷位準)，可僅使該缺陷位準所對應之波長之光存在於該缺陷附近。是以，具有此種缺陷之光子結晶可使用為該波長之光的光諧振器。再者，藉由將該缺陷設為線狀，可使用為導波路徑。
作為上述技術之一例，專利文獻1揭示有一種2維光子結晶，其於本體(板)周期性配置異折射率區域，於該周期性配置將缺陷設為線狀以形成導波路徑，且相鄰該導波路徑形成點狀缺陷。該2維光子結晶，具有將在導波路徑內傳遞之各種波長的光中與諧振器之諧振波長一致之波長的光取出至外部之分波器的功能，且亦具有由外部導入至導波路徑之合波器的功能。
包含專利文獻1所揭示者，大多2維光子結晶，係設計成對電場平行於本體振動之TE偏波或磁場平行於本體振動之TM偏波之其中一者之偏波的光形成PBG。是以，當含有兩偏波之光導入至2維光子結晶之導波路徑或諧振器時，其中之一的偏波會於本體內逸散，降低導波路徑之傳遞效率。例如，將周期構造作成三角格子、異折射率區域作成圓形(圓柱狀)之2維光子結晶，僅對TE偏波形成PBG，具有對應於PBG之波長區域內之波長的TE偏波無法存在於本體內。是以，此時，導波路徑或諧振器中幾乎不產生TE偏波的損失。相對於此，由於對TM偏波未形成PBG，故具有上述波長區域內之波長的TM偏波，會由導波路徑或諧振器逸散至本體內，而產生損失。
因此，探討對TE偏波及TM偏波兩者形成PBG，使該兩PBG具有共通域之2維光子結晶。以下，將該共通域稱為「絕對光子帶隙(絕對PBG，absolute photonic band gap)」。例如，專利文獻2揭示有一種2維光子結晶，其將具有C3v 之對稱性之孔隙周期性配置成三角格狀以形成絕對PBG。C3v 之對稱性，係指具有3次旋轉對稱軸與含該旋轉對稱軸之3片垂直鏡面對稱面的對稱性，例如，正三角形。該2維光子結晶中，絕對PBG內之波長的光，無論是TE偏波或TM偏波，皆不會由導波路徑或諧振器等逸散至本體內，不會產生導波路徑之傳遞效率的降低。
又，對稱性之標示，有向夫立(Schoenflies)標示與赫曼－摩根(Hermann－Mauguin)標示之2種標示法，「C3v 」係向夫立標示，其對稱性以赫曼－摩根標示則標示為「3m」。
又，專利文獻3揭示有一種2維光子結晶，其於平行於本體之截面(面內截面)具有與專利文獻2之2維光子結晶相同的C3v 的對稱性，將該面內截面形狀於厚度方向改變之孔隙周期性配置成三角格狀，以形成絕對PBG。此種孔隙之例，此文獻舉例為面內截面形狀為正三角形，該三角形之邊長於厚度方向改變之孔隙。又，其他例，可舉例為僅本體之上面及/或下面附近被與本體相同之材料填塞，其餘則具有一定之面內截面形狀的孔隙。
非專利文獻1揭示有一種以「亞卜樓露拜特(Yablonovite)」之名稱所知之3維光子結晶。亞卜樓露拜特，係形成由電介質塊表面之三角格子之各格子點，相對表面之法線為35°之角度在3方向(每隔120°的不同方向)延伸的孔隙者。藉此，折射率，不僅在平行於電介質塊表面之面內形成周期性分布，在電介質塊之深度方向亦形成周期性分布，其結果，不論對結晶內之任何方向均形成PBG。該PBG係不取決於偏光方向之絕對PBG。
專利文獻1：日本特開2001－272555號公報([0023]~[0027]、[0032]、圖1、圖5~6)。
專利文獻2：日本特開2005－099672號公報([0008]、[0034]、[0040]、[0054]、[0055]、圖1、圖10~15)。
專利文獻3：日本特開2006－065150號公報([0019]、[0020]、[0036]、圖1、圖3)。
非專利文獻1：E.Yablonovitch等3名、Physical Review Letters、(美國)、美國物理學會發行、1991年10月21日、第67卷、第17號、第2295－2298頁(E.Yablonovitch et al.：“Photonic band structure：The face－centered－cubic case employing nonspherical atoms”,Physical Review Letters 67(1991)2295－2298)。
絕對PBG之範圍愈廣，對TE偏波及TM偏波之任一者皆容易使導波路徑之透過波長帶域與諧振器之諧振波長一致等，可更增加光元件設計的自由度。該絕對PBG之範圍的指標，係使用將該範圍之廣度除以絕對PBG能量之中央值所得之值。一般而言，光通訊元件，期盼可得PBG為10%左右以上之值，但專利文獻2及3所揭示之2維光子結晶，其絕對PBG之範圍最大僅為4.4%，廣度並不足夠。
又，專利文獻3所揭示之2維光子結晶，必須將個別之異折射率區域加工成複雜的形狀，無法容易地製作。
由於非專利文獻1所揭示之光子結晶為3維光子結晶，故於深度方向亦必須形成孔隙之周期構造。因此，相較於2維光子結晶，必須將孔隙形成更深，此亦無法容易地製作。
本發明欲解決之課題在於提供一種具有廣範圍之絕對PBG之2維光子結晶及/或具有絕對PBG、且可容易製作之2維光子結晶、以及使用其之光元件。
為了解決上述課題而構成之本發明之2維光子結晶，係於板狀本體周期性配置與該本體之折射率相異之區域，其特徵在於：該本體一表面之第1表面上，異折射率區域係配置成三角格狀，且於各格子點具有至少3次旋轉對稱性；該本體之另一表面之第2表面上，異折射率區域係配置成相對該第1表面之三角格子位於相輔之位置之三角格狀，且於各格子點具有至少3次旋轉對稱性；由該第1表面之各格子點朝相鄰最接近於該格子點之該第2表面之3個格子點分別延伸異折射率區域之柱。
此處，第2表面之三角格子相對第1表面之三角格子位於相輔之位置，係指第2表面之三角格子的各格子點配置於第1表面之三角格子之格子點所構成之三角形的重心位置。
由於第1表面之三角格子與第2表面之三角格子位於彼此相輔的位置，因此如上述，由第1表面之各格子點朝相鄰最接近之第2表面之3個格子點分別延伸異折射率區域之柱的狀態，相反地，亦為由第2表面之各格子點朝相鄰最接近之第1表面之3個格子點分別延伸異折射率區域之柱的狀態。該等異折射率區域之柱，係隨著由一表面之1個截面(區域截面)朝本體內部深入而逐漸地分離成三根柱，各柱隨著接近另一表面而逐漸與由其他區域截面延伸來之柱匯合，於另一表面之1個區域截面完全地合併。亦即，異折射率區域之柱，係由第1及第2表面之各區域截面朝本體的厚度方向呈三叉(trident)狀延伸。又，於厚度方向並未形成異折射率區域之周期性。
異折射率區域係配置成在第1表面、第2表面皆於格子點具有至少3次旋轉對稱性。此種異折射率區域，例如，可使用圓形的異折射率區域來形成。又，亦可將正三角形等具3次旋轉對稱性之形狀、或正六角形等具6次旋轉對稱性之形狀之異折射率區域朝相同方向配置於各格子點來形成。
該2維光子結晶中，於較第2表面更接近第1表面之面內截面之由第1表面之1個格子點延伸之3個異折射率區域、及較第1表面更接近第2表面之面內截面之由第2表面之1個格子點延伸之3個異折射率區域，形成作為周期構造單位的三角格子。於第1表面及第2表面，將孔隙如上述方式配置，該周期構造單位之面內截面形狀成為具有3次旋轉對稱性或6次旋轉對稱性。3次旋轉對稱性，於向夫立標示以「C3 」表示、於赫曼－摩根標示以「3」表示，6次旋轉對稱性，於向夫立標示以「C6 」表示、於赫曼－摩根標示以「6」表示。藉由此對稱性，此2維光子結晶中形成絕對PBG。
較佳為，周期構造單位之面內截面形狀，進一步具有具含旋轉對稱軸之3片(具有3次旋轉對稱性時)或6片(具有6次旋轉對稱性時)之垂直鏡面對稱面的對稱性。前者係與專利文獻2及3所揭示之2維光子結晶之異折射率區域為相同之對稱性，如上述以C3v (3m)表示。後者於向夫立標示以「C6v 」表示、於赫曼－摩根標示則以「6m」表示。該C3v 之對稱性，例如滿足當1個異折射率區域之柱之平行於本體之截面(區域截面)為圓形時之情形。又，即使當區域截面為正三角形而其3邊配置成與三角格子平行時，亦滿足C3v 之對稱性。C6v 之對稱性，例如滿足當區域截面為正六角形而其6邊配置成與三角格子平行、或正交之情形。
如上述，根據專利文獻3，2維光子結晶之本體內，異折射率區域於厚度方向改變即可抑制於與本體平行之方向振動的電場，對TM偏波形成PBG。是以，藉由使異折射率區域的形狀於本體的厚度方向改變且調整該變化的程度，可改變PBG之範圍。本發明之2維光子結晶，隨本體之厚度與三角格子之周期的比，於本體內上下(斜向)延伸之異折射率區域之柱的角度會改變，且朝本體厚度方向延伸時之離散、匯合的程度亦會改變。是以，適當調整本體之厚度與三角格子之周期，可改變PBG範圍。根據本發明人等的計算，例如，將本體的厚度設為三角格子周期的0.8倍，可形成具有約15%範圍之絕對PBG。
異折射率區域，亦可藉由埋設與本體之折射率相異之某些構件形成，亦可藉由於本體設置孔隙形成。由於後者製作較容易，亦可充分地加大與本體之折射率的差，故較佳。
於本發明之2維光子結晶將異折射率區域的缺陷設置成點狀，可製得光諧振器元件。又，於本發明之2維光子結晶將異折射率區域的缺陷設置成線狀，可製得光導波路徑元件。再者，於本發明之2維光子結晶，設置由線狀缺陷構成之至少1條光導波路徑，並於該光導波路徑附近設置由點狀缺陷構成之至少1個光諧振器，可製得光分波合波器元件。
本發明之2維光子結晶中，藉由形成具有3次旋轉對稱性或6次旋轉對稱性之周期構造單位，可形成絕對PBG。
如上述，本發明之2維光子結晶中，由於周期構造單位之面內截面形狀於厚度方向改變，故可抑制於與本體平行之方向振動的電場，藉此增大絕對PBG之範圍。此外，適當調整本體厚度與三角格子之周期的比，可任意設定異折射率區域之厚度方向的改變程度，藉此可控制絕對PBG之範圍。此具有相較於調整各異折射率區域之形狀時，能以大的自由度控制絕對PBG之範圍的優點。具體而言，根據本發明人等的計算可明白藉由將區域截面設為具有三角格子周期之0.32倍之半徑之圓形，將本體的厚度設為三角格子周期之0.7~1.0倍，可形成約15%之習知2維光子結晶無法得到之廣範圍的絕對PBG。
當周期構造單位之對稱性滿足C3v 或C6v 之對稱性時，可得更廣範圍之絕對PBG。
由於本發明之2維光子結晶，設置於本體內之異折射率區域皆為單純的柱狀，故不需如專利文獻3所揭示之2維光子結晶般將各個異折射率區域加工成複雜的形狀，且由於不需如非專利文獻1所揭示之3維光子結晶般於深度(厚度)方向形成周期構造，亦不需將異折射率區域形成至較深的部位，故可極容易地製作。
本發明之異折射率區域，可藉由例如製造3維光子結晶時所使用之異向性蝕刻法(高橋重樹等，2005年秋季第66次應用物理學會學術演講會演講稿集，第3別冊，演講編號8a－H－8)來形成。根據該方法，能以電場將電漿化之氣體射入相對本體呈傾斜之方向，將本體物理性地及/或化學性地於該方向強烈地蝕刻，而容易地形成。
使用本發明之2維光子結晶之光諧振器元件、光導波路徑元件及光分波合波器元件，皆可藉由增廣絕對PBG的範圍，將含有各種方向之偏光的光，以更廣波長範圍傳遞及分波合波。因此，較以往亦可更增加能以相同元件傳遞之通道數。
 〔實施例〕
使用圖1~圖11說明本發明之2維光子結晶之實施例。
圖1(a)係本實施例之2維光子結晶10的立體圖。於板狀本體11的一表面，周期性形成有圓形的孔隙12。於背面亦同樣形成孔隙12，但兩者之孔隙12的位置彼此相輔。圖1(b)係顯示將本體11之第1表面131(圖1(a)上側之表面)及第2表面132(下側之表面)之孔隙12之配置重疊描繪的圖。孔隙12，於第1表面131係配置在三角格子141之格子點121、於第2表面132係配置在相對第1表面131之三角格子141位於相輔之位置之三角格子142之格子點122。如圖1(b)及(c)之粗箭號所示，由第1表面131之各格子點121，朝第2表面132之格子點中相鄰最接近之3個格子點分別延伸孔隙柱12A。同樣地，如圖1(b)及(d)之粗箭號所示，由第2表面132之各格子點122，朝第1表面131之格子點中相鄰最接近之3個格子點分別延伸孔隙柱12A。
各孔隙柱12A形成為位於本體11之厚度方向的任何位置，面內截面形狀皆為具有相同直徑之圓形。亦即，各孔隙柱12A係形成為斜圓柱狀。然而，如圖1(e)及(f)所示，於本體11內，複數個孔隙柱12A相互重疊，其重疊區域之形狀於本體之厚度方向產生變化。
藉由於本體內以如此之方式形成孔隙柱12A，可於面內截面形成以3個孔隙12作為周期構造之單位16的三角格子。較第2表面132更接近第1表面131之面內截面151，周期構造單位16具有於正三角形之3個頂點配置圓形孔隙12之形狀，而與三角格子141配置於相同格子點上(圖1(e))。另一方面，較第1表面131更接近第2表面132之面內截面152，周期構造單位16具有於將面內截面151以垂直於面之軸為中心旋轉180°之正三角形之3個頂點配置圓形孔隙12之形狀，而與三角格子142配置於相同格子點上(圖1(f))。
如圖2(a)所示，周期構造單位16之面內截面形狀具有繞旋轉軸17之3次旋轉對稱性。又，該面內截面形狀一同具有含旋轉對稱軸17的垂直鏡面對稱面181,182及183。亦即，該周期構造單位16之面內截面形狀，與專利文獻2及3所揭示之2維光子結晶之孔隙同樣地具有C3v 對稱性。當孔隙之半徑為三角格子周期之1/4以下時，於厚度方向之中心附近，3個孔隙為分離(圖2(b))。由於該等3個孔隙12相互間的距離小於與其他孔隙之距離，故該等3個孔隙亦具有1個周期構造單位16的作用。此時，周期構造單位16之面內截面形狀，亦具有含3次旋轉對稱性之C3v 對稱性。
本實施例之2維光子結晶10，隨三角格子141及142之格子常數a與本體11之厚度d的比，孔隙柱12A的角度θ會不同。例如，設格子常數a為一定下，厚度d愈小則角度θ愈大。是以，本體11內以孔隙柱12A所形成之折射率的周期分布，係可藉由格子常數a及厚度d來調整。
圖3係顯示對本實施例之2維光子結晶10以3維時間區域差分法計算光子能帶之結果的圖表。此處，係針對半徑r除以格子常數a之r/a值為0.32、厚度t除以格子常數a之t/a值為0.8之情形計算。此時，角度θ為36°。該圖表之橫軸係使用波數向量(wavenumber vector)、縱軸係使用將頻率乘以a/c(c為光速)之無因次化之規格化頻率。圖表中之曲線係顯示光子能帶。本實施例中，由於本體內部之孔隙集合部之形狀因厚度方向之位置而異，故明確而言並不分離成TE偏波與TM偏波之2個偏波。因此，此圖中無關於偏波而顯示全部的光子能帶。藉由該計算結果可明白，規格化頻率具有約0.4之中央值，於相對該中央值具有約15%範圍之區域形成有絕對PBG(圖3之斜線部)。
圖4(a)係顯示r/a值分別為0.32及0.25時，t/a值為0.4~1.2範圍內之絕對PBG範圍之計算結果。圖4(b)係將與(a)圖表相同之資料，將橫軸以對本體表面之法線與孔隙柱所成之角度θ顯示者。當r/a值為0.32時，t/a值為0.6~1.0時，可得到上述光通訊元件所期盼之具有10%以上之範圍的絕對PBG。當t/a值為0.4及1.2時，可得到具有較專利文獻2及3所揭示之2維光子結晶所得之絕對PBG範圍之最大值4.4%更廣範圍的絕對PBG。當r/a值為0.25時，t/a值為0.6~0.8時，可得到具有較專利文獻2及3所揭示之2維光子結晶之絕對PBG更廣之約8%範圍的絕對PBG。
接著，說明本發明之2維光子結晶之另一實施例。又，此處，對與2維光子結晶10之構成元件相同者賦予相同符號，並省略其詳細說明。
首先，作為具有3次旋轉對稱性之異折射率區域之2維光子結晶之例，使用圖5及圖6說明將正三角形之孔隙22配置成三角格子狀之2維光子結晶20。
圖5(a)係2維光子結晶20的立體圖。於本體11之第1表面131，將正三角形之孔隙22，於三角格子之格子點121上配置成該正三角形之各邊與格子大致平行，於第2表面132，孔隙22係配置成位於與第1表面131相輔的位置且與第1表面131方向相同(圖5(b))。
由第1表面131之各格子點121，朝第2表面132之格子點中相鄰最接近之3個格子點，分別延伸孔隙柱22A(圖5(b)、(c))，同樣地，由第2表面132之各格子點122，朝第1表面131之格子點中相鄰最接近之3個格子點分別延伸孔隙柱22A(圖5(b)、(d))。
於面內截面形成以3個孔隙22作為周期構造之單位26的三角格子。將圖5(e)及(f)所示之面內截面151及152中之周期構造單位26的配置，於圖6顯示該等面內截面中之周期構造單位26的放大圖。圖6中，附加顯示與圖5(b)~(d)所示之粗箭號相同方向的粗箭號。於面內截面151，周期構造單位26之形狀係重疊3個正三角形而成的1個正三角形。另一方面，於面內截面152，周期構造單位26，具有3個正三角形之分別相異之一邊於垂直方向偏移重疊的形狀。該等周期構造單位26皆滿足C3v 之對稱性。由於具有如此對稱性，故於該2維光子結晶20形成絕對PBG。
於2維光子結晶20，孔隙22之各邊係配置成平行於格子，但如圖7(a)所示，當孔隙22之各邊對格子僅傾斜相同角度α而配置時，周期構造單位，具有不具C3v 之對稱性之3次旋轉對稱性(圖7(b))。因此，具有如此孔隙之2維光子結晶亦形成絕對PBG。
作為具有具6次旋轉對稱性之異折射率區域之2維光子結晶之例，圖8係顯示正六角形之孔隙32配置成三角格子狀之2維光子結晶30。圖8(a)係2維光子結晶30的立體圖。於本體11之第1表面131，正六角形之孔隙32係配置於三角格子之格子點121上，於第2表面132，孔隙32係配置成位於與第1表面131相輔的位置且與第1表面131方向相同(圖8(b))。孔隙32之正六角形，係配置成6邊與三角格子呈正交。由第1表面131之各格子點121及第2表面132之各格子點122，與2維光子結晶10及20同樣地延伸孔隙柱32A(圖8(c)、(d))。
2維光子結晶30之面內截面151及152之周期構造單位36，係與2維光子結晶10及20同樣地配置成三角格子狀。圖9係顯示周期構造單位36於面內截面之形狀。該面內截面，具有3個正六角形在每隔120°之不同方向重疊之形狀，而滿足C3v 之對稱性。由於具有如此對稱性，於該2維光子結晶30形成絕對PBG。
正六角形之孔隙32，亦可不將6邊配置成與三角格子呈正交，而如圖10所示，將6邊配置成與三角格子平行。此時，周期構造單位36之面內截面亦滿足C3v 之對稱性。又，當正六角形之各邊將孔隙配置成對格子僅傾斜相同角度(0°及90°除外)之時，由於周期構造單位具有不具C6v 之對稱性之6次旋轉對稱性，故形成絕對PBG。
圖11係顯示使用本實施例之2維光子結晶10之光分波合波器40之一例。該光分波合波器40，於1列之各格子點121使由各格子點121延伸之3個孔隙12欠缺(未設置)以設置線狀之缺陷，並使由距該線狀缺陷3列部位之1個格子點121延伸之3個孔隙12欠缺以設置點狀之缺陷。該線狀缺陷成為導波路徑41、該點狀缺陷成為諧振器42。
於導波路徑41及諧振器42，絕對PBG中形成有缺陷位準。藉此，於導波路徑41可傳遞絕對PBG中之特定波長帶內之波長的光。又，諧振器42可與絕對PBG中之特定波長之光諧振。藉由於導波路徑41附近設置諧振器42，光分波合波器40，具有將於導波路徑41中傳遞之光中之具有諧振器42之諧振波長的光，透過諧振器42取出至外部之分波器的功能。並且，亦具有將具有該諧振波長之光由外部透過諧振器42導入至導波路徑41之合波器的功能。
藉由調整線狀缺陷及點狀缺陷的形狀，可控制導波路徑之通過波長帶及諧振器之諧振波長。例如，於上述導波路徑41及諧振器42，雖使由1個格子點121延伸之3個孔隙柱12A全部欠缺，但取代此，僅使1個或2個孔隙柱12A欠缺時，通過波長帶及諧振波長成為與導波路徑41及諧振器42相異之值。又，取代使孔隙柱12A欠缺，藉由設置具有與其他孔隙相異直徑之孔隙柱、或使一部分之格子點121及/或122之位置由三角格子之格子點移開等，亦可形成導波路徑及諧振器。
藉由將以此方式形成之諧振波長相異之複數個諧振器配置於導波路徑附近，可得到各諧振器將各相異波長之光進行分波及合波的光分波合波器。
10．．．2維光子結晶
11．．．本體
12,22,32．．．孔隙
12A,22A,32A．．．孔隙柱
121．．．三角格子141之格子點
122．．．三角格子142之格子點
131．．．第1表面
132．．．第2表面
141．．．第1表面131上之三角格子
142．．．第2表面132上之三角格子
151．．．較第2表面132更接近第1表面131之面內截面
152．．．較第1表面131更接近第2表面132之面內截面
16,26,36．．．周期構造單位
17．．．旋轉對稱軸
181,182,183．．．垂直鏡面對稱面
40．．．光分波合波器
41．．．導波路徑
42．．．諧振器
圖1(a)係顯示本發明之2維光子結晶之1實施例的立體圖；(b)係第1表面131及第2表面之表面圖；(c)、(d)係顯示孔隙柱12A之形狀的立體圖；(e)、(f)係面內截面151及152之2維光子結晶的截面圖。
圖2(a)、(b)係顯示本實施例之2維光子結晶之周期構造單位16之形狀的俯視圖。
圖3係本實施例之2維光子結晶的光子能帶圖(計算結果)。
圖4(a)、(b)係顯示本實施例之2維光子結晶之絕對PBG範圍之計算結果的圖表。
圖5(a)係顯示具有正三角形之孔隙之2維光子結晶之實施例的立體圖；(b)係第1表面131及第2表面的表面圖；(c)、(d)係顯示孔隙柱22A之形狀的立體圖；(e)、(f)係面內截面151及152之2維光子結晶的截面圖。
圖6(a)、(b)係顯示2維光子結晶20之周期構造單位26之形狀的俯視圖。
圖7(a)係顯示具有正三角形之孔隙之2維光子結晶之另一實施例的俯視圖；(b)係顯示周期構造單位26之形狀的俯視圖。
圖8(a)係顯示具有正六角形之孔隙之2維光子結晶之實施例的立體圖；(b)係第1表面131及第2表面的表面圖；(c)、(d)係顯示孔隙柱32A之形狀的立體圖。
圖9(a)、(b)係顯示2維光子結晶30之周期構造單位36之形狀的俯視圖。
圖10係顯示正六角形之孔隙之配置之另一例的俯視圖。
圖11(a)~(c)係顯示使用於本實施例之2維光子結晶之波長分波合波器之一例的立體圖及橫截面圖。
10．．．2維光子結晶
11．．．本體
12．．．孔隙
12A．．．孔隙柱
121．．．三角格子141之格子點
122．．．三角格子142之格子點
131．．．第1表面
132．．．第2表面
141．．．第1表面131上之三角格子
142．．．第2表面132上之三角格子
151．．．較第2表面132更接近第1表面131之面內截面
152．．．較第1表面131更接近第2表面132之面內截面
16．．．周期構造單位

Claims (7)

  1. 一種2維光子結晶，係於板狀本體周期性配置與該本體之折射率相異之區域，其特徵在於：該本體一表面之第1表面上，異折射率區域係配置成三角格狀，且於各格子點具有至少3次旋轉對稱性；該本體之另一表面之第2表面上，異折射率區域係配置成相對該第1表面之三角格子位於相輔之位置之三角格狀，且於各格子點具有至少3次旋轉對稱性；由該第1表面之各格子點朝相鄰最接近於該格子點之該第2表面之3個格子點分別延伸異折射率區域之柱。
  2. 如申請專利範圍第1項之2維光子結晶，其中，該平行於本體之截面上，由相鄰最接近之3個異折射率區域構成之周期構造單位，具有C3v 或C6v 的對稱性。
  3. 如申請專利範圍第2項之2維光子結晶，其中，該平行於本體之截面上該柱之截面為圓形。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之2維光子結晶，其中，該異折射率區域係由孔隙構成。
  5. 一種光諧振器元件，其特徵在於：於申請專利範圍第1至4項中任一項之2維光子結晶，將異折射率區域之缺陷設置成點狀。
  6. 一種光導波路徑元件，其特徵在於：於申請專利範圍第1至4項中任一項之2維光子結晶，將異折射率區域之缺陷設置成線狀。
  7. 一種光分波合波器，其特徵在於，具備：申請專利範圍第1至4項中任一項之2維光子結晶、於該2維光子結晶將異折射率區域之缺陷設置成線狀的至少1條光導波路徑、及於該光導波路徑附近將異折射率區域之缺陷設置成點狀的至少1個光諧振器。
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