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光の進行方向を制御する光偏向デバイス

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

従来、光偏向デバイスによる放射光ビームの解析は、図３６Ａに示したように、フォトニック結晶導波路から光が上方に放射する状況に基づいて行っている。しかしながら、前記したフォトニック結晶導波路は、導波路の厚さ方向に対して対称な構造である。このフォトニック結晶導波路の対称構造により、光偏向デバイスが利用する放射光ビームが放射される導波路側を上方向とした場合においても、光の放射はフォトニック結晶に対して上下対称に起こる。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の光偏向デバイスは、高屈折率部材の面内に低屈折率部位が周期的に配列された格子配列を備えたフォトニック結晶導波路で構成される。この格子配列は、低屈折率部位の周期配列において、周期配列を異にする第１の周期配列と第２の周期配列の二重周期構造を備え、低屈折率部位が配列されない線状欠陥は入射光を伝搬する導波路コアを構成する。

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

以上説明したように、本発明の光偏向デバイスは、放射光ビームの放射効率を向上させることができる。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1A】 本発明の光偏向デバイスの概略構成を説明するための図である。
【図1B】 本発明の光偏向デバイスの概略構成を説明するための図である。
【図2A】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図2B】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図2C】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図2D】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図2E】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図2F】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図2G】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図2H】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔ２ｒ二重周期変調を説明するための図である。
【図3】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路を構成するΔａ二重周期変調を説明するための図である。
【図4A】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図4B】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図4C】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図4D】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図4E】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図4F】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図4G】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図4H】 本発明の光偏向デバイスのフォトニック結晶導波路の非対称な断面形状を説明するための図である。
【図5】 本発明の光偏向デバイスの計算モデルを説明するための概略図である。
【図6】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、小径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例を説明するための図である。
【図7A】 非対称形状を小径の円孔に適用した形態の特性データを示す図である。
【図7B】 非対称形状を小径の円孔に適用した形態の特性データを示す図である。
【図7C】 非対称形状を小径の円孔に適用した形態の特性データを示す図である。
【図7D】 非対称形状を小径の円孔に適用した形態の特性データを示す図である。
【図7E】 非対称形状を小径の円孔に適用した形態の特性データを示す図である。
【図8】 図７Ａ～図７Ｅと同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図9A】 図７Ａ～図７Ｅと同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図9B】 図７Ａ～図７Ｅと同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図10A】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図10B】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図10C】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図10D】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図10E】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図11A】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、小径と大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図11B】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、小径と大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図11C】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、小径と大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図11D】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、小径と大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図11E】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、小径と大径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例の特性データを示す図である。
【図12】 Δ２ｒ二重周期変調及び横一列配列の格子配列において、小径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例を説明するための図である。
【図13】 図１２と同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図14A】 図１２と同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図14B】 図１２と同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図15】 Δ２ｒ二重周期変調及びＶ字形状配列の格子配列において、１列から１０列の小径の円孔の側壁が段状壁である形態例を説明するための図である。
【図16A】 図１５と同様の構造において、非対称な段状の側壁の一例及び特性データを示す図である。
【図16B】 図１５と同様の構造において、非対称な段状の側壁の一例及び特性データを示す図である。
【図16C】 図１５と同様の構造において、非対称な段状の側壁の一例及び特性データを示す図である。
【図16D】 図１５と同様の構造において、非対称な段状の側壁の一例及び特性データを示す図である。
【図16E】 図１５と同様の構造において、非対称な段状の側壁の一例及び特性データを示す図である。
【図17A】 断面形状が段状の側壁において、小径の円孔の側壁を傾斜壁と垂直壁との組み合わせで構成する例を示す図である。
【図17B】 断面形状が段状の側壁において、小径の円孔の側壁を傾斜壁と垂直壁との組み合わせで構成する例を示す図である。
【図17C】 断面形状が段状の側壁において、小径の円孔の側壁を傾斜壁と垂直壁との組み合わせで構成する例を示す図である。
【図17D】 断面形状が段状の側壁において、小径の円孔の側壁を傾斜壁と垂直壁との組み合わせで構成する例を示す図である。
【図17E】 断面形状が段状の側壁において、小径の円孔の側壁を傾斜壁と垂直壁との組み合わせで構成する例を示す図である。
【図18】 Ｖ字形状配列の格子配列において、１列目のみをΔａ二重周期変調し、１列目の小径の円孔の側壁が傾斜壁である形態例を説明するための図である。
【図19】 図１８と同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図20A】 図１８と同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図20B】 図１８と同様の構造において、傾斜角θgを７５°～９０°の範囲とした場合の特性データを示す図である。
【図21】 格子配列の１列～１０列を二重周期変調し、小径の円孔の側壁を傾斜壁として非対称な断面形状とした場合の放射成分の強度分布を示す図である。
【図22】 格子配列の円孔列をΔ２ｒ二重周期変調し、小径の円孔の側壁の傾斜角θgを８５°で傾斜させたときのビームパターンを示す図である。
【図23】 図２２に示した各例について、波長に対する放射比率Ｐupper／Ｐlowerを示す図である。
【図24】 格子配列の円孔列をΔａ二重周期変調し、小径の円孔の側壁の傾斜角θgを８５°で傾斜させたときのビームパターンを示す図である。
【図25】 Δ２ｒ二重周期変調及び逆Ｖ字形状配列の格子配列において、小径の円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図26A】 Δ２ｒ二重周期変調及び逆Ｖ字形状配列の格子配列において、小径の円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図26B】 Δ２ｒ二重周期変調及び逆Ｖ字形状配列の格子配列において、小径の円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図27】 Δ２ｒ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、小径の円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図28A】 Δ２ｒ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、小径の円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図28B】 Δ２ｒ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、小径の円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図29】 Δａ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、１列目のみをシフトさせ、円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図30A】 Δａ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、１列目のみをシフトさせ、円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図30B】 Δａ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、１列目のみをシフトさせ、円孔の側壁を傾斜壁とし、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的に調整する多重周期変調の例を示す図である。
【図31】 Δａ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、１列目のみをシフトさせ、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列の開口径を二重周期的な円孔を貫く浅堀回折格子によって周期調整する多重周期変調する例を示す図である。
【図32A】 Δａ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、１列目のみをシフトさせ、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列上にある二重周期的な円孔を貫く浅堀回折格子によって周期調整する多重周期変調する例を示す図である。
【図32B】 Δａ二重周期変調及び通常の横一列配列の格子配列において、１列目のみをシフトさせ、伝搬方向に沿った偶数番目の格子列上にある二重周期的な円孔を貫く浅堀回折格子によって周期調整する多重周期変調する例を示す図である。
【図33A】 浅堀回折格子を説明するための図である。
【図33B】 浅堀回折格子を説明するための図である。
【図34】 伝搬方向に対して直交する横方向に浅堀された浅堀回折格子を示す図である。
【図35】 伝搬方向に対して斜め方向に浅堀された浅堀回折格子を示す図である。
【図36A】 フォトニック結晶導波路に回折機構を導入したデバイス構造、及び放射光ビームの概要を説明するための図である。
【図36B】 フォトニック結晶導波路に回折機構を導入したデバイス構造、及び放射光ビームの概要を説明するための図である。
【図36C】 フォトニック結晶導波路に回折機構を導入したデバイス構造、及び放射光ビームの概要を説明するための図である。
【図37A】 導波路の厚さ方向に対して断面形状が対称である従来のフォトニック結晶導波路のＶ字形状配列の二重周期構造の例を示す図である。
【図37B】 導波路の厚さ方向に対して断面形状が対称である従来のフォトニック結晶導波路のＶ字形状配列の二重周期構造の例を示す図である。
【図37C】 導波路の厚さ方向に対して断面形状が対称である従来のフォトニック結晶導波路のＶ字形状配列の二重周期構造の例を示す図である。
【図37D】 導波路の厚さ方向に対して断面形状が対称である従来のフォトニック結晶導波路のＶ字形状配列の二重周期構造の例を示す図である。
【図37E】 導波路の厚さ方向に対して断面形状が対称である従来のフォトニック結晶導波路のＶ字形状配列の二重周期構造の例を示す図である。
【図38A】 上下対称な構造のフォトニック結晶導波路の光放射を説明するための図である。
【図38B】 上下対称な構造のフォトニック結晶導波路の光放射を説明するための図である。
【図38C】 上下対称な構造のフォトニック結晶導波路の光放射を説明するための図である。
ａ 格子定数 ｋ 波数 Δａ シフト Δ２ｒ 口径差 θg 傾斜角 １ 光偏向デバイス ２ フォトニック結晶導波路 ２r1 直径 ２r2 直径 ２ｒg 孔径 ３ 格子配列 １０ 高屈折率部材 １１ 低屈折率部位 １２ 導波路コア １３ クラッド １４ ＢＯＸ １５ 基板 ２０ 円孔 ２１ 小径の円孔 ２２ 大径の円孔

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