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2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光共振器及び光反射器 コモンズ

国内特許コード P07A012526
整理番号 A112P44
掲載日 2007年12月28日
出願番号 特願2002-086222
公開番号 特開2003-279765
登録番号 特許第3721142号
出願日 平成14年3月26日(2002.3.26)
公開日 平成15年10月2日(2003.10.2)
登録日 平成17年9月16日(2005.9.16)
発明者
  • 野田 進
  • 浅野 卓
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光共振器及び光反射器 コモンズ
発明の概要 【課題】 光の取り出し効率の高い2次元フォトニック結晶光共振器及び光反射器を提供する。
【解決手段】 スラブ状の本体11に、本体11とは異なる屈折率の領域(空孔)12を周期的に配置することにより2次元フォトニック結晶を作製する。その中で空孔12を線状に設けないことにより導波路13を形成する。導波路の長手方向に距離Lだけ離れた2個の空孔12を大きくすることにより、2個のアクセプタ型点欠陥14を形成する。この構成において、適切な距離Lを選択することによって、点欠陥14における光の反射や透過が抑制され、点欠陥14で共振する光を効率よく取り出すことができる。距離Lの選択によっては、点欠陥14における光の反射率が増大し、2個の点欠陥14間で光が共振する光共振器や、2個の点欠陥14で光を反射する光反射器として用いることができる。
従来技術、競合技術の概要


近年、新しい光デバイスとして、フォトニック結晶が注目されている。フォトニック結晶とは周期屈折率分布をもった光学機能材料であり、光子のエネルギーに対してバンド構造を形成する。特に、光の伝播が不可能となるエネルギー領域(フォトニックバンドギャップ)が形成されることが特徴である。



フォトニック結晶の適用が期待される分野の一例として、光通信の分野を取り上げる。光通信において、従来の光時分割多重方式(Optical Time Division Multiplexing : OTDM)に代わって、波長分割多重方式(Wavelength Division Multiplexing : WDM)が用いられている。このWDMは、一本の伝送路において複数の波長の光を伝播させ、それぞれに別個の信号を乗せる通信方式である。これによって、単位時間に送信することのできる情報量が飛躍的に向上する。



この波長分割多重通信においては、複数の波長毎にそれぞれ光源が必要となる。現在のところ光源としては、発振波長の異なる半導体レーザを1波長毎に用いるものや、白色光源を光分波器と組み合わせるもの等が用いられている。しかし、これらの方法ではいずれも装置の大型化が避けられず、かつ非効率である。



フォトニック結晶を光共振器として用いることができることは既に知られている。光共振器は光を閉じこめることができるため、適切な光の取り出し手段を設けることにより、光共振器は光源として使用することができる。そこで、フォトニック結晶を光源として用いることにより、波長分割多重光通信装置の大幅な小型化を図ることができる。



光共振器としてのフォトニック結晶は、これまでにも2次元フォトニック結晶において検討されている(例えば、特開2001-272555号公報に記載)。この文献においては、フォトニック結晶の周期を乱す点欠陥及び線欠陥を導入することにより、上記フォトニックバンドギャップ中にこの欠陥によるエネルギー準位(欠陥準位)を形成している。これによって、上記フォトニックバンドギャップに対応する波長範囲のうち、欠陥準位のエネルギーに対応する波長の光のみが存在可能になる。上記線欠陥は光導波路となり、上記点欠陥は光共振器となる。白色光のうちの特定の共振波長の光を導波路から光共振器に導入し、そこで共振する光を2次元面から面外に放射することにより、2次元フォトニック結晶はその特定波長の光の光源として使用することが可能となる。2次元フォトニック結晶はこのような光共振器(光源)としての用途の他、波長分合波デバイスとして用いることも検討されている。

産業上の利用分野


本発明は、波長分割多重光通信の光源等に利用可能な光共振器及び光反射器に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
a)スラブ状の本体と、
b)上記本体に周期的に配列された複数の、本体とは異なる屈折率を有する領域と、
c)上記本体において、上記異屈折率領域の欠陥を線状に設けることにより形成される1本の導波路と、
d)上記導波路の近傍に、目的とする共振波長の(2n-1)/4(nは正の整数)倍の距離だけ導波路の長手方向に離れて配置される同種の2個の点状欠陥から成る点状欠陥対と、
を備え、前記2個の点状欠陥のうち、導波路中の光の進行方向に対して手前側にある点状欠陥から本体外部へ該導波路中の光を取り出すことを特徴とする2次元フォトニック結晶点欠陥干渉波長合分波器。

【請求項2】
上記点状欠陥対の各々が、隣接する2個以上の欠陥によって形成されるクラスタ欠陥であ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点欠陥干渉波長合分波器。

【請求項3】
上記点状欠陥対の各々が、導波路から等距離に配置され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点欠陥干渉波長合分波器

【請求項4】
上記異屈折率領域が、本体に設けた孔により構成されていることを特徴とする、請求項1~のいずれかに記載の2次元フォトニック結晶点欠陥干渉波長合分波器
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2002086222thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 電子・光子等の機能制御 領域
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