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フォトニック結晶導波路

国内特許コード P120008268
掲載日 2012年11月19日
出願番号 特願2006-215608
公開番号 特開2008-040230
登録番号 特許第4956741号
出願日 平成18年8月8日(2006.8.8)
公開日 平成20年2月21日(2008.2.21)
登録日 平成24年3月30日(2012.3.30)
発明者
  • 磯田 真寛
  • 堤 喜代司
出願人
  • 国立大学法人京都工芸繊維大学
発明の名称 フォトニック結晶導波路
発明の概要

【課題】比較的簡単な構造を用いて、導波路の終端反射を大幅に低減できるフォトニック結晶導波路を提供する。
【解決手段】フォトニック結晶導波路は、格子Bが周期的に配列したフォトニック結晶PCと、フォトニック結晶PC内に線欠陥を導入して構成される導波路10と、フォトニック結晶PCの界面11から導波路10の光軸方向に沿って突出した放射性ガイド21等で構成され、該光軸方向に垂直な方向に配列した格子数は、導波路10内部と比べて放射性ガイド21の方が少なくなるように設計される。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


フォトニック結晶は、周期的な屈折率分布をもつ機能材料であり、光や電磁波の波長オーダーの周期で格子が整列することによりブラッグ反射条件が成立して、いわゆるフォトニックバンドギャップ(禁止帯)を形成する。



こうしたフォトニック結晶に線欠陥を導入すると、その領域に光が強く閉じ込められ、光についての微小な導波路を形成することができる。また、フォトニック結晶に点欠陥を導入すると、光についての微小な共振器を形成することができる。



図14は、従来のフォトニック結晶導波路の一例を示す平面図である。フォトニック結晶PCは、多数の格子Bがxy面内に三角格子状に配列した2次元フォトニック結晶である。



このフォトニック結晶PCの内部に線欠陥を導入することによって、導波路10が形成されている。フォトニック結晶PCは、界面11において大気等の外部媒体20と接合している。導波路10の出力端は、界面11で外部媒体20に連結しており、導波路10の入力端は、結晶内部に形成された光回路(不図示)に連結している。



この導波路10に沿って、光L1がx方向に進行して界面11に到達すると、その大部分は光L2として外部媒体20に進入するが、その一部は光L3として結晶内部に向かって反射する。こうした終端反射は、界面11における急激な構造変化に起因するものであり、反射した光L3はノイズ光となって、内部の光回路の機能を低下させたり、悪影響を及ぼすことがある。




【特許文献1】特開2004-109269号公報

【非特許文献1】John D. Joannopoulos, Robert D. Meade, and Joshun N. Winn, "Photonic Crystals", Princeton University Press, 1995

【非特許文献2】廣瀬泰光、上林利生、「三角格子PBG導波路の入出力特性の解析」、電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、C-3-92, 2004

【非特許文献3】徳島正敏、牛田淳、五明明子、「ピラー型正方格子フォトニック結晶線欠陥導波路の群遅延測定」、電子情報通信学会総合大会、C-3-80, 2006

【非特許文献4】宇野亨、「FDTD法による電磁界およびアンテナ解析」、コロナ社、1998

産業上の利用分野


本発明は、光集積回路等に応用可能なフォトニック結晶導波路に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
格子が周期的に配列したフォトニック結晶と、
フォトニック結晶内に線欠陥を導入して構成され、光が該線欠陥に沿って進行する導波路と、
該導波路の端面から突出して設置され、該導波路から光を導入し、導入した光を放射波として外部に放射して減衰することにより、該導波路の該端面での光の終端反射を低減する放射性ガイドとを備え、
該放射性ガイドは、該導波路を光が進行する光軸方向に垂直な方向に配列した格子数導波路部と比べて放射性ガイドの方が少ないことを特徴とするフォトニック結晶導波路。

【請求項2】
放射性ガイドは、両側1列の格子列で構成されることを特徴とする請求項1記載のフォトニック結晶導波路。

【請求項3】
放射性ガイドは、両側複数の格子列で構成されることを特徴とする請求項1記載のフォトニック結晶導波路。

【請求項4】
両側複数の格子列で構成された放射性ガイドにおいて、導波路の光軸方向に沿った格子数は、内側格子列と比べて外側格子列の方が少ないことを特徴とする請求項3記載のフォトニック結晶導波路。

【請求項5】
放射性ガイドは、一方の片側の格子列数が、他方の片側の格子列数より少ないことを特徴とする請求項1記載のフォトニック結晶導波路。

【請求項6】
フォトニック結晶内に、第1の線欠陥と第2の線欠陥が近接配置して構成される方向性結合器を備え、該方向性結合器に連結した導波路の端面に前記放射性ガイドが設置されていることを特徴とする請求項1記載のフォトニック結晶導波路。

【請求項7】
フォトニック結晶が3次元フォトニック結晶であって、放射性ガイドは、光軸方向に関して所定の周方向に配列した格子数が減少している領域を有することを特徴とする請求項1記載のフォトニック結晶導波路。
産業区分
  • 光学装置
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006215608thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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