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ラマン散乱光増強デバイス、ラマン散乱光増強デバイスの製造方法、ならびに、ラマン散乱光増強デバイスを用いたラマンレーザ光源 新技術説明会

国内特許コード P150012095
掲載日 2015年6月23日
出願番号 特願2013-532772
登録番号 特許第5401635号
出願日 平成25年3月8日(2013.3.8)
登録日 平成25年11月1日(2013.11.1)
国際出願番号 JP2013056523
国際出願日 平成25年3月8日(2013.3.8)
優先権データ
  • 特願2012-185638 (2012.8.24) JP
発明者
  • 高橋 和
  • 乾 善貴
  • 浅野 卓
  • 野田 進
  • 千原 賢大
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 ラマン散乱光増強デバイス、ラマン散乱光増強デバイスの製造方法、ならびに、ラマン散乱光増強デバイスを用いたラマンレーザ光源 新技術説明会
発明の概要 半導体基板に空孔(20a)が形成されたフォトニック結晶(20)において、入射光に対して複数の周波数で共鳴モードを有する導波路を備えるラマン散乱光増強デバイスであって、一の共鳴モードと他の共鳴モードとの周波数差が前記半導体基板のラマンシフト周波数に等しくなっているとともに、前記二つの共鳴モードの電磁界分布と前記半導体基板のラマンテンソルによって表されるラマン遷移確率が最大となるように、前記半導体基板の結晶方位面における前記導波路の形成方向が設定されている。
従来技術、競合技術の概要



特許文献1には、シリコンからなるスラブに多数の空孔が2次元的な周期構造を有するように形成されるスラブ型の2次元フォトニック結晶において、誘導ラマン散乱を起こすことが可能なように形成されたラマン散乱光増強デバイスが開示されている。特許文献1のラマン散乱光増強デバイスは、構造パラメータの異なる2次元フォトニック結晶を併設することで形成される面内へテロ構造を有しており、この構造パラメータの違いにより、モードギャップ差を利用した光閉じ込めを実現する。





特許文献1のラマン散乱光増強デバイスでは、フォトニック結晶に形成された線状の欠陥からなる導波路により構成された光共振器を備えており、入射光の波長と対象媒質のラマン散乱光の波長とのそれぞれに対する各共鳴モードを実現するように2つの反射部が設けられている。

産業上の利用分野



本発明は、ラマン散乱光増強デバイスであって、特に、半導体基板に空孔が形成されたフォトニック結晶を用いた光導波路または光共振器に適用可能なラマン散乱光増強デバイス、ラマン散乱光増強デバイスの製造方法に関する。また、当該ラマン散乱光増強デバイスを用いたラマンレーザ光源に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
半導体基板に空孔が形成されたフォトニック結晶において、入射光に対して複数の周波数で共鳴モードを有する導波路を備えるラマン散乱光増強デバイスであって、
一の共鳴モードと他の共鳴モードとの周波数差が前記半導体基板のラマンシフト周波数に等しくなっているとともに、
前記二つの共鳴モードの電磁界分布と前記半導体基板のラマンテンソルとによって表されるラマン遷移確率が最大となるように、前記半導体基板の結晶方位面における前記導波路の形成方向が設定されていることを特徴とするラマン散乱光増強デバイス。

【請求項2】
前記二つの共鳴モードは、基底導波モードと第一励起導波モードとであることを特徴とする請求項1に記載のラマン散乱光増強デバイス。

【請求項3】
前記半導体基板はシリコンであり、かつ前記半導体基板の結晶方位面における前記導波路の形成方向は、前記シリコンの結晶方位[100]方向あるいはこれと等価な面方位であることを特徴とする請求項2に記載のラマン散乱光増強デバイス。

【請求項4】
前記フォトニック結晶に形成された線状の欠陥からなる前記導波路において、当該導波路の途中で光伝搬波長の帯域をずらすように、周囲のフォトニック結晶の構造を変化させた一対の光反射面を有する光共振器を備えることを特徴とする請求項1に記載のラマン散乱光増強デバイス。

【請求項5】
前記一対の光反射面は、基底導波モードの光と第一励起導波モードの光との両方を反射することを特徴とする請求項4に記載のラマン散乱光増強デバイス。

【請求項6】
ラマンレーザ光源であって、
請求項5に記載のラマン散乱光増強デバイスと、
前記第一励起導波モードの光を出力する励起光光源とを有し、
前記励起光光源が出力する第一励起導波モードの光は、前記ラマン散乱光増強デバイスの前記光共振器へ入力される、ことを特徴とするラマンレーザ光源。

【請求項7】
前記励起光光源は、レーザ光源である、請求項6に記載のラマンレーザ光源。

【請求項8】
前記励起光光源は、発光ダイオードである、請求項6に記載のラマンレーザ光源。

【請求項9】
前記励起光光源は、前記フォトニック結晶が形成された前記半導体基板に形成されている、請求項7または8に記載のラマンレーザ光源。

【請求項10】
半導体基板に空孔が形成されたフォトニック結晶において、入射光に対して複数の周波数で共鳴モードを有する導波路を備えるラマン散乱光増強デバイスの製造方法であって、
一の共鳴モードと他の共鳴モードとの周波数差を前記半導体基板のラマンシフト周波数に等しくするように、前記フォトニック結晶の空孔の大きさや配置を設定する段階と、
前記二つの共鳴モードの電磁界分布と前記半導体基板のラマンテンソルとによって表されるラマン遷移確率が最大となるように、前記半導体基板の結晶方位面における前記導波路の形成方向を設定する段階とを備えることを特徴とするラマン散乱光増強デバイスの製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 2K102AA15
  • 2K102BA13
  • 2K102BA18
  • 2K102BB01
  • 2K102BB02
  • 2K102BC01
  • 2K102CA20
  • 2K102CA28
  • 2K102DA04
  • 2K102DA09
  • 2K102DB01
  • 2K102DC01
  • 2K102DD03
  • 2K102EB20
  • 2K102EB29
出願権利状態 登録
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