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TWO-DIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTAL POINT DEFECT INTERFERENCE OPTICAL RESONATOR AND OPTICAL REFLECTOR commons

Patent code P07A012556
File No. A112P44-2
Posted date Dec 28, 2007
Application number P2005-212045
Publication number P2006-018310A
Patent number P4163201
Date of filing Jul 22, 2005
Date of publication of application Jan 19, 2006
Date of registration Aug 1, 2008
Inventor
  • (In Japanese)野田 進
  • (In Japanese)浅野 卓
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title TWO-DIMENSIONAL PHOTONIC CRYSTAL POINT DEFECT INTERFERENCE OPTICAL RESONATOR AND OPTICAL REFLECTOR commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-dimensional photonic crystal point defect interference optical resonator having high light extraction efficiency and to provide an optical reflector.
SOLUTION: A two-dimensional photonic crystal is made by periodically arranging a region (hole) 12 of a refractive index different from a slab-like main body 11 on the body 11. A waveguide 13 is formed by linearly providing an hole 12 therein. Two acceptor type point defects 14 are formed by enlarging the two holes 12 apart from each other by a distance L in the longitudinal direction of the waveguide. In the constitution, light reflection and transmission in the point defects 14 is suppressed by selecting the proper distance L, and light resonated by the the point defects 14 can be efficiently extracted. According to the selection of the distance L, a reflectance of light in the point defects 14 may be increased, and the two-dimensional photonic crystal can be used for the optical resonator resonating light between the two point defects 14 and the optical reflector reflecting light with the two point defects 14.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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、特許文献1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。
【特許文献1】
特開2001-272555号公報

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
a)スラブ状の本体と、
b)上記本体に周期的に配置された複数の、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導波路と、
d)上記導波路の近傍に、目的とする共振波長のn/2(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、前記共振波長に対応した欠陥準位を有する同種の2個の点状欠陥から成る点状欠陥対と、
を備え、前記2個の点状欠陥及び該2個の点状欠陥の間の導波路が共振器として作用することを特徴とする2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光共振器。

【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光共振器。

【請求項3】
 
上記点状欠陥対の各々が、前記共振波長のm/2(mは正の整数、n>m)倍の距離だけ導波路の長手方向に離れて配置され、前記共振波長に対応した欠陥準位を有する同種の2個の点状欠陥から成る光反射器により構成されてい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光共振器。

【請求項4】
 
導波路の幅方向に、導波路を挟んで上記光反射器と反対側に、さらに上記光反射器が配置されることを特徴とする請求項3に記載の2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光共振器。

【請求項5】
 
上記光反射器を構成する点状欠陥がクラスタ欠陥であることを特徴とする、請求項3または4に記載の2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光共振器。

【請求項6】
 
上記導波路にレーザ媒質を含有させることを特徴とする請求項1~5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光共振器。

【請求項7】
 
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1~6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光共振器。

【請求項8】
 
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1~7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光共振器。

【請求項9】
 
a)スラブ状の本体と、
b)上記本体に周期的に配置された複数の、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導波路と、
d)上記導波路の近傍に、目的とする共振波長のm/2(m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、前記共振波長に対応した欠陥準位を有する同種の2個の点状欠陥から成る点状欠陥対と、
を備え、前記2個の点状欠陥及び該2個の点状欠陥の間の導波路が反射器として作用することを特徴とする2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光反射器。

【請求項10】
 
導波路の幅方向に、導波路を挟んで上記点状欠陥対と反対側に、さらに同種の点状欠陥対を備えることを特徴とする、請求項9に記載の2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光反射器。

【請求項11】
 
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9または10に記載の2次元フォトニック結晶点欠陥干渉光反射器。

【請求項12】
 
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9~11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光反射器。

【請求項13】
 
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9~12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光反射器。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005212045thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) CREST Function Evolution of Materials and Devices based on Electron/Photon Related Phenomena AREA
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