专利名称：对光子晶体光导波路的光入射方法及其构造的制作方法
技术领域：
本发明涉及对光子晶体(フォトニツク结晶)的光的入射技术，特别涉及使光高效率地入射到在光子晶体内部形成的光导波路中的方法及其具体构造。
背景技术：
光子晶体是把折射率不同的2种以上的物质按光波长量级(通常为0.3～0.7μm)，以1维、2维或3维周期性地排列而成的。该光子晶体具有由光子带隙引起的强的光截止效果，可望把该光截止效果应用于各种光学元件和微光路等。还有，在光子晶体中导入线状缺陷等，就能在光子晶体内部形成光导波路，这是公知的。
然而，如果使光从空气中直接向光子晶体入射，在其表面的反射大，多数情况下不能使光有效率地入射。还有，在对光子晶体内部形成的光导波路的光的入射中，也没有确立高效率的入射方法。例如，如非专利文献1(M.Tokushima等的Electronics Letters杂志，2001年，Vol.37，No.24)所示的那样，其透射损耗达40～50dB，非常大。
M.Tokushima等，Electronics Letters杂志，1454页-1455页，2001年，Vol.37，No.24[非专利文献2]J.Ushida等，Appl.Phys.Lett.杂志7页-9页，82，7(2003)发明内容这样，靠以前公知的技术，不能进行对光子晶体光导波路的高效率的光的入射。
本发明的目的是提供一种对光子晶体或在光子晶体内部形成的光导波路的光的高效率入射方法及其具体构造。
根据本发明的第1方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，对于使折射率不同的2种以上的物质以1维、2维或3维周期性地排列而获得的光子晶体，在上述光子晶体内部具有可对光进行导波的构造(导波路)，为使光从外部高效率地入射到该导波路中，使在光子晶体内部形成的光导波路内的光的波数与在光子晶体外部的入射光的波数一致。
根据本发明的第2方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，对于使折射率不同的2种以上的物质以1维、2维或3维周期性地排列而获得的光子晶体，在上述光子晶体内部具有可对光进行导波的构造(导波路)，为使光从外部高效率地入射到该导波路中，使在光子晶体内部形成的光导波路内的光的波数矢量与在光子晶体外部的入射光的波数矢量一致。
根据本发明的第3方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，对于使折射率不同的2种以上的物质以1维、2维或3维周期性地排列而获得的光子晶体，在上述光子晶体内部具有可对光进行导波的构造(导波路)，为使光从外部高效率地入射到该导波路中，使在光子晶体内部形成的光导波路内的光的电场和磁场的强度的比与在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。
根据本发明的第4方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，对于第3方式的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，特别是使在光子晶体内部形成的光导波路的入射端面的光的电场和磁场的强度的比与在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。
根据本发明的第5方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，对于第3方式或第4方式的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，使在光子晶体内部形成的光导波路的光入射端面的光的电场和磁场的强度的比的分布形状与在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比的分布形状一致。根据本发明的第6方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，对于第3方式或第4方式的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，在光子晶体内部形成的光导波路的光入射端面的光的电场和磁场的强度的比作为以真空中的电场和磁场的强度比进行了归一化的值，为1及以下，从而使在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。
根据本发明的第7方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，对于第3方式或第4方式的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，利用光子晶体的色散曲线上的光子带的第1次带到第2次带附近，从而使在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。根据本发明的第8方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，对于第1至第5方式的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，使在光子晶体内部形成的光导波路的入射端面的导波模式的光强度分布与在光子晶体外部的入射光的光强度分布一致。
根据本发明的第9方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现第1至第5方式的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与上述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来。
根据本发明的第10方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现第1至5和8方式的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与上述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来，而且在上述沟道导波路和光子晶体线缺陷光导波路的接合部分，具有设有满足第1至5和8方式中规定的条件的接合构造的沟道导波路。
根据本发明的第11方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现第1至5和8方式的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与上述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来，而且作为在上述沟道导波路和光子晶体线缺陷光导波路的接合部分设置的第1方式中记载的接合构造，具有设有由折射率对于沟道导波路和光子晶体两者不同的物质形成的接合构造的沟道导波路。
根据本发明的第12方式，能获得一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现第1至第6方式中记载的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与上述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来，而且作为在上述沟道导波路和光子晶体线缺陷光导波路的接合部分设置的第10方式中记载的接合构造，具有设为楔型形状的沟道导波路。
图1是用于说明光子晶体光导波路和外部的波数匹配的概念的图。
图2是表示在光子带图上的波数匹配的情况的图。
图3是表示光子晶体光导波路接口的图。
图4是用于说明使电场和磁场的比在光子晶体光导波路和外部一致的方法的图。
图5是表示电场和磁场的比的分布的FDTD计算结果的图。
图6是表示光子晶体的电场和磁场的比的分布由平面展开法给出的计算结果的图。
图7是用于说明使电场和磁场的比的分布在光子晶体光导波路和外部一致的方法的图。
图8是用于说明使光强度分布在光子晶体光导波路和外部一致的方法的图。
图9是表示光子晶体光导波路和外部的接口构造的图。
图10是表示具有楔型形状的光子晶体光导波路和外部的接口构造的图。
图11是表示对光子晶体光导波路的耦合效率的图。
图12是表示在光子晶体光导波路和外部的接合部的电场和磁场的比的分布的FDTD计算结果的图。
具体实施例方式
为了更详细地述说本发明，按照附图对其进行说明。
首先，给出使光高效率地入射到在光子晶体内部形成的光导波路中的各种方法。
作为本发明中的第1实施例，给出关于在光子晶体光导波路和外部之间进行波数的匹配的方法。图1表示该方法的概念图。
只有使在光子晶体内部形成的光导波路内的光波数和来自外部的入射光的波数一致时，光的入射效率才会变高。即，如图2所示，使光子晶体内光导波路的导波模式的波数k1和在光子晶体外部的入射光的波数k0在光子带图上与波数k一致(波数匹配)了的场合，入射效率就会变高。另外，在图2中横轴表示频率ω，纵轴表示波数k。
用运动方程式考虑的话，光的波数相当于动量。即波数k无变化地从介质1到介质2通过，等价于某物质在要从介质1到介质2穿过时，能保存动量而通过的情况。如果是动量被保存了的状态，就可以在物质的速度和行进方向不变化的情况下从介质1到介质2通过。
通常，在构成光子晶体内的光导波路部分的材质为折射率大的Si的这种场合，在使光从空气中或真空中入射的场合，要在光子带图上使波数一致很困难，因而作为在该场合的解决办法，必须使让光入射到光子晶体中的介质的折射率与构成光子晶体内的光导波路部分的材质的折射率相等。图3表示该方法。即不是让光从空气中直接入射到光子晶体光导波路中，而是入射到由至少与光子晶体内的光导波路部分的折射率差小的材质(例如Si)构成的中间性光导波路(接口)中之后，再使光从该中间性光导波路入射到光子晶体光导波路中。该接口的材质使用与光子晶体内的光导波路部分的材质同样的就很理想。而且优选的是，波数的匹配不仅是其大小，而且是作为矢量的一致(波数矢量的匹配)。
其次，作为本发明中的第2实施例，给出关于使在光子晶体内部形成的光导波路内的光的电场和磁场的强度的比和在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致的方法。
图4表示该方法。使光子晶体内光导波路的导波模式的光的电场和磁场的比(Ex/Hy)和在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的比(Ex/Hy)一致。
该方法与多在电路中进行的阻抗匹配基本上是同样的概念，不过，在电路的场合，阻抗以电压和电流的比(V/I)来规定，而光导波路中则以电场和磁场的比(E/H)来规定，这一点不同。
在使电场和磁场的比一致的场合也是，在构成光子晶体内的光导波路部分的材质为折射率大的Si的这种场合，在使光从空气中或真空中入射的场合，要使电场和磁场的比一致很困难，作为在该场合的解决办法也是，让光入射到光子晶体中的介质也必须用具有与Si同程度的折射率的材质。为了在这样的光子晶体光导波路中的电场和磁场的强度的比的匹配，特别是在光导波路的接合端面，使不同的导波路间的电场和磁场的强度的比一致很重要。图5表示根据FDTD电磁场解析求出的由Si构成的光子晶体内光导波路和Si沟道光导波路的导波模式的电场和磁场的强度的比的结果。
可以看出，在Si沟道光导波路内的在特定的频率的导波模式的电场和磁场的强度的比不依赖于地点，而是一定的，但在光子晶体光导波路内的导波模式的电场和磁场的强度的比随光子晶体的剖面的位置而大为不同。
例如，如图5所示，在光子晶体的剖面是与A等价的面的场合，电场和磁场的强度的比在光导波路剖面中央部大，而在剖面是与B等价的面的场合，则是在光导波路剖面的两端大。因此，在使Si沟道光导波路和光子晶体光导波路两者接合的场合，在接合点使双方的电场和磁场的强度的比一致而接合对于使耦合效率最大化很重要。
其次叙述作为本发明中的第3实施例的方法。优选的是，如图6右面的Band1或Band2所示，以真空中的电场和磁场的强度比进行了归一化的光子晶体光导波路的电场和磁场的强度比的值为正值、1以下。其理由如下。
根据非专利文献2(J.Ushida等的Appl.Phys.Lett.82，7页-9页(2003))的方法，解析性地导出了任意的1维光子晶体的反射率，由此可知，以真空中的电场和磁场的强度比进行了归一化的光子晶体表面的电场和磁场的强度比的倒数相当于光子晶体的考虑了菲涅耳反射后的折射率。
把该值除以光子晶体的外侧即光入射侧的介质的折射率所得的值作为α，当α比1大时，无论何时都可对光子晶体无反射覆盖。可以无反射覆盖，即意味着对光子晶体的光的耦合损耗在原理上可为零。另一方面，在α比1小的场合，相当于光从真空中向折射率比1小的介质入射。然而，对真空中的折射率比1小的介质实际不存在，因而在这样的场合，使光的入射损耗为零实际上很难考虑。
图6右面表示在光子晶体的某剖面的电场和磁场的强度，不过，对于在实空间上的3维的光子晶体光导波路，也可适用同样的条件。鉴于此，在α为1以下时，对于Si沟道光导波路和光子晶体光导波路的接合，是可以使两者的电场和磁场的强度一致的。因此，优选的是α为1以下。具体而言，优选的是在接合点两者的电场和磁场的强度比的分布一致。其次，作为本发明中的第4实施例，如图7所示，叙述在Si沟道导波路和光子晶体光导波路的接合点使电场和磁场的强度比的分布一致的方法。
如第2的实施例所示，在不同的导波路间的光子晶体光导波路的接合端面上的电场和磁场的强度的比一致是重要的。而且，使光子晶体光导波路的接合端面上的电场和磁场的强度的分布一致的话，在接合剖面的任何地方看去，在接合界面上电场和磁场的强度的比都相等，因而能进一步降低两者的耦合损耗。
其次，叙述作为本发明中的第5实施例的方法。图6右面是表示，对于光和光导波路耦合的图6左面的耦合模式的带A，从光子带的第1次带到高次带，电场和在磁场的强度的比在光子晶体剖面上的分布的图。第4带和第5带中电场和磁场的强度的分布在光导波路面内变化大，不过，第1次和第2次带中分布比较小。以光子晶体带内形成的光导波路模式来考虑的话，有这样的频率存在在第4带和第5带等高次带附近，在附于带的光导波路模式中，在光导波路面内电场和磁场的强度的分布变化大，而在第1次带和第2次带附近的光导波路模式中，在光导波路面内的电场和磁场的强度的分布的变化则比较缓慢地变小。
即，用存在于从光子晶体的第1次带到第2次带附近的光子晶体内的光导波路的导波模式，就能使Si沟道光导波路的电场和磁场的强度比的分布一致。
其次给出作为本发明中的第6实施例的使在光子晶体内部形成的光导波路的导波模式的光强度分布和在光子晶体外部的入射光的光强度分布一致的方法。图8表示该情况，使光子晶体内光导波路的导波模式的光入射端面上的光强度分布和入射光的光强度分布一致，就能改善对光子晶体内光导波路的光入射效率。
一般而言，在导波模式变化了的场合，耦合损耗就会变大。在使光强度分布一致的情况下使光从光子晶体外部向光子晶体光导波路中进行导波，意味着是在光子晶体的外、内侧不使光的导波模式发生变化而进行导波。作为用于实现该方法的构造，可以考虑在光子晶体光导波路的入射部分安装沟道光导波路等的构造。
该构造在光子晶体内光导波路的导波模式的电场分布与高斯分布比较接近的场合是有效的。即，先使沟道导波路内的基本模式的光的强度分布成为与高斯分布接近的形态，在光子晶体光导波路内的导波模式的光强度分布与高斯分布接近的场合，就能使光从沟道导波路效率很好地入射。当然，要是只为获得具有高斯型的光强度分布的入射光束，并非一定要使用沟道导波路，不过，使用沟道导波路作为接口，配合先前叙述了的实现波数匹配、电场和磁场的强度的比的匹配的意义，就很重要。
其次，以下叙述本发明所涉及的第7实施例。图6右上表示三角点阵空气中Si棒(棒半径r＝0.4335a，点阵常数a，Si折射率＝3.45)的单位胞(2倍面积)，图6左面表示与该光子晶体的TM偏振光(电场平行于棒)的成分有关的ГM方向的光子带图。图2中的各带中表示的记号A和B表示能与来自光子晶体外部的光进行耦合的耦合模式(A)和非耦合模式(B)。图6右下图表示这些光子带的图6左图中用圆点表示的耦合模式(波数＝2ГM/3)中的图6右上图中的用箭头表示的线上的表面上的电场和磁场的强度的比(以真空表面上的电场和磁场的强度的比来归一化)。
该图6右上图中的箭头所示的线上成为了无限光子晶体上的镜像面，因而在表面的电场和磁场的强度的比的值为实数。从图6右下图可以看出，Band1和Band2的电场和磁场的强度的比的空间分布比起Band4和Band5的空间分布来变化缓慢，其值为正，为1以下。在以真空中的电场和磁场的强度的比进行了归一化的电场和磁场的强度的比为1以下的场合、空间分布平坦的场合，采用近似性1维的电场和磁场的强度的比进行匹配所用的方法，即与本发明的实施例3同样的方法就可降低接合损耗。因此可知，在表面上附着一样的介质膜，Band1和Band2就可取得近似性电场和磁场的强度的比的匹配。
实际上在这样的Band1和Band2近旁，在线缺陷模式中电场和磁场的强度的分布也是比较缓慢的，归一化的值为1以下。图5表示对于位于第1带隙内的线缺陷模式，归一化的电场和磁场的强度的比的分布。沟道导波路和光子晶体光导波路两者，电场和磁场的强度的比都是1以下。这表示采用本发明的第3实施例说明了的方法就能满足使Si沟道光导波路的电场和磁场的强度比的分布一致的条件。
图9表示作为本发明的第8实施例的沟道导波路接口。光子晶体做成在厚约0.2～0.3μm的Si层上，按三角点阵状开了直径约0.3μm的圆孔的构造，点阵的周期约0.45μm。以在Г-K方向抽出1列线状缺陷的形态来形成光导波路，因而光导波路部分的介质是Si(折射率约3.5)。Si层的上下可以是SiO2，也可以是空气。
作为使光效率很好地入射到这样的在具有空气孔三角点阵的斯拉夫型光子晶体内设置的线缺陷光导波路中的方法，把由与光子晶体光导波路部分同材质的Si构成的沟道光导波路用作接口的方法是有效的。采用该Si沟道导波路所构成的接口构造，对光子晶体光导波路的入射效率，与从空气中直接入射的场合(在该场合的耦合损耗为10dB以上)相比，能大幅度改善。由计算估计可知，Si沟道光导波路和光子晶体光导波路之间的耦合损耗约2dB，从空气中对Si沟道光导波路的耦合损耗也能降低到1dB以下的程度，因而在采用本接口的场合，耦合损耗可整体控制在3dB以下。作为此处给出的接口的效果也具有上述波数匹配或电场和磁场的比匹配的作用。
用图9表示作为本发明的第9实施例的由Si构成的沟道导波路接口的例子。光子晶体做成在厚约0.2～0.3μm的Si层上，按三角点阵状开了直径约0.3μm的圆孔的构造，点阵的周期约0.45μm。以在Г-K方向抽出1列线状缺陷的形态来形成光导波路。因而光导波路部分的介质是Si(折射率约3.5)。Si层的上下可以是SiO2，也可以是空气。
作为使光效率很好地入射到这样的在具有空气孔三角点阵的斯拉夫型光子晶体内设置的线缺陷光导波路中的方法，把在光子晶体光导波路部分和由Si构成的沟道导波路之间采用了折射率取两者中间值的物质或构造体的耦合构造用作接口的方法是有效的。采用该耦合构造，对光子晶体光导波路的入射效率，与从空气中直接入射的场合(在该场合的耦合损耗为10dB以上)相比，能大幅度改善。
其次，作为本发明的第10实施例，给出了把本接口构造进一步改良而成的楔型Si沟道光导波路接口。图10表示能使由Si构成的光子晶体内光导波路和Si沟道光导波路的导波模式的电场和磁场的强度比的分布一致的构造。如图所示，在光子晶体内光导波路和Si沟道光导波路的接合部分设置楔型构造，就能使两者的接合面上的电场和磁场的强度比的分布一致。楔型的导波路长度为0.3μm，光子晶体侧接合面的宽度为1.26μm。
图11表示在Si沟道光导波路和光子晶体光导波路的接合部分的光透射率的波长依赖性。在把楔形的构造设为接口的情况下，光耦合损耗分别为，当光的波长为1.60μm时从0.33dB到0.14，为1.63μm时从1.2dB到0.35，可以看出，得到了很大改善。此处，在楔形的导波路长度为0.3μm的场合，具有图11那样的耦合损耗的改善，不过，楔形的导波路长度为0.6～0.7μm时，耦合损耗反而变大了。
图12表示在接合部没有接口的场合和设置了接口的场合，对电场和磁场的强度比的分布进行了比较的例子。在电场和在磁场的强度比的分布中可以看出，在没有接口的场合，有表示在光子晶体内为高的值的区域的暗的部分存在，而另一方面，在设置了楔形的导波路长度0.3μm的接口的场合，这样的暗的部分的区域就变少，从Si沟道光导波路到光子晶体中，电场和磁场以同样的浓淡分布着。这表示作为接口的效果，在接合附近的光子晶体光导波路的电场和磁场的强度的比的值降低了。还可以看出，在上述耦合损耗变大的楔形接口的导波路长度为0.6～0.7μm的场合，在接口部分、接合附近的光子晶体光导波路的电场和磁场的强度的比的值变大了，电场和磁场的强度的比的分布未很好地匹配。
本发明是提供一种使光高效率地入射到光子晶体光导波路中的方法，本方法适用于所有光子晶体光学元件。还有，在说明书中，以对在光子晶体中导入了线状缺陷的所谓线缺陷光导波路的入射的场合为例进行了说明，不过，作为光导波路的方式，不限于线缺陷型的光导波路。也可以是以现有光导波路那样的折射率差来引导光的类型的光导波路。还有，显然，并非一定要在光子晶体内形成光导波路，只要是对光进行导波的构造，上述方法和构造都适用。
权利要求
1.一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，对于使折射率不同的2种以上的物质以1维、2维或3维周期性地排列而获得的光子晶体，在所述光子晶体内部具有可对光进行导波的构造(导波路)，为使光从外部高效率地入射到该导波路中，使在光子晶体内部形成的光导波路内的光的波数与在光子晶体外部的入射光的波数一致。
2.一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，对于使折射率不同的2种以上的物质以1维、2维或3维周期性地排列而获得的光子晶体，在所述光子晶体内部具有可对光进行导波的构造(导波路)，为使光从外部高效率地入射到该导波路中，使在光子晶体内部形成的光导波路内的光的波数矢量与在光子晶体外部的入射光的波数矢量一致。
3.一种对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，对于使折射率不同的2种以上的物质以1维、2维或3维周期性地排列而获得的光子晶体，在所述光子晶体内部具有可对光进行导波的构造(导波路)，为使光从外部高效率地入射到该导波路中，使在光子晶体内部形成的光导波路内的光的电场和磁场的强度的比与在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。
4.根据权利要求3所述的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，使在光子晶体内部形成的光导波路的入射端面的光的电场和磁场的强度的比与在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。
5.根据权利要求3或4所述的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，在光子晶体内部形成的光导波路的光入射端面的光的电场和磁场的强度的比作为以真空中的电场和磁场的强度比进行了归一化的值，为1及以下，从而使在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。
6.根据权利要求3或4所述的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，利用光子晶体的色散曲线上的光子带的第1次带到第2次带附近，从而使在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比一致。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，使在光子晶体内部形成的光导波路的光入射端面的光的电场和磁场的强度的比的分布形状与在光子晶体外部的入射光的电场和磁场的强度的比的分布形状一致。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的对光子晶体光导波路的光的入射方法，其特征在于，使在光子晶体内部形成的光导波路的入射端面的导波模式的光强度分布与在光子晶体外部的入射光的光强度分布一致。
9.一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现权利要求1至8中任意一项所述的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与所述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来。
10.一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现权利要求1至8中任意一项所述的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与所述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来，而且在所述沟道导波路和光子晶体线缺陷光导波路的接合部分，具有设有满足权利要求1至8中任意一项的接合构造的沟道导波路。
11.一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现权利要求1至8中任意一项所述的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与所述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来，而且作为在所述沟道导波路和光子晶体线缺陷光导波路的接合部分设置的权利要求10所述的接合构造，具有设有由折射率对于沟道导波路和光子晶体两者不同的物质形成的接合构造的沟道导波路。
12.一种对光子晶体光导波路的光的入射构造，其特征在于，作为实现权利要求1至8中任意一项所述的方法的对光子晶体光导波路的高效率光入射构造，使在光子晶体内部导入线状缺陷而形成的线状欠缺光导波路和由与所述线缺陷部分同一材料构成的沟道导波路接合起来，而且作为在所述沟道导波路和光子晶体线缺陷光导波路的接合部分设置的权利要求10所述的接合构造，具有设为楔型形状的接合构造的沟道导波路。
13.一种光子晶体装置，其特征在于，具有由折射率不同的2种以上的部件周期性地排列而构成，具有光导波路的光子晶体；以及一端与所述光子晶体的光导波路的入射端接触而构成的第2光导波路，入射到所述第2光导波路中的光，通过所述第2光导波路而入射到所述光子晶体内的光导波路中。
14.一种光子晶体装置，其特征在于，具有由折射率不同的2种以上的部件周期性地排列而构成，具有光导波路的光子晶体；一侧端与所述光子晶体内的光导波路的入射端接触而构成的接合部件；以及一侧端与所述接合部件的所述一侧端相对的另一侧端接触而构成的第2光导波路，从所述第2光导波路的另一侧端入射的光，通过所述第2光导波路和所述接合部件而入射到所述光子晶体内的光导波路中。
15.根据权利要求13或14所述的光子晶体装置，其特征在于，所述第2光导波路由所述第2光导波路的折射率和所述光子晶体内的光导波路的折射率的差相对小的部件构成。
16.根据权利要求14所述的光子晶体装置，其特征在于，所述接合部件的折射率为所述第2光导波路的折射率和所述光子晶体内的光导波路的折射率之间的值。
17.根据权利要求13所述的光子晶体装置，其特征在于，所述光子晶体内的光导波路和所述第2光导波路的接合点上的各自的光导波路的电场和磁场的强度的比一致。
18.根据权利要求13或14所述的光子晶体装置，其特征在于，所述光子晶体内的光导波路和所述第2光导波路的接合面上的各自的光导波路的电场和磁场的强度比的分布一致。
19.根据权利要求13或14所述的光子晶体装置，其特征在于，采用所述光子晶体的规定的带中存在的光子晶体内的光导波路的规定带的导波模式，使光子晶体内的光导波路和所述第2光导波路的各自的电场和磁场的强度比的分布一致而构成。
20.根据权利要求14所述的光子晶体装置，其特征在于，所述接合部件构成为，与所述光子晶体内的光导波路接触的一侧的宽度比与所述第2光导波路接触的另一侧的宽度大。
全文摘要
减小使光从空气中直接入射到在光子晶体内形成的光导波路时的反射的本发明的方法，是使光子晶体光导波路的导波模式的光和入射光的波数一致，或者对于光子晶体光导波路的导波模式的光和入射光，使电场和磁场的强度的比一致，而且除了所述方法之外，还使光子晶体内部的光导波路的导波模式的入射端面上的光强度分布与入射光的一致的方法。而且，作为其具体构造，是使光子晶体光导波路和沟道光导波路接合的构造和再在其接合部分设置了具有楔型构造的沟道光导波路的构造。
文档编号G02B6/12GK1761898SQ20048000691
公开日2006年4月19日 申请日期2004年3月10日 优先权日2003年3月14日
发明者五明明子, 牛田淳 申请人:日本电气株式会社