专利名称：二维光子晶体的制作方法
二维光子晶体技术区域本发明涉及在波长分割多路通信等领域内用于光分合波器等的二维 光子晶体。另外，对于用于本申请的光，设定为也包含可视光以外的电磁 波的光。
背景技术：
在使用于波长分割多路通信(Wavelength Division Multiplexing:WDM)的光分合波器等光通信用装置的领域，为实现高性能化、小型化、低价格 化，正在进行利用光子晶体装置的开发。光子晶体为在电介质上人工地形 成周期结构的结晶。该周期结构通常通过在电介质主体内周期性地配置折 射率与电介质主体不同的区域(异折射率区域)而形成。利用该周期结构， 在结晶中形成有关光能的能带结构，且形成不可能进行光传播的能量区 域。这样的能量区域称为光子带隙(Photonic Band Gap:PBG)。形成PBG 的能量区域(波长带)根据电介质的折射率及周期结构的周期来确定。另外，通过在该光子晶体中引入适当的缺陷，在PBG中形成能量能 级(缺陷能级)，只有对应其缺陷能级的波长的光可以存在于其缺陷的附 近。因此，具有这样的缺陷的光子晶体可以作为其波长光的光共振器而使 用。另外，通过将该缺陷设置为线状，可以作为波导路来使用。作为上述技术之一例，在专利文献l中记述了通过在主体(板状)上 周期性地配置异折射率区域，且以其周期性的配置以线状设置缺陷从而形 成波导路，并且与其波导路邻接并形成点状缺陷的二维光子晶体。该二维 光子晶体作为将在波导路内传播的各种波长的光之中与共振器的共振波 长一致的波长的光向外取出的分波器而起作用，并且作为从外部引入波导 路的合波器而起作用。包含专利文献l记述的内容，在多数二维光子晶体中，按照相对于电 场在主体上平行地振动的TE偏振波或磁场在主体上平行地振动的TM偏振波的任何一种的一个偏振波的光形成PBG的方式而设置。因此，在将 包含两种偏振波的光引入二维光子晶体的波导路及共振器的情况中， 一个 偏振波不会在主体内分散，波导路的传播效率降低。例如，在将周期结构 设为三角晶格，将异折射率区域设为圆形(圆柱状)的二维光子晶体中， 只有相对于TE偏振波形成PBG，具有对应PBG的波长区域内的波长的 TE偏振波无法存在于主体内。因此，在这种情况下，在波导路及共振器 中，TE偏振波的损失几乎无法产生。与此相反，关于TM偏波由于无法 形成PBG，因此具有所述波长区域内的波长的TM偏振波从波导路及共振 器向主体内不会分散，损失产生。因此，研讨了相对于TE偏振波及TM偏振波这两者形成PBG，且其 两个PBG具有共通区域的二维光子晶体。下面，将该共通区域称为完全 光子带隙(完全PBG)。例如，在专利文献2中记述了通过以三角晶格状 周期性地配置具有C3v对称性的空孔，形成完全PBG的二维光子晶体。所 谓C3v对称性即称为具有3次旋转对称轴和包含其旋转对称轴的3个垂直 镜映对称面的对称性，例如正三角形与此相符。在该二维光子晶体中，完 全PBG内的波长的光不管为TE偏振波及TM偏振波的任一种，无法从波 导路及共振器等向主体内透出，不会产生波导路的传播效率降低。另外，对于对称性的标记具有匈夫里标记即Schonflies标记和赫氏标 记即Hermann-Mauguin标记2种标记法，但是C3v为按照Schoenflies标记 的标记，该对称性用Hermann-Mauguin标记表示为3m。另外，在专利文献3中记述了通过在平行于主体的剖面(面内剖面)中，与专利文献2的二维光子晶体同样地具有C3v对称性，且以三角晶格状周期性地配置其面内剖面形状在厚度方向变化的空孔，从而形成完全 PBG的二维光子晶体。作为这样的空孔的例子，在该文献中可以举出面内 剖面形状为正三角形，且其三角形的边的长度沿厚度方向变化的空孔。另 外，作为另外的例子，用与主体相同的材料占据仅仅主体的上面或/及下面 附近，这以外可以举出具有一定的面内剖面形状的空孔。在非专利文献1中记述了以叫做^ 7' 口 乂 ,"卜(Yablonovite)的名 称公知的三维光子晶体。^ 7' a / K 4卜为形成从电介质块的表面的三角 晶格的各晶格点向相对于表面的法线呈35°的角度的3个方向(每120°不同的方向)延伸的空孔的结晶。由此，对于折射率，在电介质块的表面， 不仅在平行的面内，而且在电介质片的深度方向也形成周期性分布，其结果是即使相对于结晶内的任一方向都形成PBG。该PBG为不依存于偏振光 的方向的完全PBG。专利文献l:特开2001-272555号公报(
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、图 1、图5 6)专利文献2:特开2005-099672号公报(
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、图1、图10 15)专利文献3:特开2006-065150号公报(
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、图1、图3)非专利文献1: E.Yablonovitch另外的两名、Physical Review Letters (物理评论书)(美国)美国物理学会发行、1991年10月21日、第67 巻、第17号、第2295-2298页(E.Yablonvitch et al: "Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms" Physical Review Letters 67(1991)229-2298)完全PBG的宽度越宽，即使对于TE偏振波及TM偏振波的任一个， 也就越能够使波导路的透射波长带区域和共振器的共振波长容易一致等、 越能进一步扩大光学器件的设计的自由度。使用该宽度的幅度除以完全 PBG的能量的中央值的值作为其完全PBG的宽度指标。通常，在光通信 器件中，作为PBG希望得到10%左右以上的值，但在专利文献2及专利 文献3中记述的二维光子晶体中完全PBG的宽度即使最大是4.4%，不能 说是十分宽。另外，专利文献3中记述的二维光子晶体必须将各异折射率区域加工 为复杂的形状，无法容易地制作。由于非专利文献l中记述的光子晶体是三维光子结晶，因此在深度方 向也必须形成空孔的周期结构。由此，必须比二维光子晶体更深地形成空 孔，这些也无法容易制作。发明内容本发明要解决的问题在于，提供一种二维光子晶体及使用它的光学器件，其是具有拥有宽的宽度的完全PBG的二维光子晶体及/或具有完全PBG且能够容易地制作的。为了解决上述问题，本发明提供一种二维光子晶体， 在板状的主体上周期性地配置折射率与该主体不同的区域而成，其特征在于，在所述主体的一侧的表面即第1表面上，异折射率区域按照三角晶格 状且关于各晶格点至少具有3次旋转对称性的方式配置，在所述主体的另一侧的表面即第2表面上，异折射区域按照相对所述 第1表面的三角晶格处于互补的位置的三角晶格状且关于各晶格点至少具 有3次旋转对称性的方式配置，异折射区域的柱从所述第1表面的各晶格点朝向与该晶格点最邻近的 所述第2表面的3个晶格点分别延伸。在此，所谓第2表面的三角晶格相对第1表面的三角晶格处于互补的 位置是指，第2表面的三角晶格的各晶格点配置在由第1表面的三角晶格 的晶格点组成的三角形重心的位置上。由于第1表面的三角晶格和第2表面的三角晶格彼此处于互补的位 置，因此，如上所述，异折射率区域的柱从第l表面的各晶格点朝向其最 邻近的第2表面的3个晶格点分别延伸的这种状态，相反地也是异折射 率区域的柱从第2表面的各晶格点朝向其最邻近的第1表面的3个晶格点 分别延伸的这种状态。这些异折射率区域的柱随着从一侧表面的1个剖面 (区域剖面)去向主体内部徐徐地分离为3个柱，各柱和随着接近另一侧 的表面和从另外的区域剖面延伸而来的柱徐徐地集合，在另一侧的表面内 的区域剖面上完全地合并。即从第1及第2表面的各区域剖面沿主体的厚 度方向异折射率区域的柱延伸为三叉状(trident)。另外，沿厚度方向无法 形成异折射率区域的周期性。异折射率区域按照在第1表面、第2表面都关于晶格点至少具有3次 旋转对称性的方式配置。这样的异折射率区域例如可以通过使用圆形的异 折射率区域来形成。另外，也可以通过在各晶格点上趋向同一方向配置具 有正三角形等的3次旋转对称性的形状或具有正六角形等的6次旋转对称 性的形状的异折射率区域来形成。在该二维光子晶体中，形成将在比第2表面更靠近第1表面的面内剖 面上从第1表面的1个晶格点延伸的3个异折射率区域为周期结构单位的 三角晶格，将在比第l表面更靠近第2表面的面内剖面上从第2表面的1 个晶格点延伸的3个异折射率区域为周期结构单位的三角晶格。通过在第 1表面及第2表面中如前所述地配置空孔，其周期结构单位的面内形状具 有3次旋转对称性或6次旋转对称性。3次旋转对称性用Schoenflies标记 表示为"C3"时，用Hermann-Mauguin标记表示为"3"， 6次旋转对称 性用Schoenflies标记表示为"CV，时，用Hermann-Mauguin标记表示为"6"， 利用该对称性，在该二维光子晶体中形成完全PBG。周期结构单位的面内剖面形状希望具有以下对称性，该对称性还具有 包含旋转对称轴的3个(具有3次旋转对称性的情况)或6个(具有6次 旋转对称性的情况)垂直镜映对称面。前者为与专利文献2及专利文献3 记述的二维光子晶体的异折射率区域相同的对称性，且如前所述表示为 C3v (3m)。后者在Schoenflies标记表示为"C6v"时，在Hermann-Mauguin 标记表示为"6m"。例如在1个异折射率区域的柱的平行于主体的剖面(区 域剖面)为圆形的情况下满足该C3v对称性。另外，在区域剖面为正三角 形且其三条边和三角晶格平行地配置的情况下，也满足C3v对称性。例如 在区域剖面为正六角形且其六条边和三角晶格平行或正交地配置的情况下，满足C6v对称性。如上所述，根据专利文献3，在二维光子晶体的主体内，异折射率区 域在厚度方向变化时，抑制在平行于主体的方向振动的电场，相对TM偏 振波形成PBG。因此，通过在主体的厚度方向改变异折射区域的形状，并 且调节其变化的程度，能够使PBG的宽度发生改变。在本发明的二维光 子晶体中，根据主体厚度和三角晶格的周期的比，在主体内向上下(倾斜 地)延伸的异折射率区域的柱的角度发生改变，并且沿主体的厚度方向进 入时的离散，集合的程度发生变化。因此，通过适当地调节主体的厚度和 三角晶格的周期，能够使PBG的宽度发生变化。根据本发明者的计算， 例如通过将主体的厚度设为三角晶格的周期的0.8倍，能够形成具有约 15。/。宽度的完全PBG。异折射率区域既可以通过填充和主体折射率不同的任一成分而形成，又可以通过在主体上设置空孔而形成。由于后者的方法制作容易且与主体 折射率的差异也十分巨大因此是所希望的。在本发明的二维光子晶体中，通过以点状设置异折射率区域的缺陷获 得光共振器器件。另外，在本发明的二维光子晶体上，通过以线状设置异 折射率区域的缺陷获得光波导路装置。再者，通过在本发明的二维光子晶 体上设置由线状缺陷组成的至少l条光波导路，在该光波导路的附近，设 置由点状缺陷组成的至少1个光共振器来获得光合分波器装置。在本发明的二维光子晶体中，通过形成具有3次旋转对称性或6次旋 转对称性的周期结构单位，形成完全PBG。如前所述，在本发明的二维光子晶体中，由于周期结构单位的面内剖 面形状在厚度方向变化，因此在平行于主体的方向上振动的电场被抑制， 由此，完全PBG的宽度增大。而且，通过适当地调节主体的厚度和三角 晶格的周期比，可以任意地调节异折射率区域厚度方向的变化的程度，由 此可以控制完全PBG的宽度。这带来能比调节各异折射率区域的形状的 情况更能以大的自由度控制完全PBG的宽度这种优点。具体地说，根据本发明者们的计算可以确定，通过将区域剖面设为具有三角晶格的周期的 0.32倍的半径的圆形，将主体厚度设为三角晶格周期的0.7 1.0倍，能够 形成约15%这种在目前的二维光子晶体上无法得到的宽大的宽度的完全 PBG。在周期结构单位的对称性满足Qv或C6v对称性的情况下，能够得到更宽的完全PBG。本发明的二维光子晶体由于设置在主体内的异折射率区域均为单纯 的柱状，因此没有必要将各异折射率区域加工成如在专利文献3中记述的二维光子晶体的复杂的的形状，另外，没有必要在深度(厚度)方向形成 如在非专利文献l中记述的三维光子晶体周期结构，由于没有必要至深的 位置形成异折射率区域，因此能够非常容易地制作。例如利用制作三维光子晶体时使用的各向异性蚀刻法(高橋重樹他、 2005年秋季第66回応用物理学会学術講演会講演予稿集、第3分冊、講 演番号8a-H-8 (高桥重树及其他，2005年秋季第66次应用物理学会学 术演会讲演予稿集第3分册讲演序号8a-H-8))可以形成本发明的异折射率区域。根据该方法，使等离子体化了的气体通过电场而相对主体向倾斜 方向指向地入射，从而主体通过物理性的及/或化学性的且在该方向上的强 的蚀刻，能够容易地形成。在使用本发明的二维光子晶体的光共振器器件、光波导路装置、及光合分波器装置中，均通过扩大完全PBG的宽度，能够使包含各种方向的 偏振光的光在更宽的波长范围内传播及分合波，因此，与目前相比，可增加用同一装置可传播的通道数。
图1是表示本发明的二维光子晶体的一实施例的立体图(a),第1表 面131及第2表面的平面图(b)，表示空孔柱12A形状的立体图((c)、 (d))以及面内剖面151及152的二维光子晶体的剖面图((e)、 (f)); 图2是表示本实施例的二维光子晶体的周期结构单位16形状的平面图；图3是本实施例的二维光子晶体的光子晶体能带图(计算结果)； 图4是表示本实施例的二维光子晶体的完全PBG的宽度的计算结果 的图表；图5是表示具有正三角形空孔的二维光子晶体的实施例的立体图(a)、 第1表面131以及第2表面的表面图(b)、表示空孔柱22A形状的立体图 ((c)、 (d))以及面内剖面151及152的二维光子晶体剖面图((e)、 (f)); 图6是表示二维光子晶体20的周期结构单位26形状的平面图； 图7是表示具有正三角形的空孔的二维光子晶体的另一实施例的平面 图(a)及表示周期结构单位26形状的平面图(b);图8是表示具有正六角形空孔的二维光子晶体的实施例的立体图(a)、 表示第1表面131及第2表面的表面图(b)及空孔柱32A形状的立体图 ((c)、 (d));图9是表示二维光子晶体30的周期结构单位36形状的平面图； 图IO是表示正六角形空孔的配置的另外的例子的平面图； 图11是表示使用本实施例二维光子晶体的波长合分波器的一例的立 体图及横断面图。符号说明10…二维光子晶体 11…主体12、 22、 32…空孔12A、 22A、 32A…空孔柱121…三角晶格141的晶格点122…三角晶格142的晶格点131…第1表面132…第2表面141…第1表面131上的三角晶格142…第2表面132上的三角晶格151…比第2表面132更靠近第1表面131的面内剖面151…比第1表面131更靠近第2表面132的面内剖面16、 26、 36…周期结构单位17…旋转对称轴181、 182、 182…垂直镜映对称面40…光合分波器41…波导路42…共振器具体实施方式
使用图1 图11说明本发明的二维光子晶体的实施例。 图l (a)是本实施例的二维光子晶体10的立体图。在板状的主体ll 的一侧表面周期性地形成有圆形空孔12。背面也同样，但两者的空孔12 的位置是互补的。在图1 (b)中表示主体11的第1表面131 (图1 (a) 的上侧表面)及第2表面132 (下侧表面)的空孔12的配置重叠后所描绘 的图。空孔12在第1表面131配置在三角晶格141的晶格点121上，在 第2表面132配置在相对于第1表面131的三角晶格141处于互补的位置 上的三角晶格142的晶格点122上。如图l (b)及(c)中用粗箭头所示， 空孔柱12A从第1表面131的各晶格点121朝向第2表面132的晶格点内最邻近的3个晶格点分别延伸。同样地，如在图1 (b)及(d)中用粗箭 头所示，空孔柱12A从第2表面132的各晶格点122朝向第1表面131的 各晶格点内最邻近的3个晶格点分别延伸。各空孔柱12A即使在主体11的厚度方向的任一位置，都以面内剖面 的形状成为具有相同直径的圆形的方式来形成。即，各空孔柱12A为倾斜 圆柱状。但是，如图1 (e)及(f)所示，在主体11内，多数的空孔柱12A 相互重叠，其重叠区域的形状沿主体厚度方向变化。在主体内通过这样地形成空孔柱12A,在面内剖面上形成以3个空孔 12作成周期结构的单位16的三角晶格。在比第2表面132更靠近第1表 面131的面内剖面151，周期结构单位16具有将圆形的空孔12配置于正 三角形的3个顶点的形状，并配置在与三角晶格141相同的晶格点上(图 Ke))。另一方面，在比第1表面131更靠近第2表面132的面内剖面152， 周期结构单位16具有将圆形的空孔12配置于使面内剖面151的周期结构 以垂直于面的轴为中心旋转180°后的正三角形的3个顶点上的形状，并 配置于与三角晶格142相同的晶格点上。(图l (f))周期结构单位16的面内剖面形状如图2 (a)所示，绕旋转轴17具有 3次(threefold)旋转对称性。另外，该面内剖面形状一并具有包含旋转 对称轴17的垂直镜映对称(reflections symmetry)面181、 182及183。 即，该周期结构单位16的面内剖面形状与在专利文献2及专利文献3中 记述的二维光子晶体的空孔相同，具有C3v对称性。在空孔的半径为三角 晶格的周期的1/4以下的情况下，在厚度方向的中心附近3个空孔12分离 (图2 (b))。由于这3个空孔12相互间的距离比与其他的空孔的距离更 小，因此，这3个空孔也作为1个周期结构单位16起作用。该情况下， 在周期结构单位16的面内剖面的形状也具有包含3次旋转对称性C3v对称 性。在本实施例的二维光子晶体10中，根据三角晶格141及142的晶格 常数a和主体ll的厚度d的比，空孔柱12A的角度e不同。例如，将晶 格常数a设为一定时，厚度d越小角度9越大。因此，在主体11内，通 过空孔柱12A所形成的折射率的周期分布可以通过晶格常数a及厚度d调节。关于本实施例的二维光子晶体10，利用三维时间区域差分法计算光子晶体能带的结果在图3中用图表表示。这里是按晶格常数a除半径r的r/a 值为0.32，晶格常数a除厚度t的t/a值为0.8的情况来计算。该情况下， 角度0为36。。该图表的横轴使用波数向量，纵横使用频率上乘a/c (c为 光速)作为无维次的标准化频率。图表中的曲线表示光子晶体能带。在本 实施例中，在主体内部由于空孔集合部的形状因厚度方向的位置不同，因 此无法明确地分离为TE偏振波和TM偏振波二种偏振波。因此，在该图 中，不涉及偏振波而关于全部的光子晶体能带进行表示。根据该计算结果 可以明确，标准化频率具有约0.4的中央值，在相对于其中央值具有约15% 的宽度的区域中形成完全PBG (图3的斜线部)。图4 (a)中表示关于r/a值为0.32及0.25的情况下，分别计算了 t/a 值为0.4 1.2的范围的完全PBG的宽度的结果。图4 (b)是与(a)的图 表相同的数据由横轴以相对于主体表面的法线和空孔柱构成的角度e表 示的图。r/a值为0.32的情况下，在t/a值为0.6 1.0时，得到如前所述那 样具有在光通信器件中所希望的10。/。以上的宽度的完全PBG。 t/a值为0.4 及1.2时，得到具有比专利文献2及专利文献3中记述的二维光子晶体中 所得到的完全PBG的宽度的最大值即4.4°/。更宽的宽度的完全PBG。 r/a 值为0.25的情况下，在t/a值为0.6 0.8时，得到具有比专利文献2及3 中记述的二维光子晶体的完全PBG宽的约8%的宽度的完全PBG。下面，说明本发明的二维光子晶体的其他的实施例。另外，这里对与 二维光子晶体10的结构要素相同的结构附加和它们相同的符号，省略详 细的说明。首先，作为具有拥有3次旋转对称性的异折射率区域的二维光子晶体 的例子，使用图5及图6来说明以三角晶格状配置正三角形的空孔22的 二维光子晶体20。图5 (a)为二维光子晶体20的立体图。在主体11的第1表面131上， 正三角形的空孔22以其正三角形的各边与晶格大致平行的方式配置于三 角晶格的晶格点121上，且在第2表面132上空孔22以与第1表面131 相同的方向配置在与第1表面131互补的位置上(图5 (b))。空孔柱22A从第1表面131的各晶格点121朝向第2表面132的晶格点之中最邻近的3个晶格点分别延伸(图5 (b)、 (c))，同样地，空孔柱 22A从第2表面的各晶格点122朝向第1表面131的晶格点之中最邻近的 3个晶格点分别延伸(图5 (b)、 (d))。在面内剖面上形成将3个空孔22当作周期结构的单位26的三角晶格。 图5 (e)及(f)表示面内剖面151及152的周期结构单位26的配置，图 6表示这些剖面的周期结构单位26的放大图。在图6中附加表示与在图5 (b) (d)中表示的粗箭头相同的方向的粗箭头。在面内剖面151中周 期结构单位26的形状为3个正三角形重叠的1个正三角形。另一方面， 在面内剖面152中周期结构单位26具有三个正三角形在垂直于分别不同 的一边的方向错开重叠的形状。这些周期结构单位26均满足C3v对称性。 通过具有这样的对称性，在该二维光子晶体20中形成完全PBG。在二维光子晶体20中，虽然空孔22的各边以平行的方式配置在晶格 上，但如图7 (a)所示，在空孔22的各边相对晶格倾斜相同的角度a而 配置的情况下，周期结构单位虽然不具有C3v对称性，但是具有3次旋转 对称性。(图7 (b))。由此，在具有这样的空孔的二维光子晶体中也形成 完全PBG。作为具有拥有6次旋转对称性的异折射率区域的二维光子晶体的例 子，图8中表示正六角形的空孔32以三角晶格状配置的二维光子晶体30。 图8 (a)为二维光子晶体30的立体图。在主体11的第1表面131，正六 角形的空孔32配置在三角晶格的晶格点121上，在第2表面132上空孔 32在与第1表面131相同的方向配置在与第1表面131互补的位置(图8 (b))。空孔32的正六角形以6条边与三角晶格正交的方式配置。空孔柱 32A从第1表面131的各晶格点121及第2表面132的各晶格点122与二 维光学结晶10及20相同地延伸(图8 (c)、 (d))。二维光子晶体30的面内剖面151及152的周期结构单位36与二维光 子晶体10及20相同地以三角晶格状配置。图9表示周期结构单位36的 面内剖面的形状。该面内剖面具有3个正六角形在每120。不同的方向上错 位重叠的形状且满足C3v对称性。通过具有这种对称性，在该二维光子晶 体30上形成完全PBG。正六角形的空孔32如图10所示也可以与三角晶格平行地配置6条边来替代以与三角晶格正交的方式配置6条边。这种情况下周期结构单位36 的面内剖面也满足C3v对称性。另外，在正六角形的各边相对晶格以倾斜 相同的角度的方式(除0。及90。)配置有空孔的情况中，周期结构单位虽 然不具有C6v对称性，但由于具有6次旋转对称性，因此形成完全PBG。图11表示使用了本实施例的二维光子晶体10的光合分波器40的一 个例子。该光合分波器40是通过在1排晶格点121的各自中使从那里延 伸的空孔12缺损(不设置)，设置线状的缺陷，并因其线状的缺陷使从处 于3列分离的位置的1个晶格点121延伸的空孔12缺损，设置点状的缺 陷。该线状缺陷为波导路41，该点状的缺陷为共振器42。在波导路41及共振器42中，在完全PBG中形成缺陷能级。由此， 在波导路41中处于完全PBG中的特定的波长带内的波长的光可以传播。 另外，共振器42对完全PBG中的特定的波长光进行共振。由于在波导路 41的附近设置共振器42，因此光合分波器40作为将在波导路41中传播 的光之中具有共振器42的共振波长的光通过共振器42向外部排出的分波 器而起作用。与此同时，作为将具有该共振波长的光从外部通过共振器42 引入波导路41的合波器而起作用。通过调节线状缺陷及点状缺陷的形状，可以控制波导路的通过波长带 及共振器的共振波长。例如在上述波导路41及共振器42中，虽然使从l 个晶格点121延伸的3个空孔柱12A全部缺损，但是作为替代在只要使1 个或2个空孔柱12A缺损的情况下，通过波长带及共振波长是与导波器 41及共振器42不同的值。另外，通过设置具有与其他的空孔不同直径的 空孔柱，或从三角晶格的晶格点错开一部分的晶格点121及/或122的位置 等来替代使空孔柱12A缺损，从而也可以形成波导路及共振器。通过在波导路的附近配置这样形成的共振波长不同的多个共振器，可 以得到将各共振器分别不同的波长的光进行分波及合波的光合分波器。
权利要求
1、一种二维光子晶体，在板状的主体上周期性地配置折射率与该主体不同的区域而成，其特征在于，在所述主体的一侧的表面即第1表面上，异折射率区域按照三角晶格状且关于各晶格点至少具有3次旋转对称性的方式配置，在所述主体的另一侧的表面即第2表面上，异折射区域按照相对所述第1表面的三角晶格处于互补的位置的三角晶格状且关于各晶格点至少具有3次旋转对称性的方式配置，异折射区域的柱从所述第1表面的各晶格点朝向与该晶格点最邻近的所述第2表面的3个晶格点分别延伸。
2、 如权利要求1所述的二维光子晶体，其特征在于，在平行于所述 主体的剖面上，由最邻近的3个异折射率区域组成的周期结构单位具有C3v或C6v的对称性。
3、 如权利要求2所述的二维光子晶体，其特征在于，平行于所述主 体的剖面中的所述柱的剖面为圆形。述异折射率区域由空孔组成。
4.
5、 一种光共振器器件，其特征在于，在权利要求1 4中任一项所述的二维光子晶体上以点状设置异折射率区域的缺陷而成。
6、 一种光波导路装置，其特征在于，在权利要求1 4中任一项所述 的二维光子晶体上以线状设置异折射率区域的缺陷而成。
7、 一种光合分波器装置，其特征在于，具备权利要求项1 4中任 一项所述的二维光子晶体、在该二维光子晶体上以线状设置异折射率区域 的缺陷而成的至少1条光波导路、和在该光波导路的附近以点状设置异折 射率区域的缺陷而成的至少1个光共振器。
全文摘要
本发明提供一种二维光子晶体，在板状的主体(11)上形成有空孔(12)。空孔(12)在主体(11)的第一表面(131)内配置于三角晶格(141)的晶格点(121)，在第二表面(132)内配置于对应三角晶格(141)的重心的位置的晶格点(122)。空孔柱(12A)从晶格点(121)朝向最邻近其的3个晶格点(122)向倾斜方向延伸，空孔柱(12A)同样地从晶格点(122)朝向最邻近的3个晶格点(121)向倾斜方向延伸。在该结构中，在主体(11)内的与其平行的剖面(14)，由3个空孔组成的周期结构单位(16)的形状具有对称性为C<sub>3v</sub>的对称性。通过该对称性、和空孔柱(12A)向倾斜方向延伸，可以获得具有宽的宽度的完全PBG。在一实施例中，获得相对中央值为15％这样宽的宽度的完全PBG。
文档编号G02B6/12GK101405634SQ20078000990
公开日2009年4月8日 申请日期2007年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者北川均, 浅野卓, 野田进 申请人:国立大学法人京都大学;阿尔卑斯电气株式会社