專利名稱：電磁波頻率濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從波導(dǎo)路徑取出規(guī)定頻率的光或電磁波的頻率濾波器。該頻率濾波器用于光通信領(lǐng)域等中。
背景技術(shù)：
在光通信中，為了使單位時(shí)間中可發(fā)送的信息量增大，使用在一條傳送路徑中傳播多個(gè)波長(頻率)的光，在各個(gè)光中載運(yùn)不同信號(hào)的波分多址方式。在該波分多址方式中，在傳送路徑的入口側(cè)混合各波長的光，在出口側(cè)每隔各波長取出混合了的光。因此，必需光的合波器及分波器、或波長濾波器(頻率濾波器)。
作為這樣的分波器，現(xiàn)在使用陣列波導(dǎo)路徑衍射光柵。然而，陣列波導(dǎo)路徑衍射光柵通常使用石英光波導(dǎo)路徑，為了減少光的損失，在現(xiàn)狀中不得不使用數(shù)cm見方大小的路徑。因此，為謀求分波器的小型化，研究使用光子結(jié)晶的頻率濾波器。
所謂光子結(jié)晶是具有周期折射率分布的光學(xué)性能材料，對(duì)光子的能量形成頻帶結(jié)構(gòu)。尤其是，特征是形成光不可能傳播的能量區(qū)域(光子頻帶間隙)。通過在該光子結(jié)晶中導(dǎo)入適當(dāng)?shù)娜毕?，在光子頻帶間隙中形成該缺陷所導(dǎo)致的能量電平(缺陷電平)。由此，在上述光子頻帶間隙中的能量所對(duì)應(yīng)的頻率范圍內(nèi)，只可能存在頻率對(duì)應(yīng)缺陷電平的能量的光。若使結(jié)晶中的上述缺陷形成線狀，則成為傳播規(guī)定頻率光的光波導(dǎo)路徑；若使結(jié)晶中的缺陷形成點(diǎn)狀，則成為在規(guī)定頻率的光下共振的光共振器。
在特開2001-272555號(hào)公報(bào)中(下面為專利文獻(xiàn)1)，記載在通過將圓柱孔周期性排列成三角光柵狀來設(shè)置周期折射率分布的2維光子結(jié)晶中，通過使該圓柱孔缺損成線狀而形成波導(dǎo)路徑( 、圖1)，在波導(dǎo)路徑附近形成點(diǎn)缺陷( 、圖1)。在專利文獻(xiàn)1中，作為實(shí)施例，研究通過增大周期性排列的圓柱孔的直徑形成的點(diǎn)缺陷。通過該結(jié)構(gòu)，制作將波導(dǎo)路徑傳播的光中具有點(diǎn)缺陷的共振頻率的光取出到外部的分波器，及將具有點(diǎn)缺陷的共振頻率光從外部導(dǎo)入波導(dǎo)路徑的合波器。
另外，在特開2003-279764號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，記載通過使形成周期折射率分布的不同折射率區(qū)域中相鄰的2個(gè)以上的不同折射率區(qū)域成為缺陷來形成簇缺陷。這里，不同折射率區(qū)域的缺陷通過使該不同折射率區(qū)域的折射率與其他不同折射率區(qū)域的折射率不同來形成。將折射率比其他不同折射率區(qū)域高的缺陷稱為供體缺陷，折射率比其他不同折射率區(qū)域低的缺陷稱為受體缺陷。在所述專利文獻(xiàn)1中記載的、通過增大圓柱孔而形成的缺陷是受體型缺陷，未設(shè)置不同折射率區(qū)域而形成的缺陷是供體型缺陷。將簇缺陷和僅缺損1個(gè)不同折射率區(qū)域形成的點(diǎn)缺陷總稱為「點(diǎn)狀缺陷」。
在專利文獻(xiàn)2中，還記載具有以各個(gè)不同周期配置了不同折射率區(qū)域的多個(gè)禁止頻帶區(qū)域、在各個(gè)禁止頻帶區(qū)域中設(shè)置了點(diǎn)狀缺陷的面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶。由此，在各禁止頻帶區(qū)域中設(shè)置了相同形狀的點(diǎn)狀缺陷的情況下，由于不同折射率區(qū)域的周期不同，各點(diǎn)狀缺陷在各個(gè)不同頻率的光下共振。
在專利文獻(xiàn)1及2的波長分合波器中，經(jīng)點(diǎn)狀缺陷，在波導(dǎo)路徑和外部之間進(jìn)行光的導(dǎo)入及取出。另外，在特表2001-508887號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，記載在2維光子結(jié)晶內(nèi)設(shè)置2個(gè)直線波導(dǎo)路徑，在該2個(gè)直線波導(dǎo)路徑之間設(shè)置點(diǎn)狀缺陷(參照專利文獻(xiàn)3的圖3及圖8)。通過該結(jié)構(gòu)，將具有點(diǎn)狀缺陷的共振頻率的光從一波導(dǎo)路徑導(dǎo)入另一波導(dǎo)路徑。此為合波器。另外，還作成在一波導(dǎo)路徑上傳播多個(gè)頻率重疊的光、僅將規(guī)定頻率的光從該路徑取出到另一波導(dǎo)路徑的分波器。
若將波導(dǎo)路徑與點(diǎn)狀缺陷之間的距離減小到在兩者之間進(jìn)行光的傳遞的大小，則在2個(gè)波導(dǎo)路徑之間也進(jìn)行光的傳遞。因此，在專利文獻(xiàn)3的結(jié)構(gòu)中，存在在點(diǎn)狀缺陷以外的位置，在2個(gè)波導(dǎo)路徑之間產(chǎn)生包含規(guī)定頻率以外分量的光的傳遞，引起信號(hào)的交調(diào)失真的問題。
此前，作為實(shí)例，敘述了使用2維光子結(jié)晶的光分波器及光合波器，但不僅對(duì)光，對(duì)電磁波也同樣，另外，在具有2維光子結(jié)晶以外結(jié)構(gòu)的光頻率濾波器(波長濾波器)或電磁波頻率濾波器中也產(chǎn)生同樣問題。另外，在下面記載為「電磁波」的情況下，也包含光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述課題而作成，其目的在于提供一種電磁波頻率濾波器，可以高效率在2個(gè)波導(dǎo)路徑之間傳遞規(guī)定頻率的電磁波。
為了解決上述課題而作成的本發(fā)明的電磁波頻率濾波器，其特征在于，具備a)波導(dǎo)電磁波的輸入波導(dǎo)路徑；b)輸出波導(dǎo)路徑，是波導(dǎo)電磁波的波導(dǎo)路徑，配置成在其長度方向的規(guī)定范圍內(nèi)與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離比在所述規(guī)定范圍外與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離?。缓蚦)共振器，配置在所述輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間的所述規(guī)定范圍內(nèi)，在規(guī)定頻率的電磁波下共振。
該電磁波頻率濾波器可使用2維光子結(jié)晶構(gòu)成。本發(fā)明的使用2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器，其特征在于，具備a)2維光子結(jié)晶，設(shè)置了周期性排列在平板狀的主體上的多個(gè)折射率與主體不同的區(qū)域；b)通過將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成的輸入波導(dǎo)路徑；c)輸出波導(dǎo)路徑，是通過將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成的波導(dǎo)路徑，配置成在其長度方向的規(guī)定范圍內(nèi)與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離比在所述規(guī)定范圍外與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離??；和d)共振器，配置在所述輸入導(dǎo)波路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間的所述規(guī)定范圍內(nèi)，由在規(guī)定頻率的電磁波下共振的點(diǎn)狀缺陷構(gòu)成。
另外，該電磁波頻率濾波器也可使用具有面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)的2維光子結(jié)晶構(gòu)成。本發(fā)明的使用具有面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)的2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器，其特征在于，具備a)面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶，在平板狀的主體內(nèi)設(shè)置2個(gè)以上禁止頻帶區(qū)域，在各禁止頻帶區(qū)域內(nèi)，設(shè)置了以每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中不同的周期、周期性排列在主體上的多個(gè)、折射率與主體不同的區(qū)域；b)輸入波導(dǎo)路徑，在各禁止頻帶區(qū)域內(nèi)，通過將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成，通過全部禁止頻帶區(qū)域；c)輸出波導(dǎo)路徑，是通過在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成的波導(dǎo)路徑，配置成在其長度方向的規(guī)定范圍內(nèi)與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離比在所述規(guī)定范圍外與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離??；和
d)共振器，配置在所述輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間的所述規(guī)定范圍內(nèi)，由在規(guī)定頻率的電磁波下共振的點(diǎn)狀缺陷構(gòu)成。
在使用該面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器中，期望各禁止頻帶區(qū)域的輸入波導(dǎo)路徑的穿透頻率頻域的一部分，不被包含于在該禁止頻帶區(qū)域一側(cè)的全部禁止頻帶區(qū)域的輸入波導(dǎo)路徑穿透頻率頻域中，而被包含于在與此相反側(cè)的全部禁止頻帶區(qū)域的輸入波導(dǎo)路徑穿透頻率頻域中，在各禁止頻帶區(qū)域中設(shè)置的所述共振器的共振頻率被包含在所述一部分的穿透頻率頻域中。
下面，詳細(xì)地說明上述發(fā)明。
(1)本發(fā)明的電磁波頻率濾波器本發(fā)明的電磁波頻率濾波器在輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間，具有在特定的1頻率分量的電磁波下共振的共振器。該電磁波頻率濾波器與專利文獻(xiàn)3的電磁波頻率濾波器相同，具備該3個(gè)構(gòu)成要素，但在本發(fā)明中，在該3個(gè)要素的位置關(guān)系上具有特征。即在規(guī)定范圍中使輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間的距離變?yōu)樽钚?，并在該?guī)定范圍內(nèi)的輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間設(shè)置共振器。
作成這樣的結(jié)構(gòu)的理由如下。在該電磁波頻率濾波器中，輸入波導(dǎo)路徑與共振器能量地耦合，共振器與輸出波導(dǎo)路徑同樣能量地耦合，從而在輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間傳遞具有共振器的共振頻率的電磁波。為了增大被傳遞的電磁波的強(qiáng)度，期望縮小輸入波導(dǎo)路徑-共振器之間及共振器-輸出波導(dǎo)路徑之間的距離，并加強(qiáng)能量的耦合。因此，在共振器存在的范圍內(nèi)，期望輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間的距離小。另外，若縮小輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間的距離，則未經(jīng)共振器而直接傳遞的電磁波的強(qiáng)度增加。由于也傳遞具有共振器的共振頻率以外的電磁波，所以不期望這種情況。為了避免這種情況，在共振器存在的范圍以外，期望輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間的距離寬。為了同時(shí)滿足這2個(gè)條件，本發(fā)明的電磁波頻率濾波器作成所述結(jié)構(gòu)。
通過該結(jié)構(gòu)，可用作從輸入波導(dǎo)路徑將規(guī)定頻率的電磁波分波到輸出波導(dǎo)路徑的分波器。也可將與該分波器相同結(jié)構(gòu)的電磁波頻率濾波器用作從分波器的「輸出波導(dǎo)路徑」將規(guī)定頻率的電磁波導(dǎo)入「輸入波導(dǎo)路徑」的合波器。此時(shí)，分波器的「輸出波導(dǎo)路徑」變?yōu)楹喜ㄆ鞯妮斎氩▽?dǎo)路徑，分波器的「輸入波導(dǎo)路徑」變?yōu)楹喜ㄆ鞯妮敵霾▽?dǎo)路徑。另外，在本說明書中，在未特別記載的情況下，「輸入波導(dǎo)路徑」及「輸出波導(dǎo)路徑」指分波器的輸入波導(dǎo)路徑及輸出波導(dǎo)路徑。
作為本發(fā)明的輸入波導(dǎo)路徑及輸入波導(dǎo)路徑的典型結(jié)構(gòu)，可舉出在所述規(guī)定范圍的交界，輸入波導(dǎo)路徑、輸出波導(dǎo)路徑任一或兩者具有成角度彎曲的形狀。另外，也可不設(shè)置彎曲部，在規(guī)定范圍之外使輸入導(dǎo)波路徑、輸出導(dǎo)波路徑任一或兩者平滑彎曲。
在彎曲部中，通過波導(dǎo)路徑的所述規(guī)定范圍的電磁波不一定全部通過。穿透彎曲部的電磁波的穿透率的頻率依賴性與波導(dǎo)路徑的所述規(guī)定范圍中電磁波的穿透率的頻率依賴性不同，依賴于彎曲部的結(jié)構(gòu)。利用該特性，使彎曲部的結(jié)構(gòu)最佳化，并將共振器的共振頻率包含在具有規(guī)定值以上的穿透率的高穿透率頻率頻域中，從而可高效率地通過該頻率的電磁波。另外，在彎曲部中，難以通過規(guī)定頻率以外的、變成噪聲的電磁波，可降低噪聲。
進(jìn)一步地，由于可從輸入波導(dǎo)路徑中分離輸出波導(dǎo)路徑的端部，所以可在期望的位置配置輸出波導(dǎo)路徑的端部。這在專利文獻(xiàn)3的直線狀的輸出波導(dǎo)路徑中是不可能的。
也可對(duì)1個(gè)輸入波導(dǎo)路徑設(shè)置多條輸出波導(dǎo)路徑。此時(shí)，在每個(gè)輸出波導(dǎo)路徑中，在與輸入波導(dǎo)路徑之間設(shè)置共振器。通過各共振器在不同頻率的電磁波下共振，可在不同的多個(gè)頻率疊加了的電磁波傳播的輸入波導(dǎo)路徑和各輸出波導(dǎo)路徑之間，傳遞各自不同頻率的電磁波。另外，若作成專利文獻(xiàn)3的結(jié)構(gòu)，則由于輸出波導(dǎo)路徑是平行輸入波導(dǎo)路徑的直線狀，所以不能設(shè)置多條輸出波導(dǎo)路徑。
通過在輸出波導(dǎo)路徑的、未進(jìn)行電磁波的輸出輸入側(cè)設(shè)置反射部，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定共振器與反射部之間的距離，可提高分波效率或合波效率。這樣的反射部可通過在輸出波導(dǎo)路徑中設(shè)置終點(diǎn)(端部)或設(shè)置彎曲部來形成。這里，用作反射部的彎曲部可以是設(shè)置在規(guī)定范圍交界的所述彎曲部，也可另外設(shè)置。
在分波器的情況時(shí)，期望設(shè)定共振器與反射部之間的距離，以使從共振器導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑的電磁波中、向反射部的相反側(cè)(輸入輸出側(cè))傳播的電磁波，與由反射部反射、向輸入輸出側(cè)傳播的電磁波的相位差為0。由此，該2個(gè)電磁波由于干擾而加強(qiáng)，可增強(qiáng)取出的電磁波的強(qiáng)度。另外，在由反射部反射電磁波時(shí)，相位因反射部的結(jié)構(gòu)不同而變化。在該反射時(shí)相位反向的情況下，使共振器與反射部之間的距離為共振波長的(2n-1)/4倍(n為正整數(shù)，下面相同)。另外，在反射時(shí)相位不變化的情況下，使該距離為共振波長的n/2倍。
在合波器的情況時(shí)，期望設(shè)定共振器與反射部之間的距離，以使從合波器的輸入波導(dǎo)路徑(分波器的輸出波導(dǎo)路徑)向共振器的電磁波中、由共振器反射的電磁波，與通過共振器、由反射部反射的電磁波的相位差為π。由此，該2個(gè)反射波由于干擾而減弱，可增強(qiáng)導(dǎo)入共振器的電磁波的強(qiáng)度。另外，與反射部的情況相同，在由共振器反射電磁波時(shí)，相位也因共振器的結(jié)構(gòu)不同而變化。在共振器及反射部中，在電磁波的相位都反向、或相位都不變化時(shí)，使該距離為共振波長的(2n-1)/4倍。另外，在只在共振器或反射部一方的反射中電磁波的相位反向，在另一方反射中相位不變化的情況下，使該距離為共振波長的n/2倍。
(2)使用2維光子結(jié)晶的本發(fā)明的電磁波頻率濾波器此前敘述的電磁波頻率濾波器，例如也可用使用了電介質(zhì)波導(dǎo)路徑及環(huán)共振器的電磁波濾波器等構(gòu)成，但在電磁波損失少、且謀求裝置小型化的觀點(diǎn)上，最好是使用下述的2維光子結(jié)晶。
本發(fā)明的2維光子結(jié)晶電磁波頻率濾波器，將厚度比面內(nèi)方向的尺寸薄得多的板狀體的平板作為主體，將在該主體上周期性配置折射率與其不同的區(qū)域所構(gòu)成的2維光子結(jié)晶作為母體。在該母體的2維光子結(jié)晶中，利用周期性的不同折射率區(qū)域的存在來形成光子頻帶間隙，具有該范圍內(nèi)的能量的電磁波不能存在。即，對(duì)應(yīng)該范圍的頻帶的電磁波不能通過主體。作為主體的材料，例如可使用Si或InGaAsP。所謂不同折射率區(qū)域，是由具有與主體不同折射率的材料構(gòu)成的區(qū)域，但作為典型例，有在所述專利文獻(xiàn)1中記載的圓柱孔。若是圓柱孔，則只要在主體上開孔就行，可比在主體上配置任何部件都容易制作。
若在主體內(nèi)周期性配置的不同折射率區(qū)域的一部分中設(shè)置缺陷，因而打亂周期性。通過適當(dāng)設(shè)定缺陷的折射率或尺寸等參數(shù)，可在光子頻帶間隙中形成缺陷電平，在缺陷的位置存在對(duì)應(yīng)該缺陷電平能量的頻率的電磁波。通過將該缺陷連續(xù)地設(shè)置成線狀，可形成穿透光子頻帶間隙中一定頻率范圍的電磁波的波導(dǎo)路徑。在本發(fā)明中，形成輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑，以使在規(guī)定的范圍中兩者距離變?yōu)樽钚　?br> 在作為所述規(guī)定范圍內(nèi)的、輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間的不同折射率區(qū)域中設(shè)置點(diǎn)狀缺陷。該點(diǎn)狀缺陷可是所述點(diǎn)缺陷及簇缺陷之一，另外，也可是所述受體型及供體型之一。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定點(diǎn)狀缺陷的種類、尺寸、位置等參數(shù)，在光子頻帶間隙中形成規(guī)定的缺陷電平，僅對(duì)應(yīng)缺陷電平能量的頻率的電磁波在缺陷位置共振。即，該點(diǎn)狀缺陷變成共振器。
通過該結(jié)構(gòu)，可在輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間傳遞具有共振器的共振頻率的電磁波。與此同時(shí)，可防止在輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間直接傳遞具有共振頻率以外的頻率的電磁波。
為了抑制電磁波從共振器沿垂直于結(jié)晶面的方向泄漏而形成的損失，期望共振器是使不同折射率區(qū)域缺損了的供體型點(diǎn)狀缺陷。
通過在輸入波導(dǎo)路徑或輸出波導(dǎo)路徑的所述規(guī)定范圍的交界設(shè)置彎曲部，可使在規(guī)定范圍中兩波導(dǎo)路徑的距離變?yōu)樽钚?。通過調(diào)節(jié)該彎曲部中不同折射率區(qū)域的折射率、周期、形狀、尺寸中的至少1個(gè)參數(shù)，可控制該彎曲部的穿透頻率頻域。利用該點(diǎn)，在該彎曲部，具有共振器的共振頻率的電磁波可容易通過，而共振頻率以外頻率的電磁波難以通過。由此，彎曲部起到降低輸出波導(dǎo)路徑中規(guī)定頻率以外的成為噪聲的電磁波的作用。
與上述相同，在2維光子結(jié)晶中，通過在輸出波導(dǎo)路徑的電磁波輸出輸入側(cè)的相反側(cè)設(shè)置由端部或彎曲部等構(gòu)成的反射部，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定共振器與反射部之間的距離，可提高分波效率或合波效率。該距離的條件也與上述相同。另外，在由2維光子結(jié)晶的點(diǎn)狀缺陷反射電磁波時(shí)，由于電磁波的相位反向，所以合波器中共振器-反射部之間的距離必需考慮由反射部反射的電磁波的相位變化后設(shè)定。
與上述相同，通過設(shè)置多條輸出波導(dǎo)路徑，在每個(gè)輸出波導(dǎo)路徑中設(shè)置在不同頻率的電磁波下共振的共振器，從而可在輸入波導(dǎo)路徑和各輸出波導(dǎo)路徑之間，傳遞各自不同的、單一頻率的電磁波。
存在具有通過光、壓力、熱等來自外部的作用、折射率變化的性質(zhì)的材料。例如，在InGaAsP系或InGaAlAsP系等的半導(dǎo)體中，存在由于量子井的頻帶充填效應(yīng)，通過照射激光，電荷密度變化，折射率變化的半導(dǎo)體。若在共振器(點(diǎn)狀缺陷)的一部分或全部中使用這樣的材料，則隨著外部作用導(dǎo)致的折射率的變化，共振器的共振頻率變化。由此，可僅外部作用施加中，在輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間傳遞規(guī)定頻率的電磁波。與此相反，可在外部作用施加中不傳遞規(guī)定頻率的電磁波。這樣通過外部作用，起到ON/OFF向輸出波導(dǎo)路徑的取出(分波器時(shí))或?qū)?合波器時(shí))的開關(guān)的作用。進(jìn)一步地，通過調(diào)節(jié)外部作用的強(qiáng)度，還可控制傳遞的電磁波的頻率。
通過設(shè)置多條輸出導(dǎo)波路徑、在每個(gè)共振器中設(shè)置該折射率可變材料，從而可通過外部作用的施加，選擇進(jìn)行電磁波傳遞的輸出波導(dǎo)路徑。在多條輸出波導(dǎo)路徑中，若在波導(dǎo)路徑附近設(shè)置各自不同的共振頻率的共振器，則可通過外部作用選擇輸出波導(dǎo)路徑，并選擇輸出電磁波的頻率。相反，在多條輸出波導(dǎo)路徑中，若在波導(dǎo)路徑附近設(shè)置相同共振頻率的共振器，則可從不同的輸出波導(dǎo)路徑輸出相同頻率的輸出電磁波。
如上所述，由于電磁波沿垂直于結(jié)晶面的方向從共振器泄漏而形成損失，所以期望有所抑制，但有時(shí)有意識(shí)地從共振器使電磁波稍微地泄漏是有用的。例如，通過測定泄漏的電磁波，可測定在輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間傳遞的電磁波的強(qiáng)度。
(3)使用面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶的本發(fā)明的電磁波頻率濾波器使用在專利文獻(xiàn)2中提議的面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶，構(gòu)成本發(fā)明的電磁波頻率濾波器如下。將主體分成與分合波的頻率種數(shù)相同數(shù)量的區(qū)域。將該區(qū)域稱為禁止頻帶區(qū)域。在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域以不同周期配置不同折射率區(qū)域，形成共同的禁止頻帶區(qū)域。通過連續(xù)地設(shè)置不同折射率區(qū)域的缺陷成線狀，使其通過全部禁止頻帶區(qū)域，來形成輸入波導(dǎo)路徑。在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中，設(shè)置輸出波導(dǎo)路徑，以使在規(guī)定范圍中與輸入波導(dǎo)路徑的距離變?yōu)樽钚?。在各輸出波?dǎo)路徑和輸入波導(dǎo)路徑之間的所述規(guī)定范圍內(nèi)設(shè)置點(diǎn)狀缺陷(共振器)。期望該點(diǎn)狀缺陷與上述相同是供體型點(diǎn)狀缺陷。由于共振頻率依賴于不同折射率區(qū)域的周期，所以通過在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中設(shè)定不同折射率區(qū)域的周期，可控制導(dǎo)入各輸出波導(dǎo)路徑(分波器時(shí))的電磁波的頻率。
進(jìn)一步地，期望在輸入波導(dǎo)路徑中，沿電磁波傳播的方向，按共振頻率的上升順序或下降順序排列禁止頻帶區(qū)域。在按共振頻率的上升順序排列禁止頻帶區(qū)域時(shí)，按該順序減小不同折射率區(qū)域的周期；在按下降順序排列禁止頻帶區(qū)域時(shí)，按該順序增大不同折射率區(qū)域的周期。由此，各禁止頻帶區(qū)域的輸入波導(dǎo)路徑的穿透頻率頻域的一部分可不包含在相鄰疊加波的傳播方向的禁止頻帶區(qū)域的輸入波導(dǎo)路徑穿透頻率頻域中。在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中，設(shè)置將包含在該一部分穿透頻率頻域的頻率作為共振頻率的共振器。由此，在分波器中，對(duì)應(yīng)點(diǎn)狀缺陷的共振頻率的電磁波中、未導(dǎo)入點(diǎn)狀缺陷而通過的電磁波，在與相鄰禁止頻帶區(qū)域的交界被全部反射，再次返回到該點(diǎn)狀缺陷中。因此，可提高通過該共振器、導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑的電磁波的比例，提高分波效率。在合波器中也可同樣地提高效率。
與上述相同，在面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶中，通過在輸出波導(dǎo)路徑的電磁波輸入輸出側(cè)的相反側(cè)設(shè)置反射部，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定共振器與反射部之間的距離，可提高分波效率或合波效率。該距離的條件也與上述相同。此時(shí)的反射部除由所述輸出波導(dǎo)路徑的端部或折射部等構(gòu)成之外，還可在與不穿透該共振器的共振頻率的電磁波的相鄰禁止頻帶區(qū)域的交界之前，設(shè)置輸出波導(dǎo)路徑，使該交界成為反射部。
通過在共振器中使用折射率因外部作用而變化的材料，可ON/OFF向輸出波導(dǎo)路徑的電磁波的取出或?qū)?，及通過檢測從共振器的電磁波的泄漏，可檢測在輸入波導(dǎo)路徑和各輸出波導(dǎo)路徑之間傳遞的電磁波的強(qiáng)度，對(duì)面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶電磁波頻率濾波器而言可同樣適用。
如本發(fā)明所述，通過在共振器存在的規(guī)定范圍內(nèi)，使輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間的距離接近，在規(guī)定范圍以外使兩者的距離遠(yuǎn)離，從而可以高效率，經(jīng)共振器，在輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之間傳遞規(guī)定頻率的電磁波。與此同時(shí)，可防止在兩波導(dǎo)路徑之間傳遞規(guī)定頻率以外的電磁波。另外，在本發(fā)明中，由于可從輸入波導(dǎo)路徑分離輸出波導(dǎo)路徑的端部，所以可在期望的位置配置輸出波導(dǎo)路徑的端部，可在期望的位置輸出規(guī)定頻率的電磁波。
期望該電磁波頻率濾波器使用2維光子結(jié)晶構(gòu)成。尤其是，通過在共振器中使用供體型點(diǎn)狀缺陷，在輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑的電磁波傳遞時(shí)，可防止電磁波從共振器向外部泄漏而形成的損失。另外，通過使用面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶，在禁止頻帶區(qū)域交界反射穿透輸入波導(dǎo)路徑的規(guī)定頻率的電磁波，可提高導(dǎo)入共振器的電磁波的強(qiáng)度，可提高輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑的傳遞效率。


圖1是作為本發(fā)明的電磁波頻率濾波器的一實(shí)施例的、使用了2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器的模式圖。
圖2是說明在圖1的電磁波頻率濾波器中電磁波分波的圖。
圖3是取出或?qū)刖哂胁煌l率的多種電磁波的、具有2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器的一實(shí)施例的模式圖。
圖4是具有向期望的輸出波導(dǎo)路徑輸出具有規(guī)定頻率的電磁波的開關(guān)功能的、使用了2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器的一實(shí)施例的模式圖。
圖5是作為本發(fā)明的電磁波頻率濾波器的一實(shí)施例的、使用了面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器的一結(jié)構(gòu)例的模式圖。
圖6是說明在圖5的電磁波頻率濾波器中電磁波分波的圖。
圖7是就圖5的電磁波頻率濾波器中輸入波導(dǎo)路徑的穿透頻率頻域和共振頻率，表示禁止頻帶區(qū)域之間的關(guān)系的模式圖。
圖8是表示調(diào)節(jié)輸出波導(dǎo)路徑的彎曲部的空孔參數(shù)的一實(shí)例的模式圖。
圖9是表示計(jì)算了圖1及圖8中輸出波導(dǎo)路徑的彎曲部的穿透率的結(jié)果的圖表。
圖10是表示根據(jù)輸出波導(dǎo)路徑與共振器之間的距離來計(jì)算具有各波導(dǎo)路徑端部的共振器的共振波長的電磁波強(qiáng)度的結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
作為本發(fā)明的電磁波頻率濾波器的一實(shí)施例，在圖1中表示使用了2維光子結(jié)晶的電磁波(光)頻率濾波器的一結(jié)構(gòu)例。在主體11上，將作為不同折射率區(qū)域的空孔12周期性地配置成三角光柵狀。通過使空孔12缺損成線狀，形成輸入波導(dǎo)路徑13。同樣地，通過使空孔12缺損成線狀，形成輸出波導(dǎo)路徑14，使其在規(guī)定范圍18中與輸入波導(dǎo)路徑13平行，在規(guī)定范圍以外的范圍離開輸入波導(dǎo)路徑13。在輸出波導(dǎo)路徑14的一端連接外部波導(dǎo)路徑16。外部波導(dǎo)路徑16可使用例如由與主體11相同的材料構(gòu)成的細(xì)線波導(dǎo)路徑。在輸出波導(dǎo)路徑14的另一端，通過設(shè)置空孔12(不設(shè)置空孔12的缺損)，來設(shè)置終端部172。終端部172成為規(guī)定范圍18的一端。在規(guī)定范圍18的另一端，形成輸出波導(dǎo)路徑14的彎曲部171。在規(guī)定范圍18內(nèi)、即輸入波導(dǎo)路徑13及輸出波導(dǎo)路徑14之間形成點(diǎn)狀缺陷15。這里，使用通過使3個(gè)空孔缺損成直線狀而形成的直線狀供體型簇缺陷。
用圖2說明圖1的電磁波頻率濾波器的動(dòng)作。在輸入波導(dǎo)路徑13中傳播多個(gè)頻率f1，f2，...fn疊加了的電磁波。其中，點(diǎn)狀缺陷15的共振頻率fk的電磁波經(jīng)點(diǎn)狀缺陷15導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑14。導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑14的電磁波經(jīng)彎曲部171取出到外部波導(dǎo)路徑16。
在該結(jié)構(gòu)中，由于輸入波導(dǎo)路徑13和輸出波導(dǎo)路徑14在所述規(guī)定范圍18以外的范圍不接近，所以可抑制在2個(gè)波導(dǎo)路徑之間傳遞包含規(guī)定頻率以外分量的電磁波。另外，由于點(diǎn)狀缺陷15是供體型點(diǎn)狀缺陷，所以可抑制電磁波漏出到2維光子結(jié)晶面外而形成的損失。
在圖3中，表示使用了2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器的另一結(jié)構(gòu)例。在與圖1的電磁波頻率濾波器相同地設(shè)置了主體11、空孔12及輸入波導(dǎo)路徑13的光子結(jié)晶中，設(shè)置多條輸出波導(dǎo)路徑(輸出波導(dǎo)路徑141、142、…)、與之連接設(shè)置外部波導(dǎo)路徑161、162、…。在各輸出波導(dǎo)路徑141、142、…與輸入波導(dǎo)路徑13之間，設(shè)置具有各自不同的共振頻率的點(diǎn)狀缺陷151、152、…。這里，表示在點(diǎn)狀缺陷151中使用直線狀3缺陷供體型簇缺陷、在點(diǎn)狀缺陷152中使用三角形3缺陷供體型簇缺陷的實(shí)例。另外，在圖3中表示了2組輸出波導(dǎo)路徑、外部波導(dǎo)路徑及點(diǎn)狀缺陷，但在3組以上的情況中也可同樣地構(gòu)成。
通過該結(jié)構(gòu)，在輸入波導(dǎo)路徑13傳播的多個(gè)頻率f1，f2，…fn疊加了的電磁波中，具有各點(diǎn)狀缺陷151、152、…的共振頻率的電磁波經(jīng)各點(diǎn)狀缺陷、導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑141、142、…。這起到將具有不同頻率的多個(gè)電磁波抽出到輸出波導(dǎo)路徑的電磁波頻率濾波器的作用。
在圖4中，表示使用了2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器的再一結(jié)構(gòu)例。與圖3的電磁波頻率濾波器相同，設(shè)置主體11、空孔12、輸入波導(dǎo)路徑13、多個(gè)輸出波導(dǎo)路徑(143、144、…)及外部波導(dǎo)路徑(163、164、…)。在本結(jié)構(gòu)例中，在全部輸出波導(dǎo)路徑143、144、…和輸入波導(dǎo)路徑13之間，設(shè)置埋入由折射率因照射激光而變化的InGaAsP系或InGaAlAs系材料構(gòu)成之相同折射率可變材料193、194、…的相同點(diǎn)狀缺陷153、154、…。
點(diǎn)狀缺陷153、154的共振頻率，在未向折射率可變材料照射激光時(shí)為f1，在向折射率可變材料照射激光時(shí)為f1′，因激光照射的有無而不同。通過向折射率可變材料193、194、…之一照射激光，可將輸入波導(dǎo)路徑13傳播的頻率f1′的電磁波取出到外部波導(dǎo)路徑163、164、…中期望的外部波導(dǎo)路徑。例如在將頻率f1′的電磁波取出到外部波導(dǎo)路徑164時(shí)，向折射率可變材料194照射激光。這時(shí)，在輸入波導(dǎo)路徑13上傳播的頻率f1′的電磁波，由于在點(diǎn)狀缺陷153中，共振頻率f1與該電磁波的頻率不同，所以未被導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑143地通過；在點(diǎn)狀缺陷154中，由于共振頻率與該電磁波的頻率一致，所以被導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑144，被取出到期望的外部波導(dǎo)路徑164。這樣，埋入了折射率可變材料的點(diǎn)狀缺陷153、154、…起到通過激光照射而動(dòng)作的開關(guān)的任務(wù)。
在圖5中，表示使用了面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶的電磁波頻率濾波器的一結(jié)構(gòu)例。將主體21分割成多個(gè)區(qū)域(禁止頻帶區(qū)域)，在每個(gè)區(qū)域，以不同的排列周期a1、a2、a3配置空孔22。這里，表示了3個(gè)禁止頻帶區(qū)域201、202、203，但在圖5的上方也可再設(shè)置禁止頻帶區(qū)域。使各禁止頻帶區(qū)域中空孔32的排列周期a1、a2、a3…為a1＞a2＞a3。形成輸入波導(dǎo)路徑23，使其通過全部禁止頻帶區(qū)域。在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中，與圖1的電磁波頻率濾波器相同，形成具有彎曲部的輸出波導(dǎo)路徑241、242、243、…、點(diǎn)狀缺陷251、252、253、…及外部波導(dǎo)路徑261、262、263、…。在各點(diǎn)狀缺陷中使用直線狀3缺陷供體型簇缺陷。
用圖6來說明圖5的電磁波頻率濾波器的動(dòng)作。在輸入波導(dǎo)路徑23上傳播的多個(gè)頻率f1，f2，…fn疊加了的電磁波中，點(diǎn)狀缺陷251的共振頻率fkl的電磁波經(jīng)點(diǎn)狀缺陷251導(dǎo)入輸入波導(dǎo)路徑241。同樣地，點(diǎn)狀缺陷252、253、…的共振頻率fk2，fk3，…的電磁波經(jīng)各自的點(diǎn)狀缺陷導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑242，243，…。將導(dǎo)入各輸入波導(dǎo)路徑的電磁波取出到各自連接的外部波導(dǎo)路徑。
與圖1的電磁波頻率濾波器相同，由于點(diǎn)狀缺陷是供體型點(diǎn)狀缺陷，所以可抑制電磁波向面外方向的損失。在利用后述的禁止頻帶區(qū)域交界的電磁波的反射時(shí)，尤其期望使用直線狀3缺陷供體型簇缺陷。
在面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶中，依賴于空孔32的排列周期，在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域，輸入波導(dǎo)路徑23中可傳播的電磁波的頻率頻域不同。因此，如圖7所示，在頻率fa的電磁波包含在可于禁止頻帶區(qū)域201內(nèi)的輸入波導(dǎo)路徑中傳播的頻率頻域311的端部時(shí)，不被包含在禁止頻帶區(qū)域202內(nèi)的輸入波導(dǎo)路徑頻率頻域312中。此時(shí)，在禁止頻帶區(qū)域201和禁止頻帶區(qū)域202的交界271中，反射在禁止頻帶區(qū)域201內(nèi)的輸入波導(dǎo)路徑中傳播的頻率fa的電磁波。若設(shè)置使該fa成為共振頻率的點(diǎn)狀缺陷251，則由于輸入波導(dǎo)路徑傳播的頻率fa的電磁波未進(jìn)入點(diǎn)狀缺陷251而通過，在交界271中被反射，所以可使經(jīng)點(diǎn)狀缺陷251導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑241的頻率fa的電磁波的強(qiáng)度比沒有該反射時(shí)高。若共振頻率在輸入波導(dǎo)路徑的頻率頻帶的端部，則滿足上述條件。若使用所述3缺損直線狀供體型簇缺陷，則可滿足這樣的條件。
由點(diǎn)狀缺陷反射電磁波是減弱導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑的電磁波強(qiáng)度的原因之一。在由于交界271、272、273、…的反射，電磁波的相位反向時(shí)，使點(diǎn)狀缺陷251、252、253、…與交界271、272、273、…之間的距離L1、L2、L3、…成為各點(diǎn)狀缺陷的共振波長的(2n-1)/2倍。由此，可干擾并抑制在交界271、272、273、…中反射的電磁波和由點(diǎn)狀缺陷251、252、253、…反射的電磁波，進(jìn)一步提高導(dǎo)入輸出波導(dǎo)路徑的電磁波的強(qiáng)度。
通過輸出波導(dǎo)路徑的規(guī)定范圍(例如圖1的141)的電磁波不一定全部通過彎曲部(例如圖1的171)。通過調(diào)節(jié)彎曲部附近的空孔12的周期、形狀、尺寸，可控制彎曲部的電磁波穿透率的頻率依賴性。在圖8及圖9中表示其一實(shí)例。圖8中，在圖1的輸出波導(dǎo)路徑的彎曲部171的附近，使位于外側(cè)角部的空孔121的直徑比其他空孔的直徑小。在圖9(a)中表示關(guān)于彎曲部空孔的參數(shù)與周圍相等的情況(圖1)，圖9(b)中表示根據(jù)FDTD法(時(shí)間區(qū)域差分法)計(jì)算了圖8情況的電磁波頻率頻域的穿透率及反射率的結(jié)果。在圖9(b)的計(jì)算中，設(shè)圖8的空孔121的半徑為0.23a(a是空孔12的排列周期)，其他空孔12的半徑為0.29a。通過使彎曲部空孔的直徑變化，可使穿透率為最大的標(biāo)準(zhǔn)頻率(頻率乘以a/c(c是光速)，成為無維度的頻率)從0.271((a)的情況)變至0.267((b)的情況)。由此，可與所述3缺損直線狀供體型簇缺陷的共振頻率0.267(標(biāo)準(zhǔn)頻率)一致，高效率地通過規(guī)定頻率的電磁波。
在圖8的實(shí)例中，共振器的共振頻率和彎曲部的最大穿透率的頻率都與排列周期a成正比。因此，若就1個(gè)共振頻率進(jìn)行共振器及彎曲部的設(shè)計(jì)，則對(duì)另外的共振頻率而言，也可通過調(diào)節(jié)排列周期a，容易地使共振器的共振頻率與彎曲部的最大穿透率的頻率一致。這尤其是在使用異型結(jié)構(gòu)時(shí)，不必在每個(gè)不同折射率區(qū)域進(jìn)行彎曲部設(shè)計(jì)上是有用的。另外，這樣的控制在調(diào)節(jié)彎曲部附近的空孔12的其他參數(shù)時(shí)也同樣適用。
在輸出波導(dǎo)路徑兩端中的一端設(shè)置終端部時(shí)，在另一端與外部的電磁波的傳遞效率依賴于終端部與共振器之間的距離。對(duì)此，使用圖10(a)表示的實(shí)例來計(jì)算。設(shè)輸入波導(dǎo)路徑13的一端為端口1，另一端為端口2，進(jìn)行輸出波導(dǎo)路徑14的電磁波的傳遞側(cè)為端口3，終端部側(cè)為端口4。在端口1及端口3中設(shè)反射率為0。在端口2側(cè)，例如由于存在相鄰不同折射率區(qū)域等理由，設(shè)反射率為1。設(shè)作為波導(dǎo)路徑終端部的端口4的反射率為1。另外，設(shè)端口1～端口3各自距共振器的距離d1、d2、d3均為共振波長的(2n-1)/4倍(n為正整數(shù))。在圖10(b)中表示對(duì)各端口計(jì)算了端口4和共振器之間的距離d4在共振波長的1～1.5倍之間的、具有共振器的共振波長的電磁波的強(qiáng)度的結(jié)果。根據(jù)該圖，可知在距離d4為共振波長的1.25倍時(shí)，將具有共振器的共振波長的電磁波全部輸出到端口3。這對(duì)應(yīng)于使輸出波導(dǎo)路徑的端部與共振器之間的距離為共振波長的(2n-1)/4倍(n為正整數(shù))的情況。
權(quán)利要求
1.一種電磁波頻率濾波器，其特征在于，具備a)波導(dǎo)電磁波的輸入波導(dǎo)路徑；b)輸出波導(dǎo)路徑，是波導(dǎo)電磁波的波導(dǎo)路徑，配置成在其長度方向的規(guī)定范圍內(nèi)與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離比在所述規(guī)定范圍外與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離?。缓蚦)共振器，配置在所述輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間的所述規(guī)定范圍內(nèi)，在規(guī)定頻率的電磁波下共振。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于配備多條所述輸出波導(dǎo)路徑，在各輸出波導(dǎo)路徑與所述輸入波導(dǎo)路徑之間且規(guī)定范圍內(nèi)配備共振器，對(duì)每個(gè)輸出波導(dǎo)路徑，在規(guī)定頻率的電磁波下共振。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述每個(gè)輸出波導(dǎo)路徑的共振器的共振頻率各不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之一或雙方在所述規(guī)定范圍的端部具有彎曲部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述共振器的共振頻率被包含于所述彎曲部的高穿透率頻率頻帶中。
6.一種電磁波頻率濾波器，其特征在于，具備a)2維光子結(jié)晶，設(shè)置了周期性排列在平板狀的主體上的多個(gè)折射率與主體不同的區(qū)域；b)通過將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成的輸入波導(dǎo)路徑；c)輸出波導(dǎo)路徑，是通過將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成的波導(dǎo)路徑，配置成在其長度方向的規(guī)定范圍內(nèi)與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離比在所述規(guī)定范圍外與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離小；和d)共振器，配置在所述輸入導(dǎo)波路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間的所述規(guī)定范圍內(nèi)，由在規(guī)定頻率的電磁波下共振的點(diǎn)狀缺陷構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述點(diǎn)狀缺陷是通過使不同折射率區(qū)域欠缺來形成的供體型點(diǎn)狀缺陷。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于配備多條所述輸出波導(dǎo)路徑，在各輸出波導(dǎo)路徑與所述輸入波導(dǎo)路徑之間且規(guī)定范圍內(nèi)配備共振器，對(duì)每個(gè)輸出波導(dǎo)路徑，在規(guī)定頻率的電磁波下共振。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述每個(gè)輸出波導(dǎo)路徑的共振器的共振頻率各不相同。
10.一種電磁波頻率濾波器，其特征在于，具備a)面內(nèi)異型結(jié)構(gòu)2維光子結(jié)晶，在平板狀的主體內(nèi)設(shè)置2個(gè)以上禁止頻帶區(qū)域，在各禁止頻帶區(qū)域內(nèi)，設(shè)置了以每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中不同的周期、周期性排列在主體上的多個(gè)、折射率與主體不同的區(qū)域；b)輸入波導(dǎo)路徑，在各禁止頻帶區(qū)域內(nèi)，通過將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成，通過全部禁止頻帶區(qū)域；c)輸出波導(dǎo)路徑，是通過在每個(gè)禁止頻帶區(qū)域中將所述不同折射率區(qū)域的缺陷設(shè)置成線狀而形成的波導(dǎo)路徑，配置成在其長度方向的規(guī)定范圍內(nèi)與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離比在所述規(guī)定范圍外與所述輸入波導(dǎo)路徑的距離?。缓蚫)共振器，配置在所述輸入波導(dǎo)路徑與輸出波導(dǎo)路徑之間的所述規(guī)定范圍內(nèi)，由在規(guī)定頻率的電磁波下共振的點(diǎn)狀缺陷構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述點(diǎn)狀缺陷是通過使不同折射率區(qū)域欠缺來形成的供體型點(diǎn)狀缺陷。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于各禁止頻帶區(qū)域中的輸入波導(dǎo)路徑的穿透頻率頻域的一部分不包含于位于該禁止頻帶區(qū)域一側(cè)的全部禁止頻帶區(qū)域之輸入波導(dǎo)路徑穿透頻率頻域中，而包含于位于與其相反側(cè)的全部禁止頻帶區(qū)域之輸入波導(dǎo)路徑穿透頻率頻域中，設(shè)置在各禁止頻帶區(qū)域中的所述共振器的共振頻率，包含于所述一部分的穿透頻率頻域中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于在所述各禁止頻帶區(qū)域中，設(shè)定與所述一側(cè)鄰接禁止頻帶區(qū)域之交界面和屬于該禁止頻帶區(qū)域的共振器之間的距離，以使具有該禁止頻帶區(qū)域的共振器之共振頻率并由該共振器反射的電磁波，與以相同頻率通過該點(diǎn)狀缺陷并由禁止頻帶區(qū)域界面反射的電磁波之間的相位差為π。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述點(diǎn)狀缺陷是通過使直線狀相鄰的3個(gè)不同折射率區(qū)域欠缺來形成的直線狀供體型簇缺陷。
15.根據(jù)權(quán)利要求6-14之一所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述輸入波導(dǎo)路徑和輸出波導(dǎo)路徑之一或雙方在所述規(guī)定范圍的端部具有彎曲部。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述共振器的共振頻率包含于所述彎曲部的高穿透率頻率頻帶中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述彎曲部中的不同折射率區(qū)域在折射率、周期、形狀或大小之一上與其它不同折射率區(qū)域不同。
18.根據(jù)權(quán)利要求6-17之一所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于至少一個(gè)所述共振器的部分或全部，由折射率隨著來自外部的作用而變化的材料構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18之一所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于在所述輸出波導(dǎo)路徑中設(shè)置反射具有所述共振器的共振頻率之電磁波的反射部，設(shè)定共振器與反射部之間的距離，以使從共振器導(dǎo)入到輸出波導(dǎo)路徑的電磁波與由反射部反射的電磁波之相位差為0。
20.根據(jù)權(quán)利要求1-18之一所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于在所述輸出波導(dǎo)路徑中設(shè)置反射具有所述共振器的共振頻率之電磁波的反射部，設(shè)定共振器與反射部之間的距離，以使由共振器反射的電磁波與由反射部反射的電磁波之相位差為π。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于所述反射部由輸出波導(dǎo)路徑的端部、設(shè)置在所述規(guī)定范圍的端部之彎曲部、設(shè)置在規(guī)定范圍的端部之外的位置上之彎曲部、以及與所述一側(cè)的鄰接禁止頻帶區(qū)域之交界面中任一個(gè)構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-21之一所述的電磁波頻率濾波器，其特征在于至少一個(gè)所述共振器向外部放射共振的電磁波的一部分。
全文摘要
在輸入波導(dǎo)路徑(13)和輸出波導(dǎo)路徑(14)之間，接近兩波導(dǎo)路徑，設(shè)置了在規(guī)定頻率的電磁波下共振的共振器(15)的電磁波頻率濾波器中，在共振器(15)附近的規(guī)定范圍(18)中，使輸出波導(dǎo)路徑(14)與輸入波導(dǎo)路徑(13)平行，同時(shí)，形成輸出波導(dǎo)路徑，以使在規(guī)定范圍以外的范圍中，輸入波導(dǎo)路徑(13)與輸出波導(dǎo)路徑(14)之間的距離比在規(guī)定范圍(18)內(nèi)的距離長。該電磁波頻率濾波器可使用2維光子結(jié)晶最佳地構(gòu)成。
文檔編號(hào)G02F1/01GK1732396SQ200380107710
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者野田進(jìn), 淺野卓, 高野仁路 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu), 松下電工株式會(huì)社