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JP2000506281A - 電気的に切り替え可能な光子結晶からなる光学的多光路スイッチ - Google Patents

電気的に切り替え可能な光子結晶からなる光学的多光路スイッチ

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JP2000506281A JP9531446A JP53144697A JP2000506281A JP 2000506281 A JP2000506281 A JP 2000506281A JP 9531446 A JP9531446 A JP 9531446A JP 53144697 A JP53144697 A JP 53144697A JP 2000506281 A JP2000506281 A JP 2000506281A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、電気的に調整可能な光子結晶を使用する、光学的多重チャンネル分離ファイバに関する。本発明によれば、電気的におよび／または光により調整可能な充填光子結晶が、適応可能なミラーとして使用される。選択した領域における、その光学的透過性に関する上記光子結晶の特性は、光子結晶内の計画的な光学的変形により変えることができる。好適には、上記変形は、強い電界を掛けることにより行うことが好ましい。光は、光子結晶に対してある角度で配置された、固定光子ミラーにより結合されたり、結合解除されたりする。本発明の光学的セパレータは、メッセージ切り替え技術ネットワークで使用される。上記光学的セパレータは、サービス選択を容易にする。本発明のシステムは、非常に高い集積密度用に設計される。

Description

【発明の詳細な説明】 電気的に切り替え可能な光子結晶からなる光学的多光路スイッチ 発明の説明 本発明の解決方法は、電気的に切り替え可能な光子結晶からなる光学的多光路 スイッチによる方法である。 バンド・ギャップを有する光子結晶は、伝播方向によっては、あるいは伝播方 向によらず、電磁波の伝播が禁止される二次元または三次元の誘電構造として周 知の結晶である。 下記文献参照： １］ジョンの、フィジカル・レビュー・レター、５８、２４８６ （１９８７） ２］ヤブロノビッチの、フィジカル・レビュー・レター、５８、２０５８ （１ ９８７） ３］Ｌ．マッコール、Ｐ．ｗ：プラッツマン、Ｒ．ダリチャオウク、Ｄ．スミス 、Ｓ．シュルツの、フィジカル・レビュー・レター、６７、２０１７ （１９９ １） ４］Ｍ．レウング、Ｙ．Ｆ．リュウの、フィジカル・レビュー・レター、６５、 ２６４６ （１９９０） ５］Ｌ．マッコール、Ａ．Ｆ．Ｊ．レビ、Ｒ．Ｅ．スラッシャー、Ｓ．Ｊ．ピア トン、Ｒ．Ａ．ロガンの、アプライド・フィジカル・レター、６０、２８９（１ ９９２） ６］ヤブロノビッチ、Ｔ．Ｍ．グミッタの、フィジカル・レビュー・レター、６ ３、１９５０ （１９８９） ７］ヤブロノビッチ、Ｔ．Ｍ．グミッタ、Ｋ．Ｍ．レウングの、フィジカル・レ ビュー・レター、６７、２２９５ （１９９１） ８］Ｋ．Ｍ．ホウ、Ｃ．Ｔ．チャン、Ｃ．Ｍ．ソウコウリスの、フィジカル・レ ビュー・レター、６５、３１５２ （１９９０） 計算およびマイクロウェーブ測定により、誘電マトリックス内の孔または誘電 ロッドの面心立方あるいは二次元立方配置は、このようなバンド・ギャップを示 すことが分かっている。 下記文献参照： ９］Ｓ．Ｙ．リン、Ａ．アージャバリンガンの、「コヒーレントなマイクロウェ ーブ遷移分光により調べた二次元光子結晶の光子結合状態」、アメリカ光学協会 ジャーナル、“Photonic bound states in two-dimensional photonic cystals probed by coherent microwave transient spectrocopy,”J．Opt．Soc．Am．Ｂ ／Ｖｏｌ １１、Ｎｏ．１０ （１９９４）、２１２４ １０］Ｓ．Ｙ．リン、Ｇ．アージャバリンガンの、「二次元光子結晶の電磁波の トンネル現象」、光学レター、“Tunneling of electromagnetic waves in two- dimensional photonic crystals”，Optics LettersＶｏｌ １８、Ｎｏ．１９ （１９９３）、６６６ １１］Ｄ．Ｒ．スミス、Ｓ．シュルツ、Ｓ．Ｌ．マッコール、Ｐ．Ｍ．プラッツ マンの、「二次元周期光子格子の欠陥の研究」、現代光学ジャーナル、“Defect studies in a two-dimensional periodic photonic lattice”，Journal of Mo dern Optics Ｖｏｌ．４１、２ （１９９４） ３９５ １２］Ｃ．Ｃ．チェン、Ａ．シェラの、「光子バンド・ギャップを持つ結晶の製 造」、真空科学技術ジャーナル“Fabrication of photonic bandgap crystals” ,Vac．Sci．Technol（１９９５）、１１月／１２月出版予定 高い素子品質を確実に入手するには、６面だけで十分である［９］。この種の 二次元および三次元構造体は、多くの場合、「光子結晶(photonic crystal)」と 呼ばれる［２］。周知のように、これらの構造体は、電子ビーム誘導蒸着を使用 するナノリソグラフィにより、高い精度で作ることができる。上記光子結晶の間 隙が非線形（ノンリニア）光学材料または液晶で満たされ、全構造体が強力な電 界内に置かれると、結晶中の光学的に活性な格子定数が、光路の変化によりある 制限内で設定され得るようになり、それにより、素子のフィルタリング効果が電 気的に変化する。ローコストで高度に集積された構成部品を製造することができ る、乾式エッチング、拡散およびその後の元素注入による拡張シリル化プロセス を使用する製造方法も周知である。 光通信および無線通信に使用される整調（チュ−ニング）可能なフィルタは、 現在、そのフィルタリング効果が紫外線により特殊なファイバに作り込まれたブ ラッグ格子により得られる長い光ファイバの形で作られている。 １３］Ｒ．カシャプの「感光光ファイバ：装置と用途」光ファイバ技術、“Phot osensitive optical fibers:Devices and applications”，Opt．Fibres Techn. １、１７〜３４ページ （１９９４） １４］Ｃ．クレマ、Ｈ．ハイゼ、Ｒ．メルツ、Ｍ．シンレ、Ｇ．シュルテロト、 Ｈ．ウンザイチヒの、「偏光を起こさない光学的フィルタとしての、ＩｎＧａＡ ｓＰ／ＩｎＰ導波管上のブラッグ格子」、光波技術ジャーナル、“Bragg gratin gas on InGaAsP/InP-waveguides as polarization optical filters”，J．of L ightwave Techn．７、１１、１６４ （１９８９） １５］Ｒ．Ｃ．アルファニス、Ｌ．Ｌ．ブール、Ｕ．コレン、Ｂ．Ｊ．ミラー、 Ｍ．Ｇ．ヤング、Ｔ．Ｌ．コッホ、Ｃ．Ａ．ブルス、Ｇ．レイボンの、「広い範 囲にわたって整調させることができるＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ埋設リブ導波管垂 直カプラ・フィルタ」、応用物理レター、“Broadly tunabie InGaAsP/In Pburi ed rib waveguide vertical coupler”，Appl．Phys．Lett．６０、８、９８０ （１９９２） １６］Ｃ．ウー、Ｃ．ロランド、Ｆ．シェパード、Ｃ．ラロケ、Ｎ．プッツ、Ｋ ．Ｄ．チック、Ｊ．Ｍ．クスの、「最適に設計された波長整調可能な、ＩｎＧａ ＡｓＰ／ＩｎＰ垂直カプラ・フィルタ」、ＩＥＥＥフォトニクス技術、“InGaAs P/InP vertical coupler filter with optimally designed wavelength tunabil ity”，IEEE Photonics Technol．４、４、４５７（１９９３） １７］Ｚ．Ｍ．チュアン、Ｌ．Ａ．コルドレンの、「格子補助同一方向カプラ・ フィルタの高度波長整調」、ＩＥＥＥフォトニクス技術、“Enhanced wavelengt h tuning in grating assisted codiretional filter”，IEEE Photonics Techn ology Lett.レター、５、１０、１２１９（１９９３） 数ミリからセンチのかなりの長さにわたって、高い精度を持つ上記回折格子を 製造することは、技術的に非常に難しいことである。電子ビーム・リソグラフィ の際に通常起こるステッチング誤差を修正するのに特殊な手順が使用される。 １８］Ｈ．Ｗ．Ｐ．クープス、Ｊ．クレッツ、Ｍ．ウエバーの、「リソグラフィ におけるステッチング誤差を少なくするための複合リソグラフィ」、Ｐｒｏｃ ＥＩＰＢ ９４、真空科学技術ジャーナル、“Combined lithographies for the reduction of stitchingerrors in lithography”，Proc．EIPB 94，J，Vac．S ci．Technol．Ｂ．１２（６）（１９９４）、３２６５〜３２６９ページ １９］Ｂ．Ｈ．コエク、Ｔ．チショルム、Ａ．Ｊ．ファン・ラン、Ｊ．ロミジン の、「２０ナノメートル以下のステッチングおよびナノリソグラフィ用途用のオ ーバレイ」、日本応用物理学ジャーナル、“Sub 20nm stitching and overlay f or nanolithography applications"，Jpn．J．Appl．Phys．Ｖｏｌ．３３（１９ ９４）、ｘｘｘ ２０］Ｖ．Ｖ．ウォン、Ｊ．Ｒ．フェレラ、Ｎ．Ｊ．ダマスク、Ｈ．Ｉ．スミス の、「非常にコヒーレントな電子ビーム書き込みブラッグ共振装置の製造と測定 」、“Fabrication and measurement of highly coherent electron-beam-writt en Bragg resonators”，Ａｂｓｔｒａｃｔｓ ＥＩＰＢ ’９５、Ｓｃｏｔｔ ｓｄａｌｅ Ｎ３、３３１（１９９５） ファイバ・フィルタおよびファイバ・カプラをマクロ光学装置に組み込む場合 には、何時でも、ハイブリッド技術を使用するコネクタまたはスプライスを使用 する必要がある。この方法では、構成部品を極めて小型にすることはできない。 加法リソグラフィ(additive lithography)と呼ばれるプロセスは、コンピュータ 制御電子ビーム誘導蒸着を使用して、ナノメートルの精度で、誘電材料から作っ た長い極小のニードル（複数）の、二次元および三次元構成として設計された極 小光子結晶を作成する。 ２１］Ｈ．Ｗ．Ｐ．クープス、Ｒ．ウェイル、Ｄ．Ｐ．カーン、Ｔ．Ｈ．バウム の、「高解像度電子ビーム誘導蒸着」、電子、イオンおよび光子ビームに関する ３１回国際シンポジューム議事録３１，真空科学技術ジャーナル、“High resol ution electron beam induced deposition"，Proc．31st Int．Symp．on Electr on，Ion，and Photon Beams，J．Vac．Sci．Technol．Ｂ（１）（１９８８）、 ４７７ これらの結晶は、光路内に直接挿入することができる。電子ビームの位置、移 動時問および移動方向を高精度でコンピュータ制御すると、ほとんどすべての必 要とする結晶の形を作ることができ、目的とする光学的用途が必要とする選択的 な変形を行うことができる。それにより、結晶の構造体の光学的特性を必要なニ ーズに適合させることができる。高い屈折率を持つニードル構造体に非線形光学 材料を充填することにより、 下記文献参照： ２２］Ｍ．エイク、Ｈ．ルーザ、Ｄ．Ｙ．ユーン、Ｒ．トイグ、Ｇ．Ｃ．ブジュ ルクルンドの、「極性を持つ有機モノマー・ガラスでの第二高調波の発生」、ア メリカ光学学会ジャーナル、“Second harmonic generation in poled organic monomeric glasses”，J．Ppt．Soc．Am．Ｂ、６、８ （１９８９） ２３］Ｍ．エイク、Ａ．セン、Ｈ．ルーザ、Ｄ．Ｙ．ユーンの、「新規共有機能 化アモルファス非直線ポリマーのコロナ・ポーリングおよびリアルタイムの第二 高調波の発生」、応用物理ジャーナル、“Corona poling and real time second harmonic generation study of a novel covalently functionalized nonlinea r polymer”，J．Appl．Phys．６６、６ （１９８９） ２４］Ｍ．エイク、Ｇ．Ｃ．ブジャルクルンド、Ｄ．Ｙ．ユーンの、「二次非線 形光学の極性を持つアモルファス・ポリマー」、高度技術用ポリマー、“Poled amorphous polymers of second order nonlinear optics”，Polymers for Ad vanced Technologies．１、８９ （１９９０） または、高い屈折率を持つニードル構造体を液晶で満たすことにより、 下記文献参照： ２５］Ｒ．ビレンヘイド、Ｍ．エイク、Ｄ．Ａ．ユングバウエル、Ｏ．ハーマン ションヘール、Ｋ．ストール、Ｊ．Ｈ．ウエンドルフの、「誘電弛緩、電気−光 学弛緩および切り替え学習を使用する、液晶側鎖ポリマーの再配向プロセスの分 析」、Ｍｏｌ 結晶、液晶、“Analysis of reorientational processes in liq uid crystalline side chain polymers using dielctric relaxation，electro- optical relaxation and switching studies”，Mol．Cryst．Liq．Cryst．１７ ７、１３（１９８９） および、充填した構造体に強い電界をかけることにより、結晶中の光路、および その特性を電気的に設定することができる。そうすることにより、光学的透過特 性を微細に変化させることができ、反射方向のような光学的ミラー効果、および 恐らく反射強度も微細に変化させることができる。上記素子は非常に高い品質を 持ち、また非常にサイズが小さいので（そのサイズは、長さも、幅も、高さも数 ミクロンである）、このようなフィルタおよびミラーを備えた光学的装置および 回路は、高い集積密度で集積することができる。 さらに、微粒子ビームを使用する多重ビーム書き込みシステムを使用する解決 方法も周知である。上記方法を使用すれば、加法リソグラフィにより、もっとも 安いコストで、オプトエレクトニクス装置および光学的集積回路を製造すること ができる。 ２６］Ｈ．クープスの、１９７４年のドイツ特許出願Ｐ２４４６ ７８９．８− ３３、「プレパラートの粒子放射用の粒子ビーム光学装置」、“Korpuskularstr ahloptisches Gerat zur Korpuskelbestrahlung eines Praparates” １９７７ 年５月４日付の米国特許第４０２１６７４号 ２７］Ｈ．クープスの、１９７４年のドイツ特許出願Ｐ２４６０ ７１６．７、 「プレパラートの粒子放射用の粒子ビーム光学装置」、“Korpuskularstrahlopt isches Gerat zur Korpuskelbestrahlung eines Praparates” １９７６年１２ 月３０日付のドイツ特許 ２８］Ｈ．クープスの、１９７４年のドイツ特許出願Ｐ２４６０ ７１５．６、 「重なり合った多くの平らな要素を有するサンプルの形態のプレパラートの粒子 放射用の粒子ビーム光学装置」、“Korpuskularstrahloptisches Gerat zur Kor puskelbestrahlung eines Praparates in Form eines Flachenmusters mit mehr eren untereinander gleichen Flachenelementen” １９７９年１０月３１日付 のドイツ特許 ２９］Ｈ．クープスの、１９７５年のドイツ特許出願Ｐ２５１５ ５５０．４、 「照射されるプレパラート上のマスクを写像するための粒子ビーム光学装置」、 “Korpuskularstrahloptisches Gerat zur Abbildung einer Mask auf ein zu b estrahlendesPraparat” １９７７年５月１８日付のドイツ特許 ３０］Ｍ．リューブ、Ｈ．Ｗ．Ｐ．クープス、Ｔ．チュディの、「縮小映像プロ ジェクタでの電子ビーム誘導蒸着」、マイクロエレクトロニック．エンジニアリ ング“Electron beam induced deposition in a reducing image projector”， Microelectronic Engineering. ９ （１９８９）、２５１〜２５４ページ ３１］Ｈ．エルスナ、Ｈ．Ｊ．ドエリング、Ｈ．シャケ、Ｇ．ダーム、Ｈ．Ｗ． Ｐ．クープスの、「効率的露出を行うための高度多重ビーム成形ダイアグラム」 、マクロエレクトロニック・エンジニアリング“Advanced multiple beam-shapi ng diaphragm for efficient exposure”，Microelectronic Engineering． ２ ３（１９９４）、８５〜８８ページ 本発明の目的は、電気的に整調（チュ−ニング）させることができる光子結晶 を使用して、それにより集積密度が高く、損失が少ないスイッチ装置（切り替え 装置）を設計することである。 本発明によれば、電子ビーム誘導蒸着またはナノリソグラフィを使用すること により、高い屈折率を持つ誘電体材料から、二次元または三次元の光子結晶が作 られる。光子結晶は、三次元の誘電構造体であり、その中では、伝播方向がどの 方向であっても、特定の波長の範囲の電磁波が禁止される。バンド・ギャップを 持ち、一つまたはそれ以上の帯域幅の狭い透過周波数範囲を持つこれら光子結晶 は、その設計次第で、狭帯域フィルタとして動作する。計算およびマイクロウェ ーブ測定により、誘電マトリックス内の孔または誘電ロッドの面心立方または二 次元立方構成は、上記バンド・ギャップを示すことが分かっている。高い素子品 質を確実に入手するには、６面だけで十分である。 光路内に直接、ナノメートルの精度で、誘電材料から作った長い極小のニード ルの二次元および三次元の装置を組み込むために、加法リソグラフィと呼ばれる プロセスが使用される。電子ビームの位置、移動時間および移動方向を高精度で コンピュータ制御できるので、ほとんどすべての必要とする結晶の幾何学形状を 作ることができ、目的とする光学的用途が必要とする選択的な変形を行うことが できる。それにより、結晶の構造体の光学的特性を必要なニーズに適合させるこ とができる。ナノリソグラフィ手順および乾式エッチングを使用する拡張シリル 化プロセスにより、類似の構造体を製造することもできる。 ニードル間の隙間に非線形光学材料を充填することにより、また結晶を電界内 に置くことにより、上記装置をある波長の範囲内で電気的に整調（チュ−ニング ）することができ、高い精度で調整することができる。上記構造体を充填するた めの液晶材料を使用することにより、広い周波数範囲にわたってフィルタを同調 （チュ−ニング）させることができる。充填材として液晶を使用することにより 、フィルタは中間速度スイッチとして動作することができる。このようにして、 非線形材料で充填された結晶から切り替え可能なミラーを作ることができる。 本発明のスイッチは、整調可能な光子結晶（複数）からできている。上記結晶 は、高精度光学的ミラーとしての働きをする長い極小のニードルからなる。上記 ニードルは、光子に対してバンド・ギャップの働きをする変形がその内部に選択 的に形成される光学的幾何学形状を作るためのものである。ニードル間の間隙は 、非線形光学材料または液晶により充填される。光学的幾何学形状に電極を適当 に配置することにより、すなわち、強い電界を掛けることにより幾何学形状全体 の光学的透過特性を、反射に至るまで変化させることができる。光学的幾何学形 状の個々の結晶エリアの電界を別々に制御するために、分割した電極を更に配置 することにより、個々の結晶のエリアで、光学的幾何学形状を同時に別々に反射 に至るまで変化させることができる。固定光子ミラーは、光が上記ミラーを通し て結合したり、結合解除したりすることができるように、光学的幾何学形状の個 々の方向領域に対してある角度で、光路内に直接設置される。このようにして、 光 学的幾何学形状の透過特性を変化させることによって、個々の固定光子ミラーを 経由しての光の選択的な結合解除とともに、光学的スイッチの機能を実行する。 図１は、単一モードの導波管の狭帯域幅フィルタとして使用される整調可能な光 子結晶の略図である。 この原理に基づいて、光学的に調整可能な低損失の二光路スイッチを、例えば 、図２に示すように設計することができる。そうするために、整調可能なミラー としての働きをする光学的幾何学形状が複数の固定光子ミラー間の光路内に設置 される。上記ミラーは、光を２２．５度の角度で反射し、光を「非線形材料で充 填された、整調可能なミラーとして動作する光子結晶の光学的幾何学形状」に４ ５度の角度で当たるような方向に向ける。同調可能なミラーとしての働きをする 光子結晶の光学的幾何学形状を透過方向に切り替えれば、光は自由に通過するこ とができる。同調可能なミラーとして働いている光子結晶の幾何学形状を反射方 向に切り替えると、光は固定ミラーに正確に反射され、後続導波管に導入される 。この種の構成部品は、切り替えネットワークで使用され、サービス選択を行う 。この技術で使用される集積密度は非常に高くなる。何故なら、ミラーおよびフ ィルタ・スイッチで構成されている装置は、長さも幅も１２ミクロン以下である からである。 結晶領域の電界プレートが四つの部分からできている場合には、四つの結晶象 限を交互に切り替えることにより透過および反射をどちらか半分に設定すること ができる。このようにして、相互にビーム光路の方向が９０度ずつ異なっている 素子からなる、図３の三光路スイッチを設計することができる。 より微小な構造の電界プレートの間の結晶領域での、透過および反射を選択的 に切り替えることによって、ビームの強度も電子制御の下で分割することができ る。 スイッチの電気的設定に影響を与える他の可能性としては、非線形光学的材料 で充填された結晶に向けられた制御可能な光源により、追加の光を光子結晶内に 導入するという方法がある。そうすることにより、ギガヘルツ帯の高い方の領域 で、急速な切り替えを行うことができる。このプロセス中、光を上下の空間から 導波管光案内面に向けてもよい。それにより、切り替えを行う光と、切り替えら れた光とを別々の面に案内できる。 図４は、電気的に個々に整調可能な、光子結晶領域からなる数個の三光路スイ ッチと光子結晶からなる偏向ミラーとで構成される電気的に制御可能な多光路ス イッチの略図である。この装置は、したがって調整可能な帯域フィルタを備える 光子結晶領域からできている、極小の切り替え可能な四路指向性カプラからなる 、カスケード接続のカプラ・スイッチを構成する。図５は、電気的に切り替え可 能な多光路スイッチの略図である。後者は、電気的に個々に同調可能な光子結晶 領域からなる、数個の三光路スイッチを含み、したがって、調整可能な帯域フィ ルタを備える極小の切り替え可能な四光路指向性カプラからなる、カスケード接 続のカプラ・スイッチを構成している。 上記装置は、例えば、ミラー、移相器、および反射器のような、類似または異 なる集積構成部品と組み合わせて、光学的信号処理用の集積回路、および集積密 度が高い光学的コンピュータを作ることができる。また、機密保護機能を行い、 また光ファイバを通してデータ通信試験を行うための固定または可変測定回路を 作ることもできる。 本発明の解決方法は、集積技術により設計され、高い集積密度を持つ、新規で 電気的に制御可能なスイッチのアレイ（配列）である。上記スイッチのアレイは 、少なくとも二つの光学的光路の間で電圧および／または光を切り替えたり、相 互に接続する働きをする。高集積技術を使用したために、素子をコンピュータ回 路のような光学的光路内に挿入するのにスペースを必要としない。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１２月１７日（１９９７．１２．１７） 【補正内容】 請求の範囲（補正） １．電気的に切り替え可能な光子結晶を含む光学的多光路スイッチであって、 長い極小のニードルからなり高精度光学的ミラーとしての働きをする整調可能な 光子結晶で形成された光学的幾何学形状を有し、上記光学的幾何学形状にバンド ・ギャップとして動作する変形が、選択的に発生され、ニードル間の隙間を非線 形光学的材料または液晶により充填し、反射に至るまでの光学的幾何学形状全体 の光学的透過特性を、光学的幾何学形状に電極を設置して、強い電場をかけるこ とにより、変化させることができ、光学的幾何学形状が、結晶諸領域の電場を個 々に導くための別々の電極を更に備え、光学的幾何学形状の光学的透過特性を、 反射に至るまで個々の結晶領域において個々に変化させることができ、光学的幾 何学形状は、固定光子結晶のミラーの間に配置され、該固定光子結晶のミラーは 光が光学的幾何学形状に所定の角度で当たるよう方向付けられており、その場合 、光学的幾何学形状の透過特性の変化により、また固定光子結晶のミラーにより 光を選択的に結合解除することができる能力により、スイッチ機能を行うことが できるように光が固定光子結晶のミラーにより結合および結合解除されることを 特徴とする、光学的多光路スイッチ。 ２．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、整調可能なミラーとして 設計された光学的幾何学形状が固定光子結晶のミラー間の光路内に配置され、該 固定光子結晶のミラーは光が２２．５度の角度でミラーにより反射されて、整調 可能なミラーとして設計されている非線形材料で充填されている光子結晶の幾何 学形状に４５度の角度で当たるような向きに向けられており、透過に切り替えら れた場合、整調可能なミラーとして働く光子結晶の幾何学形状が、光を自由に通 過させ、または反射に切り替えられたとき、上記光子結晶の幾何学形状が、光を 固定ミラーに正確に反射し、その後、上記固定ミラーが、ビームを相互に接続す ることができる二光路スイッチが形成されるように、光を後続導波管内に導入す ることを特徴とする、光学的多光路スイッチ。 ３．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、スイッチとして働き、非 線形光学材料で充填された光子結晶が、電界プレートの間に設置されている ことと；上記電界プレートが四つの個々の象限に分割され、配置されていること と；個々の象限の電場は別々に調節可能であり、それによりそれぞれの分割結晶 は透過または反射に切り替え可能であり、光子結晶は入射ビームを無制限に通過 させるかまたは所定の二方向のうちの一方に反射させることができ、それにより 電気的に切り替え可能な三光路スイッチの機能を行うこととを特徴とする、光学 的多光路スイッチ。 ４．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、いくつかの領域に分割され た光子結晶を用いて一つの方向からの光を接続方向に導き、あるいは同様に制御 可能な結晶へ導いてまた別の方向への分岐を形成するようにし、それにより十進 法のまたは他のモデュールのカスケード接続可能な切り替え構造体となすことを 特徴とする、光学的多光路スイッチ。 ５．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、電気的に切り替え可能な光 子結晶が、上記複数の電気的に切り替え可能な結晶が幾何学的に適合するように 、長方形のパターンに従って４５度の角度で方向付ける光子ミラーに光を向ける ことを特徴とする、光学的多光路スイッチ。 ６．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、電気的に切り替え可能な光 子結晶が、選択的に配置された変形により５つ以上の領域に分割され、それによ って調整可能な結晶領域のより微細な分離を行うことができるようになり、また 偏向した光の方向だけでなく強度も適合させることができるようになることを特 徴とする、光学的多光路スイッチ。 ７．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、上記スイッチが、追加の光 を光子結晶内に導入する働きをする、光子結晶に向けられた、制御可能な光源に より電気的に設定されることを特徴とする、光学的多光路スイッチ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．電気的に切り替え可能な光子結晶を含む光学的多光路スイッチであって、光 学的幾何学形状が、長い極小のニードルからなり高精度光学的ミラーとしての働 きをする整調可能な光子結晶で形成されていることと；バンド・ギャップとして 動作する変形を、上記光学的幾何学形状に選択的に発生させることと；ニードル 間の隙間を非線形光学的材料または液晶により充填し、反射に至るまでの光学的 幾何学形状全体の光学的透過特性が、光学的幾何学形状に電極を設置して、強い 電場をかけることにより、変化させることができるようにすることと；光学的幾 何学形状が、結晶諸領域の電場を個々に導くための別々の電極を更に備え、光学 的幾何学形状の光学的透過特性を、反射に至るまで個々の結晶領域において個々 に変化させることができることと；光学的幾何学形状は光学的幾何学形状の個々 の方向に対してある角度で配置されている他の固定光子ミラーと共に、光路内に 直接設置され、その場合、光学的幾何学形状の透過特性の変化により、また固定 光子ミラーにより光を選択的に結合解除することができる能力により、スイッチ 機能を行うことができるように光が固定光子ミラーにより結合および結合解除さ れることを特徴とする、光学的多光路スイッチ。 ２．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、整調可能なミラーとして設 計された光学的幾何学形状が固定光子ミラー間の光路内に配置され、該固定光子 ミラーは光が２２．５度の角度でミラーにより反射されて、整調可能なミラーと して設計されている非線形材料で充填されている光子結晶の幾何学形状に４５度 の角度で当たるような向きに向けられており；透過に切り替えられた場合、整調 可能なミラーとして働く光子結晶の幾何学形状が、光を自由に通過させ、または 反射に切り替えられたとき、上記光子結晶の幾何学形状が、光を固定ミラーに正 確に反射し、その後、上記固定ミラーが、ビームを相互に接続することができる 二光路スイッチが形成されるように、光を後続導波管内に導入することとを特徴 とする、光学的多光路スイッチ。 ３．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、スイッチとして働き、非線 形光学材料で充填された光子結晶が、電界プレートの間に設置されている ことと；上記電界プレートが四つの個々の象限に分割され、配置されていること と；個々の象限の電場は別々に設定され、それによりそれぞれの分割結晶は透過 または反射に切り替えられて入射ビームを分割結晶の他の三つの対角線の一つに 交互に切り替えることができるようになっており、それにより電気的に切り替え 可能な三光路スイッチの機能を行うこととを特徴とする、光学的多光路スイッチ 。 ４．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、いくつかの領域に分割され た光子結晶を用いて一つの方向からの光を接続方向に導き、あるいは同様に制御 可能な結晶へ導いてまた別の方向への分岐を形成するようにし、それにより十進 法のまたは他のモデュールのカスケード接続可能な切り替え構造体となすことを 特徴とする、光学的多光路スイッチ。 ５．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、電気的に切り替え可能な光 子結晶が、上記複数の電気的に切り替え可能な結晶が幾何学的に適合するように 、長方形のパターンに従って４５度の角度で振り分けられた光子ミラーに光を向 けることを特徴とする、光学的多光路スイッチ。 ６．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、電気的に切り替え可能な光 子結晶が、選択的に配置された変形により５つ以上の領域に分割され、それによ って調整可能な結晶領域のより微細な分離を行うことができるようになり、また 偏向した光の方向だけでなく強度も適合させることができるようになることを特 徴とする、光学的多光路スイッチ。 ７．請求項１記載の光学的多光路スイッチにおいて、上記スイッチが、追加の光 を光子結晶内に導入する働きをする、光子結晶に向けられた、制御可能な光源に より電気的に設定されることを特徴とする、光学的多光路スイッチ。
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