JP2001272566A - フォトニック結晶の製造方法 - Google Patents
フォトニック結晶の製造方法Info
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部位によって光学的特性の異なるフォトニッ
ク結晶を簡単に得ることのできるフォトニック結晶の製
造方法を提供する。 【解決手段】 異なるエッチング特性及び屈折率を有す
る複数の媒質６、７を基３板上に積層して基体２１が形
成され、基体２１の表面に周期的に配列される複数の孔
部６ａ、６ｂをエッチングや陽極酸化等により形成す
る。その後、エッチングにより孔部６ａ、７ａの径を拡
大する。これにより、断面Ｇ−Ｇでは媒質６と媒質７と
が厚み方向に周期的に配列され、断面Ｈ−Ｈでは媒質６
と空気とが厚み方向に周期的に配列された擬似的な三次
元のフォトニック結晶が得られる。
ク結晶を簡単に得ることのできるフォトニック結晶の製
造方法を提供する。 【解決手段】 異なるエッチング特性及び屈折率を有す
る複数の媒質６、７を基３板上に積層して基体２１が形
成され、基体２１の表面に周期的に配列される複数の孔
部６ａ、６ｂをエッチングや陽極酸化等により形成す
る。その後、エッチングにより孔部６ａ、７ａの径を拡
大する。これにより、断面Ｇ−Ｇでは媒質６と媒質７と
が厚み方向に周期的に配列され、断面Ｈ−Ｈでは媒質６
と空気とが厚み方向に周期的に配列された擬似的な三次
元のフォトニック結晶が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率の異なる複
数の媒質を周期的に配置したフォトニック結晶の製造方
法に関する。
数の媒質を周期的に配置したフォトニック結晶の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】屈折率の異なる複数の媒質を周期的に配
置したフォトニック結晶は図１２に示すような構造にな
っている。フォトニック結晶１は基板３上に屈折率の異
なる媒質２ａ、２ｂが周期的に配列されている。媒質２
ａ、２ｂから成る光導波層２の屈折率を基板３の屈折率
よりも大きくすることにより、光導波層２は屈折率の小
さい上部の空気層と基板３とに挟まれるため、光導波層
２に入射した光は光導波層２内に閉じこめられて導波す
る。
置したフォトニック結晶は図１２に示すような構造にな
っている。フォトニック結晶１は基板３上に屈折率の異
なる媒質２ａ、２ｂが周期的に配列されている。媒質２
ａ、２ｂから成る光導波層２の屈折率を基板３の屈折率
よりも大きくすることにより、光導波層２は屈折率の小
さい上部の空気層と基板３とに挟まれるため、光導波層
２に入射した光は光導波層２内に閉じこめられて導波す
る。
【０００３】フォトニック結晶１は屈折率分散の異方性
が生じるという性質を有している。媒質２ａ、２ｂの屈
折率、円柱や角柱等の媒質２ａ、２ｂの形状、媒質２
ａ、２ｂの大きさ、三角格子や正方格子等の格子種類或
いは配列の周期を適切に選択することにより、所望の波
長や偏光方向の光に対して異なる光学的特性を得ること
ができる。
が生じるという性質を有している。媒質２ａ、２ｂの屈
折率、円柱や角柱等の媒質２ａ、２ｂの形状、媒質２
ａ、２ｂの大きさ、三角格子や正方格子等の格子種類或
いは配列の周期を適切に選択することにより、所望の波
長や偏光方向の光に対して異なる光学的特性を得ること
ができる。
【０００４】これにより、同図に示すように例えば、同
一方向から入射した波長λ１、λ２の光を異なる方向に
射出することができる。逆に異なる方向から入射した波
長の異なる光を同一方向に射出することもできる。ま
た、特定の波長の光を反射させることも可能である。こ
のような性質を利用することで、光信号の分波器や合波
器、或いはフィルターとして用いることができる。
一方向から入射した波長λ１、λ２の光を異なる方向に
射出することができる。逆に異なる方向から入射した波
長の異なる光を同一方向に射出することもできる。ま
た、特定の波長の光を反射させることも可能である。こ
のような性質を利用することで、光信号の分波器や合波
器、或いはフィルターとして用いることができる。
【０００５】上記のフォトニック結晶１は図１３に示す
製造方法により製造される。まず、図１３（ａ）に示す
ように、レジスト塗布工程において媒質４の表面にレジ
スト１１を塗布する。媒質４は、基板３（図１２参照）
上に成膜により形成してもよい。次に、図１３（ｂ）に
示すようにパターニング工程において、フォトリソグラ
フィー技術によりレジスト１１を周期的な形状にパター
ニングする。
製造方法により製造される。まず、図１３（ａ）に示す
ように、レジスト塗布工程において媒質４の表面にレジ
スト１１を塗布する。媒質４は、基板３（図１２参照）
上に成膜により形成してもよい。次に、図１３（ｂ）に
示すようにパターニング工程において、フォトリソグラ
フィー技術によりレジスト１１を周期的な形状にパター
ニングする。
【０００６】次に、図１３（ｃ）に示すようにエッチン
グ工程において、ＲＩＥ(ReactiveIon Etching)等によ
り媒質４をエッチングして孔部４ａを形成する。そし
て、図１３（ｄ）に示すようにレジスト除去工程におい
てレジスト１１を除去する。この時の断面図を図１４に
示すと、孔部４ａが周期的に配列されている。従って、
図１３（ａ）のレジスト塗布工程〜図１３（ｄ）のレジ
スト除去工程は周期的な孔部４ａを形成する孔部形成工
程を構成している。そして、媒質４と孔部４ａ内の空気
とにより屈折率の異なる媒質から成る周期構造を有する
フォトニック結晶が得られる。
グ工程において、ＲＩＥ(ReactiveIon Etching)等によ
り媒質４をエッチングして孔部４ａを形成する。そし
て、図１３（ｄ）に示すようにレジスト除去工程におい
てレジスト１１を除去する。この時の断面図を図１４に
示すと、孔部４ａが周期的に配列されている。従って、
図１３（ａ）のレジスト塗布工程〜図１３（ｄ）のレジ
スト除去工程は周期的な孔部４ａを形成する孔部形成工
程を構成している。そして、媒質４と孔部４ａ内の空気
とにより屈折率の異なる媒質から成る周期構造を有する
フォトニック結晶が得られる。
【０００７】また、陽極酸化または陽極化成により周期
的に配列される孔部を形成する方法も知られている。図
１５は、陽極酸化または陽極化成による孔部形成工程を
示す図である。アルミニウム、チタン等の金属や、シリ
コン、ガリウム砒素、インジウム砒素等の半導体から成
る媒質４は、適当な電解液中に浸積し、陽極に配して電
圧を印加すると酸化または化成する。その結果、同図に
示すように、規則正しく配列される孔部４ａを得ること
ができる。
的に配列される孔部を形成する方法も知られている。図
１５は、陽極酸化または陽極化成による孔部形成工程を
示す図である。アルミニウム、チタン等の金属や、シリ
コン、ガリウム砒素、インジウム砒素等の半導体から成
る媒質４は、適当な電解液中に浸積し、陽極に配して電
圧を印加すると酸化または化成する。その結果、同図に
示すように、規則正しく配列される孔部４ａを得ること
ができる。
【０００８】例えば基板上に形成されるアルミニウム薄
膜或いはアルミニウム基板から成る媒質４をシュウ酸等
の酸性電解液中で陽極酸化すると、直径が数ｎｍ〜数１
００ｎｍの細孔からなる孔部４ａが数ｎｍ〜数１００ｎ
ｍの間隔で三角格子状に規則正しく並んだ多孔質アルミ
ナ層５が形成される。孔部４ａは非常に垂直性がよく、
陽極酸化または陽極化成によってアスペクト比の極めて
高い孔部を容易に得ることができる。
膜或いはアルミニウム基板から成る媒質４をシュウ酸等
の酸性電解液中で陽極酸化すると、直径が数ｎｍ〜数１
００ｎｍの細孔からなる孔部４ａが数ｎｍ〜数１００ｎ
ｍの間隔で三角格子状に規則正しく並んだ多孔質アルミ
ナ層５が形成される。孔部４ａは非常に垂直性がよく、
陽極酸化または陽極化成によってアスペクト比の極めて
高い孔部を容易に得ることができる。
【０００９】これにより、媒質４と孔部４ａ内の空気と
により屈折率の異なる媒質から成る周期構造を有するフ
ォトニック結晶が得られる。また、孔部４ａの間隔は陽
極酸化の際の印加電圧に略比例するため、印加電圧を制
御することによって孔部４ａの間隔を制御し、所望の光
学的特性を得ることができる。
により屈折率の異なる媒質から成る周期構造を有するフ
ォトニック結晶が得られる。また、孔部４ａの間隔は陽
極酸化の際の印加電圧に略比例するため、印加電圧を制
御することによって孔部４ａの間隔を制御し、所望の光
学的特性を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のフォトニック結晶の製造方法によると、媒質４の
厚み方向において、媒質４及び空気の屈折率、孔部４ａ
の形状、格子種類及び配列の周期が同じになる。このた
め、例えば、厚み方向にも異なる屈折率の媒質による周
期構造を有するいわゆる三次元フォトニック結晶を得る
には、上記の製造工程により二次元のフォトニック結晶
を作成し、その上に同様の製造工程により屈折率、孔部
の径、孔部の周期等の異なる二次元のフォトニック結晶
を作成する必要がある。
従来のフォトニック結晶の製造方法によると、媒質４の
厚み方向において、媒質４及び空気の屈折率、孔部４ａ
の形状、格子種類及び配列の周期が同じになる。このた
め、例えば、厚み方向にも異なる屈折率の媒質による周
期構造を有するいわゆる三次元フォトニック結晶を得る
には、上記の製造工程により二次元のフォトニック結晶
を作成し、その上に同様の製造工程により屈折率、孔部
の径、孔部の周期等の異なる二次元のフォトニック結晶
を作成する必要がある。
【００１１】また、三次元フォトニック結晶に限らず、
媒質４の厚み方向に異なる光学的特性を有する二次元フ
ォトニック結晶は、厚み方向の異なる位置に同一方向か
ら入射する入射光を異なる方向に射出する等の作用をさ
せることができる。このようなフォトニック結晶を作成
する場合も三次元フォトニック結晶の場合と同じよう
に、同様の工程を複数回数行う必要がある。
媒質４の厚み方向に異なる光学的特性を有する二次元フ
ォトニック結晶は、厚み方向の異なる位置に同一方向か
ら入射する入射光を異なる方向に射出する等の作用をさ
せることができる。このようなフォトニック結晶を作成
する場合も三次元フォトニック結晶の場合と同じよう
に、同様の工程を複数回数行う必要がある。
【００１２】また、陽極酸化または陽極化成によって孔
部４ａを形成するフォトニック結晶の製造方法の場合
は、エッチングを用いる場合に比べて、アスペクト比の
高い孔部４ａを少ない工程で形成することができる利点
がある。しかし、媒質４の面方向に孔部の径や孔部の周
期を可変することができず光学的特性の異なったフォト
ニック結晶を並設して作成することが困難である。
部４ａを形成するフォトニック結晶の製造方法の場合
は、エッチングを用いる場合に比べて、アスペクト比の
高い孔部４ａを少ない工程で形成することができる利点
がある。しかし、媒質４の面方向に孔部の径や孔部の周
期を可変することができず光学的特性の異なったフォト
ニック結晶を並設して作成することが困難である。
【００１３】従って、厚み方向や面方向に屈折率、孔部
４ａの形状、孔部４ａの大きさ、格子種類或いは配列の
周期等が異なり、複数の光学的特性を得ることのできる
フォトニック結晶を作成するには、工数が大きくコスト
が高くなる問題があった。
４ａの形状、孔部４ａの大きさ、格子種類或いは配列の
周期等が異なり、複数の光学的特性を得ることのできる
フォトニック結晶を作成するには、工数が大きくコスト
が高くなる問題があった。
【００１４】本発明は、厚み方向や面方向に光学的特性
の異なるフォトニック結晶を簡単に得ることのできるフ
ォトニック結晶の製造方法を提供することを目的とす
る。
の異なるフォトニック結晶を簡単に得ることのできるフ
ォトニック結晶の製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載された発明は、厚み方向に結晶軸方向
及びエッチング特性の少なくとも一方が異なる物質から
成る基体を形成する第１工程と、前記基体に周期的に配
列した複数の孔部を形成する第２工程と、を備えたこと
を特徴としている。
に請求項１に記載された発明は、厚み方向に結晶軸方向
及びエッチング特性の少なくとも一方が異なる物質から
成る基体を形成する第１工程と、前記基体に周期的に配
列した複数の孔部を形成する第２工程と、を備えたこと
を特徴としている。
【００１６】この構成によると、例えば異なる結晶軸方
向を有する複数の媒質を基板上に積層して基体が形成さ
れ、基体の表面に陽極酸化、陽極化成、フォトリソグラ
フィ技術によるエッチング加工、電子ビームによるビー
ム加工等の方法で周期的に配列される複数の孔部が形成
される。これにより、孔部は方向が異なって形成され、
断面によって媒質と空気の周期が厚み方向に異なるフォ
トニック結晶が得られる。
向を有する複数の媒質を基板上に積層して基体が形成さ
れ、基体の表面に陽極酸化、陽極化成、フォトリソグラ
フィ技術によるエッチング加工、電子ビームによるビー
ム加工等の方法で周期的に配列される複数の孔部が形成
される。これにより、孔部は方向が異なって形成され、
断面によって媒質と空気の周期が厚み方向に異なるフォ
トニック結晶が得られる。
【００１７】また請求項２に記載された発明は、請求項
１に記載されたフォトニック結晶の製造方法において、
第１工程によって厚み方向に屈折率の異なる物質を形成
したことを特徴としている。この構成によると、一の媒
質と孔部内の空気とが面方向に周期的に配列される二次
元フォトニック結晶と、他の媒質と空気とが面方向に周
期的に配列される二次元フォトニック結晶とが厚み方向
に周期的に積層され、複数の光学的特性を有するフォト
ニック結晶が得られる。
１に記載されたフォトニック結晶の製造方法において、
第１工程によって厚み方向に屈折率の異なる物質を形成
したことを特徴としている。この構成によると、一の媒
質と孔部内の空気とが面方向に周期的に配列される二次
元フォトニック結晶と、他の媒質と空気とが面方向に周
期的に配列される二次元フォトニック結晶とが厚み方向
に周期的に積層され、複数の光学的特性を有するフォト
ニック結晶が得られる。
【００１８】また請求項３に記載された発明は、請求項
２に記載されたフォトニック結晶の製造方法において、
該屈折率が厚み方向に徐々に異なるようにしたことを特
徴としている。
２に記載されたフォトニック結晶の製造方法において、
該屈折率が厚み方向に徐々に異なるようにしたことを特
徴としている。
【００１９】また請求項４に記載された発明は、請求項
１〜請求項３のいずれかに記載されたフォトニック結晶
の製造方法において、第２工程後、前記孔部の断面積を
エッチングにより拡大する第３工程を備えたことを特徴
としている。
１〜請求項３のいずれかに記載されたフォトニック結晶
の製造方法において、第２工程後、前記孔部の断面積を
エッチングにより拡大する第３工程を備えたことを特徴
としている。
【００２０】この構成によると、例えば、異なるエッチ
ング特性を有する複数の媒質を基板上に積層して基体が
形成され、第２工程において基体の表面に周期的に配列
される複数の孔部が形成される。更に第３工程において
エッチングにより孔部を拡大すると、エッチング速度の
違いによって一の媒質と他の媒質との孔部の径が異なっ
て形成される。
ング特性を有する複数の媒質を基板上に積層して基体が
形成され、第２工程において基体の表面に周期的に配列
される複数の孔部が形成される。更に第３工程において
エッチングにより孔部を拡大すると、エッチング速度の
違いによって一の媒質と他の媒質との孔部の径が異なっ
て形成される。
【００２１】また請求項５に記載された発明は、厚み方
向に物性値の異なる物質から成る基体を形成する第１工
程と、前記基体に電圧を加えて周期的に配列した複数の
孔部を形成する第２工程と、を備え、前記基体の部位に
応じて印加電圧を可変したことを特徴としている。
向に物性値の異なる物質から成る基体を形成する第１工
程と、前記基体に電圧を加えて周期的に配列した複数の
孔部を形成する第２工程と、を備え、前記基体の部位に
応じて印加電圧を可変したことを特徴としている。
【００２２】この構成によると、例えば、第１工程にお
いて異なる物性値を有する複数の媒質を基板上に積層し
て基体を形成し、第２工程において基体に電圧を印加し
て陽極酸化または陽極化成により孔部が形成される。そ
して、基体の部位に応じて印加電圧を可変することによ
り、孔部の周期が異なって形成される。
いて異なる物性値を有する複数の媒質を基板上に積層し
て基体を形成し、第２工程において基体に電圧を印加し
て陽極酸化または陽極化成により孔部が形成される。そ
して、基体の部位に応じて印加電圧を可変することによ
り、孔部の周期が異なって形成される。
【００２３】また請求項６に記載された発明は、厚み方
向に物性値の異なる物質から成る基体を形成する第１工
程と、前記基体に外部から磁界を加えて周期的に配列し
た複数の孔部を形成する第２工程と、を備え、前記基体
の厚み方向に対して前記孔部が傾斜するように前記磁界
の方向を可変したことを特徴としている。
向に物性値の異なる物質から成る基体を形成する第１工
程と、前記基体に外部から磁界を加えて周期的に配列し
た複数の孔部を形成する第２工程と、を備え、前記基体
の厚み方向に対して前記孔部が傾斜するように前記磁界
の方向を可変したことを特徴としている。
【００２４】この構成によると、例えば、第１工程にお
いて異なる物性値を有する複数の媒質を基板上に積層し
て基体を形成し、第２工程において基体に電圧を印加し
て陽極酸化または陽極化成により孔部を形成する。電界
により加速されたイオンは磁界の方向に応じて進行方向
が電界方向に対して傾斜する。これにより、磁界の方向
に応じて傾斜した孔部が形成される。
いて異なる物性値を有する複数の媒質を基板上に積層し
て基体を形成し、第２工程において基体に電圧を印加し
て陽極酸化または陽極化成により孔部を形成する。電界
により加速されたイオンは磁界の方向に応じて進行方向
が電界方向に対して傾斜する。これにより、磁界の方向
に応じて傾斜した孔部が形成される。
【００２５】また請求項７に記載された発明は、請求項
５または請求項６に記載されたフォトニック結晶の製造
方法において、前記物性値は屈折率、結晶軸方向及びエ
ッチング特性の少なくとも１つであることを特徴として
いる。
５または請求項６に記載されたフォトニック結晶の製造
方法において、前記物性値は屈折率、結晶軸方向及びエ
ッチング特性の少なくとも１つであることを特徴として
いる。
【００２６】また請求項８に記載された発明は、請求項
５または請求項６に記載されたフォトニック結晶の製造
方法において、第１工程によって厚み方向に屈折率の異
なる物質を形成したことを特徴としている。
５または請求項６に記載されたフォトニック結晶の製造
方法において、第１工程によって厚み方向に屈折率の異
なる物質を形成したことを特徴としている。
【００２７】また請求項９に記載された発明は、請求項
８に記載されたフォトニック結晶の製造方法において、
該屈折率が厚み方向に徐々に異なるようにしたことを特
徴としている。
８に記載されたフォトニック結晶の製造方法において、
該屈折率が厚み方向に徐々に異なるようにしたことを特
徴としている。
【００２８】また請求項１０に記載された発明は、面方
向に物性値の異なる物質から成る基体を形成する第１工
程と、前記基体に周期的に配列した複数の孔部を形成す
る第２工程と、を備えたことを特徴としている。
向に物性値の異なる物質から成る基体を形成する第１工
程と、前記基体に周期的に配列した複数の孔部を形成す
る第２工程と、を備えたことを特徴としている。
【００２９】この構成によると、面方向に異なる物性値
を有する複数の媒質を並列に配して基体を形成すること
により、陽極酸化やエッチング加工等によって周期的に
配列される複数の孔部が形成される。これにより一の媒
質と孔部内の空気とが面方向に周期的に配列される二次
元フォトニック結晶と、他の媒質と空気とが面方向に周
期的に配列される二次元フォトニック結晶とが面方向に
並設された複数の光学的特性を有するフォトニック結晶
を得ることができる。
を有する複数の媒質を並列に配して基体を形成すること
により、陽極酸化やエッチング加工等によって周期的に
配列される複数の孔部が形成される。これにより一の媒
質と孔部内の空気とが面方向に周期的に配列される二次
元フォトニック結晶と、他の媒質と空気とが面方向に周
期的に配列される二次元フォトニック結晶とが面方向に
並設された複数の光学的特性を有するフォトニック結晶
を得ることができる。
【００３０】また請求項１１に記載された発明は、請求
項１０に記載されたフォトニック結晶の製造方法におい
て、前記物性値は屈折率、結晶軸方向及びエッチング特
性の少なくとも１つであることを特徴としている。
項１０に記載されたフォトニック結晶の製造方法におい
て、前記物性値は屈折率、結晶軸方向及びエッチング特
性の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００３１】また請求項１２に記載された発明は、媒質
に外部から磁界を加えて、前記媒質の表面に周期的に配
列した複数の孔部を凹設する孔部形成工程を有すること
を特徴としている。この構成によると、例えば、媒質に
電圧を印加して陽極酸化または陽極化成により孔部を形
成する。電界により加速されたイオンは磁界の方向に応
じて進行方向が電界方向に対して傾斜する。これによ
り、磁界の方向に応じて傾斜した孔部が形成される。
に外部から磁界を加えて、前記媒質の表面に周期的に配
列した複数の孔部を凹設する孔部形成工程を有すること
を特徴としている。この構成によると、例えば、媒質に
電圧を印加して陽極酸化または陽極化成により孔部を形
成する。電界により加速されたイオンは磁界の方向に応
じて進行方向が電界方向に対して傾斜する。これによ
り、磁界の方向に応じて傾斜した孔部が形成される。
【００３２】また請求項１３に記載された発明は、媒質
の部位に応じて異なる電圧を加えて、前記媒質の表面に
周期的に配列した複数の孔部を凹設する孔部形成工程を
有することを特徴としている。この構成によると、媒質
を形成した基板を所定の溶液中に浸積し、基板を陽極に
配して電圧を印加することにより陽極酸化または陽極化
成が行われる。これにより、基体が表面から酸化または
化成され、基体には周期的に配される孔部が形成され
る。この時、媒質の部位により異なる電圧を印加して孔
部の周期が可変される。
の部位に応じて異なる電圧を加えて、前記媒質の表面に
周期的に配列した複数の孔部を凹設する孔部形成工程を
有することを特徴としている。この構成によると、媒質
を形成した基板を所定の溶液中に浸積し、基板を陽極に
配して電圧を印加することにより陽極酸化または陽極化
成が行われる。これにより、基体が表面から酸化または
化成され、基体には周期的に配される孔部が形成され
る。この時、媒質の部位により異なる電圧を印加して孔
部の周期が可変される。
【００３３】また請求項１４に記載された発明は、請求
項１３に記載されたフォトニック結晶の製造方法におい
て、前記媒質を抵抗材料から成る基板上に形成したこと
を特徴としている。この構成によると、電圧の印加点か
らの距離に応じて基板の抵抗によって電圧降下し、媒質
に印加される電圧が可変される。
項１３に記載されたフォトニック結晶の製造方法におい
て、前記媒質を抵抗材料から成る基板上に形成したこと
を特徴としている。この構成によると、電圧の印加点か
らの距離に応じて基板の抵抗によって電圧降下し、媒質
に印加される電圧が可変される。
【００３４】また請求項１５に記載された発明は、請求
項１３に記載されたフォトニック結晶の製造方法におい
て、前記媒質を領域毎に異なる抵抗値で形成される下地
上に形成したことを特徴としている。この構成による
と、基板に印加される電圧が下地の抵抗によって電圧降
下し、領域毎に媒質に印加される電圧が可変される。
項１３に記載されたフォトニック結晶の製造方法におい
て、前記媒質を領域毎に異なる抵抗値で形成される下地
上に形成したことを特徴としている。この構成による
と、基板に印加される電圧が下地の抵抗によって電圧降
下し、領域毎に媒質に印加される電圧が可変される。
【００３５】また請求項１６に記載された発明は、請求
項１２〜請求項１３のいずれかに記載されたフォトニッ
ク結晶の製造方法において、前記孔部形成工程を陽極酸
化または陽極化成により行うことを特徴としている。
項１２〜請求項１３のいずれかに記載されたフォトニッ
ク結晶の製造方法において、前記孔部形成工程を陽極酸
化または陽極化成により行うことを特徴としている。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。説明の便宜上、従来例の図１２〜図
１５と同一の部分については同一の符号を付している。
図１は第１実施形態のフォトニック結晶の製造方法を示
す断面図である。図１（ａ）に示すように、基板３上に
はエッチング特性の異なる媒質６、７が厚み方向に周期
的に積層され、多層膜から成る基体２１が形成されてい
る。
参照して説明する。説明の便宜上、従来例の図１２〜図
１５と同一の部分については同一の符号を付している。
図１は第１実施形態のフォトニック結晶の製造方法を示
す断面図である。図１（ａ）に示すように、基板３上に
はエッチング特性の異なる媒質６、７が厚み方向に周期
的に積層され、多層膜から成る基体２１が形成されてい
る。
【００３７】媒質６、７は、スパッタリング、蒸着或い
はＣＶＤ等により成膜することができ、異なる材料を用
いて積層してもよいし、所望の材料の成膜中に他の材料
をドーピングしてもよい。次に、前述した図１３に示す
ように、孔部形成工程においてフォトリソグラフィ技術
によりレジスト１１を所望形状にパターニングし、ＲＩ
Ｅ等によりエッチングする。
はＣＶＤ等により成膜することができ、異なる材料を用
いて積層してもよいし、所望の材料の成膜中に他の材料
をドーピングしてもよい。次に、前述した図１３に示す
ように、孔部形成工程においてフォトリソグラフィ技術
によりレジスト１１を所望形状にパターニングし、ＲＩ
Ｅ等によりエッチングする。
【００３８】これにより、図１（ｂ）に示すように、基
体２１の厚み方向に凹設される周期的に配列された孔部
６ａ、７ａを得ることができる。その結果、媒質６と孔
部６ａ内の空気とから成るフォトニック結晶と、媒質７
と孔部７ａ内の空気から成るフォトニック結晶とが積層
される。次に、孔部拡大工程において所定のエッチング
液に浸漬することにより孔部６ａ、７ａの径を広くする
ことができる。この時、媒質６、７が異なるエッチング
特性を有しているので、図１（ｃ）に示すように、孔部
６ａ、７ａを異なる径にすることができる。
体２１の厚み方向に凹設される周期的に配列された孔部
６ａ、７ａを得ることができる。その結果、媒質６と孔
部６ａ内の空気とから成るフォトニック結晶と、媒質７
と孔部７ａ内の空気から成るフォトニック結晶とが積層
される。次に、孔部拡大工程において所定のエッチング
液に浸漬することにより孔部６ａ、７ａの径を広くする
ことができる。この時、媒質６、７が異なるエッチング
特性を有しているので、図１（ｃ）に示すように、孔部
６ａ、７ａを異なる径にすることができる。
【００３９】これにより、媒質６、７の屈折率が異なる
場合には、断面Ｇ−Ｇでは、媒質６、７が厚み方向に周
期的に配され、断面Ｈ−Ｈでは媒質６と空気とが厚み方
向に周期的に配された擬似的な三次元の周期構造を有す
るフォトニック結晶を得ることができる。
場合には、断面Ｇ−Ｇでは、媒質６、７が厚み方向に周
期的に配され、断面Ｈ−Ｈでは媒質６と空気とが厚み方
向に周期的に配された擬似的な三次元の周期構造を有す
るフォトニック結晶を得ることができる。
【００４０】また、媒質６、７の屈折率が同じであって
も異なった径の孔部６ａ、７ａが形成されるため、図１
（ｃ）において、矢印Ｘ１、Ｘ２のように入射光の入射
位置に応じて異なる光学的特性が得られる。
も異なった径の孔部６ａ、７ａが形成されるため、図１
（ｃ）において、矢印Ｘ１、Ｘ２のように入射光の入射
位置に応じて異なる光学的特性が得られる。
【００４１】従って、同図に示すように、矢印Ｘ１、Ｘ
２のように入射光の入射位置に応じて異なる光学的特性
を有する二次元のフォトニック結晶を多層化したフォト
ニック結晶や、三次元のフォトニック結晶を１回の孔部
形成工程により低コストで作成することができる。ま
た、孔部形成工程は、前述の図１５に示すように陽極酸
化或いは陽極化成により行っても同様の効果を得ること
ができる。
２のように入射光の入射位置に応じて異なる光学的特性
を有する二次元のフォトニック結晶を多層化したフォト
ニック結晶や、三次元のフォトニック結晶を１回の孔部
形成工程により低コストで作成することができる。ま
た、孔部形成工程は、前述の図１５に示すように陽極酸
化或いは陽極化成により行っても同様の効果を得ること
ができる。
【００４２】次に図２（ａ）、（ｂ）は第２実施形態の
フォトニック結晶の製造方法を示す斜視図及び断面図で
ある。本実施形態は厚み方向（図中、上下方向）に屈折
率分布を有する基体２２に、前述の図１３に示すエッチ
ングまたは図１５に示す陽極酸化や陽極化成を用いた孔
部形成工程により孔部２２ａが形成される。
フォトニック結晶の製造方法を示す斜視図及び断面図で
ある。本実施形態は厚み方向（図中、上下方向）に屈折
率分布を有する基体２２に、前述の図１３に示すエッチ
ングまたは図１５に示す陽極酸化や陽極化成を用いた孔
部形成工程により孔部２２ａが形成される。
【００４３】屈折率分布を有する基体２２は、所望の材
料の成膜中に他の物質をドーピングし、ドーピング量を
徐々に可変することにより作成することができる。ま
た、ドーピングを行う物質を徐々に変えてもよく、成膜
する材料を徐々に変えてもよい。
料の成膜中に他の物質をドーピングし、ドーピング量を
徐々に可変することにより作成することができる。ま
た、ドーピングを行う物質を徐々に変えてもよく、成膜
する材料を徐々に変えてもよい。
【００４４】このようにして得られるフォトニック結晶
１は矢印Ｘ１、Ｘ２のように入射光の入射位置に応じて
異なる光学的特性を有するフォトニック結晶を１回の孔
部形成工程により低コストで作成することができる。ま
た、第１実施形態と同様に、孔部拡大工程において所定
のエッチング液に浸漬することにより、孔部２２ａの径
を広くすることができる。この時、基体２２が厚み方向
にエッチング特性の分布を有すると、図３に示すよう
に、孔部２２ａを厚み方向に異なる径にすることができ
る。
１は矢印Ｘ１、Ｘ２のように入射光の入射位置に応じて
異なる光学的特性を有するフォトニック結晶を１回の孔
部形成工程により低コストで作成することができる。ま
た、第１実施形態と同様に、孔部拡大工程において所定
のエッチング液に浸漬することにより、孔部２２ａの径
を広くすることができる。この時、基体２２が厚み方向
にエッチング特性の分布を有すると、図３に示すよう
に、孔部２２ａを厚み方向に異なる径にすることができ
る。
【００４５】これにより、入射光の厚み方向の入射位置
に応じて更に異なる光学的特性を有するフォトニック結
晶を得ることができる。また、第１実施形態と同様に、
基体２２は厚み方向に屈折率が同じであってもエッチン
グ特性が異れば孔部拡大工程によって孔径を厚み方向に
可変し、入射位置に応じて異なる光学的特性を得ること
ができる。
に応じて更に異なる光学的特性を有するフォトニック結
晶を得ることができる。また、第１実施形態と同様に、
基体２２は厚み方向に屈折率が同じであってもエッチン
グ特性が異れば孔部拡大工程によって孔径を厚み方向に
可変し、入射位置に応じて異なる光学的特性を得ること
ができる。
【００４６】次に、図４は第３実施形態のフォトニック
結晶の製造方法を示す平面図である。本実施形態は図４
（ａ）に示すように、基体２３は屈折率の異なる媒質
６、７が面方向（紙面に平行な方向）に並設されて形成
されている。そして、図４（ｂ）に示すように、前述の
図１３に示すエッチングまたは図１５に示す陽極酸化や
陽極化成を用いた孔部形成工程により基体２３に孔部６
ａ、７ａが形成される。
結晶の製造方法を示す平面図である。本実施形態は図４
（ａ）に示すように、基体２３は屈折率の異なる媒質
６、７が面方向（紙面に平行な方向）に並設されて形成
されている。そして、図４（ｂ）に示すように、前述の
図１３に示すエッチングまたは図１５に示す陽極酸化や
陽極化成を用いた孔部形成工程により基体２３に孔部６
ａ、７ａが形成される。
【００４７】屈折率の異なる媒質６、７を面方向に併設
した基体２３は以下のような方法で作成することができ
る。まず、媒質６をスパッタリング等により成膜する。
次に、媒質７の領域をフォトリソグラフィによりパター
ニングしてエッチングする。次に、媒質７を成膜し、媒
質６の領域を媒質７の厚み分だけエッチングする。
した基体２３は以下のような方法で作成することができ
る。まず、媒質６をスパッタリング等により成膜する。
次に、媒質７の領域をフォトリソグラフィによりパター
ニングしてエッチングする。次に、媒質７を成膜し、媒
質６の領域を媒質７の厚み分だけエッチングする。
【００４８】本実施形態によると、孔部６ａ内の空気と
媒質６とが周期的に配列された二次元フォトニック結晶
と、孔部７ａ内の空気と媒質７とが周期的に配列された
二次元フォトニック結晶とが同一面内の異なる位置に配
されている。これにより、同一面内の異なる位置に入射
する入射光の入射位置に応じて異なる光学的特性を有す
るフォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低コス
トで作成することができる。
媒質６とが周期的に配列された二次元フォトニック結晶
と、孔部７ａ内の空気と媒質７とが周期的に配列された
二次元フォトニック結晶とが同一面内の異なる位置に配
されている。これにより、同一面内の異なる位置に入射
する入射光の入射位置に応じて異なる光学的特性を有す
るフォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低コス
トで作成することができる。
【００４９】また、図４（ｂ）のフォトニック結晶は、
孔部拡大工程において所定のエッチング液に浸漬するこ
とにより孔部６ａ、７ａの径を広くすることができる。
この時、媒質６、７が異なるエッチング特性を有する
と、図４（ｃ）に示すように、孔部６ａ、７ａを異なる
径にすることができる。
孔部拡大工程において所定のエッチング液に浸漬するこ
とにより孔部６ａ、７ａの径を広くすることができる。
この時、媒質６、７が異なるエッチング特性を有する
と、図４（ｃ）に示すように、孔部６ａ、７ａを異なる
径にすることができる。
【００５０】これにより、孔部形成工程をエッチングに
より行う場合はパターニングによって孔部６ａ、７ａの
径を可変できるが、陽極酸化または陽極化成により行う
場合においても、孔部拡大工程によって孔部６ａ、７ａ
の径を可変することができる。従って、入射光の面方向
の入射位置に応じて更に異なる光学的特性を有するフォ
トニック結晶を得ることができる。
より行う場合はパターニングによって孔部６ａ、７ａの
径を可変できるが、陽極酸化または陽極化成により行う
場合においても、孔部拡大工程によって孔部６ａ、７ａ
の径を可変することができる。従って、入射光の面方向
の入射位置に応じて更に異なる光学的特性を有するフォ
トニック結晶を得ることができる。
【００５１】また、第１、第２実施形態と同様に、基体
２３の媒質６、７は屈折率が同じであってもよく、エッ
チング特性が異れば孔部形成工程を陽極酸化または陽極
化成により行った場合でも孔部拡大工程によって孔径を
同一面内で可変し、面方向の異なる入射位置に入射する
入射光に対して異なる光学的特性を得ることができる。
２３の媒質６、７は屈折率が同じであってもよく、エッ
チング特性が異れば孔部形成工程を陽極酸化または陽極
化成により行った場合でも孔部拡大工程によって孔径を
同一面内で可変し、面方向の異なる入射位置に入射する
入射光に対して異なる光学的特性を得ることができる。
【００５２】また、図１１に示すように、媒質７をＬ字
型に配して基体２５を形成することによって、媒質７に
よる導波路を構成することができる。従って、従来の技
術では不可能であった鋭角に屈曲した損失のない導波路
を低コストで作成することができる。
型に配して基体２５を形成することによって、媒質７に
よる導波路を構成することができる。従って、従来の技
術では不可能であった鋭角に屈曲した損失のない導波路
を低コストで作成することができる。
【００５３】次に、第４実施形態について説明する。ス
パッタリング、蒸着或いはＣＶＤ等により基板上に所望
の媒質を成膜する際に、図５（ａ）に示すように、基板
３を傾斜させ、図中、上方から媒質８を成膜すると、媒
質８は結晶軸８ｂの方向が基板３に対して傾斜して形成
される。この媒質８にエッチングや陽極酸化等により孔
部を形成すると、図５（ｂ）に示すように、孔部８ａが
結晶軸８ｂに応じて形成され、孔部８ａが基板３に対し
て傾斜する。
パッタリング、蒸着或いはＣＶＤ等により基板上に所望
の媒質を成膜する際に、図５（ａ）に示すように、基板
３を傾斜させ、図中、上方から媒質８を成膜すると、媒
質８は結晶軸８ｂの方向が基板３に対して傾斜して形成
される。この媒質８にエッチングや陽極酸化等により孔
部を形成すると、図５（ｂ）に示すように、孔部８ａが
結晶軸８ｂに応じて形成され、孔部８ａが基板３に対し
て傾斜する。
【００５４】この性質を利用した第４実施形態を図６、
図７に示す。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図
７のＡ面、Ｂ面、Ｃ面に平行な断面図である。本実施形
態では、結晶軸９ｂの方向が異なる媒質９ｐ、９ｑ、９
ｒ、９ｓを積層して基体２４が形成されている。
図７に示す。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図
７のＡ面、Ｂ面、Ｃ面に平行な断面図である。本実施形
態では、結晶軸９ｂの方向が異なる媒質９ｐ、９ｑ、９
ｒ、９ｓを積層して基体２４が形成されている。
【００５５】媒質９ｐ、９ｑ、９ｒ、９ｓは、図６
（ｃ）における点ｐ、点ｑ、点ｒ、点ｓを紙面から上方
に離れるように傾斜させた状態で、紙面から離れた上方
から成膜することによって、それぞれ異なった結晶軸９
ｂの方向に形成されている。
（ｃ）における点ｐ、点ｑ、点ｒ、点ｓを紙面から上方
に離れるように傾斜させた状態で、紙面から離れた上方
から成膜することによって、それぞれ異なった結晶軸９
ｂの方向に形成されている。
【００５６】そして、基体２４には、前述の図１３に示
すエッチングまたは図１５に示す陽極酸化や陽極化成を
用いた孔部形成工程により孔部９ａが形成される。この
時、孔部９ａは結晶軸９ｂに応じて形成されるので、図
７に示すように螺旋状になる。
すエッチングまたは図１５に示す陽極酸化や陽極化成を
用いた孔部形成工程により孔部９ａが形成される。この
時、孔部９ａは結晶軸９ｂに応じて形成されるので、図
７に示すように螺旋状になる。
【００５７】積層された媒質９ｐ〜９ｓから成る各層
は、媒質の屈折率、孔部の径、孔部の周期等が同じ面方
向の周期構造を形成する。基体２４の厚み方向には４層
毎に孔部９ａ内の空気と媒質９ｐ〜９ｓとが周期的に配
された周期構造となる。従って、三次元のフォトニック
結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成するこ
とができる。尚、基体２４の傾斜方向をより細分化或い
は連続的に変化させて成膜することにより、孔部９ａを
より滑らかな螺旋状に形成することができる。
は、媒質の屈折率、孔部の径、孔部の周期等が同じ面方
向の周期構造を形成する。基体２４の厚み方向には４層
毎に孔部９ａ内の空気と媒質９ｐ〜９ｓとが周期的に配
された周期構造となる。従って、三次元のフォトニック
結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成するこ
とができる。尚、基体２４の傾斜方向をより細分化或い
は連続的に変化させて成膜することにより、孔部９ａを
より滑らかな螺旋状に形成することができる。
【００５８】また、前述の図１〜図４に示す第１〜第３
実施形態の基体２１〜２３として、結晶軸の方向が異な
る媒質を積層して形成することによって、より複雑な光
学的特性を有するフォトニック結晶を得ることができ
る。
実施形態の基体２１〜２３として、結晶軸の方向が異な
る媒質を積層して形成することによって、より複雑な光
学的特性を有するフォトニック結晶を得ることができ
る。
【００５９】次に、第５実施形態について説明する。図
８（ａ）は、基板３上にアルミニウム等の媒質１０を成
膜等により形成して前述の図１５に示す陽極酸化または
陽極化成を用いた孔部形成工程によって孔部１０ａを形
成した状態を示す図である。この時、媒質１０には外部
から磁界が加えられている。
８（ａ）は、基板３上にアルミニウム等の媒質１０を成
膜等により形成して前述の図１５に示す陽極酸化または
陽極化成を用いた孔部形成工程によって孔部１０ａを形
成した状態を示す図である。この時、媒質１０には外部
から磁界が加えられている。
【００６０】孔部１０ａの拡大図を図８（ｂ）に示す
と、例えば陽極酸化を行う場合には、基板３に電圧が印
加されて電解液中の酸素イオン１６には電界Ｅが作用す
る。これにより、酸素イオン１６は電界Ｅの方向に孔部
１０ａを掘り下げて、多孔質アルミナ等の酸化物１０ｂ
を形成する。更に、紙面に垂直な方向に磁界を加えるこ
とにより、酸素イオン１６には図中、左右方向に電磁力
Ｆが働く。これにより、酸素イオン１６は媒質１０の表
面に対して傾斜して進行し、孔部１０ａが傾斜して形成
される。
と、例えば陽極酸化を行う場合には、基板３に電圧が印
加されて電解液中の酸素イオン１６には電界Ｅが作用す
る。これにより、酸素イオン１６は電界Ｅの方向に孔部
１０ａを掘り下げて、多孔質アルミナ等の酸化物１０ｂ
を形成する。更に、紙面に垂直な方向に磁界を加えるこ
とにより、酸素イオン１６には図中、左右方向に電磁力
Ｆが働く。これにより、酸素イオン１６は媒質１０の表
面に対して傾斜して進行し、孔部１０ａが傾斜して形成
される。
【００６１】従って、陽極酸化または陽極化成の際に媒
質１０にかける磁界の方向を可変することにより、前述
の図７に示す第４実施形態と同様に、螺旋状の孔部を形
成することとができる。その結果、三次元のフォトニッ
ク結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成する
ことができる。
質１０にかける磁界の方向を可変することにより、前述
の図７に示す第４実施形態と同様に、螺旋状の孔部を形
成することとができる。その結果、三次元のフォトニッ
ク結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成する
ことができる。
【００６２】また、前述の図１〜図７に示す第１〜第４
実施形態の基体２１〜２４を陽極酸化または陽極化成に
より孔部を形成する際に、基体２１〜２４に磁界をかけ
ることによって、より複雑な光学的特性を有するフォト
ニック結晶を得ることができる。
実施形態の基体２１〜２４を陽極酸化または陽極化成に
より孔部を形成する際に、基体２１〜２４に磁界をかけ
ることによって、より複雑な光学的特性を有するフォト
ニック結晶を得ることができる。
【００６３】次に、図９は第６実施形態を示す図であ
る。基板３上にはアルミニウム等の媒質１０が成膜等に
より形成され、陽極酸化または陽極化成の際に基板３の
電圧を印加する電源１３が基板３の端部に接続されてい
る。基板３はカーボンや鉄ニッケル合金等の抵抗材料か
ら成り、電源１３による電圧の印加点Ｑからの距離に応
じて異なる抵抗値を有する。
る。基板３上にはアルミニウム等の媒質１０が成膜等に
より形成され、陽極酸化または陽極化成の際に基板３の
電圧を印加する電源１３が基板３の端部に接続されてい
る。基板３はカーボンや鉄ニッケル合金等の抵抗材料か
ら成り、電源１３による電圧の印加点Ｑからの距離に応
じて異なる抵抗値を有する。
【００６４】このため、基板３に電圧を印加して前述の
図１５に示す陽極酸化または陽極化成を行うと、印加点
Ｑから近い位置では電圧降下が小さく媒質１０に高い電
圧が印加される。印加点Ｑから遠い位置では電圧降下が
大きく媒質１０に低い電圧が印加される。
図１５に示す陽極酸化または陽極化成を行うと、印加点
Ｑから近い位置では電圧降下が小さく媒質１０に高い電
圧が印加される。印加点Ｑから遠い位置では電圧降下が
大きく媒質１０に低い電圧が印加される。
【００６５】孔部１０ａの周期Ｐは、印加される電圧に
略比例するため、矢印Ｄ２方向に行く程孔部１０ａの周
期Ｐが小さく、矢印Ｄ１方向に行く程孔部１０ａの周期
Ｐが大きくなる。従って、所望の抵抗値を有する抵抗材
料により基板３を形成することによって、孔部１０ａの
周期Ｐが徐々に変化した所望の周期を得ることができ、
複雑な光学的特性を有するフォトニック結晶を得ること
ができる。
略比例するため、矢印Ｄ２方向に行く程孔部１０ａの周
期Ｐが小さく、矢印Ｄ１方向に行く程孔部１０ａの周期
Ｐが大きくなる。従って、所望の抵抗値を有する抵抗材
料により基板３を形成することによって、孔部１０ａの
周期Ｐが徐々に変化した所望の周期を得ることができ、
複雑な光学的特性を有するフォトニック結晶を得ること
ができる。
【００６６】また、前述の図１〜図７に示す第１〜第４
実施形態の基体２１〜２４を陽極酸化または陽極化成に
より孔部を形成する際に、基板３を所定の抵抗値を有す
る抵抗材料から形成することによって、より複雑な光学
的特性を有するフォトニック結晶を得ることができる。
実施形態の基体２１〜２４を陽極酸化または陽極化成に
より孔部を形成する際に、基板３を所定の抵抗値を有す
る抵抗材料から形成することによって、より複雑な光学
的特性を有するフォトニック結晶を得ることができる。
【００６７】次に、図１０（ａ）、（ｂ）は第７実施形
態を示す側面図及び平面図である。導電性の基板３の上
面は、ＳｉＯ2等の絶縁体１４により領域Ｒ１〜Ｒ５に
分割されている。各領域Ｒ１〜Ｒ５には、基板３上に抵
抗材料から成る下地層１２が形成され、下地層１２上に
アルミニウム等の媒質１０が成膜等により形成されてい
る。基板３には電源１３が接続され、媒質１０に電圧を
印加することにより前述の図１５に示す陽極酸化または
陽極化成が行われる。
態を示す側面図及び平面図である。導電性の基板３の上
面は、ＳｉＯ2等の絶縁体１４により領域Ｒ１〜Ｒ５に
分割されている。各領域Ｒ１〜Ｒ５には、基板３上に抵
抗材料から成る下地層１２が形成され、下地層１２上に
アルミニウム等の媒質１０が成膜等により形成されてい
る。基板３には電源１３が接続され、媒質１０に電圧を
印加することにより前述の図１５に示す陽極酸化または
陽極化成が行われる。
【００６８】各領域Ｒ１〜Ｒ５の下地層１２は抵抗値が
異なるように形成され、下地層１２による電圧降下によ
って、各領域Ｒ１〜Ｒ５の媒質１０には異なる電圧が印
加される。孔部１０ａの周期Ｐは、印加される電圧に略
比例するため、各領域Ｒ１〜Ｒ５毎に異なる周期の孔部
１０ａが形成される。各領域Ｒ１〜Ｒ５の下地層１２
は、同図に示すように抵抗材料の厚みにより抵抗値を可
変してもよいし、異なる抵抗材料を形成してもよい。
異なるように形成され、下地層１２による電圧降下によ
って、各領域Ｒ１〜Ｒ５の媒質１０には異なる電圧が印
加される。孔部１０ａの周期Ｐは、印加される電圧に略
比例するため、各領域Ｒ１〜Ｒ５毎に異なる周期の孔部
１０ａが形成される。各領域Ｒ１〜Ｒ５の下地層１２
は、同図に示すように抵抗材料の厚みにより抵抗値を可
変してもよいし、異なる抵抗材料を形成してもよい。
【００６９】これにより、前述の図９に示す第６実施形
態では印加点Ｑから同心円状に孔部の周期Ｐが可変され
るのに対し、所望の形状の領域毎に孔部１０ａの周期を
可変することができる。従って、複数の入射光の面方向
に異なる入射位置に応じて異なる光学的特性を有するフ
ォトニック結晶を得ることができる。
態では印加点Ｑから同心円状に孔部の周期Ｐが可変され
るのに対し、所望の形状の領域毎に孔部１０ａの周期を
可変することができる。従って、複数の入射光の面方向
に異なる入射位置に応じて異なる光学的特性を有するフ
ォトニック結晶を得ることができる。
【００７０】また、前述の図１〜図７に示す第１〜第４
実施形態の基体２１〜２４を陽極酸化または陽極化成に
より孔部を形成する際に、基板３と基体２１〜２４との
間に分割された各領域毎に所定の抵抗値を有する下地層
を形成することによって、より複雑な光学的特性を有す
るフォトニック結晶を得ることができる。
実施形態の基体２１〜２４を陽極酸化または陽極化成に
より孔部を形成する際に、基板３と基体２１〜２４との
間に分割された各領域毎に所定の抵抗値を有する下地層
を形成することによって、より複雑な光学的特性を有す
るフォトニック結晶を得ることができる。
【００７１】
【発明の効果】請求項１の発明によると、厚み方向に結
晶軸方向或いはエッチング特性の異なる基体の表面に、
周期的に配列した複数の孔部を凹設することにより、孔
部は径や方向が異なって形成される。これにより、入射
光の入射位置に応じて異なる光学的特性を有するフォト
ニック結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成
することができる。
晶軸方向或いはエッチング特性の異なる基体の表面に、
周期的に配列した複数の孔部を凹設することにより、孔
部は径や方向が異なって形成される。これにより、入射
光の入射位置に応じて異なる光学的特性を有するフォト
ニック結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成
することができる。
【００７２】また請求項２、請求項３の発明によると、
厚み方向に屈折率の異なる物質を形成しているので、一
の媒質と孔部内の空気とが面方向に周期的に配列される
二次元フォトニック結晶と、他の媒質と空気とが面方向
に周期的に配列される二次元フォトニック結晶とが厚み
方向に周期的に積層され、複数の光学的特性を有するフ
ォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低コストで
作成することができる。
厚み方向に屈折率の異なる物質を形成しているので、一
の媒質と孔部内の空気とが面方向に周期的に配列される
二次元フォトニック結晶と、他の媒質と空気とが面方向
に周期的に配列される二次元フォトニック結晶とが厚み
方向に周期的に積層され、複数の光学的特性を有するフ
ォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低コストで
作成することができる。
【００７３】また請求項４の発明によると、孔部の断面
積をエッチングにより拡大するので、異なるエッチング
特性を有する複数の媒質に形成された孔部をエッチング
により拡大すると、エッチング速度の違いによって一の
媒質の孔部の径が他の媒質の孔部の径と異なるように形
成される。従って、三次元フォトニック結晶等の厚み方
向に異なる光学的特性を有するフォトニック結晶を簡単
に得ることができる。
積をエッチングにより拡大するので、異なるエッチング
特性を有する複数の媒質に形成された孔部をエッチング
により拡大すると、エッチング速度の違いによって一の
媒質の孔部の径が他の媒質の孔部の径と異なるように形
成される。従って、三次元フォトニック結晶等の厚み方
向に異なる光学的特性を有するフォトニック結晶を簡単
に得ることができる。
【００７４】また請求項５の発明によると、基体の部位
に応じて印加電圧を可変して孔部を形成することによっ
て孔部の周期が可変される。従って、孔部の周期が徐々
に変化した所望の周期が得られ、複雑な光学的特性を有
するフォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低コ
ストで作成することができる。
に応じて印加電圧を可変して孔部を形成することによっ
て孔部の周期が可変される。従って、孔部の周期が徐々
に変化した所望の周期が得られ、複雑な光学的特性を有
するフォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低コ
ストで作成することができる。
【００７５】また請求項６の発明によると、外部から磁
界をかけて孔部を形成することにより、酸素イオン等に
電磁力が働くため傾斜した孔部が形成される。従って、
磁界の方向を可変することにより、螺旋状の孔部を形成
することとができる。その結果、三次元のフォトニック
結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成するこ
とができる。
界をかけて孔部を形成することにより、酸素イオン等に
電磁力が働くため傾斜した孔部が形成される。従って、
磁界の方向を可変することにより、螺旋状の孔部を形成
することとができる。その結果、三次元のフォトニック
結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成するこ
とができる。
【００７６】また請求項７〜請求項９の発明によると、
基体は厚み方向に異なる屈折率、結晶軸方向、エッチン
グ特性を有するため、より複雑なフォトニック結晶を作
成することができる。
基体は厚み方向に異なる屈折率、結晶軸方向、エッチン
グ特性を有するため、より複雑なフォトニック結晶を作
成することができる。
【００７７】また請求項１０、請求項１１の発明による
と、面方向に屈折率等の物性値の異なる基体の表面に、
周期的に配列した複数の孔部を凹設することにより、孔
部は径や方向が異なって形成される。これにより、同一
面内の異なる位置に入射する入射光に応じて異なる光学
的特性を有するフォトニック結晶を１回の孔部形成工程
により低コストで作成することができる。
と、面方向に屈折率等の物性値の異なる基体の表面に、
周期的に配列した複数の孔部を凹設することにより、孔
部は径や方向が異なって形成される。これにより、同一
面内の異なる位置に入射する入射光に応じて異なる光学
的特性を有するフォトニック結晶を１回の孔部形成工程
により低コストで作成することができる。
【００７８】また請求項１２の発明によると、外部から
磁界をかけて孔部を形成することにより、酸素イオン等
に電磁力が働くため傾斜した孔部が形成される。従っ
て、磁界の方向を可変することにより、螺旋状の孔部を
形成することとができる。その結果、三次元のフォトニ
ック結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成す
ることができる。
磁界をかけて孔部を形成することにより、酸素イオン等
に電磁力が働くため傾斜した孔部が形成される。従っ
て、磁界の方向を可変することにより、螺旋状の孔部を
形成することとができる。その結果、三次元のフォトニ
ック結晶を１回の孔部形成工程により低コストで作成す
ることができる。
【００７９】また請求項１３の発明によると、基体の部
位に応じて印加電圧を可変して孔部を形成することによ
って孔部の周期が可変される。従って、孔部の周期が徐
々に変化した所望の周期が得られ、複雑な光学的特性を
有するフォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低
コストで作成することができる。
位に応じて印加電圧を可変して孔部を形成することによ
って孔部の周期が可変される。従って、孔部の周期が徐
々に変化した所望の周期が得られ、複雑な光学的特性を
有するフォトニック結晶を１回の孔部形成工程により低
コストで作成することができる。
【００８０】また請求項１４の発明によると、基板に抵
抗材料を用いて陽極酸化または陽極化成を行うことによ
り、媒質に印加される電圧を可変して簡単に孔部の周期
を可変することができる。
抗材料を用いて陽極酸化または陽極化成を行うことによ
り、媒質に印加される電圧を可変して簡単に孔部の周期
を可変することができる。
【００８１】また請求項１５の発明によると、領域毎に
媒質に抵抗を有する下地を設けて陽極酸化または陽極化
成を行うことにより、簡単に孔部の周期を可変すること
ができる。また、領域毎に所望の周期の孔部を形成する
ことができる。
媒質に抵抗を有する下地を設けて陽極酸化または陽極化
成を行うことにより、簡単に孔部の周期を可変すること
ができる。また、領域毎に所望の周期の孔部を形成する
ことができる。
【００８２】また請求項１６の発明によると、陽極酸化
または陽極化成を行って孔部を形成することにより、簡
単に孔部の方向や周期を可変することができる。
または陽極化成を行って孔部を形成することにより、簡
単に孔部の方向や周期を可変することができる。
【図１】 本発明の第１実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図２】 本発明の第２実施形態のフォトニック結晶
の孔部形成工程を示す図である。
の孔部形成工程を示す図である。
【図３】 本発明の第２実施形態のフォトニック結晶
の孔部拡大工程を示す断面図である。
の孔部拡大工程を示す断面図である。
【図４】 本発明の第３実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図５】 本発明の第４実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図６】 本発明の第４実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図７】 本発明の第４実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す斜視図である。
の製造方法を示す斜視図である。
【図８】 本発明の第５実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図９】 本発明の第６実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す断面図である。
の製造方法を示す断面図である。
【図１０】 本発明の第７実施形態のフォトニック結晶
の製造方法を示す図である。
の製造方法を示す図である。
【図１１】 本発明の第３実施形態のフォトニック結晶
の製造方法によって形成される他のフォトニック結晶を
示す図である。
の製造方法によって形成される他のフォトニック結晶を
示す図である。
【図１２】 従来のフォトニック結晶を示す斜視図であ
る。
る。
【図１３】 従来のフォトニック結晶の製造方法を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図１４】 従来のフォトニック結晶を示す断面図であ
る。
る。
【図１５】 従来のフォトニック結晶の他の製造方法を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
１ フォトニック結晶 ２ 光導波層 ３ 基板 ４、６〜１０ 媒質 ５ 多孔質アルミナ層 １１ レジスト １２ 下地層 １３ 電源 １４ 絶縁体 １６ 酸素イオン ２１〜２４ 基体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｎ (72)発明者 寺本 みゆき 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA03 LA18 PA01 PA24 QA01 2H049 AA01 AA02 AA31 AA33 AA37 AA44 AA48 AA57 AA59 AA65 BA01 BA42 BB01 BB03 BB06 BB62 BC08 BC25
Claims (16)
- 【請求項１】 厚み方向に結晶軸方向及びエッチング特
性の少なくとも一方が異なる物質から成る基体を形成す
る第１工程と、 前記基体に周期的に配列した複数の孔部を形成する第２
工程と、 を備えたことを特徴とするフォトニック結晶の製造方
法。 - 【請求項２】 第１工程によって厚み方向に屈折率の異
なる物質を形成したことを特徴とする請求項１に記載の
フォトニック結晶の製造方法。 - 【請求項３】 該屈折率が厚み方向に徐々に異なるよう
にしたことを特徴とする請求項２に記載のフォトニック
結晶の製造方法。 - 【請求項４】 第２工程後、前記孔部の断面積をエッチ
ングにより拡大する第３工程を備えたことを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフォトニック結
晶の製造方法。 - 【請求項５】 厚み方向に物性値の異なる物質から成る
基体を形成する第１工程と、 前記基体に電圧を加えて周期的に配列した複数の孔部を
形成する第２工程と、 を備え、前記基体の部位に応じて印加電圧を可変したこ
とを特徴とするフォトニック結晶の製造方法。 - 【請求項６】 厚み方向に物性値の異なる物質から成る
基体を形成する第１工程と、 前記基体に外部から磁界を加えて周期的に配列した複数
の孔部を形成する第２工程と、 を備え、前記基体の厚み方向に対して前記孔部が傾斜す
るように前記磁界の方向を可変したことを特徴とするフ
ォトニック結晶の製造方法。 - 【請求項７】 前記物性値は屈折率、結晶軸方向及びエ
ッチング特性の少なくとも１つであることを特徴とする
請求項５または請求項６に記載のフォトニック結晶の製
造方法。 - 【請求項８】 第１工程によって厚み方向に屈折率の異
なる物質を形成したことを特徴とする請求項５または請
求項６に記載のフォトニック結晶の製造方法。 - 【請求項９】 該屈折率が厚み方向に徐々に異なるよう
にしたことを特徴とする請求項８に記載のフォトニック
結晶の製造方法。 - 【請求項１０】 面方向に物性値の異なる物質から成る
基体を形成する第１工程と、 前記基体に周期的に配列した複数の孔部を形成する第２
工程と、 を備えたこと特徴とするフォトニック結晶の製造方法。 - 【請求項１１】 前記物性値は屈折率、結晶軸方向及び
エッチング特性の少なくとも１つであることを特徴とす
る請求項１０に記載のフォトニック結晶の製造方法。 - 【請求項１２】 媒質に外部から磁界を加えて、前記媒
質の表面に周期的に配列した複数の孔部を凹設する孔部
形成工程を有することを特徴とするフォトニック結晶の
製造方法。 - 【請求項１３】 媒質の部位に応じて異なる電圧を加え
て、前記媒質の表面に周期的に配列した複数の孔部を凹
設する孔部形成工程を有することを特徴とするフォトニ
ック結晶の製造方法。 - 【請求項１４】 前記媒質を抵抗材料から成る基板上に
形成したことを特徴とする請求項１３に記載のフォトニ
ック結晶の製造方法。 - 【請求項１５】 前記媒質を領域毎に異なる抵抗値で形
成される下地上に形成したことを特徴とする請求項１３
に記載のフォトニック結晶の製造方法。 - 【請求項１６】 前記孔部形成工程を陽極酸化または陽
極化成により行うことを特徴とする請求項１２〜請求項
１５のいすれかに記載のフォトニック結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090749A JP2001272566A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | フォトニック結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000090749A JP2001272566A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | フォトニック結晶の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001272566A true JP2001272566A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18606313
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000090749A Pending JP2001272566A (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | フォトニック結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001272566A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003081303A1 (fr) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Procede de fabrication d'element optique |
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| KR101419524B1 (ko) * | 2012-12-26 | 2014-07-14 | (재)한국나노기술원 | 3차원 블락킹 패턴을 이용한 반도체 발광 다이오드 소자의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 반도체 발광 다이오드 소자 |
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-
2000
- 2000-03-27 JP JP2000090749A patent/JP2001272566A/ja active Pending
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|---|---|---|---|
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