JP3516159B2 - フォトニック結晶素子の作製方法 - Google Patents
フォトニック結晶素子の作製方法Info
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はフォトニック結晶
素子の作製方法に関する。
素子の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フォトニック結晶は屈折率（誘電率）が
大きく異なる２種類の媒質を光波長程度の周期で規則正
しく配置してなる人工結晶であって、このような構造を
有するフォトニック結晶素子の作製は従来においては例
えば図３に示したような構成を有する作製装置を使用し
て行われていた。この図３に示した作製装置はＸＹステ
ージ１１上に設置された容器１２に、誘電体微粒子１３
を２次元もしくは３次元的に配列していくもので、粉末
容器１４に入れられた微粒子１３はスプレー源１５を駆
動制御することにより、噴射ノズル１６から例えば一粒
ずつ噴射されるものとなっており、この際ＸＹステージ
１１を移動制御することにより、微粒子１３の所望の配
列を形成するものとなっている。
大きく異なる２種類の媒質を光波長程度の周期で規則正
しく配置してなる人工結晶であって、このような構造を
有するフォトニック結晶素子の作製は従来においては例
えば図３に示したような構成を有する作製装置を使用し
て行われていた。この図３に示した作製装置はＸＹステ
ージ１１上に設置された容器１２に、誘電体微粒子１３
を２次元もしくは３次元的に配列していくもので、粉末
容器１４に入れられた微粒子１３はスプレー源１５を駆
動制御することにより、噴射ノズル１６から例えば一粒
ずつ噴射されるものとなっており、この際ＸＹステージ
１１を移動制御することにより、微粒子１３の所望の配
列を形成するものとなっている。
【０００３】噴射ノズル１６はこの例ではＺステージ１
７に取り付けられてＺ方向（高さ方向）に移動可能とさ
れている。図中、１８はＺステージ１７を移動させるＤ
Ｃサーボモータを示す。なお、スプレー源１５、ＤＣサ
ーボモータ１８及びＸＹステージ１１を移動させるＤＣ
サーボモータ（図示せず）は、共にコントローラ１９に
よって駆動制御されている。
７に取り付けられてＺ方向（高さ方向）に移動可能とさ
れている。図中、１８はＺステージ１７を移動させるＤ
Ｃサーボモータを示す。なお、スプレー源１５、ＤＣサ
ーボモータ１８及びＸＹステージ１１を移動させるＤＣ
サーボモータ（図示せず）は、共にコントローラ１９に
よって駆動制御されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したような作製装
置を用いる従来のフォトニック結晶素子の作製方法にお
いては、光の波長帯でフォトニック・バンドギャップ
（ＰＢＧ）を発現させるために光波長程度（サブミクロ
ン〜数ミクロン）のオーダで微粒子の配列を行わなけれ
ばならず、つまり微粒子の噴射及びＸＹステージの制御
をそのような極めて高い精度で行う必要がある。
置を用いる従来のフォトニック結晶素子の作製方法にお
いては、光の波長帯でフォトニック・バンドギャップ
（ＰＢＧ）を発現させるために光波長程度（サブミクロ
ン〜数ミクロン）のオーダで微粒子の配列を行わなけれ
ばならず、つまり微粒子の噴射及びＸＹステージの制御
をそのような極めて高い精度で行う必要がある。
【０００５】しかしながら、このような制御は非常に困
難なことから、フォトニック結晶素子の作製は容易では
なく、所望のフォトニック結晶素子を得るのは極めて困
難なものとなっていた。この発明の目的はこの問題に鑑
み、微粒子の配列を容易に形成でき、フォトニック結晶
素子を簡易に作製することができる作製方法を提供する
ことにある。
難なことから、フォトニック結晶素子の作製は容易では
なく、所望のフォトニック結晶素子を得るのは極めて困
難なものとなっていた。この発明の目的はこの問題に鑑
み、微粒子の配列を容易に形成でき、フォトニック結晶
素子を簡易に作製することができる作製方法を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明によれ
ば、フォトニック結晶素子の作製はポリマー媒質中に微
粒子を配列分散してフォトニック・バンドギャップが発
現しない程度の大きさのコンポジットマテリアルを作製
し、そのコンポジットマテリアルを高密度圧縮成形する
ことにより、フォトニック・バンドギャップを発現する
大きさに縮小することによって行われる。請求項２の発
明では請求項１の発明において、高密度圧縮成形が圧縮
媒体を用いた等方加圧によって行われる。
ば、フォトニック結晶素子の作製はポリマー媒質中に微
粒子を配列分散してフォトニック・バンドギャップが発
現しない程度の大きさのコンポジットマテリアルを作製
し、そのコンポジットマテリアルを高密度圧縮成形する
ことにより、フォトニック・バンドギャップを発現する
大きさに縮小することによって行われる。請求項２の発
明では請求項１の発明において、高密度圧縮成形が圧縮
媒体を用いた等方加圧によって行われる。
【０００７】請求項３の発明では請求項１乃至２の何れ
かの発明において、高密度圧縮成形時に加熱を行うもの
とされる。請求項４の発明では請求項１乃至３の何れか
の発明において、微粒子に磁性微粒子を使用し、上記配
列分散時もしくは高密度圧縮成形時もしくはその両方に
おいて、電磁場を印加することにより磁性微粒子の配列
を制御するものとされる。
かの発明において、高密度圧縮成形時に加熱を行うもの
とされる。請求項４の発明では請求項１乃至３の何れか
の発明において、微粒子に磁性微粒子を使用し、上記配
列分散時もしくは高密度圧縮成形時もしくはその両方に
おいて、電磁場を印加することにより磁性微粒子の配列
を制御するものとされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１はこの発明によるフ
ォトニック結晶素子の作製方法の一実施例を工程順に模
式的に示したものであり、以下（１）〜（７）の各工程
について説明する。 （１）容器２１に媒質として液体ポリマー２２を入れ、
この液体ポリマー２２中に微粒子２３を配列分散させ
る。微粒子２３の配列間隔は例えば数１０μｍ〜数ｍｍ
とされる。
照して実施例により説明する。図１はこの発明によるフ
ォトニック結晶素子の作製方法の一実施例を工程順に模
式的に示したものであり、以下（１）〜（７）の各工程
について説明する。 （１）容器２１に媒質として液体ポリマー２２を入れ、
この液体ポリマー２２中に微粒子２３を配列分散させ
る。微粒子２３の配列間隔は例えば数１０μｍ〜数ｍｍ
とされる。
【０００９】（２）液体ポリマー２２を電気炉等（図示
せず）を使用して加熱硬化させる。 （３）加熱硬化により、固体化したコンポジットマテリ
アル（複合材）２４が作製される。なお、工程（１），
（２）によるコンポジットマテリアル２４の作製は従来
からあるコンポジットマテリアルの作製方法を使用する
ことができる。 （４）コンポジットマテリアル２４をビニール袋等の密
封材２５に入れて封止する。
せず）を使用して加熱硬化させる。 （３）加熱硬化により、固体化したコンポジットマテリ
アル（複合材）２４が作製される。なお、工程（１），
（２）によるコンポジットマテリアル２４の作製は従来
からあるコンポジットマテリアルの作製方法を使用する
ことができる。 （４）コンポジットマテリアル２４をビニール袋等の密
封材２５に入れて封止する。
【００１０】（５）封止したコンポジットマテリアル２
４に静水圧の等方加圧（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓ
ｓ）を印加する。 （６）コンポジットマテリアル２４は等方加圧により高
密度圧縮成形され、微粒子２３の配列を保ったまま縮小
する。この際、微粒子２３同士の間隔をサブミクロン程
度になるまで圧縮することでフォトニック・バンドギャ
ップを発現させる。
４に静水圧の等方加圧（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓ
ｓ）を印加する。 （６）コンポジットマテリアル２４は等方加圧により高
密度圧縮成形され、微粒子２３の配列を保ったまま縮小
する。この際、微粒子２３同士の間隔をサブミクロン程
度になるまで圧縮することでフォトニック・バンドギャ
ップを発現させる。
【００１１】（７）密封材２５を除去し、フォトニック
結晶素子２６の作製が完了する。 このように、この例によれば微粒子２３のポリマー媒質
中への配列は従来からあるコンポジットマテリアルの作
製方法を使用して、操作が容易なスケール（数１０μｍ
〜数ｍｍ）で行われ、このようにして作製したコンポジ
ットマテリアル２４を高密度圧縮成形することで、一挙
にフォトニック・バンドギャップを発現する大きさに縮
小することにより、フォトニック結晶素子２６を作製す
るものとなっている。
結晶素子２６の作製が完了する。 このように、この例によれば微粒子２３のポリマー媒質
中への配列は従来からあるコンポジットマテリアルの作
製方法を使用して、操作が容易なスケール（数１０μｍ
〜数ｍｍ）で行われ、このようにして作製したコンポジ
ットマテリアル２４を高密度圧縮成形することで、一挙
にフォトニック・バンドギャップを発現する大きさに縮
小することにより、フォトニック結晶素子２６を作製す
るものとなっている。
【００１２】なお、コンポジットマテリアル２４を封止
するための密封材２５としてはビニール袋に限らず、ゴ
ム袋等を用いてもよく、またガラス容器（ガラスカプセ
ル）等を用いることもできる。微粒子２３の素材として
はこの例ではアルミナやシリコンが用いられる。図２は
上記のようなフォトニック結晶素子の作製方法に用いる
作製装置の一構成例を模式的に示したものであり、この
装置は微粒子２３としてフェライト等の磁性微粒子を用
いて作製したコンポジットマテリアル２４からフォトニ
ック結晶素子を作製するのに用いて好適なものとなって
いる。
するための密封材２５としてはビニール袋に限らず、ゴ
ム袋等を用いてもよく、またガラス容器（ガラスカプセ
ル）等を用いることもできる。微粒子２３の素材として
はこの例ではアルミナやシリコンが用いられる。図２は
上記のようなフォトニック結晶素子の作製方法に用いる
作製装置の一構成例を模式的に示したものであり、この
装置は微粒子２３としてフェライト等の磁性微粒子を用
いて作製したコンポジットマテリアル２４からフォトニ
ック結晶素子を作製するのに用いて好適なものとなって
いる。
【００１３】シリンダ３１内には図に示したように電磁
石３２が配置され、さらにコイル状のヒータ３３が配置
されている。電流源３４は電磁石３２のコイル３２ａに
電流を供給するものであり、またヒータ３３はヒータコ
ントローラ３５によって通電制御されるものとなってい
る。シリンダ３１には圧力媒体３６が充填され、この圧
力媒体３６中、ヒータ３３で囲まれ、かつ電磁石３２の
ヨーク３２ｂが対向されて構成された間隙内に密封材２
５で封止されたコンポジットマテリアル２４が配置され
る。
石３２が配置され、さらにコイル状のヒータ３３が配置
されている。電流源３４は電磁石３２のコイル３２ａに
電流を供給するものであり、またヒータ３３はヒータコ
ントローラ３５によって通電制御されるものとなってい
る。シリンダ３１には圧力媒体３６が充填され、この圧
力媒体３６中、ヒータ３３で囲まれ、かつ電磁石３２の
ヨーク３２ｂが対向されて構成された間隙内に密封材２
５で封止されたコンポジットマテリアル２４が配置され
る。
【００１４】圧力媒体３６には水やオイルなどの液体あ
るいはＡｒやＮ2 などの気体を用いることができる。圧
力媒体３６はシリンダ３１に係合されたピストン３７が
圧力源３８によって駆動されることによりピストン３７
によって加圧され、これによりコンポジットマテリアル
２４に等方加圧が印加されるものとなっている。この装
置によれば、コンポジットマテリアル２４を等方加圧す
ることができ、かつそのコンポジットマテリアル２４に
電磁石３２によって電磁場を印加することができ、さら
にヒータ３３によって加熱することができる。
るいはＡｒやＮ2 などの気体を用いることができる。圧
力媒体３６はシリンダ３１に係合されたピストン３７が
圧力源３８によって駆動されることによりピストン３７
によって加圧され、これによりコンポジットマテリアル
２４に等方加圧が印加されるものとなっている。この装
置によれば、コンポジットマテリアル２４を等方加圧す
ることができ、かつそのコンポジットマテリアル２４に
電磁石３２によって電磁場を印加することができ、さら
にヒータ３３によって加熱することができる。
【００１５】従って、コンポジットマテリアル２４に強
力な電磁場を印加し、微粒子２３の配列を制御しなが
ら、ＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓ
ｓ）によりコンポジットマテリアル２４を高密度圧縮成
形することができるため、所望のフォトニック結晶素子
２６を簡単かつ良好に作製できるものとなっている。な
お、ヒータ３３による加熱を行う場合、圧力媒体３６に
は水以外のものが用いられる。
力な電磁場を印加し、微粒子２３の配列を制御しなが
ら、ＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓ
ｓ）によりコンポジットマテリアル２４を高密度圧縮成
形することができるため、所望のフォトニック結晶素子
２６を簡単かつ良好に作製できるものとなっている。な
お、ヒータ３３による加熱を行う場合、圧力媒体３６に
は水以外のものが用いられる。
【００１６】この図２に示した作製装置を用いれば、コ
ンポジットマテリアル２４の高密度圧縮成形時に電磁場
を印加することで、磁性微粒子の配列を制御することが
できるものとなっているが、このような電磁場の印加に
よる微粒子（磁性微粒子）の配列制御はコンポジットマ
テリアル２４の作製時、つまりポリマー媒質中に微粒子
を配列分散させる際に行ってもよく、またその配列分散
時及び高密度圧縮成形時の両方において行ってもよい。
ンポジットマテリアル２４の高密度圧縮成形時に電磁場
を印加することで、磁性微粒子の配列を制御することが
できるものとなっているが、このような電磁場の印加に
よる微粒子（磁性微粒子）の配列制御はコンポジットマ
テリアル２４の作製時、つまりポリマー媒質中に微粒子
を配列分散させる際に行ってもよく、またその配列分散
時及び高密度圧縮成形時の両方において行ってもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による作
製方法によれば、微粒子を配列したコンポジットマテリ
アルを高密度圧縮成形し、微粒子間隔を縮小することで
フォトニック・バンドギャップを発現させてフォトニッ
ク結晶素子を得るものとなっており、微粒子の配列は操
作の容易な扱いやすいスケールで行うことができるた
め、フォトニック結晶素子を簡易に作製することができ
る。
製方法によれば、微粒子を配列したコンポジットマテリ
アルを高密度圧縮成形し、微粒子間隔を縮小することで
フォトニック・バンドギャップを発現させてフォトニッ
ク結晶素子を得るものとなっており、微粒子の配列は操
作の容易な扱いやすいスケールで行うことができるた
め、フォトニック結晶素子を簡易に作製することができ
る。
【００１８】また、請求項２及び３の発明によれば、そ
れぞれ高密度圧縮成形を良好に行うことができ、さらに
請求項４の発明では、作製過程において微粒子の配列を
制御することにより、所望のフォトニック結晶素子をよ
り良好に作製することができる。
れぞれ高密度圧縮成形を良好に行うことができ、さらに
請求項４の発明では、作製過程において微粒子の配列を
制御することにより、所望のフォトニック結晶素子をよ
り良好に作製することができる。
【図１】この発明によるフォトニック結晶素子の作製方
法の一実施例を説明するための図。
法の一実施例を説明するための図。
【図２】この発明によるフォトニック結晶素子の作製方
法に用いる作製装置の一構成例を示す図。
法に用いる作製装置の一構成例を示す図。
【図３】従来のフォトニック結晶素子の作製方法を発明
するための図。
するための図。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−91777（ＪＰ，Ａ)
特開2001−72414（ＪＰ，Ａ)
特開2000−233998（ＪＰ，Ａ)
特開2001−147407（ＪＰ，Ａ)
特開2001−4859（ＪＰ，Ａ)
特表2003−508342（ＪＰ，Ａ)
米国特許5688318（ＵＳ，Ａ)
米国特許5851568（ＵＳ，Ａ)
国際公開98／028320（ＷＯ，Ａ１)
国際公開00／006506（ＷＯ，Ａ１)
欧州特許出願公開646937（ＥＰ，Ａ
１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 1/02 - 1/06
G02B 6/12 - 6/14
Claims (4)
- 【請求項１】 ポリマー媒質中に微粒子を配列分散して
フォトニック・バンドギャップが発現しない程度の大き
さのコンポジットマテリアルを作製し、そのコンポジッ
トマテリアルを高密度圧縮成形することにより、フォト
ニック・バンドギャップを発現する大きさに縮小してフ
ォトニック結晶素子を得ることを特徴とするフォトニッ
ク結晶素子の作製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のフォトニック結晶素子の
作製方法において、 上記高密度圧縮成形を圧力媒体を用いた等方加圧によっ
て行うことを特徴とするフォトニック結晶素子の作製方
法。 - 【請求項３】 請求項１乃至２記載の何れかのフォトニ
ック結晶素子の作製方法において、 上記高密度圧縮成形時に加熱を行うことを特徴とするフ
ォトニック結晶素子の作製方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３記載の何れかのフォトニ
ック結晶素子の作製方法において、 上記微粒子に磁性微粒子を使用し、上記配列分散時もし
くは高密度圧縮成形時もしくはその両方において、電磁
場を印加することにより上記磁性微粒子の配列を制御す
ることを特徴とするフォトニック結晶素子の作製方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000058659A JP3516159B2 (ja) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | フォトニック結晶素子の作製方法 |
| US09/796,663 US6685870B2 (en) | 2000-03-03 | 2001-02-28 | Method and apparatus for manufacturing photonic crystal element |
| EP01105128A EP1130658A3 (en) | 2000-03-03 | 2001-03-02 | method and apparatus for manufacturing photonic crystal element |
| CA002339745A CA2339745C (en) | 2000-03-03 | 2001-03-02 | Method and apparatus for manufacturing photonic crystal element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000058659A JP3516159B2 (ja) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | フォトニック結晶素子の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001249234A JP2001249234A (ja) | 2001-09-14 |
| JP3516159B2 true JP3516159B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18579226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000058659A Expired - Fee Related JP3516159B2 (ja) | 2000-03-03 | 2000-03-03 | フォトニック結晶素子の作製方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6685870B2 (ja) |
| EP (1) | EP1130658A3 (ja) |
| JP (1) | JP3516159B2 (ja) |
| CA (1) | CA2339745C (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| RU2151026C1 (ru) * | 1999-11-10 | 2000-06-20 | Губенко Лев Анатольевич | Изостат для обработки материалов в жидкости |
| WO2002012933A2 (en) | 2000-08-09 | 2002-02-14 | Massachusetts Institute Of Technology | Periodic dielectric structure having a complete three-dimensional photonic band gap |
| JP2002098916A (ja) * | 2000-09-26 | 2002-04-05 | Hamamatsu Photonics Kk | 光学装置 |
| JP4168328B2 (ja) * | 2003-01-28 | 2008-10-22 | ソニー株式会社 | 光学媒体 |
| JP4208688B2 (ja) | 2003-09-30 | 2009-01-14 | 株式会社リコー | 三次元周期構造体の製造方法 |
| US7300118B2 (en) * | 2005-06-15 | 2007-11-27 | Haldex Brake Corporation | Electronic park brake valve system for air brakes vehicles |
| US8782706B2 (en) * | 2005-12-29 | 2014-07-15 | United Video Properties | Systems and methods for providing channel groups in an interactive media guidance application |
| JP5166430B2 (ja) * | 2006-11-09 | 2013-03-21 | ザ・ボード・オブ・トラスティーズ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・イリノイ | 統合された流体含有構造を有するフォトニック結晶センサ |
| JP5493276B2 (ja) * | 2008-02-29 | 2014-05-14 | 宇部興産株式会社 | 金属微粒子配列膜の製造方法および金属微粒子配列膜 |
| JP4566255B2 (ja) * | 2008-08-21 | 2010-10-20 | アルプス電気株式会社 | 磁性シートの製造方法、磁性シートおよび磁性シートの製造装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0646937B1 (en) | 1990-11-30 | 1997-09-03 | Intermetallics Co., Ltd. | Method for producing a permanent magnet and an apparatus for producing a green compact |
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| EP1119523B1 (en) | 1998-07-30 | 2010-11-10 | Corning Incorporated | Method of fabricating photonic structures |
-
2000
- 2000-03-03 JP JP2000058659A patent/JP3516159B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2001
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