【手続補正書】
【提出日】平成17年1月20日(2005.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路軸を有するフォトニック結晶導波路の導波モード間で電磁（ＥＭ）エネルギーを変換するための方法であって、
前記導波路軸において少なくとも１つの屈曲部を含むモード結合セグメントを前記フォトニック結晶導波路に設け、前記モード結合セグメントが使用中に第１の周波数範囲にわたって第１の導波モードのＥＭエネルギーを第２の導波モードに変換すること、
前記フォトニック結晶導波路の前記第１の導波モードで前記第１の周波数範囲のＥＭエネルギーを提供すること、
前記第１の導波モードのＥＭエネルギーが前記モード結合セグメントに遭遇して、前記第１の導波モードのＥＭエネルギーの少なくとも一部を前記第２の導波モードのＥＭエネルギーに変換できるようにすることとを備える方法。
【請求項２】
前記第１の導波モードにＥＭエネルギーを供給することは、ＥＭエネルギーを前記第１の導波モードとして前記フォトニック結晶導波路に結合することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フォトニック結晶導波路が、前記導波路軸に少なくとも１つの屈曲部を含む第２のモード結合セグメントを含み、
前記第２のモード結合セグメントが使用中に前記第１の周波数範囲にわたって前記第２の導波モードのＥＭエネルギーを第３の導波モードに変換し、前記方法は更に、
前記第２の導波モードのＥＭエネルギーが前記第２のモード結合セグメントに遭遇して、前記第２の導波モードのＥＭエネルギーの少なくとも一部を前記第３の導波モードのＥＭエネルギーに変換できるようにすることを備える、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フォトニック結晶導波路からの前記第２の導波モードのＥＭエネルギーの少なくとも一部を結合することを更に備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記モード結合セグメントが、前記第１の導波モードのＥＭエネルギーを前記第２の導波モードのＥＭエネルギーに変換するのに、２５％を超える変換効率を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記モード結合セグメントが、前記第１の導波モードのＥＭエネルギーを前記第２の導波モードのＥＭエネルギーに変換するのに、５０％を超える変換効率を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記フォトニック結晶導波路が、前記導波路軸を中心に円柱対称であり、前記導波モードは、ｅｘｐ（ｉｍψ）およびｅｘｐ（−ｉｍψ）の一次結合で表現することができる角度依存性を有し、ここでψは円柱座標での角度であり、ｍは整数であり、前記導波モードの角運動量指数を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１および第２の導波モードが、１だけ異なる角運動量指数を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記モード結合セグメントの屈曲部が、前記第１の導波モードのＥＭエネルギーを前記第２の導波モードのＥＭエネルギーに変換するのに十分な半径Ｒおよび屈曲角度θを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記屈曲部半径Ｒが、２π（Δβ12）-1の絶対値の桁内であり、ここでΔβ12は、前記第１の周波数範囲にある周波数での前記第１の導波モードと前記第２の導波モードとの間の波数ベクトルの差である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記モード結合セグメントが、前記導波路軸にヘリックスを含み、該ヘリックスが少なくとも１つの屈曲部を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ヘリックスが、デカルト座標で（Ｒｃｏｓθ，Ｒｓｉｎθ，Ｒγθ）と表すことができ、Ｒは前記屈曲部の半径であり、γは無次元単位で前記ヘリックスの上昇率を与え、θは前記ヘリックスの方位座標である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記屈曲部の半径Ｒおよび前記上昇率γが、前記第１の周波数範囲におけるある周波数での前記第１の導波モードと前記第２の導波モードとの間の波数ベクトルΔβ12の絶対差に基づいて選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記フォトニック結晶導波路が、前記導波路軸を中心とする円柱対称であり、前記導波モードが、ｅｘｐ（ｉｍψ）およびｅｘｐ（−ｉｍψ）の一次結合で表現することができる角度依存性を有し、ここでψは円柱座標での角度であり、ｍは整数であり、前記導波モードの角運動量指数を提供し、前記屈曲部の半径Ｒおよび前記上昇率γは、導波モードｌおよびｍの式
【数１】
2004521379.tif 000001
の絶対値が、前記第１および第２の導波モードでは前記第１の周波数範囲におけるある周波数の他の導波モード対より小さくなるように選択され、ここでΔβlmは導波モードｌとｍの間の波数ベクトルの差であり、Δｍlmは導波モードｌおよびｍの角運動量指数の差である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記モード結合セグメントが、前記導波路軸に蛇行性屈曲部を含み、該蛇行性屈曲部が少なくとも１つの屈曲部を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記蛇行性屈曲部が、前記モード結合セグメントで前記導波路軸の可変曲率半径を形成する複数の同一平面内屈曲部を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記蛇行性屈曲部が１／Ｒ＝ｓｉｎ（２πｚ／Λ）／Ｒ0として表すことができ、ここでＲは前記蛇行性屈曲部に沿った前記導波路軸の瞬間半径であり、Ｒ0は前記蛇行性屈曲部の最大曲率半径、Λは前記蛇行性屈曲部のピッチ、ｚは前記導波路軸に沿った座標である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記蛇行性屈曲部の最大曲率半径Ｒ0およびピッチΛは、導波モードｌおよびｍの式Δβlm±２π／Λのうちの一方の絶対値が、前記第１および第２の導波モードでは前記第１の周波数範囲におけるある周波数の他の導波モード対より小さくなるように選択され、ここでΔβlmは導波モードｌ及びｍの間の波数ベクトルの差である、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記フォトニック結晶導波路がフォトニック結晶ファイバである、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記フォトニック結晶ファイバがブラッグ・ファイバである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
複数の導波モードを有するフォトニック結晶導波路であって、
導波路軸を囲む誘電体閉じ込め領域であって、少なくとも１つのフォトニック・バンドギャップを有するフォトニック結晶を備え、かつ使用中は第１の周波数範囲でＥＭ放射線を案内して前記導波路軸に沿って伝搬させる誘電体閉じ込め領域と、
前記導波路軸に沿って延在し、前記導波路軸の周囲で前記閉じ込め領域に囲まれた誘電体コア領域と、
前記導波路軸に少なくとも１つの屈曲部を備えるモード結合セグメントであって、使用中に前記第１の周波数範囲の周波数について１０％を超える変換効率で、第１の導波モードのＥＭエネルギーを第２の導波モードに変換するモード結合セグメントとを備える、導波路。
【請求項２２】
前記モード結合セグメントが、前記第１の導波モードのＥＭエネルギーを前記第２の導波モードのＥＭエネルギーに変換するのに、前記第１の周波数範囲の周波数について５０％を超える変換効率を提供する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記導波路軸に少なくとも１つの屈曲部を備える第２のモード結合セグメントを備え、前記第２のモード結合セグメントが使用中に前記第２の導波モードのＥＭエネルギーを前記第１の周波数範囲で第３の導波モードに変換する、請求項２１に記載の導波路。
【請求項２４】
前記フォトニック結晶導波路が、前記導波路軸を中心に円柱対称であり、前記導波モードは、ｅｘｐ（ｉｍψ）およびｅｘｐ（−ｉｍψ）の一次結合で表現することができる角度依存性を有し、ここでψは円柱座標での角度であり、ｍは整数であり、かつ前記導波モードの角運動量指数を提供する、請求項２１に記載の導波路。
【請求項２５】
前記第１および第２の導波モードが、１だけ異なる角運動量指数を有する、請求項２４に記載の導波路。
【請求項２６】
前記モード結合セグメントの屈曲部が、前記第１の導波モードのＥＭエネルギーを前記第２の導波モードのＥＭエネルギーに変換するのに十分な半径Ｒおよび屈曲角度θを有する、請求項２１に記載の導波路。
【請求項２７】
前記第１の周波数範囲におけるある周波数での前記第１の導波モードと前記第２の導波モードとの間の波数ベクトルΔβ12の差の絶対値が、前記ＥＭエネルギーの周波数における他の導波モード対間の波数ベクトルΔβlnの差の絶対値より小さい、請求項２１に記載の導波路。
【請求項２８】
前記フォトニック結晶導波路が、前記導波路軸を囲む誘電体閉じ込め領域、および前記導波路軸に沿って延在し、かつ前記導波路軸の周囲で閉じ込め領域に囲まれた誘電体コア領域を備え、前記閉じ込め領域が、少なくとも１つのフォトニック・バンドギャップを有するフォトニック結晶を備え、閉じ込め領域が使用中に第１の周波数範囲のＥＭ放射線を前記導波路軸に沿って伝搬させ、更に、前記閉じ込め領域が、相互に交互に設けられ、前記導波路軸の周囲で前記コアを囲む複数の高屈折率誘電体層および複数の低屈折率誘電体層を備え、前記モード結合セグメントが、前記導波路軸にヘリックスを含み、該ヘリックスが少なくとも１つの屈曲部を含む、請求項１に記載の導波路。
【請求項２９】
前記ヘリックスが、デカルト座標で（Ｒｃｏｓθ，Ｒｓｉｎθ，Ｒγθ）と表すことができ、Ｒは前記屈曲部の半径であり、γは無次元単位で前記ヘリックスの上昇率を与え、θは前記ヘリックスの方位座標である、請求項２８に記載の導波路。
【請求項３０】
前記屈曲部の半径Ｒおよび前記上昇率γが、前記第１の周波数範囲におけるある周波数での前記第１の導波モードと前記第２の導波モードとの間の波数ベクトルΔβ12の絶対差に基づいて選択される、請求項２９に記載の導波路。
【請求項３１】
前記フォトニック結晶導波路が、前記導波路軸を中心とする円柱対称であり、前記導波モードが、ｅｘｐ（ｉｍψ）およびｅｘｐ（−ｉｍψ）の一次結合で表現することができる角度依存性を有し、ここでψは円柱座標での角度であり、ｍは整数であり、かつ前記導波モードの角運動量指数を提供し、前記屈曲部の半径Ｒおよび前記上昇率γは、導波モードｌおよびｍの式
【数２】
2004521379.tif 000002
の絶対値が、前記第１および第２の導波モードでは前記第１の周波数範囲におけるある周波数の他の導波モード対より小さくなるように選択され、ここでΔβlmは導波モードｌ及びｍの間の波数ベクトルの差であり、Δｍlmは導波モードｌおよびｍの角運動量指数の差である、請求項３０に記載の導波路。
【請求項３２】
前記モード結合セグメントが、前記導波路軸に蛇行性屈曲部を含み、該蛇行性屈曲部が少なくとも１つの屈曲部を含む、請求項２１に記載の導波路。
【請求項３３】
前記蛇行性屈曲部が、前記モード結合セグメントにて前記導波路軸の可変曲率半径を形成する複数の同一平面内屈曲部を含む、請求項３２に記載の導波路。
【請求項３４】
前記蛇行性屈曲部が１／Ｒ＝ｓｉｎ（２πｚ／Λ）／Ｒ0として表すことができ、ここでＲは前記蛇行性屈曲部に沿った導波路軸の瞬間半径であり、Ｒ0は前記蛇行性屈曲部の最大曲率半径、Λは前記蛇行性屈曲部のピッチ、ｚは前記導波路軸に沿った座標である、請求項３３に記載の導波路。
【請求項３５】
前記蛇行性屈曲部の最大曲率半径Ｒ0およびピッチΛは、導波モードｌおよびｍの式Δβlm±２π／Λのうちの一方の絶対値が、前記第１および第２の導波モードでは前記第１の周波数範囲におけるある周波数の他の導波モード対より小さくなるように選択され、ここでΔβlmは導波モードｌ及びｍの間の波数ベクトルの差である、請求項３４に記載の導波路。
【請求項３６】
前記導波路がフォトニック結晶ファイバである、請求項２１に記載の導波路。
【請求項３７】
前記フォトニック結晶ファイバがブラッグ・ファイバである、請求項３６に記載の導波路。