(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトニック結晶素子を用いた偏光変換方法であって，
前記フォトニック結晶素子は，
第１の光学素子（１１）と，前記第１の光学素子（１１）に隣接し，前記第１の光学素子（１１）とは遅波軸の方向が異なる第２の光学素子（１２）とが交互に存在するフォトニック結晶（１３）を有し，
前記第１の光学素子（１１）と前記第２の光学素子（１２）とが交互に存在する方向をｘ軸方向としたときに，前記第１の光学素子（１１）の遅波軸と前記第２の光学素子（１２）の遅波軸は，逆符号であり，x軸に対し１度以上４０度以下をなし，
前記第１の光学素子（１１）のｘ軸方向の幅及び前記第２の光学素子（１２）のｘ軸方向の幅は，それぞれ２００ｎｍ以上１μｍ以下であり，
前記フォトニック結晶（１３）の厚さが，２μｍ以上２０μｍ以下であり，
前記第１の光学素子（１１）と前記第２の光学素子（１２）に光が入射する領域と，
前記第１の光学素子（１１）に入射した光が，前記第２の光学素子（１２）へ進入し，
前記第２の光学素子（１２）中を伝播する光と干渉する工程と，
前記第２の光学素子（１２）に入射した光が，前記第１の光学素子（１１）へ進入し，
前記第１の光学素子（１１）中を伝播する光と干渉する工程と，
を含み，  これにより，前記フォトニック結晶素子に入射するｙ方向の偏光を出力面ではｘ方向の偏光に効率よく変換する偏光変換方法。
【請求項２】
第１の光学素子（１１）と，前記第１の光学素子（１１）に隣接し，前記第１の光学素子（１１）とは遅波軸の方向が異なる第２の光学素子（１２）とが交互に存在するフォトニック結晶（１３）を有するフォトニック結晶素子であって，
前記第１の光学素子（１１）と前記第２の光学素子（１２）とが交互に存在する方向をｘ軸方向としたときに，
前記第１の光学素子（１１）のｘ軸方向の幅及び前記第２の光学素子（１２）のｘ軸方向の幅は，それぞれ２００ｎｍ以上１μｍ以下であり，
前記フォトニック結晶（１３）の厚さが，２μｍ以上２０μｍ以下であり，
前記第１の光学素子（１１）と前記第２の光学素子（１２）とが交互に存在する方向をｘ軸方向としたときに，前記第１の光学素子（１１）の遅波軸と前記第２の光学素子（１２）の遅波軸は，逆符号であり，x軸に対し１度以上４０度以下をなす，
フォトニック結晶素子。
【請求項３】
連続した多数の光学素子を有するフォトニック結晶素子であって，
第ｎ番目の光学素子には，第（ｎ−１）番目の光学素子と第（ｎ＋１）番目の光学素子が隣接し，光学素子が順次存在する方向をｘ軸方向とした場合，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子は遅波軸の方向が異なり，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子の遅波軸は，逆符号であり，ｘ軸に対して１度以上４０度以下の角をなし，
第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子はｘ軸方向の幅が，２００ｎｍ以上１μｍ以下であり，厚さが２μｍ以上２０μｍ以下である，
フォトニック結晶素子。
【請求項４】
フォトニック結晶素子を用いた偏光変換方法であって，
前記フォトニック結晶素子は，連続した多数の光学素子を有するフォトニック結晶素子であって，
第ｎ番目の光学素子には，第（ｎ−１）番目の光学素子と第（ｎ＋１）番目の光学素子が隣接し，光学素子が順次存在する方向をｘ軸方向とした場合，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子は遅波軸の方向が異なり，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子の遅波軸は，逆符号であり，ｘ軸に対して１度以上４０度以下の角をなし，
第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子はｘ軸方向の幅が，２００ｎｍ以上１μｍ以下であり，厚さが２μｍ以上２０μｍ以下であり，
前記第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子に光が入射する工程と，
前記第ｎ番目の光学素子に入射した光が，前記第（ｎ−１）番目及び前記第（ｎ＋１）番目の光学素子に進入し，それぞれ第（ｎ−１）番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子を伝播する光と干渉する工程と，
前記第（ｎ＋１）番目の光学素子に入射した光が，前記第ｎ番目及び第（ｎ＋２）番目の光学素子に進入し，それぞれ第ｎ番目及び第（ｎ＋２）番目の光学素子を伝播する光と干渉する工程とを含み，
フォトニック結晶素子に入射するｙ方向の偏光を出力面ではｘ方向の偏光に変換する偏光変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，偏光変換機能を有するフォトニック結晶素子に関する。より詳しく説明すると，本発明は，隣接する領域から侵入する光の干渉を利用して，偏光面を変換することで，入力光の偏光面を変換して出力できるフォトニック結晶を有する光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本国特許第４７７７０６４号公報（特許文献１）には，１／４波長板部分と−１／４波長板部分とが接合部分を介して交互に形成された板状の光学素子が開示されている。この公報に開示された光学素子は，自己クローニングフォトニック結晶である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特許第４７７７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された光学素子は，領域ごとの光が干渉しあわないように調整していた。このため，領域間を漏れ出す光をできるだけ軽減していた。
【０００５】
本発明は，光の干渉を利用して微小な透過型光学素子として機能し得る偏光変換機能を有するフォトニック結晶素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は，基本的には，光の干渉を利用して微小な透過型光学素子として機能し得る偏光変換機能を有するフォトニック結晶素子である。このフォトニック結晶素子は，２つの領域を交互に含む自己クローニングフォトニック結晶の領域幅を小さくし，フォトニック結晶の厚さを厚くする。すると，隣接する領域に光が漏れ出し，この漏れ出し光による干渉現象が起こるので，フォトニック結晶素子が偏光変換機能を有することとなる。
【０００７】
本発明の第１の側面は，フォトニック結晶素子に関する。このフォトニック結晶素子は，第１の光学素子１１と，第１の光学素子１１に隣接し，第１の光学素子１１とは遅波軸の方向が異なる（遅波軸の符号が逆符号である）第２の光学素子１２とが交互に存在するフォトニック結晶１３を有する。そして，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２とが交互に存在する方向をｘ軸方向としたときに，第１の光学素子１１のｘ軸方向の幅及び第２の光学素子１２のｘ軸方向の幅は，それぞれ２００ｎｍ以上１μｍ以下である。第１の光学素子（１１）の遅波軸と第２の光学素子（１２）の遅波軸は，逆符号であり，ｘ軸に対し１度以上４０度以下をなす。また，フォトニック結晶１３の厚さが，２μｍ以上２０μｍ以下である。
【０００８】
本発明の第２の側面は，上記したフォトニック結晶素子を用いた偏光変換方法に関する。第１の光学素子１１と第２の光学素子１２に光が入射する。第１の光学素子１１に入射した光が，第２の光学素子１２へ進入する。すると，第２の光学素子１２に入射し第２の光学素子１２中を伝播する光と，第１の光学素子１１から第２の光学素子へ進入した光とが干渉する。逆も同様である。すると，実施例により実証されたとおり，フォトニック結晶素子から出力される光の偏光面を変換することができる。
【０００９】
より一般的に説明すると，フォトニック結晶素子及び偏光変換方法は，以下のとおりといえる。フォトニック結晶素子は，多数の光学素子（ｉ＝１，２，・・・，ｎ，ｎ＋１，・・・）を有する。たとえば，第ｎ番目の光学素子には，第（ｎ−１）番目の光学素子と第（ｎ＋１）番目の光学素子が隣接する。このように，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子がある方向に順次存在する。この方向をｘ軸方向とする。すると，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子は遅波軸の方向（すなわち遅波軸の符合）が異なり，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子の遅波軸は，ｘ軸に対して１度以上４０度以下の角をなす。また，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子はｘ軸方向の幅が，２００ｎｍ以上１μｍ以下であり，厚さが，２μｍ以上２０μｍ以下である。そして，第ｎ番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子に光が入射する。第ｎ番目の光学素子に入射した光は，第（ｎ−１）番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子に進入し，それぞれ第（ｎ−１）番目及び第（ｎ＋１）番目の光学素子を伝播する光と干渉する。一方，第（ｎ＋１）番目の光学素子に入射した光は，第ｎ番目及び第（ｎ＋２）番目の光学素子に進入し，それぞれ第ｎ番目及び第（ｎ＋２）番目の光学素子を伝播する光と干渉する。これにより，フォトニック結晶素子に入射するｙ方向の偏光を出力面ではｘ方向の偏光に効率よく変換することができる。
【発明の効果】
【００１０】
従来，フォトニック結晶は隣接する光学素子間で光の進入をできる限り阻止していた。本発明は，隣接する光学素子から進入する光による光の干渉を積極的に利用する。これにより本発明は，微小な透過型光学素子として機能し得る偏光変換機能を有するフォトニック結晶素子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は，本発明のフォトニック結晶素子の概念図である。
【図２】図２は，フォトニック結晶素子の構造例を示す図である。
【図３】図３は，本発明の概念を説明するための図である。
【図４】図４は，Ｙ励起を行った場合のｙ偏光成分，ｘ偏光成分の振幅分布を示す図面に替わるグラフである。
【図５】図５は，基本及び第２モードのｙ偏光成分，ｘ偏光成分の振幅分布を示す図面に替わるグラフである。
【図６】図６は，Ｘ励起を行った場合のｙ偏光成分，ｘ偏光成分の振幅分布を示す図面に替わるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は，本発明のフォトニック結晶素子の概念図である。図１に示されるように，本発明のフォトニック結晶素子は，第１の光学素子１１と，第１の光学素子１１に隣接し，第１の光学素子１１とは遅波軸の方向が異なる第２の光学素子１２とが交互に存在するフォトニック結晶１３を有する。図１の例は，高さ方向（ｚ軸方向）に２種類の異なる物質からなる層が交互に蓄積している。一方，図１の例は，ｙ軸方向に伸びる２種類の領域がｘ軸方向に交互に形成されている。そして，それぞれの領域は，山と谷とが周期的に規則正しく形成されている。
【００１３】
このフォトニック結晶素子は，第１の光学素子１１領域に入射した光が，回折広がりにより，隣接する第２の光学素子１２へと伝搬する。すると，第２の光学素子１２への入射光と干渉を起こす。この現象を利用することで，本発明のフォトニック結晶素子は，入射した光の偏光面を制御して出力できることとなる。たとえば，実施例において製造した光学素子は，−ｚ方向から平面波を入射させると，ｘ偏光成分はほぼそのまま＋ｚ方向に通り抜ける。一方，ｙ偏光成分はｘ偏光に変換されて＋／−１次に回折されて出力される。すなわち，実施例において得られた光学素子は，入射光のｘ偏光成分及びｙ偏光成分をともにｘ偏光成分に高い効率で変換して出力できる。
【００１４】
図１に示されるように本発明のフォトニック結晶素子は，第１の光学素子１１と，第１の光学素子１１に隣接し，第１の光学素子１１とは遅波軸の方向が異なる（すなわち逆符号である）第２の光学素子１２とが交互に存在するフォトニック結晶１３を有する。“フォトニック結晶素子”は，光の位相や光路などを調整するための光学素子である。第１の光学素子１１の遅波軸と第２の光学素子１２の遅波軸は，ｘ軸に対し１度以上４０度以下をなす。この角度は，１度以上２０度以下でもよいし，２度以上１５度以下でもよいし，５度以上１５度以下でもよく，１５度以上４０度以下でもよいし，２０度以上３５度以下でもよいし，２０度以上３０度以下でもよく，２５度以上４０度いかでもよい。
【００１５】
フォトニック結晶は，光学素子として機能する微小周期構造体である。このようなフォトニック結晶は，公知のフォトニック結晶の製造方法に従って製造できる。フォトニック結晶の製造方法の例として，国際公開公報ＷＯ２００４／００８１９６号パンフレットに開示された方法があげられる。一方，より具体的な，フォトニック結晶の製造方法として，特開平１０−３３５７５８号公報に開示される２次元的に周期的な凹凸をもつ基板の上に２種類以上の物質を周期的に順次積層し，その積層の中の少なくとも一部分にスパッタエッチングを単独で，または成膜と同時に用いることにより光学素子を製造する方法があげられる。この方法は，自己クローニングフォトニック結晶作製法ともよばれる。
【００１６】
第１の光学素子１１と第２の光学素子１２は，遅波軸の方向が異なる光学素子領域を意味する。それぞれの光学素子は，波長板として機能する。光学素子が波長板として機能するためには，各領域の山（谷）の周期，各領域を構成するそれぞれの層の厚さ，各領域を構成するそれぞれの層を構成する材質，及び入力光の波長を制御すればよい。自己クローニング結晶を用いて波長板を構成する技術は公知である（例えば，特開２００８−１９７３９９号公報）。通常，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２はひとつのフォトニック結晶として製造される。第１の光学素子１１と第２の光学素子１２は，図１に示されるように短冊状であってもよい。以下の説明では，図１に示されるように第１の光学素子１１と第２の光学素子１２とが交互に存在する方向をｘ軸方向とする。たとえば，−ｚ方向から第１の光学素子１１と第２の光学素子１２をみると，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２とは，ｙ軸方向に伸びる矩形領域により形成されていても良い。ひとつの光学素子に含まれる第１の光学素子１１と第２の光学素子１２との数は，任意である。ひとつの光学素子に含まれる第１の光学素子１１と第２の光学素子１２との数の例は，５以上１０００００以下であり，１０以上１００００以下でもよいし，２０以上１０００以下でもよい。
【００１７】
フォトニック結晶が規則性をもって製造される場合，波長板や偏光子といった光学素子としての機能を有する。本発明では，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２は，それぞれ波長板として機能するものが好ましい。そして，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２は，その物理的なパターンが異なるため，遅波軸の方向が異なることとなる。物理的なパターンの例は，山及び谷の方向である。第１の光学素子１１と第２の光学素子１２は，それぞれ複数の山及び谷から形成されており，山の頂点の方向が，ｘ軸からθ及び−θとされていることが好ましい。この場合θの例は，１０°以上４４°以下であり，１０°以上３０°以下でもよく，１５°以上３０°以下でもよい。θは，４６°以上８９°以下でもよい。フォトニック結晶の規則性は，基板に形成された周期的なパターンに依存する。
【００１８】
基板上の周期は，波長板の位相差，偏光子の消光比にも影響を与える。紫外線領域にける自己クローニングフォトニック結晶として機能するためには，基板上に形成された周期構造における周期が，１３０ｎｍ以下であるものが好ましい。この周期として，９０ｎｍ以上１３０ｎｍ以下が好ましい。本発明では，この周期は，５０ｎｍ以上８５ｎｍ以下でもよい。
【００１９】
好ましいフォトニック結晶は，高屈折率層の光学厚さ（厚さ×屈折率)と低屈折率層の光学厚さの合計が透過する波長以下となるように設計すればよい。屈折率の例は，１．１以上２．５以下である。すなわち，本発明の第２の側面に係る波長板として好ましいものは，高屈折率層の厚さが，７０ｎｍ以下である。また，低屈折率層の厚さが，８０ｎｍ以下である。そして，高屈折率層一層の光学厚さと低屈折率層一層の光学厚さの合計が３００ｎｍ以下である。なお，高屈折率層が酸化ハフニウムからなり，低屈折率層が酸化シリコンからなる場合を想定する。たとえば，３００ｎｍの光に対する波長板を設計する場合，低屈折率層の厚さが０であるとすると，酸化ハフニウムを含む高屈折率層の厚さは，１５０ｎｍ以下であれば良いこととなる。一方，高屈折率層の厚さがほぼ０の場合，低屈折率層の屈折率を１．６とすると，３００ｎｍの光に対する波長板を設計する場合，１８８ｎｍ以下であれば良いこととなる。また，高屈折率層の厚さが，７０ｎｍ以下であるとき，高屈折層の光学厚さは約１４０ｎｍ以下となる。一方，低屈折率層の光学厚さは，約１２８ｎｍ以下となる。よって，高屈折率層一層の光学厚さと低屈折率層一層の光学厚さとして，２６８ｎｍ以下が好ましい。さらに，酸化シリコンの屈折率は，たとえば１．５の場合がある。この場合，低屈折率層の光学厚さは，１２０ｎｍ以下となる。よって，高屈折率層一層の光学厚さと低屈折率層一層の光学厚さとして，２６０ｎｍ以下が好ましい。一方，実施例では，高屈折率層の厚さが２０ｎｍであり，低屈折率層の厚さが２０ｎｍであった。この実施例における高屈折率層の光学厚さは，３８ｎｍ〜４２ｎｍである。一方，この実施例における低屈折率層の光学厚さは，３０ｎｍ〜３２ｎｍである。よって，高屈折率層一層の光学厚さと低屈折率層一層の光学厚さとして，６８ｎｍ以上７４ｎｍの範囲でも，波長板として良好に機能する。
【００２０】
第１の光学素子１１のｘ軸方向の幅２ｄ１及び第２の光学素子１２のｘ軸方向の幅２ｄ２は，同一でも異なっても良い。ｄ１／ｄ２の例は，０．８以上１．２以下であり，０．９以上１．１以下でもよい。２ｄ１及び２ｄ２は，およそ透過する光の波長と同じオーダーに設計されることが好ましい。このため，２ｄ１及び２ｄ２の例は，それぞれ２００ｎｍ以上１μｍ以下であり，４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下でもよい。第１の光学素子１１又は第２の光学素子１２について遅波軸に平行な屈折率をｎｓ，速波軸に平行な屈折率をｎｆとした場合に，２ｄ１及び２ｄ２は，以下の２ｄの０．８倍以上１．２倍以下，又は０．９倍以上１．１倍以下となるように設計されることが好ましい。
【００２１】
２ｄ＝ｖλπ−１（ｎｓ２−ｎｆ２）−１／２
【００２２】
上記の式においてｖは，光の速度であり，λは光の波長を意味する。光の波長は，例えば，２００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり，２５０ｎｍ以上１１００ｎｍ以下でも良いし，３００ｎｍ以上８００ｎｍ以下でも良い。光は可視光であることが好ましい。偏光面を調整する光の波長に応じて，第１の光学素子及び第２の光学素子の周期（幅）を調整すればよい。周期の例は，波長の１／５倍以上５倍以下であり，波長の１／３倍以上３倍以下でもよく，波長の１／２倍以上２倍以下でもよい。
【００２３】
特許第４７７７０６４号公報には，１／４波長板部分と−１／４波長板部分とが接合部分を介して交互に形成されている。このように，従来の２つ以上の領域を有するフォトニック結晶においては，隣接する領域から光が入り込まない様に接合部分を形成することが望ましかった。一方，本発明のフォトニック結晶素子は，隣接する領域から光の漏れ出しを積極的に行うため，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２との境面を滑らかにすることが好ましい。具体的に説明すると，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２とが図１に示されるように，同じピッチを有する山と谷を複数有する結晶となるように設計し，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２との界面は連続した山と谷となるようにする。このようにすることで，隣接した領域から光が入り込む際に，意図しない方向へ進行する事態を防止できる。
【００２４】
本発明のフォトニック結晶素子は，隣接した領域から光が入り込み，干渉を起こすことにより，偏光を制御する。このため，光学素子は，厚みを有することが好ましい。光学素子の厚さの例は，２μｍ以上２０μｍ以下であり，３μｍ以上１５μｍ以下でもよいし，４μｍ以上１０μｍ以下でもよい。
【００２５】
光学素子の製造方法
先に説明したとおり，自己クローニング法は，既に知られているため，公知の方法を用いて本発明のフォトニック結晶素子を製造できる。その際，通常の自己クローニングフォトニック結晶を製造する場合と異なり，隣接する領域の幅を小さく設計するとともに，隣接する領域における規則パターンが連続するように基板上のパターン（溝）を設計する。
【００２６】
本発明の偏光変換方法
本発明の偏光変換方法は，上記したフォトニック結晶素子を用いる。そして，第１の光学素子１１と第２の光学素子１２に光が入射する。その後，第１の光学素子１１に入射した光が，第２の光学素子１２へ進入し，第２の光学素子１２中を伝播する光と干渉する。これと同様に，第２の光学素子１２に入射した光が，第１の光学素子１１へ進入し，第１の光学素子１１中を伝播する光と干渉する。これにより，フォトニック結晶素子から出力される光の偏光面を変換することができる。
【００２７】
フォトニック結晶素子による偏光制御の原理
フォトニック結晶素子の構造例を図２に示す。一方，本発明の概念を説明するための図を図３に示す。本発明のフォトニック結晶素子は，それぞれの短冊領域では遅波軸，速波軸が＋/−θ；π／２＋／−θを向いている。動作の物理的描像と，それがどう解析されるかを以下説明する。
【００２８】
図３において，一様なｙ偏光で励振した場合を考える。波長板（複屈折媒質）では，もし面積が十分大きいときは，電界が遅波軸に平行な場合は大きな屈折率ｎｓに相当する位相速度で，速波軸に平行な場合は小さな屈折率ｎｆに相当する位相速度で独立に伝搬する。図３のように，各領域が周期構造となり，短冊の幅が波長のオーダーであるときは遅波と速波が結合する。つまり，短冊内の遅波と速波がz方向に伝搬し，回折拡がりによって隣の短冊に「越境」する。すると，隣の領域では主軸が異なるから，遅波と速波はいわば新しい環境で座標変換され強制的に偏光変換される。それによって一定のパターンが形成され，遅波と速波が一定の比率で重ね合わされ，一定の位相速度でz方向に伝搬するようになる。これをモード（Ｙモード）とよぶ。Ｙモードは一つだけではなく，第二，第三，・・が存在する。対称性から，図３の構造をｘ偏光で励振したときも同様の現象が生ずる（Ｘモード。第一，第二，・・が存在するのも同じである）。
【００２９】
以上を要約する。図３の構造に任意偏光の一様な平面波が垂直に入射すると，それはｘ偏光，ｙ偏光の重ね合わせである。ｘ偏光はＸモードの重ね合わせ，ｙ偏光はＹモードの重ね合わせとして現される。励振された各モードは固有の位相速度で伝搬する。励振点からある距離隔たった断面における電磁界の分布はそれらの重ね合わせとして表される。
【００３０】
初めに偏光の合流の様子，次にそれの基となるモードの形状を説明する。解析を容易にするため展開に用いるモード数を２に限定する（それで十分な精度が得られることも云える）。一様なｙ偏光で励振し，第１のＹモード，第２のＹモードの伝搬位相差がπになる断面まで伝搬させ（進展させ）る。励振点と伝搬後の面における第１のＹモードのｙ偏光成分，第２のＹモードのｘ偏光成分の振幅分布を図４に示す。図４から，本発明によれば，ｙ偏光からｘ偏光への偏光変換が高い効率で行われる様子が観察される。
【００３１】
そのような現象が可能になるためには，第一，第二Ｙモードが（１）それぞれのｘ成分のパワーがｙ成分のパワーと同程度である（２）励振点ではｘ成分の和がほぼゼロである（３）進展（evolution）によりｙ成分がゼロに，ｘ成分が最大になる点が存在することが好ましい。
【００３２】
図５は，最小モード及び２番目に小さいモードのｘ成分及びｙ成分を示す。図５は，Ｙの第一，第二のモードがそのような性質を持つことを示している。次に，ｘ偏光で励振したときはどうなるかを考える。結論的には，Ｘモードはそのような目覚ましい性質を持たない。第一のモードは大きなｙ成分をもたないので，第一，第二のモードが伝搬しつつ和，差その他の状態を遷移しても一貫してｘ偏光が主要であり，変換は生じない。伝搬位相差πの断面での（小さな）偏光変換の様子を図６に示す。
【実施例１】
【００３３】
３．実験
以上の偏光変換，結果としての偏光の合流を，自己クローニング型フォトニック結晶の波長板アレイの設計，試作した。諸元を下の表に示す。
【００３４】
【表１】
0006055208.tif 000002
【００３５】
伝搬実験により検証した偏光変換特性を以下に示す。
【００３６】
【表２】
0006055208.tif 000003
【００３７】
表からＸ偏光が入射した場合は，Ｘ偏光の０次光が出力のメインであることがわかる。一方，Ｙ偏光が入射した場合は，Ｘ偏光の＋／−１次光（直進方向より少しずれた方向の成分）がメインであることがわかる。すなわち，表から，この例では，入射光の偏光面が制御されＸ偏光として出力されることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は，光学機器の分野で利用されうる。
【符号の説明】
【００３９】
１１    第１の光学素子
１２    第２の光学素子
１３    フォトニック結晶
【図１】
0006055208.tif 000004
【図２】
0006055208.tif 000005
【図３】
0006055208.tif 000006
【図４】
0006055208.tif 000007
【図５】
0006055208.tif 000008
【図６】
0006055208.tif 000009