(57)【要約】  フォトニック結晶は論理的に表面エネルギ準位を支持するように構成することができる。【選択図】図１
2009530662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面エネルギ準位を支持するように構成される境界領域を含む第１のフォトニック結晶構造を具え、前記第１のフォトニック結晶構造は前記境界領域と結合される第１の表面エネルギ準位入力と、前記境界領域と結合される第１の表面エネルギ準位出力と、第１のゲートとを含み、当該第１のゲートは１又はそれ以上の可変の電磁気特性を有する領域を含むことを特徴とする機構。
【請求項２】
前記第１のフォトニック結晶構造に近接する第２の構造を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項３】
前記第２の構造が前記第１のフォトニック結晶構造の境界領域と密接していることを特徴とする、請求項２に記載の機構。
【請求項４】
前記第２の構造が第２のフォトニック結晶構造を含むことを特徴とする、請求項２に記載の機構。
【請求項５】
前記第２の構造が第２の誘電率の第２の実部を有することを特徴とする、請求項２に記載の機構。
【請求項６】
前記第２の誘電率の第２の実部が正であることを特徴とする、請求項５に記載の機構。
【請求項７】
前記境界領域が第１のエネルギ範囲で表面エネルギ準位を支持するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項８】
前記第１のエネルギ範囲が第１の中心周波数を含むことを特徴とする、請求項７に記載の機構。
【請求項９】
前記第１のエネルギ範囲が光学周波数と少なくとも一部でオーバラップすることを特徴とする、請求項７に記載の機構。
【請求項１０】
前記第１のエネルギ範囲が第１の分布関数を含むことを特徴とする、請求項７に記載の機構。
【請求項１１】
前記第１の分布関数が実質的に連続であることを特徴とする、請求項１０に記載の機構。
【請求項１２】
前記第１のフォトニック結晶構造がバンドギャップを有し、前記第１のエネルギ範囲が前記バンドギャップと少なくとも一部でオーバラップすることを特徴とする、請求項７に記載の機構。
【請求項１３】
前記第１のフォトニック結晶構造が第１の物質と第２の物質との交代層を含むことを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項１４】
前記第１の物質が第１の誘電物質を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の機構。
【請求項１５】
前記第２の物質が第２の誘電物質を含むことを特徴とする、請求項１４に記載の機構。
【請求項１６】
前記第１のフォトニック結晶構造が２又はそれ以上の物質の多重層を含み、各物質は誘電率を有し、前記層は隣接する層が異なる誘電率を有するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項１７】
前記第１のフォトニック結晶構造が実質的に２次元のフォトニック結晶を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項１８】
前記第１のフォトニック結晶構造が実質的に３次元のフォトニック結晶を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項１９】
前記境界領域が第１の位置から第２の位置まで表面エネルギ準位を誘導するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項２０】
前記第１の表面エネルギ準位入力と結合できるエネルギ発生器を更に具えることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項２１】
前記エネルギ発生器がレーザを含むことを特徴とする、請求項２０に記載の機構。
【請求項２２】
前記エネルギ発生器が表面エネルギ準位を生成するように構成されることを特徴とする、請求項２０に記載の機構。
【請求項２３】
前記エネルギ発生器がコヒーレントな表面エネルギ準位を生成するように構成されることを特徴とする、請求項２０に記載の機構。
【請求項２４】
前記エネルギ発生器が電磁エネルギを生成するように構成され、前記機構が前記電磁エネルギを表面エネルギ準位に変換するように構成される変換器を更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の機構。
【請求項２５】
前記第１の表面エネルギ準位入力と結合できる入力結合構造を更に具えることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項２６】
前記入力結合構造が回折格子を含むことを特徴とする、請求項２５に記載の機構。
【請求項２７】
前記入力結合構造が電磁エネルギを受け取るように配置される領域を含むことを特徴とする、請求項２５に記載の機構。
【請求項２８】
前記第１の表面エネルギ準位出力と結合できる出力結合構造を更に具えることを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項２９】
前記出力結合構造が回折格子を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の機構。
【請求項３０】
前記出力結合構造が出力電磁エネルギを受け取るように配置される領域を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の機構。
【請求項３１】
前記表面エネルギ準位を電磁エネルギに変換するように構成される変換器を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項３２】
前記変換器が前記境界領域での欠陥を含むことを特徴とする請求項３１に記載の機構。
【請求項３３】
前記境界領域が実質的に平面であることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項３４】
前記境界領域が非平面であることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項３５】
前記第１のゲートがエネルギを受け取るように構成されることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項３６】
前記第１のゲートが電磁エネルギを受け取るように構成されることを特徴とする請求項３５に記載の機構。
【請求項３７】
前記第１のゲートが表面エネルギ準位のエネルギを受け取るように構成されることを特徴とする請求項３５に記載の機構。
【請求項３８】
前記第１のゲートに結合されるエネルギーガイドを更に具えることを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項３９】
前記エネルギーガイドが電磁エネルギを配向するように構築されることを特徴とする、請求項３８に記載の機構。
【請求項４０】
前記エネルギーガイドが表面エネルギ準位を支持するように構築されることを特徴とする、請求項３８に記載の機構。
【請求項４１】
前記第１のゲートが前記第１のフォトニック結晶構造の第１の領域を形成することを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項４２】
前記境界領域と結合される第２の表面エネルギ準位入力を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項４３】
前記境界領域と結合される第２の表面エネルギ準位出力を更に含むことを特徴とする、請求項４２に記載の機構。
【請求項４４】
第２のゲートを更に含むことを特徴とする、請求項４３に記載の機構。
【請求項４５】
前記境界領域と結合される第２の表面エネルギ準位出力を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項４６】
第２のゲートを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項４７】
第２の表面エネルギ準位出力を更に具えることを特徴とする、請求項４６に記載の機構。
【請求項４８】
第２の表面エネルギ準位入力を更に具えることを特徴とする、請求項４７に記載の機構。
【請求項４９】
前記第２の表面エネルギ準位入力が実質的に前記第１の表面エネルギ準位入力と対応することを特徴とする、請求項４８に記載の機構。
【請求項５０】
前記第１の表面エネルギ準位出力が前記第２の表面エネルギ準位入力に結合されることを特徴とする、請求項４２に記載の機構。
【請求項５１】
前記第１の表面エネルギ準位出力及び前記第２の表面エネルギ準位入力と結合されるガイドを更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の機構。
【請求項５２】
１又はそれ以上の可変電磁特性を有する部位が光屈折率物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項５３】
１又はそれ以上の可変電磁特性を有する部位が磁気反応物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項５４】
１又はそれ以上の可変電磁特性を有する部位が電気反応物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項５５】
１又はそれ以上の可変電磁特性を有する部位が熱反応物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項５６】
１又はそれ以上の可変電磁特性を有する部位が音響反応物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項５７】
１又はそれ以上の可変電磁特性を有する部位が可動物質を含むことを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項５８】
前記境界領域が表面エネルギ準位ガイドを形成するようにパターン化されることを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項５９】
前記境界領域が要素のアレイを含み、当該アレイが表面エネルギ準位を誘導するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の機構。
【請求項６０】
前記アレイが誘電性領域を含むことを特徴とする、請求項５９に記載の機構。
【請求項６１】
前記アレイがナノ粒子を含むことを特徴とする、請求項５９に記載の機構。
【請求項６２】
第１のガイドと第２のガイドを更に含み、前記第１のガイドが前記第１の表面エネルギ準位入力及び前記第１の表面エネルギ準位出力を含むように構成されることを特徴とする請求項１に記載の機構。
【請求項６３】
前記第１のガイドと前記第２のガイドとが第１のゲートを含む共通領域を形成することを特徴とする、請求項６２に記載の機構。
【請求項６４】
第１の表面エネルギ準位入力ポートと；
制御信号を受信するように構成される第２の入力ポートと；
出力ポートと；
を具え、
制御構造が前記第１の表面エネルギ準位入力ポートと前記出力ポートとの間に機能的に挿入され、前記制御構造が前記制御信号の関数として、表面エネルギ準位のエネルギを前記出力ポートに選択的に提供するように構成されることを特徴とする機構。
【請求項６５】
フォトニック結晶を更に含み、前記第１の表面エネルギ準位入力ポートがフォトニック結晶によって媒介されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項６６】
前記第１の表面エネルギ準位入力ポートが前記フォトニック結晶に統合されることを特徴とする、請求項６５に記載の機構。
【請求項６７】
前記出力ポートがフォトニック結晶によって媒介されることを特徴とする、請求項６５に記載の機構。
【請求項６８】
前記出力ポートが前記フォトニック結晶に統合されることを特徴とする、請求項６７に記載の機構。
【請求項６９】
フォトニック結晶を更に含み、前記第２の入力ポートがフォトニック結晶によって媒介されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項７０】
前記第２の入力ポートが前記フォトニック結晶に統合されることを特徴とする、請求項６９に記載の機構。
【請求項７１】
前記第２の出力ポートが電磁エネルギを受け取るように構成されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項７２】
前記第２の出力ポートが表面エネルギ準位のエネルギを受け取るように構成されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項７３】
前記第２の出力ポートが磁場を受け取るように構成されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項７４】
前記第２の出力ポートが電場を受け取るように構成されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項７５】
前記第２の出力ポートが熱エネルギを受け取るように構成されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項７６】
前記第２の出力ポートが音響エネルギを受け取るように構成されることを特徴とする、請求項６４に記載の機構。
【請求項７７】
第１の表面エネルギ準位と第１の信号を受け取るように構成される第１の表面エネルギ準位スイッチを具え、当該表面エネルギ準位スイッチが、前記第１の表面エネルギ準位及び前記第１の信号に応じた第２の表面エネルギ準位を出力するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項７８】
前記第１の表面エネルギ準位スイッチを制御するように構成されるプロセッサを更に含むことを特徴とする、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記プロセッサが前記第１の表面エネルギ準位を制御するように構成されることを特徴とする、請求項７８に記載のシステム。
【請求項８０】
前記プロセッサが前記第１の信号を制御するように構成されることを特徴とする、請求項７８に記載のシステム。
【請求項８１】
前記プロセッサが前記第２の表面エネルギ準位についての情報を受け取るように構成されることを特徴とする、請求項７８に記載のシステム。
【請求項８２】
第１のフォトニック結晶の第１の領域を横切って第１の表面エネルギ準位を伝播するステップと；
第１の信号を前記第１のフォトニック結晶の少なくとも一部分と結合するステップと；
前記第１の信号に応じて前記第１の表面エネルギ準位の伝播を調整するステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項８３】
前記第１の表面エネルギ準位の伝播を調整するステップが、前記第１の表面エネルギ準位の振幅を変更するステップを含むことを特徴とする、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記第１の表面エネルギ準位の伝播を調整するステップが、前記表面エネルギ準位のモード特性を変更するステップを含むことを特徴とする、請求項８２に記載の方法。  
【請求項８５】
前記モード特性が周波数分布を含むことを特徴とする、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記モード特性が空間分布を含むことを特徴とする、請求項８４に記載の方法。
【請求項８７】
前記モード特性が位相を含むことを特徴とする、請求項８４に記載の方法。
【請求項８８】
前記モード特性が分極を含むことを特徴とする、請求項８４に記載の方法。
【請求項８９】
前記第１の表面エネルギ準位の伝播を調整するステップが、前記第１の表面エネルギ準位の伝播を抑制するステップを含むことを特徴とする、請求項８２に記載の方法。
【請求項９０】
第１の入力信号に応じて、第１の位置から第２の位置までフォトニック表面エネルギ準位の伝播を動的に調整するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項９１】
前記第１の入力信号を生成するステップを更に具えることを特徴とする、請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
前記第１の入力信号が電磁エネルギを含むことを特徴とする、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記第１の入力信号が表面エネルギ準位のエネルギを含むことを特徴とする、請求項９１に記載の方法。
【請求項９４】
前記第１の入力信号が磁場を含むことを特徴とする、請求項９１に記載の方法。
【請求項９５】
前記第１の入力信号が電場を含むことを特徴とする、請求項９１に記載の方法。
【請求項９６】
前記第１の入力信号が熱エネルギを含むことを特徴とする、請求項９１に記載の方法。
【請求項９７】
前記第１の入力信号が音響エネルギを含むことを特徴とする、請求項９１に記載の方法。
【請求項９８】
前記フォトニック表面エネルギ準位を誘導するステップを更に具えることを特徴とする、請求項９０に記載の方法。
【請求項９９】
前記フォトニック表面エネルギ準位を配向するステップを更に具えることを特徴とする、請求項９０に記載の方法。
【請求項１００】
フォトニック表面エネルギ準位の伝播を調整するステップが、フォトニック表面準位エネルギをスイッチするステップを含むことを特徴とする、請求項９０に記載の方法。
【請求項１０１】
前記第２の位置から第３の位置までフォトニック表面エネルギ準位の伝播を動的に調整するステップを更に具えることを特徴とする、請求項９０に記載の方法。
【請求項１０２】
第２の入力信号に応じて、前記第２の位置から第３の位置までフォトニック表面エネルギ準位の伝播を動的に調整するステップを更に具えることを特徴とする、請求項１０１に記載の方法。
【請求項１０３】
電磁エネルギをフォトニック表面エネルギ準位に変換するステップを更に具えることを特徴とする、請求項９０に記載の方法。
【請求項１０４】
フォトニック表面エネルギ準位を電磁エネルギに変換するステップを更に具えることを特徴とする、請求項９０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、そこからの最先の許容可能な有効出願日と関係し、これを主張し（例えば、仮特許出願について最先の許容可能な優先日を主張し、仮特許出願について３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）下の利益を主張し）、以下に記載した出願（「関連出願」）の総ての内容を、この内容が矛盾しない範囲まで、その全体の引用によって取り込み、本出願はそこからの最先の許容可能な有効出願日を更に主張し、前記関連出願のいずれか及び総ての親出願、その親出願、更にその親出願の総ての内容を、この内容が矛盾しない範囲まで、その全体の引用によって更に取り込んでいる。米国特許商標庁（ＵＳＰＴＯ）は、ＵＳＰＴＯのコンピュータプログラムは、特許出願者がシリアルナンバを参照することと、出願が連続しているか部分的に連続しているかどうかを示すことの両方を要求する影響に対する注意を公表してきた。本出願人は優先権が、法令によって列挙されるようにそこで主張される出願に、以下の特定の引用を提供した。出願人は、この法令が特定の基本言語で明白であり、シリアルナンバも「連続」又は「部分的に連続」のようなどんな特性も要求しないことを理解している。前述にもかかわらず、出願人はＵＳＰＴＯのコンピュータプログラムが一定のデータ入力要求を有していることを理解し、よって、出願人は本出願をその親出願の部分的な連続として設定する、しかし、この設定は、本出願が親出願の内容に加えてどんな新しい内容を含むか否かに関し、批評及び／又は許容の型としていかなる方法でも解釈すべきではないと指摘している。
【０００２】
本発明は、一般的にフォトニック結晶の表面エネルギ準位に関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一実施例においては、ある機構が表面エネルギ準位を支持するように構成される境界領域を含む第１のフォトニック結晶構造を具え、前記第１のフォトニック結晶構造は前記境界領域と結合される第１の表面エネルギ準位入力と、前記境界領域と結合される第１の表面エネルギ準位出力と、第１のゲートとを含み、当該第１のゲートは１又はそれ以上の可変の電磁気特性を有する領域を含んでいる。
【０００４】
上述の概要は単なる例示であり、いかなる方法においても限定することを意図していない。例示した態様、実施例及び上述した特徴に加えて、更なる態様、実施例及び特徴は、図や以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の詳細な説明においては、添付図の参照がなされこの一部を形成する。図においては、文脈が他の方法を指図しない限り、同種の符号は一般的に同種の要素を同定している。詳細な説明、図及び請求項に記載された例示的な実施例は、限定することを意味していない。ここに示された主題の精神又は範囲から離れることなく、その他の実施例を利用することができ、その他の変更をすることができる。
【０００６】
表面エネルギ準位は、誘電体の１つが陰性の、又は有効陰性の誘電率を有する誘電体−誘電体界面上に存在することができる。例えば、誘電体の１つ又は双方が、フォトニック結晶のようなバンドギャップを有する物質である場合、表面エネルギ準位は、フォトニック結晶の禁制帯中のフォトニック結晶と、他の誘電体との間の界面で存在することができる。フォトニック結晶は「Ｅ．Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈ，“ＰＨＯＴＯＮＩＣ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ：ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲＳ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴ”，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａｎ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００１，Ｖｏｌｕｍｅ  ２８５，Ｎｕｍｂｅｒ  ６，４７−５５ページ」に記載され、引用によってここに取り込まれている。バンドギャップ１０２を有するバンドギャップ図は、図１に示されている。フォトニック結晶は、Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈに記載されているように一次元、二次元又は三次元結晶となる。フォトニック結晶は、「Ａ.Ｉ．Ｒａｈａｃｈｏｕ  ａｎｄ  Ｉ．Ｖ．Ｚｏｚｏｕｌｅｎｋｏ，“ＷＡＶＥＧＵＩＤＩＮＧ  ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ  ＯＦ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＳＴＡＴＥＳ  ＩＮ  ＰＨＯＴＯＮＩＣ  ＣＲＹＳＴＡＬＳ”，Ｌｉｎｋｏｐｉｎｇ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５年１０月３１日付，１−４ページ」に記載され、参照によってここに取り込まれてコピーが付録Ａとしてこれに添付した「ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｔｎ．ｌｉｕ．ｓｅ／ｒｎｅｓｏ−ｐｈｏｔ／ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ／２００５＿ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ＿０５１０２７３．ｐｄｆ」にあるように、表面エネルギ順位を誘導できる。
【０００７】
図２は、第１のフォトニック結晶構造２０６の境界領域２０４での表面エネルギ準位２０２を示している。フォトニック結晶構造２０６で境界領域２０４を形成する物質又は構造（図示せず）は、空気、真空又はその等価物；実質的に均一の誘電物質；第２のフォトニック結晶構造；異なる物質又は構造；である。境界領域２０４は実質的に連続及び二次元であるように示されているが、異なる形状を有している。表面エネルギ準位２０２は、表面領域２０４で場の最大値を有する実質的に指数関数的な関数を含むように示されているが、近似した指数関数のみを含むことができ、異なる関数によって記載することができ、及び／又は境界領域以外の場の最大値の場所を有することができる。更に、表面エネルギ準位２０２は例示目的で第１のフォトニック結晶構造２０６条の特定の場所に示されているが、表面エネルギ準位２０２の空間分布は任意のものにすることができる。
【０００８】
図３は第１のフォトニック結晶構造２０６と第２の構造３０２との間の界面での表面エネルギ準位を示している。第２の構造３０２は、第２のフォトニック結晶、実質的に均一の誘電物質、又は異なる構造を含むことができる。第２の構造３０２が第２のフォトニック結晶を含む場合においては、第２のフォトニック結晶は第１のフォトニック結晶構造２０６のバンドギャップとオーバラップするバンドギャップを有することができる。更に図３は第１のフォトニック結晶構造２０６の境界領域２０４と実質的に密接するように第２の構造３０２を示しているが、「Ｄａｖｉｄ  Ｆ．Ｐ．Ｐｉｌｅ，“ＧＡＰ  ＭＯＤＥＳ  ＯＦ  ＯＮＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ  ＰＨＯＴＯＮＩＣ  ＣＲＹＳＴＡＬ  ＳＵＲＰＡＣＥ  ＷＡＶＥＳ”，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，Ｊｕｌｙ  １０，２００５，Ｖｏｌｕｍｅ  ４４，Ｉｓｓｕｅ  ２０，４３９８−４４０１ページ」に記載されているように、第１のフォトニック結晶構造２０６と第２の構造３０２は、物質量によって分離することができる。
【０００９】
図４は第１のフォトニック結晶構造２０６の境界領域２０４での表面エネルギ準位を示し、第１のフォトニック結晶構造２０６は、基板４０６上に作られた第１の物質４０２と第２の物質４０４の層を具える一次元のフォトニック結晶を含んでいる。一次元フォトニック結晶の例は、Ｙａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈや「Ｙ．Ｆｉｎｋ，Ｊ．Ｎ．Ｗｉｎｎ，Ｓ．Ｆａｎ，Ｃ．Ｃｈｅｎ，Ｊ．Ｍｉｃｈｅｌ，Ｊ．Ｄ．Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ，ａｎｄ  Ｅ．Ｌ．Ｔｈｏｍａｓ，“Ａ  ＤＩＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＯＭＮＩＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ  ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２７，１９９８，Ｖｏｌｕｍｅ  ２８２，１６７９−１６８２ページ」で与えられ、ここに引用として取り込まれている。
【００１０】
第１のフォトニック結晶構造２０６は、第１の物質４０２と第２の物質４０４との交代層を有するように示され、その層は実質的に等しい厚さを有しているが、層の厚さと物質４０２、４０４は第１のフォトニック結晶構造２０６の設計によって選択でき、層の厚さは変えることができる。例えば、第１のフォトニック結晶構造２０６の設計は、層の厚さが変わるように構成されるようなものにすることができ、層の厚さは製作不完全によってわずかに変わり、構造は第１のフォトニック結晶構造２０６のリマインダの周期性と一致しない厚さを有する最上層を含むことができ、及び／又は、層の厚さのバリエーションの他の理由がある。第１のフォトニック結晶構造２０６は２つの異なる物質４０２、４０４を有するように示されているが、２以上のタイプの物質を有することができる。更に、第１のフォトニック結晶構造２０６は図４では７層を有するように示されているが、異なる数の層を有することができる。図４の第１のフォトニック結晶構造２０６は、例示的な目的で一次元のフォトニック結晶として示されるが、他の実施例においては、第１のフォトニック結晶構造２０６は二次元あるいは三次元のフォトニック結晶構造にすることができ、一次元のフォトニック結晶構造について記載されたものと類似したバリエーションを有することができる。
【００１１】
図５は、第１の表面エネルギ準位入力５０２と、第１の表面エネルギ準位出力５０４と、第１のゲート５０６とを有する第１のガイド５０１として構成される、第１のフォトニック結晶構造２０６の第１の実施例の上面断面図を示し、図６はその側面断面図を示し、第１のフォトニック結晶構造２０６は、図４に示したように第１の物質４０２と第２の物質４０４の交代層で構成される一次元のフォトニック結晶である。入力結合構造５０８は入射光５１２を表面エネルギ準位２０２へ変換するように構成され（図２乃至４に示したように）、出力結合構造５１０は表面エネルギ準位２０２を出射光５１４へ変換するように構成される。
【００１２】
あるタイプの入力及び／又は出力結合構造５０８、５１０は、「Ｅ．Ｍｏｒｅｎｏ，Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ−Ｍｏｒｅｎｏ，ａｎｄ  Ｆ．Ｊ．Ｇａｒｃｉａ−Ｖｉｄａｌ，“ＥＦＦＩＣＩＥＮＴ  ＣＯＵＰＬＩＮＧ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴ  ＩＮＴＯ  ＡＮＤ  ＯＵＴ  ＯＦ  Ａ  ＰＨＯＴＯＮＩＣ  ＣＲＹＳＴＡＬ  ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ  ＶＩＡ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＭＯＤＥＳ”，Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ−Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００４，Ｖｏｌｕｍｅ  ２，Ｉｓｓｕｅ  ２，９７−１０２ページ」及び「Ｅ．Ｍｏｒｅｎｏ，Ｆ．Ｊ．Ｇａｒｃｉａ−Ｖｉｄａｌ，ａｎｄ  Ｌ．Ｍａｒｔｉｎ−Ｍｏｒｅｎｏ，“ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＡＮＤ  ＢＥＡＭＩＮＧ  ＯＦ  ＬＩＧＨＴ  ＶＩＡ  ＰＨＯＴＯＮＩＣ  ＣＲＹＳＴＡＬ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＭＯＤＥＳ”，Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ，Ｍａｒｃｈ  ９，２００４，Ｖｏｌｕｍｅ  ６９，１２１４０２−１〜１２１４０２−４ページ」に記載され、各々が引用としてここに取り込まれる。
【００１３】
図５及び６に示された実施例においては、光５１６が入射されない場合には静止誘電率、光５１６が入射される場合には励起誘電率で構成される光屈折率物質を含んでいる。静止誘電率は第２の物質４０４のそれと実質的に等しく、表面エネルギ準位２０２は第１のゲート５０６の境界領域２０４に沿って伝播することができる。光５１６が第１のゲート５０６に入射した場合、光屈折率物質の誘電率は励起誘電率に変わり、励起誘電率は第２の誘電物質のそれとは異なり、表面エネルギ準位２０２は第１のゲート５０６を通じて境界領域２０４に沿って伝播することができない。
【００１４】
別の実施例においては、光５１６に対する第１のゲート５０６の反応は反転される。この実施例においては、静止誘電率は第２の誘電物質のそれと十分に異なり、表面エネルギ準位２０２は第１のゲート５０６を通じて境界領域２０４に沿って伝播しない。光５１６が第１のゲート５０６に入射された場合、光屈折率物質の誘電率は励起誘電率に変わり、励起誘電率が第２の物質４０４のそれと実質的に等しくなって、表面エネルギ準位２０２は第１のゲート５０６の境界領域２０４に沿って伝播することができる。当該技術分野の当業者は、この反転した機能性を第１のゲート５０６のようなゲートに一般的に組み込むことができることが分かるであろう。
【００１５】
第１のゲート５０６は光屈折率物質を含むように上述の実施例では述べているが、いくつかの実施例においては、第１のゲート５０６は１又はそれ以上の他の可変電磁特性を有する領域、例えば、磁気反応物質、電気反応物質、熱反応物質、音響反応物質、可動物質、あるいは、次元、屈折率又は、エネルギ、場、若しくは異なる刺激に反応する別の特性を変えることができる異なる物質又は構造、を含んでいる。
【００１６】
第１のゲート５０６は一次元のフォトニック結晶の最上層の小さく、直線の領域として示されているが、多くの他のゲート構成がある。例えば、一次元のフォトニック結晶の全体の層は可変電磁特性を有することができるか、総ての一次元のフォトニック結晶の層は可変電磁特性を有することができるか、あるいは、一次元のフォトニック結晶の異なる構成が、第１のゲート５０６を形成することができる可変電磁特性を有することができる。図６は一次元のフォトニック結晶構造を含む第１のフォトニック結晶構造２０６を示しているが、他の実施例においては、フォトニック結晶構造２０６は異なる種類のフォトニック結晶、例えば二次元あるいは三次元のフォトニック結晶を含むことができ、複数の型のフォトニック結晶を含むことができる。
【００１７】
第１の表面エネルギ準位出力５０４は、第１の表面エネルギ準位入力５０２と共直線になるように示されているが、いくつかの実施例においては、第１の表面エネルギ準位出力５０４は矢印５１８によって示されるように、第１の表面エネルギ準位入力５０２と共直線にならないようにすることができる。
【００１８】
図７は、第１のゲート５０７へエネルギを配向するように結合されたエネルギーガイド７０２を更に含む図５の実施例を示している。図７に示された実施例においては、エネルギーガイド７０２は実質的に光周波数範囲内のエネルギを、第１のゲート５０６へ配向するように構成される光ファイバである。他の実施例においては、エネルギーガイド７０２のタイプは第１のゲート５０６の可変電磁特性のタイプによって決定することができる。例えば、第１のゲート５０６が音響反応物質で構成されている場合、エネルギガイドー７０２は音響エネルギを第１のゲート５０６へ配向するように構成することができる。又は、第１のゲート５０６が光屈折率物質で構成されている場合、エネルギーガイド７０２は電磁エネルギを配向するように構成することができ、エネルギーガイド７０２のタイプは電磁エネルギーの周波数や他のファクタに依存することができる。一実施例においては、第１のゲート５０６が光屈折率物質で構成されている場合、エネルギーガイド７０２は表面エネルギ準位２０２（図２乃至４に示した）の形態の電磁エネルギを第１のゲート５０６へ伝えるように構成することができる。
【００１９】
図８は表面エネルギ準位２０２（図２乃至４に示した）を支持するように構成される第２のガイド８１４を含む構成を示し、第１のガイド５０１及び第２のガイド８１４は、第１のゲート５０６を含む交差領域を形成する。第１のガイド５０１及び第２のガイド８１４は、両方図５及び６に示されるように構成され、第１のゲート５０６の位置で交差するように構成される。ゲートに入射する光５１６は、第１の表面エネルギ準位入力５０２から第１の表面エネルギ準位出力５０４まで、及び、ゲート表面エネルギ準位入力８２６から第１の表面エネルギ準位出力８２８までの表面エネルギ準位の伝播を妨げる。
【００２０】
図８はエネルギを生成するように構成されるエネルギ発生器を更に含んでいる。入力結合構造５０８はエネルギ発生器８０２からのエネルギを表面エネルギ準位に結合するように構成される。一実施例においては、エネルギ発生器８０２はレーザのような電磁エネルギを生成するように構成されるデバイスにすることができ、入力結合構造５０８はエネルギを表面エネルギ準位２０２へ変換するように構成される変換器を含むことができる。エネルギ発生器８０２は第１のフォトニック結晶構造２０６から分離して示されているが、いくつかの実施例においては、第１のフォトニック結晶構造２０６はエネルギ発生器を含むことができる。
【００２１】
図８は出力結合構造５１０を更に含み、出力結合構造５１０は、表面エネルギ準位２０２を電磁エネルギのような異なる形態のエネルギに変換するように構成される変換器、及び／又は、エネルギを出力するように配置される領域を含むことができる。図８は検出器８０８を更に含み、検出器８０８は、光検出器やその他の検出器のような、電磁エネルギを検出するように構成されるデバイスを含むことができ、検出器８０８は出力結合構造からのエネルギ出力のタイプに依存する異なる種類のエネルギを検出するように構成できる。図８は入力結合構造５０８と出力結合構造５１０とを含むが、いくつかの実施例においてはこれらは含まれず、例えば、エネルギ発生器８０２がフォトニック結晶構造２０６内にある場合、入力結合構造５０８は含まないことができる。
【００２２】
図８は、ゲートエネルギ発生器８１８と、第２の入力結合構造８２２と、第２の出力結合構造８２４と、ゲートエネルギ検出器８２０とを更に含む。第２の入力結合構造８２２はゲートエネルギ発生器８１８からのエネルギを表面エネルギ準位２０２へ結合するように構成される。一実施例においては、ゲートエネルギ発生器８１８はレーザのような電磁エネルギを生成するように構成されるデバイスにすることができ、第２の入力結合構造８２２はエネルギを表面エネルギ準位２０２へ変換するように構成される変換器を含むことができる。ゲートエネルギ発生器８１８が第２のガイド８１４から分離して示されているが、いくつかの実施例においては、第２のガイド８１４はエネルギ発生器を含むことができる。
【００２３】
第２の出力結合構造８２４は表面エネルギ準位２０２を電磁エネルギのような異なる形態に変換するように構成される変換器、及び／又はエネルギを出力するのに配置される領域を含むことができる。ゲートエネルギ検出器８２０は第２の出力結合構造８２４からのエネルギを受け取るように構成され、光検出器又はその他の検出器のような、電磁エネルギを検出するように構成されるデバイスを含むことができ、あるいは、ゲートエネルギ検出器８２０は、第２の出力結合構造８２４からのエネルギ出力のタイプに依存して、異なる種類のエネルギを検出するように構成することができる。図８は第２の入力結合構造８２２と第２の出力結合構造８２４とを含むが、いくつかの実施例においてはこれらは含まれず、例えば、ゲートエネルギ発生器８１８が第２のガイド８１４内にある場合、第２の入力結合構造８２２は含まないことができる。
【００２４】
図８はエネルギ発生器８０２と、検出器８０８と、ゲートエネルギ発生器８１８と、ゲートエネルギ検出器８１０とに接続することができるプロセッサ８１６を更に含んでいる。プロセッサ８１６は要素８０２、８０８、８１８、８２０と直接結合され、及び／又は、媒介デバイスにすることができる。更に、１以上のプロセッサ８１６にすることができる。プロセッサ８１６は図８にのみ示されているが、いずれの実施例もプロセッサを含むことができ、プロセッサ８１６はシステムのいずれの要素とも接続することができる。
【００２５】
図９は、図５及び６に類似する実施例の上面断面図を示し、だ２のゲート９０２と、第２の表面エネルギ準位入力９０４と、第２の表面エネルギ準位出力９０６とを含んでいる。入力結合構造５０８は入射光５１２を表面エネルギ準位２０２（図２乃至４に示した）へと変換するように構成され、出力結合構造５１０は表面エネルギ準位２０２を出射光５１４へと変換するように構成される。この実施例においては、ゲート５０６、９０２の双方は、光５１６又は９０８が入射されない場合の静止誘電率、及び、光５１６又は９０８が入射される場合の励起誘電率で構成される光屈折率物質を含んでいる。静止誘電率が第２の誘電物質４０４のそれと実質的に等しく、表面エネルギ準位２０２はゲート５０６、９０２の境界領域２０４に沿って伝播できる。光５１６又は９０８がゲート５０６又は９０２のうちの１つに入射された場合、光屈折率物質の誘電率は、励起誘電率へ変わり、励起誘電率は第２の誘電物質のそれとは異なり、表面エネルギ準位２０２はゲート５０６又は９０２を通じて伝播できない。従って、ゲート５０６又は９０２のいずれかに入射された光５１６又は９０８は、光５１４が検出器８０８によって検出されることを防ぐことができる。
【００２６】
図９に示した実施例においては、第１の表面エネルギ準位出力５０４は第２の表面エネルギ準位入力９０４と結合される。しかしながら、その他の構成がある。例えば、図８の実施例を参照すると、ゲート表面エネルギ準位出力８２８は第２の表面エネルギ準位入力９０４と結合することができ、あるいは、ゲート表面エネルギ準位出力８２８と第１の表面エネルギ出力５０４の両方はその他のゲートへの入力と対応することができる。更に、図９に示した実施例は２つのゲート５０６と９０２を含むが、システムはいずれかの数のゲートで構成することができる。ゲートが異なる型の論理を形成するように構築されるいくつかの方法があり、当該技術分野の当業者はゲートを組み合わせて論理を形成する他の方法を知ることができる。
【００２７】
図５及び６を引用して述べられるように、ゲート５０６，９０２は光屈折率物質を含むように図９の実施例において記載されているが、いくつかの実施例においては、１又は双方のゲート５０６，９０２は、１又はそれ以上の可変電磁特性を有する領域、例えば、磁気反応物質、電気反応物質、熱反応物質、音響反応物質、あるいは、次元、屈折率又は、エネルギ、場、若しくは異なる刺激に反応する別の特性を変えることができる異なる物質又は構造、を含んでいる。
【００２８】
ゲート５０６、９０２は一次元のフォトニック結晶の最上層の小さく、直線の領域として示されているが、多くの他のゲート構成がある。例えば、一次元のフォトニック結晶の全体の層は可変電磁特性を有することができるか、総ての一次元のフォトニック結晶の層は可変電磁特性を有することができるか、あるいは、一次元のフォトニック結晶の異なる構成が、ゲート５０６、９０２を形成することができる可変電磁特性を有することができる。
【００２９】
図１０は、図５及び６のそれと類似する別の実施例の上面断面図を示し、２つのゲート５０６と９０２を有している。入力結合構造５０８は入射光５１２を表面エネルギ準位２０２（図２乃至４に示されている）に変換するように構成され、出力結合構成５１０、８２４はそれぞれ表面エネルギ準位２０２を出射光５１４、１００２に変換するように構成される。この実施例においては、ゲート５０６、９０２は、光５１６又は９１８が入射されない場合は静止誘電率、及び、光５１６又は９１８が入射される場合は励起誘電率で構成される光屈折率物質を含んでいる。静止誘電率は第２の誘電物質４０４のそれと実質的に等しく、表面エネルギ準位２０２はゲート５０６、９０２の境界領域２０４に沿って伝播できる。光５１６又は９０８がゲート５０６又は９０２のうちの１つに入射された場合、光屈折率物質の誘電率は励起誘電率に変わり、励起誘電率は第２の誘電物質のそれと異なり、表面エネルギ準位２０２はゲート５０６又は９０２を通じて伝播できない。従って、ゲート５０６に入射される光５１６は光１００２が検出器１００４によって検出されるのを抑止し、ゲート９０２に入射される光９０８は光５１４が検出器１００６によって検出されるのを防ぎ、あるいは、ゲート５０６及び９０２の双方に入射される光５１６及び９０８は、光５１４又は１００２が検出器１００４及び１００６によって検出されるのを防ぐ。
【００３０】
図１１に示されるように、一実施例においては、第１のゲート５０６はファイバ１１０２上に構成される。フォトニック結晶ファイバは、コピーが付録Ｂとしてここに添付されるｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ＰＳ＿ｃａｃｈｅ／ｐｈｙｓｉｃｓ／ｐｄｆ／０５０８／０５０８１３９．ｐｄｆで利用可能な、「Ｍ．Ｙａｎ，“ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ  ＴＯ  ＭＩＣＲＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＦＩＢＥＲＳ”，Ａｕｇｕｓｔ  ３１，２００５，１−１９ページ 」及び「Ｆｉｎｋ，ｅｔ  ａｌ．，米国特許第６，６０３，９１１号“ＯＭＮＩＤＩＲＥＣＴＩＯＮＡＬ  ＭＵＬＴＩＬＡＹＥＲ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＥＮＨＡＮＣＥＤ  ＯＰＴＩＣＡＬ  ＷＡＶＥＧＵＩＤＩＮＧ”」に記載され、各々が引用としてここに取り込まれる。
【００３１】
図１１に示される実施例においては、ファイバ１１０２はＦｉｎｋらの米国特許第６，６０３，９１１号に記載のように、第１の物質４０２と第２の物質４０４との交代放射状層を有する放射状多層導波管構造である。放射状多層構造は図４に示したそれと類似であり、層４０２、４０４が実質的な平行層の代わりに放射状層を形成している。最外層（第２の物質４０４を具える）は、光５１６が入射されない場合は静止誘電率、及び、光５１６が入射される場合は励起誘電率で構成される光屈折率物質を含む第１のゲート５０６を含んでいる。静止誘電率が第２の誘電物質４０４のそれと実質的に等しく、表面エネルギ準位２０２（図２乃至４に示した）は第１のゲートの境界領域２０４に沿って伝播できる。光５１６が第１のゲート５０６に入射された場合、光屈折率物質の誘電率は励起誘電率に変わり、励起誘電率は第２の誘電物質のそれと異なり、表面エネルギ準位２０２は第１のゲート５０６を通じて伝播できない。
【００３２】
図１１のファイバ１１０２は、ファイバの長さ１１０６に沿って実質的に一定である実質的な円形断面１１０４を有しているが、ファイバは、限定されないが不規則な断面１１０４及び／又は長さ１１０６に沿って変化する断面１１０４を含むいずれかの形状を有することができる。更に、ファイバは交代放射状層を有する放射状多層導波管構造であるが、ファイバはバンドギャップを有するいずれかの導波管構造にすることができ、限定はされないがＹａｎに記載されたものを含んでいる。ファイバは図５及び６を引用して述べたように、入力及び出力結合構造５０８、５１０（図示せず）を含むこともできる。
【００３３】
図１２は図５に示した実施例に類似した実施例を示し、表面プラズモンを支持するように構成されるナノ粒子１２０２のアレイを更に含んでいる。プラズモンを支持するナノ粒子は、「Ｍ．Ｓａｌｅｒｎｏ，Ｊ．Ｒ．Ｋｒｅｎｎ，Ｂ．Ｌａｍｐｒｅｃｈｔ，Ｇ．Ｓｃｈｉｄｅｒ，Ｈ．Ｄｉｔｌｂａｃｈｅｒ，Ｎ．Ｆｅｌｉｄｊ，Ａ．Ｌｅｉｔｎｅｒ，  ａｎｄ  Ｆ．Ｒ．Ａｕｓｓｅｎｅｇｇ，“ＰＬＡＳＭＯＮ  ＰＯＬＡＲＩＴＯＮＳ  ＩＮ  ＭＥＴＡＬ  ＮＡＮＯＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ：ＴＨＥ  ＯＰＴＯＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＲＯＵＴＥ  ＴＯ  ＮＡＮＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ”，Ｏｐｔｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｒｅｖｉｅｗ，２００２，Ｖｏｌｕｍｅ  １０，Ｎｕｍｂｅｒ  ３，２１７−２２２ページ」で述べられ、ここに引用として取り込まれている。
【００３４】
図１２に示されるナノ粒子１２０２は、境界領域２０４に沿って伝播する表面エネルギ準位２０２（図２乃至４に示された）と実質的に同一の周波数で表面プラズモンを支持するように設計された銀のナノ球体である。デバイスの動作は図５用に記載され、ナノ粒子１２０２は境界領域２０４に沿って伝播するエネルギのいくつかを送るように構成される。
【００３５】
いくつかの実施例においては、ナノ粒子１２０２はナノ粒子の大きさと比べて実質的に大きいフォトニック結晶２０６の表面上に作られ、フォトニック結晶２０６上の表面エネルギ準位２０２を誘導できる。その他の実施例においては、ナノ粒子１２０２は２つのフォトニック結晶２０６の間にある異なる基板（図示せず）上に作ることができ、ナノ粒子１２０２は２つのフォトニック結晶２０６の間のエネルギを送るように構成される。エネルギを送るようにナノ粒子を構成する多くの方法があり、当該技術分野の当業者は、エネルギを送るためのフォトニック結晶２０６とナノ粒子１２０２との様々な組合せを見つけることができる。
【００３６】
図１２のナノ粒子１２０２は、実質的に球状であるように示されているが、ナノ粒子はプラズモンを支持するように構成される異なる形状を有することができる。更に、ナノ粒子１２０２は実質的に同一の大きさであるように示されているが、大きさで、設計によって、あるいはナノ粒子１２０２を製造するランダム化されたプロセスによって、変化しうる。更にナノ粒子１２０２は銀の粒子として述べられているが、その他の金属又は誘電体のナノ粒子は表面プラズモン又は表面エネルギ準位を支持する。
【００３７】
図１乃至１２は、比較的短い距離にわたり表面エネルギ準位を送るように構成されるフォトニック結晶構造２０６を示しているが、いくつかの実施例においては、フォトニック結晶構造２０６は何千キロメータ又はそれ以上の非常に長い距離にわたり表面エネルギ準位２０２を送るように構成することができる。
【００３８】
表面エネルギ準位のアプリケーション及び表面エネルギ準位を含む論理システムは広い範囲にわたっている。例えば、総ての光学的スイッチングが所望され、電磁エネルギが表面エネルギ準位へ変換されてスイッチングをし、その後電磁エネルギに逆変換される光ファイバシステムのような状態にすることができる。
【００３９】
表面エネルギ準位のエネルギ及び分極化は、フォトニック結晶の構造に依存することができ、「Ｓｈｕａｉ  Ｆｅｎｇ，Ｈｏｎｇ-Ｙｉ  Ｓａｎｇ，Ｚｈｉ-Ｙｕａｎ  Ｌｉ，Ｂｉｎｇ-Ｙｉｎｇ  Ｃｈｅｎｇ，ａｎｄ  Ｄａｏ-Ｚｈｏｎｇ  Ｚｈａｎｇ，“ＳＥＮＳＩＴＩＶＩＴＹ  ＯＦ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＳＴＡＴＥＳ  ＴＯ  ＴＨＥ  ＳＴＡＣＫ  ＳＥＱＵＥＮＣＥ  ＯＦ  ＯＮＥ−ＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＣＲＹＳＴＡＬＳ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ａ，Ｊｕｌｙ  １２，２００５，Ｖｏｌｕｍｅ  ７，３７４−３８１ページ」に述べられているように、フォトニック結晶内の多数の層、フォトニック結晶の物質、層の厚さ、又は、その他のファクタを（一次元のフォトニック結晶について）含み、引用によってここに取り込まれている。
【００４０】
更に、当該技術分野の当業者はフォトニック結晶が、ｈｔｔｐ：／／ａｒｘｉｖ．ｏｒｇ／ａｂｓ／ｐｈｖｓｉｃｓ／０５０７００９で利用できる、「Ａ．Ｉ．Ｒａｈａｃｈｏｕ  ａｎｄ  Ｉ．Ｖ．Ｚｏｚｏｕｌｅｎｋｏ，“ＳＵＲＦＡＣＥ  ＳＴＡＴＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣ  ＢＡＮＤＧＡＰ  ＣＡＶＩＴＩＥＳ”，Ｌｉｎｋｏｐｉｎｇ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １２，２００５，１−３ページ」で述べられているように、表面で、又は、エネルギがフォトニック結晶上の表面エネルギ準位へ結合し、あるいは、エネルギがフォトニック結晶に沿って表面エネルギ準位として伝播するその他の方法で変更することができ、引用によってここに取り込まれ、付録Ｃとしてここにコピーが添付されている。
【００４１】
更にフォトニック結晶構造２０６は、表面エネルギ準位を捕捉し、配向し、集束し、受け止め、あるいは、放射するように構成することができ、位相か誘電率かの特性にすることができ、絶縁又はアレイにできる、境界領域２０４上の点、線、又は領域の特性で構成することができる。例えば、表面エネルギ準位用の共振高Ｑ空洞は、Ｒａｈａｃｈｏｕ及びＺｏｚｏｕｌｅｎｋｏで述べられているように、レーザ処理、感知、フィルタ又はその他のアプリケーション用のフォトニック結晶上に作ることができる。
【００４２】
用語「フォトニック結晶（ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ）」は直接的かつ明快に用いられ、結晶性の構造を有する物質に限定されず、フォトニックなバンドギャップを有する総ての物質及び／又は構造を包含している。用語「表面エネルギ準位（ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｔａｔｅ）」はフォトニック結晶の表面上で伝播する状態を述べるのに用いられているが、当該技術分野の当業者は、限定はされないが「表面モード（ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｄｅ）」を含み、他の用語がこの状態について存在することを知ることができる。フォトニック結晶は大抵は誘電物質を含むと見なすが、フォトニック結晶は金属のような他の物質を具えることもできる。
【００４３】
上述の詳細な説明はブロック図、フォローチャート及び／又は例の使用を介して、デバイス及び／又はプロセスの様々な実施例を述べてきた。このようなブロック図、フローチャート、及び／又は、例示が１又はそれ以上の機能及び／又は動作を含む限りにおいては、このようなブロック図、フローチャート、又は例示内の各々の機能及び／又は動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又は実質的なそれらの組合せによって、独立して及び／又は集合的に実装することができることは、当該技術分野の当業者によって理解されよう。一実施例においては、ここに述べた主題の幾つかの部分は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、利用者書き込み可能グリッド・アレイ（ＦＰＧＡ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、あるいはその他の統合されたフォーマットによって実装することができる。しかしながら、当該技術分野の当業者は、全体又は部分において、ここに開示した実施例のいくつかの態様は、１又はそれ以上のコンピュータ上で実行される１又はそれ以上のコンピュータプログラムとして（例えば、１又はそれ以上のコンピュータシステムで実行される１又はそれ以上のプログラムとして）、１又はそれ以上のプロセッサ上で実行される１又はそれ以上のプログラムとして（例えば、１又はそれ以上のマイクロプロセッサ上で実行される１又はそれ以上のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは、実質的にそれらの組合せとして、集積回路上で等価的に実装できることや、回路を設計すること、及び、ソフトウェア及び／又はファームウェア用のコードを書くことは本開示を考えると、十分に当該技術分野の技術の１つの技術内にあることが分かるであろう。更に、当該技術分野の当業者はここに記載した主題のメカニズムが、様々な形態でのプログラム製品として配布可能であること、及び、ここに記載した主題の例示的な実施例が、実質的に流通を行うのに用いられる信号支持媒体の特定の型にかかわらず、適用されることが分かるであろう。信号支持媒体の例は、次のものを含むがこれに限定はされない：フロッピィディスク、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ），ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ディジタルテープ、コンピュータメモリ等のような記録可能型媒体、及び、ディジタル及び／又はアナログ伝達媒体のような伝達型媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線データリンク、無線データリンク等）。
【００４４】
一般的な意味においては、当該技術分野の当業者はここに記載したあらゆる実施例がハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、あるいは実質的にそれらの組合せのような広範囲の電気的要素と、剛体、ばね又はねじり剛性、水力学、及び電磁気的な始動デバイス、又は実質的なそれらの組合せのような機械的な力又は動きを影響を与えることができる広範囲の要素とを有する電気機械システムの様々な型によって、独立して及び／又は集合的に実装することができる。従って、ここで用いるように、「電気機械システム」は限定はされないが、トランスデューサ（例えば、アクチュエータ、モータ、圧電性結晶等）に結合できる電気回路、少なくとも１の離散電気回路を有する電気回路、少なくとも１の集積回路を有する電気回路、少なくとも１の特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成される汎用計算デバイス（例えば、ここに記載したプロセス及び／又はデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成される汎用コンピュータ、又は、ここに記載したプロセス及び／又はデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されるマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリデバイスを形成（例えば、ランダムアクセスメモリを形成）する電気回路、通信デバイス（例えば、モデム、通信スイッチ又は光電気設備等）を形成する電気回路、及び光学的又はその他のアナログのような、そのいずれかの非電気的アナログを含んでいる。当該技術分野の当業者は、電気機械システムの例が、限定はされないが、様々な消費者用電子システム並びに電動化伝送システム、工場自動化システム、セキュリティシステム、及び通信／コンピューティングシステムを含んでいる。当該技術分野の当業者は、ここに用いたような電気機械は、文脈が他の方法で指示しない限り、電気的及び機械的な発動の双方を有するシステムに必ずしも限定されないことは分かるであろう。
【００４５】
一般的な意味においては、当該技術分野の当業者は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又は実質的なそれらの組合せによって、独立して及び／又は集合的に実装することができるここに述べた様々な態様が、様々な型の「電気回路」からなると見なすことができることは分かるであろう。従って、ここに用いるように、「電気回路」は限定はされないが、少なくとも１の離散電気回路を有する電気回路、少なくとも１の集積回路を有する電気回路、少なくとも１の特定用途向け集積回路を有する電気回路、コンピュータプログラムによって構成される汎用計算デバイス（例えば、ここに記載したプロセス及び／又はデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成される汎用コンピュータ、又は、ここに記載したプロセス及び／又はデバイスを少なくとも部分的に実行するコンピュータプログラムによって構成されるマイクロプロセッサ）を形成する電気回路、メモリデバイスを形成（例えば、ランダムアクセスメモリを形成）する電気回路、通信デバイス（例えば、モデム、通信スイッチ又は光電気設備等）を形成する電気回路を含むことができる。当該技術分野の当業者はここに述べた主題が、アナログ又はディジタル形式又はそれらの組合せで実装できることが分かるであろう。
【００４６】
本明細書で引用され、及び／又は、出願データシートに列挙された総ての上述した米国特許、米国特許出願公報、米国特許出願、外国特許、外国特許出願及び非特許公報は、全体として引用によってここに取り込まれている。
【００４７】
当該技術分野の当業者は、ここに記載した要素（例えば、ステップ）、デバイス及び目的、並びにそれに付随する考察が概念的に明快にすることを目的として例として用いられることと、様々な構成変更が当該技術分野の技術内にあることとが分かるであろう。従って、ここに用いられているように、述べられた特定の見本と付随する考察は、それらのより一般的な類型の見本であることを意図している。一般的に、ここでの特有の見本の使用は、その類型の見本であることを意図し、ここでのこのような特有の要素（例えば、ステップ）、デバイス、目的の不含有は、限定が所望されるのを示すと解釈すべきではない。
【００４８】
ここでの実質的に複数及び／又は単数の用語の使用によって、当該技術分野の当業者は文脈及び／又はアプリケーションで分かるように、複数から単数に、あるいは単数から複数に、変換することができる。様々な単数／複数の置換は、明快にする目的でここでは特には述べていない。
【００４９】
ここに記載した主題は異なるその他の要素に含まれるか、異なるその他の要素と結合するかの、異なる要素を時に例示している。このように示された構成は単に例示的であることと、実際に同一の機能性を得る多くのその他の構成を実装することができることとは、理解すべきである。概念的な意味においては、同一の機能性を得るための要素のいかなる配置も効果的に「関連」し、所望の機能性が得られる。このように、特定の機能性を得るためにここに結合されたいずれかの２要素は、構造又は媒介要素に関係なく、所望の機能性が得られるように互いに「関連」と見ることができる。同様に、そのように関連したいずれかの２要素が互いに「接続できる（ｏｐｅｒａｂｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、あるいは「結合できる（ｏｐｅｒａｂｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」と更に見なして、所望の機能性を得ることができ、このように関連することができるいずれかの２要素は、互いと「操作的に結合可能（ｏｐｅｒａｂｌｙ  ｃｏｕｐｌａｂｌｅ）」であると更に見なし、所望の機能性を得ることができる。操作的に結合可能の特定例は、限定されないが、物理的に結合でき、及び／又は、物理的に相互作用する要素、及び／又は、ワイヤレスに相互作用でき、及び／又は、ワイヤレスに相互作用する要素、及び／又は、論理的に相互作用し、及び／又は、論理的に相互作用可能な要素を含んでいる。
【００５０】
ここに記載した本主題の特定の態様が示され述べられてきたが、ここに教示したことに基づいて変化又は変更は、ここに述べた主題及びその広い態様から離れることなく為すことができ、従って請求項はここに述べた主題の真の精神及び範囲内にあるように、それらの範囲内で総てのこのような変化や変更を含有すべきであることは、当該技術分野の当業者にとっては明白である。更に、本発明が請求項によって規定されることは理解すべきである。一般的に、ここで、特に請求項（例えば、主要請求項）は一般的には「開放（ｏｐｅｎ）」用語として意図されること（例えば、用語「含まれている（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）は「含んでいるが限定はされない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｌｉｍｉｔｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈すべきであり、用語「有している（ｈａｖｉｎｇ）」は「少なくとも有している（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」と解釈すべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）は「含むが限定はされない（ｉｎｃｌｕｄｅ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｌｉｍｉｔｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈すべきである）は、当該技術分野の当業者によって理解されるであろう。導入引用請求項の特定番号が意図された場合、このような意図は請求項に明確に引用され、このような引用がなければ、意図が存在しないことは、当該技術分野の当業者によって更に理解されるであろう。例えば、理解することを目的として、次の請求項が前置きフレーズ「少なくとも１の」と「１又はそれ以上の」の使用を含み、引用請求項を導入できる。しかし、これらのフレーズの使用は、同一請求項が前置きフレーズ「１又はそれ以上の」又は「少なくとも１の」と、「ａ」又は「ａｎ」のような不定冠詞を含む場合さえも（例えば、「ａ」及び／又は「ａｎ」は一般的には「少なくとも１の」又は「１又はそれ以上の」を意味すると解釈すべきである）、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」による引用請求項の導入は、このように導入された引用請求項を含む特定の請求項を、１のこのような引用を含む発明に限定することを示すように解釈すべきではなく、同一のものは引用請求項を導入するのに用いられる不定冠詞の使用に対し、正当性を保持する。更に、導入された引用請求項の特定の番号が明確に引用されていたとしても、当該技術分野の当業者はこのような引用が少なくとも引用番号を意味するように一般的に解釈すべきであることは分かるであろう（例えば、その他の変更なく、「２の引用」のそのままの引用は、一般的に少なくとも２の引用又は、２又はそれ以上の引用を一般的には意味する）。「少なくともＡ、Ｂ、及びＣ等のうちの少なくとも１つ（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  Ａ，Ｂ，ａｎｄ  Ｃ，ｅｔｃ）」と類似する表現法が使用される例では、一般的にはこのような構成は、当該技術分野の当業者が表現法を理解する意味に意図されている（例えば「Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム」は、限定はされないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢと共に、ＡとＣと共に、ＢとＣと共に、及び／又はＡ、Ｂ及びＣと共に等を含む）。「少なくともＡ、Ｂ、又はＣ等のうちの少なくとも１つ」と類似する表現法が使用される例では、一般的にはこのような構成は、当該技術分野の当業者が表現法を理解する意味に意図されている（例えば「Ａ、Ｂ及びＣのうちの少なくとも１つを有するシステム（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ  ｏｆ  Ａ，Ｂ，ｏｒ  Ｃ，ｅｔｃ）」は、限定はされないが、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢと共に、ＡとＣと共に、ＢとＣと共に、及び／又はＡ、Ｂ及びＣと共に等を含む）。２又はそれ以上の別の単語にある実質的に離説的な単語及び／又はフレーズは、詳細な説明、請求項、又は図のいずれにおいても、単語のうちの１つ、単語のいずれか、双方の単語を含むという可能性を考慮して理解すべきである。例えば、フレーズ「Ａ又はＢ」は「Ａ」又は「Ｂ」又は「ＡかつＢ」という可能性を含むと理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、フォトニックバンドギャップの図を示す。
【図２】図２は、第１のフォトニック結晶構造を示す。
【図３】図３は、第１のフォトニック結晶構造と第２の構造とを示す。
【図４】図４は、第１の物質と第２の物質を含む第１のフォトニック結晶構造を示す。
【図５】図５は、第１のフォトニック結晶構造の上面図を示す。
【図６】図６は、第１のフォトニック結晶構造の側面図を示す。
【図７】図７は、第１のフォトニック結晶構造とエネルギーガイドとの上面図を示している。
【図８】図８は、第１のフォトニック結晶構造を含むシステムの上面図を示す。
【図９】図９は、第１のフォトニック結晶構造を含むシステムの上面図を示す。
【図１０】図１０は、第１のフォトニック結晶構造を含むシステムの上面図を示す。
【図１１】図１１は、第１のフォトニック結晶構造を示す。
【図１２】図１２は、第１のフォトニック結晶構造の上面図を示す。
【図１】
2009530662.tif 000003
【図２】
2009530662.tif 000004
【図３】
2009530662.tif 000005
【図４】
2009530662.tif 000006
【図５】
2009530662.tif 000007
【図６】
2009530662.tif 000008
【図７】
2009530662.tif 000009
【図８】
2009530662.tif 000010
【図９】
2009530662.tif 000011
【図１０】
2009530662.tif 000012
【図１１】
2009530662.tif 000013
【図１２】
2009530662.tif 000014
【国際調査報告】
2009530662.tif 000015