(57)【要約】【課題】大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイスを提供する。【解決手段】  光制御デバイス１は、導波路１２と、光学樹脂層３０と、第１の電極２７と、第２の電極２８とを備える。導波路１２は、１次元フォトニック結晶部１５を含む。光学樹脂層３０は、１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。第１の電極２７及び第２の電極２８は、第２の方向において、光学樹脂層３０の少なくとも一部と１次元フォトニック結晶部１５とを挟むように配置されている。光学樹脂層３０は、第２の方向において最大の二次非線形感受率を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有する基板と、
前記主面上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部を含む導波路と、
前記主面上に形成され、かつ、前記１次元フォトニック結晶部を覆う光学樹脂層と、
前記主面上に形成されている第１の電極と、
前記主面上に形成されている第２の電極とを備え、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記１次元フォトニック結晶部が延在する第１の方向と前記主面の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において、前記光学樹脂層の少なくとも一部と前記１次元フォトニック結晶部とを挟むように配置されており、
前記光学樹脂層は、前記第２の方向において最大の二次非線形感受率を有し、
前記１次元フォトニック結晶部の第１の熱光学係数は、前記光学樹脂層の第２の熱光学係数により補償されている、光制御デバイス。
【請求項２】
前記主面上に駆動回路部をさらに備え、
前記駆動回路部は前記光制御デバイスを制御するように構成されている、請求項１に記載の光制御デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の前記光制御デバイスと、
前記主面上に形成されている発光部とを備え、
前記発光部は、前記光制御デバイスに光学的に結合されている、光集積回路。
【請求項４】
請求項１に記載の前記光制御デバイスと、
前記第１の電極に接続される第１のアンテナとを備える、電磁波検出装置。
【請求項５】
主面を有する基板と、
前記主面上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部を含む導波路と、
前記主面上に形成され、かつ、前記１次元フォトニック結晶部を覆う光学樹脂層と、
前記主面上に形成されている第１の電極と、
前記主面上に形成されている第２の電極とを備え、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記１次元フォトニック結晶部が延在する第１の方向と前記主面の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において、前記光学樹脂層の少なくとも一部と前記１次元フォトニック結晶部とを挟むように配置されており、
前記光学樹脂層は、前記第２の方向において最大の二次非線形感受率を有し、
前記１次元フォトニック結晶部は、第１の１次元フォトニック結晶部分を含み、前記第１の１次元フォトニック結晶部分の第１の周期構造は、前記第１の方向における前記第１の１次元フォトニック結晶部分の中心から離れるにつれて徐々に変化している、光制御デバイス。
【請求項６】
前記第１の１次元フォトニック結晶部分は、ギャップを空けて前記第１の方向に配置された複数の島状領域を含み、
前記複数の島状領域は、それぞれ、前記第１の方向において第１の幅を有し、
前記複数の島状領域は、前記第１の方向に沿って第１のピッチで形成されており、
前記複数の島状領域の１つが、前記第１の１次元フォトニック結晶部分の前記中心に位置する第１の島状領域から前記第１のピッチのＮ倍離れているとき、前記複数の島状領域の前記１つの前記第１の幅は、前記Ｎの二乗に比例して増加する、請求項５に記載の光制御デバイス。
【請求項７】
前記１次元フォトニック結晶部は、第２の１次元フォトニック結晶部分を含み、
前記第２の１次元フォトニック結晶部分の第２の周期構造は、一定の周期構造である、請求項５または請求項６に記載の光制御デバイス。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の前記光制御デバイスと、
前記第１の電極に接続される第１のアンテナとを備える、電磁波検出装置。
【請求項９】
基板の主面上に、１次元フォトニック結晶部を含む導波路を形成することと、
前記主面上に、第１の電極及び第２の電極を形成することとを備え、前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記１次元フォトニック結晶部が延在する第１の方向と前記主面の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において前記１次元フォトニック結晶部を挟むように配置されており、さらに、
光学樹脂層を形成することを備え、前記光学樹脂層を形成することは、インクジェット法によって、二次非線形感受率を有する光学樹脂材料を含む液体を、前記第１の電極と前記第２の電極との間に選択的に設けることを含み、前記光学樹脂層は前記１次元フォトニック結晶部を覆い、さらに、
前記第１の電極と前記第２の電極との間にポーリング電圧を印加して、前記光学樹脂材料を前記第２の方向に配向させることを備える、光制御デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記１次元フォトニック結晶部の第１の熱光学係数は、前記光学樹脂層の第２の熱光学係数により補償されている、請求項９に記載の光制御デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記１次元フォトニック結晶部は、第１の１次元フォトニック結晶部分を含み、
前記１次元フォトニック結晶部を含む前記導波路を形成することは、前記第１の１次元フォトニック結晶部分の第１の周期構造が前記第１の方向における前記第１の１次元フォトニック結晶部分の中心から離れるにつれて徐々に変化するように、前記第１の１次元フォトニック結晶部分を形成することを含む、請求項９または請求項１０に記載の光制御デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光制御デバイス及びその製造方法、光集積回路並びに電磁波検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元フォトニック結晶スロット導波路内に電気光学ポリマー層を含む光制御デバイスが知られている（非特許文献１を参照）。電気光学ポリマー層を形成することは、スロット導波路内に電気光学ポリマー材料を充填することと、電気光学ポリマー材料にポーリング電界を印加することにより、電気光学ポリマー材料を配向させることを含む。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Che-Yun Lin、外７名、「Electro-optic polymer infiltrated silicon photonic crystal slot waveguide modulator with 23 dB slow light enhancement」、Applied Physics Letters、2010年9月、第97巻、p.093304
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１に開示された光制御デバイスのスロット導波路は、７５ｎｍのような狭いスロット幅を有する。スロット導波路は狭いスロット幅を有するため、電気光学ポリマー材料を配向させるために電気光学ポリマー材料にポーリング電界を印加すると、スロットの両側の側壁間でリーク電流が発生して、高いポーリング電界を電気光学ポリマー材料に印加することができない。そのため、電気光学ポリマー材料は十分に配向せず、電気光学ポリマー層の二次非線形感受率を大きくすることが困難である。
【０００５】
また、スロット導波路は狭いスロット幅を有するため、スロット幅の揺らぎが少ないスロット導波路を作製することが困難である。そのため、スロット導波路は高い光損失を有する。さらに、スロット導波路では、スロット幅が狭くかつスロット幅の揺らぎも存在するため、電気光学ポリマー材料にポーリング電界を印加すると、スロット幅が局所的に狭くなっている部分において局所的にリーク電流が発生し易い。そのため、スロット内において電気光学ポリマー材料を均一に配向させることが困難である。非特許文献１に開示された光制御デバイスを、高い歩留りで製造することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイス及びその製造方法を提供することである。本発明の別の目的は、以上の光制御デバイスを備える光集積回路及び電磁波検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の光制御デバイスは、主面を有する基板と、導波路と、光学樹脂層と、第１の電極と、第２の電極とを備える。導波路は、主面上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部を含む。光学樹脂層は、主面上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部を覆っている。第１の電極及び第２の電極は、主面上に形成されている。第１の電極及び第２の電極は、１次元フォトニック結晶部が延在する第１の方向と主面の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において、光学樹脂層の少なくとも一部と１次元フォトニック結晶部とを挟むように配置されている。光学樹脂層は、第２の方向において最大の二次非線形感受率を有する。１次元フォトニック結晶部の第１の熱光学係数は、光学樹脂層の第２の熱光学係数により補償されている。
【０００８】
本発明の一態様の光制御デバイスは、主面を有する基板と、導波路と、光学樹脂層と、第１の電極と、第２の電極とを備える。導波路は、主面上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部を含む。光学樹脂層は、主面上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部を覆っている。第１の電極及び第２の電極は、主面上に形成されている。第１の電極及び第２の電極は、１次元フォトニック結晶部が延在する第１の方向と主面の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において、光学樹脂層の少なくとも一部と１次元フォトニック結晶部とを挟むように配置されている。光学樹脂層は、第２の方向において最大の二次非線形感受率を有する。１次元フォトニック結晶部は、第１の１次元フォトニック結晶部分を含む。第１の１次元フォトニック結晶部分の第１の周期構造は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分の中心から離れるにつれて徐々に変化している。
【０００９】
本発明の一態様の光集積回路は、上記の光制御デバイスを備えている。本発明の一態様の電磁波検出装置は、上記の光制御デバイスを備えている。
【００１０】
本発明の一態様の光制御デバイスの製造方法は、基板の主面上に、１次元フォトニック結晶部を含む導波路を形成することと、第１の電極及び第２の電極を形成することとを備える。第１の電極及び第２の電極は、１次元フォトニック結晶部が延在する第１の方向と主面の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において１次元フォトニック結晶部を挟むように配置されている。本発明の光制御デバイスの製造方法は、光学樹脂層を形成することをさらに備える。光学樹脂層を形成することは、二次非線形感受率を有する光学樹脂材料を、インクジェット法によって、第１の電極と第２の電極との間に選択的に設けることを含む。光学樹脂層は１次元フォトニック結晶部を覆っている。本発明の光制御デバイスの製造方法は、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して、光学樹脂材料を第２の方向に配向させることをさらに備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様の光制御デバイスは、光学樹脂層の二次非線形感受率を増加させ得るような構造を有している。本発明の一態様の光制御デバイスは、光制御デバイスにおける光損失を減少させ得るとともに、光制御デバイスの歩留りを高くし得るような構造を有している。本発明の光制御デバイスによれば、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイスが提供され得る。
【００１２】
本発明の一態様の光集積回路は、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイスを備えている。本発明の一態様の電磁波検出装置は、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイスを備えている。
【００１３】
本発明の一態様の光制御デバイスの製造方法は、光学樹脂層の二次非線形感受率を増加させ得る。本発明の一態様の光制御デバイスの製造方法は、光制御デバイスにおける光損失を減少させ得るとともに、光制御デバイスの歩留りを高くし得る。本発明の光制御デバイスの製造方法によれば、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイスが製造され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの概略平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイス及び実施の形態６に係る電磁波検出装置の、図１及び図２５に示される領域ＩＩの概略部分拡大平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイス及び実施の形態６に係る電磁波検出装置の、図１及び図２５に示される断面線ＩＩＩ−ＩＩＩにおける概略部分拡大平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの透過波長スペクトルの電圧依存性を示すグラフを表す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイス及び比較例の光制御デバイスの透過ピーク波長の温度依存性を示すグラフを表す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法の一工程を示す概略平面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法の一工程の、図６に示される断面線ＶＩＩ−ＶＩＩにおける概略部分拡大断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法における、図６及び図７に示す工程の次工程を示す概略平面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法の一工程の、図８に示される断面線ＩＸ−ＩＸにおける概略部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法における、図８及び図９に示す工程の次工程を示す概略平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法の一工程の、図１０に示される断面線ＸＩ−ＸＩにおける概略部分拡大断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法における、図１０及び図１１に示す工程の次工程を示す概略平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法の一工程の、図１２に示される断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける概略部分拡大断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る光制御デバイスの製造方法における、図１２及び図１３に示す工程の次工程を示す概略部分拡大断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る光集積回路の概略平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る光集積回路の概略平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る光集積回路の製造方法の一工程を示す概略平面図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る光制御デバイスの概略平面図である。
【図１９】本発明の実施の形態３及び実施の形態４に係る光制御デバイスの、図１８及び図２１に示される領域ＸＩＸの概略部分拡大平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３及び実施の形態４に係る光制御デバイスの、図１８及び図２１に示される断面線ＸＸ−ＸＸにおける概略部分拡大平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態４に係る光制御デバイスの概略平面図である。
【図２２】本発明の実施の形態５に係る光制御デバイスの概略平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態５に係る光制御デバイス及び実施の形態６の変形例に係る電磁波検出装置の、図２２及び図２６に示される領域ＸＸＩＩＩの概略部分拡大平面図である。
【図２４】本発明の実施の形態５に係る光制御デバイス及び実施の形態６の変形例に係る電磁波検出装置の、図２２及び図２６に示される断面線ＸＸＩＶ−ＸＸＩＶにおける概略部分拡大断面図である。
【図２５】本発明の実施の形態６に係る電磁波検出装置の概略平面図である。
【図２６】本発明の実施の形態６の変形例に係る電磁波検出装置の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１から図３を参照して、実施の形態１に係る光制御デバイス１を説明する。本実施の形態の光制御デバイス１は、基板６と、１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２と、光学樹脂層３０と、第１の電極２７と、第２の電極２８とを備える。本実施の形態の光制御デバイス１は、第１の下地層２３と、第２の下地層２４とをさらに備えてもよい。
【００１７】
基板６は、主面７を有する。基板６は、特に限定されないが、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）層を含んでもよい。この二酸化シリコン層が主面７を有してもよい。二酸化シリコン層の厚みは、特に限定されないが、例えば、２μｍ以上であってもよく、３μｍ以上であってもよい。
【００１８】
導波路１２は、第１の方向（例えば、ｘ方向）に延在している。導波路１２は、主面７上に形成されている。導波路１２は、特に限定されないが、シリコン（Ｓｉ）導波路のような半導体導波路であってもよい。導波路１２は、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウエハに含まれるシリコン層（８）（図７を参照）をパターニングすることによって形成されてもよい。
【００１９】
図２を参照して、１次元フォトニック結晶部１５は、第１の方向（例えば、ｘ方向）に延在している。１次元フォトニック結晶部１５は、ギャップを空けて第１の方向に配置された複数の島状領域を含む。複数の島状領域は、第１の方向に沿って第１のピッチＰで配置されている。第１のピッチＰは、特に限定されないが、例えば、２００ｎｍ以上であってもよく、３００ｎｍ以上であってもよい。第１のピッチＰは、特に限定されないが、例えば、６００ｎｍ以下であってもよく、４５０ｎｍ以下であってもよい。複数の島状領域は、特に限定されないが、シリコン（Ｓｉ）のような半導体材料で構成されてもよい。
【００２０】
１次元フォトニック結晶部１５は、第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を遮蔽しないように構成されてもよい。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電界が、複数の島状領域によって遮蔽されることなく、光学樹脂層３０に印加され得る。特定的には、複数の島状領域は、各々、第１の電極２７と第２の電極２８とが互いに離れている第２の方向（例えば、ｙ方向）に平行な一対の辺を有する長方形の形状を有してもよい。
【００２１】
複数の島状領域は、それぞれ、第１の幅を有してもよい。第１の幅は、複数の島状領域の各々の第１の方向における長さとして定義される。第１の方向における１次元フォトニック結晶部１５の中心に位置する第１の島状領域の第１の幅は、Ｗ1（０）と定義される。第１の島状領域から＋ｘ方向に第１のピッチＰのｉ倍だけ離れた島状領域の第１の幅は、Ｗ1（ｉ）と定義される。第１の島状領域から＋ｘ方向に最も離れた島状領域の第１の幅は、Ｗ1（ｉmax）と定義される。第１の島状領域から−ｘ方向に第１のピッチＰのｉ倍だけ離れた島状領域の第１の幅は、Ｗ1（−ｉ）と定義される。第１の島状領域から−ｘ方向に最も離れた島状領域の第１の幅は、Ｗ1（−ｉmax）と定義される。第１の幅Ｗ1（ｉ）（ｉ＝−ｉmax、・・・、０、・・・、ｉmax）は、特に限定されないが、例えば、１００ｎｍ以上であってもよく、１５０ｎｍ以上であってもよい。第１の幅Ｗ1（ｉ）（ｉ＝−ｉmax、・・・、０、・・・、ｉmax）は、特に限定されないが、例えば、４００ｎｍ以下であってもよく、３００ｎｍ以下であってもよい。
【００２２】
１次元フォトニック結晶部１５は、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を含む。本実施の形態では、１次元フォトニック結晶部１５は、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）のみによって構成されている。第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）は、ギャップを空けて第１の方向に配置された複数の島状領域を含む。第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の第１の周期構造は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に変化している。第１の方向における複数の島状領域の各々の第１の幅Ｗ1（ｉ）及び第１の方向におけるギャップの各々の第２の幅の少なくとも１つは、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に変化している。
【００２３】
特定的には、第１のピッチＰ内に含まれる複数の島状領域の１つの割合は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に増加してもよい。第１のピッチＰ内に含まれる複数の島状領域の１つの第１の幅Ｗ1（ｉ）は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に増加してもよい。第１のピッチＰ内に含まれる複数のギャップの１つの第２の幅は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に減少してもよい。
【００２４】
さらに特定的には、複数の島状領域の１つが、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心に位置する第１の島状領域から第１のピッチＰのＮ倍離れているとき、複数の島状領域の１つの第１の幅Ｗ1（ｉ）は、Ｎの二乗に比例して増加してもよい。すなわち、第１の幅Ｗ1（ｉ）は、下記式（Ｉ）によって与えられてもよい。
【００２５】
【数１】
2018112593.tif 000003
【００２６】
Ｗ1（０）は、特に限定されないが、０．２５Ｐ以上であってもよく、０．６Ｐ以下であってもよい。Ｗ1（ｉmax）及びＷ1（−ｉmax）、特に限定されないが、０．３Ｐ以上であってもよく、０．８Ｐ以下であってもよい。ｉmaxは、特に限定されないが、２以上であってもよく、５以上であってもよく、１０以上であってもよく、２０以上であってもよく、３０以上であってもよい。
【００２７】
本実施の形態では、１次元フォトニック結晶部１５は、１次元フォトニック結晶部１５と光学樹脂層３０とからなる１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に共振モードが形成されるように構成されている。この共振モードに結合する光だけが、１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）を伝搬することができる。１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内の共振モードに結合する光は、１次元フォトニック結晶部１５を覆う光学樹脂層３０と、強く相互作用する。１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と１次元フォトニック結晶部１５を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）は、特に限定されないが、５００以上のＱ値を有してもよく、１，０００以上のＱ値を有してもよく、１０，０００以上のＱ値を有してもよく、４０，０００以上のＱ値を有してもよく、８０，０００以上のＱ値を有してもよい。
【００２８】
１次元フォトニック結晶部１５に含まれる複数の島状領域の各々は、第２の方向（例えば、ｙ方向）において第３の幅Ｗ3を有している。第３の幅Ｗ3は、特に限定されないが、例えば、２５０ｎｍ以上であってもよく、４５０ｎｍ以上であってもよい。第３の幅Ｗ3は、特に限定されないが、例えば、１０００ｎｍ以下であってもよく、６５０ｎｍ以下であってもよい。
【００２９】
導波路１２は、その両端に、第１のテーパ導波路１７及び第２のテーパ導波路１８を含んでもよい。第１のテーパ導波路１７は、第１の層２０に覆われてもよい。第２のテーパ導波路１８は、第２の層２１に覆われてもよい。導波路１２が延在する第１の方向に垂直な断面（例えば、ｙ−ｚ面）において、第１の層２０及び第２の層２１は、導波路１２よりも大きな断面積を有している。第１のテーパ導波路１７と第１の層２０とは、第１のスポットサイズ変換器（１７，２０）を構成する。第１のスポットサイズ変換器（１７，２０）は、光ファイバ（図示せず）から出力される光を、この光ファイバよりも小さな断面積を有する導波路１２に、効率的に結合させることができる。第２のテーパ導波路１８と第２の層２１とは、第２のスポットサイズ変換器（１８，２１）を構成する。第２のスポットサイズ変換器（１８，２１）は、導波路１２から出力される光を、導波路１２よりも大きな断面積を有する光ファイバ（図示せず）に、効率的に結合させることができる。第１の層２０及び第２の層２１は、特に限定されないが、樹脂層であってもよい。
【００３０】
光学樹脂層３０は、１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。光学樹脂層３０は、１次元フォトニック結晶部１５に含まれるギャップを満たしている。光学樹脂層３０は、第１の電極２７と第２の電極２８との間に充填されている。光学樹脂層３０は、光学樹脂材料を含む。特定的には、光学樹脂材料は、二次非線形感受率を有する。光学樹脂材料は、電気光学ポリマーであってもよく、光学樹脂層３０は、電気光学ポリマー層であってもよい。二次非線形感受率を有する光学樹脂材料は、特に限定されないが、電子ドナー基及び電子アクセプタ基のいずれかまたはその両者を含むπ共役発色団を含んでもよい。この発色団の一例は、下記式（ＩＩ）で表される。
【００３１】
【化１】
2018112593.tif 000004
【００３２】
式（ＩＩ）において、Ｏは酸素原子を表し、ＴＢＤＭＳは、tert-ブチルジメチルシリル基を表す。
【００３３】
光学樹脂材料は、ホスト材料中に分散されていてもよい。光学樹脂材料をホスト材料中に分散させることによって、光学樹脂材料が凝集することが防止され得る。光学樹脂材料は、ホスト材料の側鎖または主鎖に結合してもよい。ホスト材料は、特に限定されないが、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）または非晶質ポリカーボネートのような透明樹脂であってもよい。
【００３４】
光学樹脂層３０は、１次元フォトニック結晶部１５が延在する第１の方向と主面７の法線に平行な第３の方向（例えば、ｚ方向）とに交差する第２の方向（例えば、ｙ方向）において最大の二次非線形感受率を有する。光学樹脂材料は、第２の方向に配向されてもよい。光学樹脂材料に含まれる発色団は、第２の方向に配向されてもよい。光学樹脂層３０は、第２の方向において最大の一次電気光学定数を有する電気光学樹脂材料であってもよい。光学樹脂層３０は、第２の方向において４０ｐｍ／Ｖよりも大きな一次電気光学定数を有してもよい。例えば、式（Ｉ）で表される発色団を含む光学樹脂材料を含む光学樹脂層３０は、５０ｐｍ／Ｖよりも大きな一次電気光学定数を有する。光学樹脂層３０は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）の一次電気光学定数（３２ｐｍ／Ｖ）よりも大きな一次電気光学定数を有してもよい。二次非線形感受率を有する光学樹脂材料は、無機材料よりも、高い性能を有する光制御デバイスを実現するために適している。二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０は、無機材料層よりも、高い性能を有する光制御デバイスを実現するために適している。
【００３５】
第１の電極２７は、主面７上に形成されている。本明細書において、第１の電極２７が主面７上に形成されていることは、第１の電極２７が主面７に直接接していることと、第１の電極２７と主面７との間に第１の下地層２３が介在していることを含む。本実施の形態では、第１の電極２７と主面７との間に第１の下地層２３が介在している。第１の下地層２３は、導電材料で構成されてもよいし、絶縁材料で構成されてもよい。絶縁材料で構成される第１の下地層２３は、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光の損失をさらに低減させることができる。第１の下地層２３は、導波路１２と同じ材料で構成されてもよい。第１の下地層２３は、特に限定されないが、シリコン（Ｓｉ）のような半導体材料で構成されてもよい。第１の電極２７は、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料で構成されてもよい。第１の電極２７は、特に限定されないが、進行波電極であってもよい。
【００３６】
第２の電極２８は、主面７上に形成されている。本明細書において、第２の電極２８が主面７上に形成されていることは、第２の電極２８が主面７に直接接していることと、第２の電極２８と主面７との間に第２の下地層２４が介在していることを含む。本実施の形態では、第２の電極２８と主面７との間に第２の下地層２４が介在している。第２の下地層２４は、導電材料で構成されてもよいし、絶縁材料で構成されてもよい。絶縁材料で構成される第２の下地層２４は、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光の損失をさらに低減させることができる。第２の下地層２４は、導波路１２と同じ材料で構成されてもよい。第２の下地層２４は、特に限定されないが、シリコン（Ｓｉ）のような半導体材料で構成されてもよい。第２の電極２８は、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料で構成されてもよい。第２の電極２８は、特に限定されないが、進行波電極であってもよい。
【００３７】
図１に示されるように、第１の電極２７及び第２の電極２８は、１次元フォトニック結晶部１５が延在する第１の方向（例えば、ｘ方向）に沿って、長さＬを有している。第１の電極２７及び第２の電極２８の長さＬは、特に限定されないが、１０μｍ以上であってもよく、１００μｍ以上であってもよい。第１の電極２７及び第２の電極２８の長さＬは、特に限定されないが、３ｍｍ以下であってもよく、１ｍｍ以下であってもよい。
【００３８】
第１の電極２７及び第２の電極２８は、第２の方向において、光学樹脂層３０の少なくとも一部と１次元フォトニック結晶部１５とを挟むように配置されている。図３に示されるように、第２の電極２８は、第１の電極２７から、第２の方向（例えばｙ方向）に電極間隔Ｇだけ離れている。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇは、特に限定されないが、１．０μｍ以上であってもよく、２．０μｍ以上であってもよく、３．０μｍ以上であってもよい。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇは、非特許文献１に開示されたスロット導波路のスロット幅（７５ｎｍ）の１０倍より大きくてもよい。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇは、特に限定されないが、１０μｍ以下であってもよく、５．０μｍ以下であってもよい。第１の下地層２３及び第２の下地層２４が導電性を有するとき、電極間隔Ｇは、第１の電極２７と第１の下地層２３とからなる第１電極部分と、第２の電極２８と第２の下地層２４とからなる第２電極部分との間の最短距離として定義され得る。
【００３９】
本実施の形態の光制御デバイス１の動作を説明する。光ファイバ（図示せず）から光制御デバイス１に、光が入力される。光は、ＴＥモードを有してもよい。第１のスポットサイズ変換器（１７，２０）は、光のサイズを小さくして、導波路１２に出力する。光は、１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２に入力される。１次元フォトニック結晶部１５は、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を含む。
【００４０】
第１の電極２７と第２の電極２８との間に、電圧が印加される。第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を変化させることによって、光学樹脂層３０の屈折率が変化する。そのため、１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内の共振モードの周波数または波長は変化する。第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を変化させることによって、１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）を透過する光の周波数または波長は変化し得る。こうして、図４に示されるように、第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を変化させることによって、光制御デバイス１を透過する光の周波数または波長は変化し得る。
【００４１】
例えば、光制御デバイス１は、光制御デバイス１に入射された光の強度を変調する光変調器であってもよい。光制御デバイス１に１つの波長を有する光が入射されるとき、図４に示されるように、第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を変化させることによって、光制御デバイス１を透過する光の強度は変化し得る。第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を約１０ｍＶ変化させるだけで、光制御デバイス１は、光制御デバイス１から出力される光の強度を変調することができる。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、低い動作電圧を有する光変調器が実現され得る。
【００４２】
光制御デバイス１は、光制御デバイス１を透過する光の波長を変化させる可変波長フィルタであってもよい。光制御デバイス１に波長多重光が入射されるとき、図４に示されるように、第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を変化させることによって、光制御デバイス１を透過する光の波長が変化し得る。１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）は高いＱ値を有するため、光制御デバイス１は高い波長選択特性を有する。図４に示されるように、光制御デバイス１は、２０ｐｍ未満のような狭いスペクトル半値幅を有してもよい。第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を約１０ｍＶ変化させるだけで、光制御デバイス１は、光制御デバイス１を透過する光の波長を変化させることができる。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、低い動作電圧を有する可変波長フィルタが実現され得る。
【００４３】
１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２を伝搬した光は、第２のスポットサイズ変換器（１８，２１）に出力される。第２のスポットサイズ変換器（１８，２１）は、光のサイズを大きくして、光制御デバイス１の外部に光を出力する。こうして、第１の電極２７及び第２の電極に印加される電圧を変化させることによって、光制御デバイス１は、光制御デバイス１から出力される光の状態（光の強度または光の波長など）を変化させることができる。
【００４４】
本実施の形態の光制御デバイス１は、二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０の電気光学効果を利用する電気光学デバイスである。本実施の形態の光制御デバイス１では、光は、二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０の電気光学効果を利用して制御される。光学樹脂層３０の電気光学効果は、シリコン（Ｓｉ）層内で発生し得るキャリアプラズマ効果よりも、高い応答速度を有する。
【００４５】
１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数は、光学樹脂層３０の第２の熱光学係数により補償されている。本明細書において、１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数が光学樹脂層３０の第２の熱光学係数により補償されていることは、１次元フォトニック結晶部１５と光学樹脂層３０とからなる光学的能動媒質の熱光学係数が、１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数の半分未満であることを意味する。１次元フォトニック結晶部１５と光学樹脂層３０とからなる光学的能動媒質の熱光学係数は、１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数の四分の一未満であってもよい。１次元フォトニック結晶部１５と光学樹脂層３０とからなる光学的能動媒質の熱光学係数は、１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数の八分の一未満であってもよい。本実施の形態の一実施例では、１次元フォトニック結晶部１５は、２．０×１０-4（／℃）の第１の熱光学係数を有してもよく、光学樹脂層３０は、−１．８×１０-4（／℃）の第２の熱光学係数を有してもよい。
【００４６】
本実施の形態の光制御デバイス１は、温度無依存の光制御デバイス１である。本明細書において、温度無依存の光制御デバイス１は、光学樹脂層３０を含む光制御デバイス１の出力の温度変化が、光学樹脂層３０を含まない比較例の光制御デバイスの出力の温度変化の半分未満であることを意味する。温度無依存の光制御デバイス１の出力の温度変化は、光学樹脂層３０を含まない比較例の光制御デバイスの出力の温度変化の四分の一未満であってもよい。温度無依存の光制御デバイス１の出力の温度変化は、光学樹脂層３０を含まない比較例の光制御デバイスの出力の温度変化の八分の一未満であってもよい。図５に示されるように、本実施の形態の光制御デバイス１の透過ピーク波長の温度変化は、比較例の光制御デバイスの透過ピーク波長の温度変化の３０％未満に減少している。
【００４７】
図１から図３及び図６から図１４を参照して、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法を説明する。
【００４８】
図６から図９に示されるように、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、基板６の主面７上に、１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２を形成することを備える。具体的には、図６及び図７に示されるように、基板６の主面７上に設けられた導波路材料層８上に、パターニングされたレジスト層３３が形成される。例えば、導波路材料層８はシリコン（Ｓｉ）層であってもよく、基板６と導波路材料層８とはＳＯＩウエハを構成してもよい。パターニングされたレジスト層３３を形成することは、導波路材料層８上にレジスト層３３を形成することと、レジスト層３３をパターニングすることとを含んでもよい。レジスト層３３をパターニングすることは、特に限定されないが、レジスト層３３をエッチングすることであってもよいし、レジスト層３３をインプリントすることであってもよい。
【００４９】
図８及び図９に示されるように、パターニングされたレジスト層３３を用いて導波路材料層８をパターニングすることによって、１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２が形成される。ドライエッチングなどによって、導波路材料層８はパターニングされてもよい。導波路材料層８をパターニングすることによって、第１の下地層２３と、第２の下地層２４とがさらに形成されてもよい。
【００５０】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法では、１次元フォトニック結晶部１５は、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を含んでもよい。１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２を形成することは、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の第１の周期構造が第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に変化するように、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を形成することを含んでもよい。特定的には、１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２を形成することは、複数の島状領域の１つが、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心に位置する第１の島状領域から第１のピッチＰのＮ倍離れているとき、複数の島状領域の１つの第１の幅がＮの二乗に比例して増加するように、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を形成することを含んでもよい。
【００５１】
図１０及び図１１に示されるように、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、主面７上に第１の電極２７及び第２の電極２８を形成することを備える。例えば、第１の電極２７及び第２の電極２８は、金（Ａｕ）のような導電性材料を主面７上に蒸着することによって形成されてもよい。例えば、第１の電極２７及び第２の電極２８は、それぞれ金（Ａｕ）のような導電性材料を、第１の下地層２３及び第２の下地層２４上に蒸着することによって形成されてもよい。
【００５２】
第１の電極２７及び第２の電極２８は、１次元フォトニック結晶部１５が延在する第１の方向（例えば、ｘ方向）と主面７の法線に平行な第３の方向（例えば、ｚ方向）とに交差する第２の方向（例えば、ｙ方向）において１次元フォトニック結晶部１５を挟むように配置されている。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇ（図３を参照）は、特に限定されないが、１．０μｍ以上であってもよく、２．０μｍ以上であってもよく、３．０μｍ以上であってもよい。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇは、非特許文献１に開示されたスロット導波路のスロット幅（７５ｎｍ）の１０倍より大きくてもよい。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇは、特に限定されないが、１０μｍ以下であってもよく、５．０μｍ以下であってもよい。
【００５３】
図１２及び図１３に示されるように、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、光学樹脂層３０を形成することを備える。光学樹脂層３０を形成することは、インクジェット法によって、二次非線形感受率を有する光学樹脂材料を、第１の電極２７と第２の電極２８との間に選択的に設けることを含んでもよい。光学樹脂材料は、溶媒中に分散されてもよい。光学樹脂材料を含む液体３５は、インクジェット法によって、ノズル３４から、第１の電極２７と第２の電極２８との間に選択的に滴下されてもよい。光学樹脂層３０は１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。光学樹脂層３０は、１次元フォトニック結晶部１５に含まれるギャップを満たしている。光学樹脂層３０を形成することは、光学樹脂材料が分散された溶媒を蒸発させることを含んでもよい。具体的には、第１の電極２７と第２の電極２８との間に滴下された光学樹脂材料を含む液体３５を、ヒータ３７を用いて熱処理することによって、溶媒を蒸発させてもよい。
【００５４】
図１４に示されるように、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、第１の電極２７と第２の電極２８との間にポーリング電圧を印加して、光学樹脂材料を第２の方向に配向させることを備える。具体的には、最初に、ヒータ３９を用いて、光学樹脂層３０は加熱される。例えば、光学樹脂層３０が、光学樹脂材料と、光学樹脂材料が分散されるホスト材料とを含むとき、光学樹脂層３０は、（Ｔg−６０）℃以上の温度を有するように、加熱されてもよい。Ｔgは、ホスト材料のガラス転移温度を表す。特定的には、光学樹脂層３０は、（Ｔg−４０）℃以上の温度を有するように、加熱されてもよい。さらに特定的には、光学樹脂層３０は、（Ｔg−２０）℃以上の温度を有するように、加熱されてもよい。次に、光学樹脂層３０を加熱したまま、第１の電極２７と第２の電極２８とを電源３８に接続して、第１の電極２７と第２の電極２８との間にポーリング電圧が印加される。最後に、第１の電極２７と第２の電極２８との間にポーリング電圧が印加されたまま、ヒータ３９による光学樹脂層３０の加熱を停止して、光学樹脂層３０の温度を室温に下げる。こうして、光学樹脂材料は第２の方向に配向されて、第２の方向（例えば、ｙ方向）において最大の二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０が得られる。
【００５５】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、第１の層２０と第２の層２１とを形成することを備えてもよい。第１の層２０と第２の層２１とは、光学樹脂材料を第２の方向に配向させた後に形成されてもよい。第１の層２０と第２の層２１とは、インクジェット法を用いて光学樹脂材料を含む液体３５を滴下する際に、インクジェット法を用いて形成されてもよい。こうして、本実施の形態の光制御デバイス１が得られる。
【００５６】
図１５を参照して、本実施の形態の光制御デバイス１は、主面７上に駆動回路部４０をさらに備えてもよい。駆動回路部４０は光制御デバイス１を制御するように構成されている。駆動回路部４０は、光制御デバイス１を動作させるための電気信号を生成する。駆動回路部４０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ベースのＬＳＩであってもよい。本実施の形態の光制御デバイス１は、第１の電気配線４１をさらに備えてもよい。光制御デバイス１は、第１の電気配線４１を介して、駆動回路部４０に接続されてもよい。複数の光制御デバイス１が、主面７上に、アレイ状に配置されてもよい。実施の形態３から実施の形態５の光制御デバイス１ｂ，１ｃ，１ｆのいずれかが、主面７上に駆動回路部４０をさらに備えてもよい。
【００５７】
図１５を参照して、実施の形態１に係る光集積回路２を説明する。本実施の形態の光集積回路２は、光制御デバイス１と、主面７上に形成されている発光部４２とを備える。本実施の形態の光集積回路２は、第１の光配線４３と、第２の電気配線４４と、合波器４５と、第２の光配線４６とをさらに備えてもよい。
【００５８】
発光部４２は、光制御デバイス１に光学的に結合されている。特定的には、発光部４２は、第１の光配線４３を介して、光制御デバイス１に光学的に結合されてもよい。駆動回路部４０は、発光部４２を制御するように構成されてもよい。駆動回路部４０は、発光部４２を動作させるための電気信号を生成する。発光部４２は、第２の電気配線４４を介して、駆動回路部４０に接続されてもよい。発光部４２は、特に限定されないが、半導体レーザであってもよい。複数の発光部４２が、主面７上に、アレイ状に配置されてもよい。発光部４２は、駆動回路部４０から出力された電気信号に基づいて、光を出力する。
【００５９】
発光部４２から出力された光は、第１の光配線４３を通って、光制御デバイス１に入力される。光制御デバイス１は、光の状態（光の強度または光の波長など）を制御する。光集積回路２は、合波器４５と、第２の光配線４６とをさらに備えてもよい。光制御デバイス１から出力された光は、合波器４５及び第２の光配線４６を通って、第１の光ファイバ４７に出力される。
【００６０】
本実施の形態の光集積回路２は、第３の光配線５２と、分波器５３と、第４の光配線５４と、受光部５５と、第３の電気配線５６と、受信回路部５７とをさらに備えてもよい。第２の光ファイバ５１から出力された光は、第３の光配線５２、分波器５３及び第４の光配線５４を通って、受光部５５に入力される。受光部５５は、特に限定されないが、フォトダイオードであってもよい。複数の受光部５５が、主面７上に、アレイ状に配置されてもよい。受光部５５は、受光部５５に入力された光信号を電気信号に変換する。受光部５５で生成された電気信号は、第３の電気配線５６を通って、受信回路部５７に出力される。受信回路部５７は、受光部５５で生成された電気信号を処理する。受信回路部５７は、例えば、シリコン（Ｓｉ）ベースのＬＳＩであってもよい。
【００６１】
駆動回路部４０及び受信回路部５７の動作時に、駆動回路部４０及び受信回路部５７は発熱する。本実施の形態の光制御デバイス１は温度無依存の光制御デバイス１である。そのため、光制御デバイス１が駆動回路部４０及び受信回路部５７とともに基板６の主面７上に配置されても、駆動回路部４０及び受信回路部５７から放散される熱によって、光制御デバイス１の特性が変化することが抑制され得る。本実施の形態の光集積回路２は、本実施の形態の光制御デバイス１に代えて、実施の形態３から実施の形態５の光制御デバイス１ｂ，１ｃ，１ｆのいずれかを備えてもよい。
【００６２】
本実施の形態の光制御デバイス１並びにそれらの製造方法の効果を説明する。
本実施の形態の光制御デバイス１は、主面７を有する基板６と、導波路１２と、光学樹脂層３０と、第１の電極２７と、第２の電極２８とを備える。導波路１２は、主面７上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部１５を含む。光学樹脂層３０は、主面７上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。第１の電極２７及び第２の電極２８は、主面７上に形成されている。第１の電極２７及び第２の電極２８は、１次元フォトニック結晶部１５が延在する第１の方向と主面７の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において、光学樹脂層３０の少なくとも一部と１次元フォトニック結晶部１５とを挟むように配置されている。光学樹脂層３０は、第２の方向において最大の二次非線形感受率を有する。１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数は、光学樹脂層３０の第２の熱光学係数により補償されている。
【００６３】
本実施の形態の光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、光は１次元フォトニック結晶部１５及びその近傍に閉じ込められる。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と１次元フォトニック結晶部１５を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が減少することが防がれ得る。本実施の形態の光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇを拡げることができる。
【００６４】
そのため、ポーリング電界が第１の電極２７と第２の電極２８との間でリークすることが防止され得る。第１の電極２７と第２の電極２８との間にポーリング電界を印加することによって、光学樹脂材料を十分に配向させることができ、光学樹脂層３０の二次非線形感受率を大きくすることができる。特定的には、光学樹脂層３０の二次非線形感受率は、光学樹脂材料からなるバルクの二次非線形感受率付近まで最大化され得る。本実施の形態の光制御デバイス１は、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含む。
【００６５】
本実施の形態の光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇを拡げることができ、かつ、光は１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する。そのため、光制御デバイス１における光損失が減少され得る。本実施の形態の光制御デバイス１は、低い光損失を有する。
【００６６】
本実施の形態の光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇを拡げることができるため、電極間隔Ｇの揺らぎが抑制され得る。ポーリング電圧は電気光学ポリマー材料に一様に印加されるため、電気光学ポリマー材料は均一に配向され得る。本実施の形態の光制御デバイス１は、光制御デバイス１の歩留りを高くし得る構造を有する。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイス１が提供され得る。
【００６７】
本実施の形態の光制御デバイス１では、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。第一に、本実施の形態の光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光は、１次元フォトニック結晶部１５及びその近傍に閉じ込められる。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と１次元フォトニック結晶部１５を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が減少することが防がれ得る。さらに、光学樹脂層３０の二次非線形感受率を大きくすることができる。第二に、本実施の形態の光制御デバイス１では、１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に形成された共振モードに結合する光だけが、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬することができる。そのため、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。
【００６８】
第三に、本実施の形態の光制御デバイス１では、二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０は、１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。光学樹脂層３０をパターニングすることなく、１次元フォトニック結晶部１５が形成され得る。光学樹脂層３０をパターニングすることによって、光学樹脂材料が劣化して、光学樹脂層３０の二次非線形感受率が減少することが防止され得る。第四に、本実施の形態の光制御デバイス１では、二次非線形感受率を有する層として、光学樹脂層３０が採用されている。樹脂は、無機材料よりも、大きな二次非線形感受率を得られやすい。そのため、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。
【００６９】
以上のように、本実施の形態の光制御デバイス１では、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。そのため、光制御デバイス１のサイズが減少しても、光制御デバイス１は、光制御デバイス１に入力される光の状態（光の強度または光の波長など）を十分に制御することができる。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１のサイズが減少され得る。
【００７０】
本実施の形態の光制御デバイス１は、二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０を備える。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光は、例えば１００ＧＨｚを超えるような高速で制御され得る。
【００７１】
本実施の形態の光制御デバイス１では、１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数は、光学樹脂層３０の第２の熱光学係数により補償されている。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１の温度が変化しても、光制御デバイス１の特性が変化することが抑制され得る。
【００７２】
本実施の形態の光制御デバイス１は、主面７上に駆動回路部４０をさらに備えてもよい。駆動回路部４０は光制御デバイス１を制御するように構成されている。駆動回路部４０の動作時に、駆動回路部４０は発熱する。本実施の形態の光制御デバイス１は温度無依存の光制御デバイス１である。そのため、光制御デバイス１が駆動回路部４０とともに基板６の主面７上に配置されても、駆動回路部４０から放散される熱によって、光制御デバイス１の特性が変化することが抑制され得る。
【００７３】
本実施の形態の光制御デバイス１は、主面７を有する基板６と、導波路１２と、光学樹脂層３０と、第１の電極２７と、第２の電極２８とを備える。導波路１２は、主面７上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部１５を含む。光学樹脂層３０は、主面７上に形成され、かつ、１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。第１の電極２７及び第２の電極２８は、主面７上に形成されている。第１の電極２７及び第２の電極２８は、１次元フォトニック結晶部１５が延在する第１の方向と主面７の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において、光学樹脂層３０の少なくとも一部と１次元フォトニック結晶部１５とを挟むように配置されている。光学樹脂層３０は、第２の方向において最大の二次非線形感受率を有する。１次元フォトニック結晶部１５は、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を含む。第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の第１の周期構造は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に変化している。
【００７４】
本実施の形態の光制御デバイス１では、このような第１の周期構造を有する１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に形成された共振モードに結合する光だけが、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を伝搬することができる。そのため、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を伝搬する光と第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。光制御デバイス１のサイズが減少しても、光制御デバイス１は、光制御デバイス１に入力される光の状態（光の強度または光の波長など）を十分に制御することができる。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１のサイズが減少され得る。
【００７５】
本実施の形態の光制御デバイス１では、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の第１の周期構造は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に変化している。このような第１の周期構造を有する１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）は高いＱ値を有し、そのため、光制御デバイス１は、狭いスペクトル半値幅を有する。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１の動作電圧が低減され得る。また、本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１の波長選択特性が向上され得る。
【００７６】
本実施の形態の光制御デバイス１では、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）は、ギャップを空けて第１の方向に配置された複数の島状領域を含む。複数の島状領域は、それぞれ、第１の方向において第１の幅を有する。複数の島状領域は、第１の方向に沿って第１のピッチＰで形成されている。複数の島状領域の１つが、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心に位置する第１の島状領域から第１のピッチＰのＮ倍離れているとき、複数の島状領域の１つの第１の幅Ｗ1（ｉ）は、Ｎの二乗に比例して増加する。
【００７７】
このような第１の周期構造を有する１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に形成された共振モードに結合する光だけが、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を伝搬することができる。そのため、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を伝搬する光と第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１のサイズが減少され得る。さらに、このような第１の周期構造を有する１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）は高いＱ値を有し、そのため、光制御デバイス１は、狭いスペクトル半値幅を有する。本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１の動作電圧が低減され得る。また、本実施の形態の光制御デバイス１によれば、光制御デバイス１の波長選択特性が向上され得る。
【００７８】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、基板６の主面７上に、１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２を形成することと、主面７上に、第１の電極２７及び第２の電極２８を形成することとを備える。第１の電極２７及び第２の電極２８は、１次元フォトニック結晶部１５が延在する第１の方向と主面７の法線に平行な第３の方向とに交差する第２の方向において１次元フォトニック結晶部１５を挟むように配置されている。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、光学樹脂層３０を形成することをさらに備える。光学樹脂層３０を形成することは、インクジェット法によって、二次非線形感受率を有する光学樹脂材料を、第１の電極２７と第２の電極２８との間に選択的に設けることを含んでもよい。光学樹脂層３０は１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、第１の電極２７と第２の電極２８との間にポーリング電圧を印加して、光学樹脂材料を第２の方向に配向させることをさらに備える。
【００７９】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法により製造された光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光は、１次元フォトニック結晶部１５及びその近傍に閉じ込められる。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と１次元フォトニック結晶部１５を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が減少することが防がれ得る。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇを拡げることができる。
【００８０】
そのため、ポーリング電界が第１の電極２７と第２の電極２８との間でリークすることが防止され得る。第１の電極２７と第２の電極２８との間にポーリング電界を印加することによって、光学樹脂材料を十分に配向させることができ、光学樹脂層３０の二次非線形感受率を大きくすることができる。特定的には、光学樹脂層３０の二次非線形感受率は、光学樹脂材料からなるバルクの二次非線形感受率付近まで最大化され得る。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を形成することができる。
【００８１】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法により製造された光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇを拡げることができ、かつ、光は１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する。そのため、光制御デバイス１における光損失が減少され得る。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、低い光損失を有する光制御デバイス１が製造され得る。
【００８２】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法により製造された光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇを拡げることができるため、電極間隔Ｇの揺らぎが抑制され得る。ポーリング電圧は電気光学ポリマー材料に一様に印加されるため、電気光学ポリマー材料は均一に配向され得る。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、光制御デバイス１の歩留りを高くし得る。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイス１が製造され得る。
【００８３】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、光制御デバイス１における、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用を増強することができる。第一に、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によって製造された光制御デバイス１では、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光は１次元フォトニック結晶部１５及びその近傍に閉じ込められる。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電極間隔Ｇが拡がっても、光と１次元フォトニック結晶部１５を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が減少することが防がれ得る。さらに、光学樹脂層３０の二次非線形感受率を大きくすることができる。第二に、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によって製造された光制御デバイス１では、１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に形成された共振モードに結合する光だけが、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬することができる。そのため、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。
【００８４】
第三に、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によって製造された光制御デバイス１では、二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０は、１次元フォトニック結晶部１５を覆っている。光学樹脂層３０をパターニングすることなく、１次元フォトニック結晶部１５が形成され得る。光学樹脂層３０をパターニングすることによって、光学樹脂材料が劣化して、光学樹脂層３０の二次非線形感受率が減少することが防止され得る。そのため、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が減少することが防止され得る。第四に、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によって製造された光制御デバイス１では、二次非線形感受率を有する層として、光学樹脂層３０が採用されている。樹脂は、無機材料よりも、大きな二次非線形感受率を得られやすい。そのため、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。
【００８５】
以上のように、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る光制御デバイス１が製造され得る。そのため、光制御デバイス１のサイズが減少しても、光制御デバイス１は、光制御デバイス１に入力される光の状態（光の強度または光の波長など）を十分に制御することができる。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、光制御デバイス１のサイズが減少され得る。
【００８６】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法では、光学樹脂層３０を形成することは、インクジェット法によって、二次非線形感受率を有する光学樹脂材料を、第１の電極２７と第２の電極２８との間に選択的に設けることを含んでもよい。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、光学樹脂材料の使用量が大幅に低減され得て、光制御デバイス１の製造コストが減少され得る。
【００８７】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法は、二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０を形成することを備える。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、例えば１００ＧＨｚを超えるような高速で光を制御し得る光制御デバイス１が製造され得る。
【００８８】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法では、１次元フォトニック結晶部１５の第１の熱光学係数は、光学樹脂層３０の第２の熱光学係数により補償されている。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、温度無依存の光制御デバイス１が製造され得る。
【００８９】
本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法では、１次元フォトニック結晶部１５は、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を含む。１次元フォトニック結晶部１５を含む導波路１２を形成することは、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の第１の周期構造が第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）の中心から離れるにつれて徐々に変化するように第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を形成することを含んでもよい。このような第１の周期構造を有する１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に形成された共振モードに結合する光だけが、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を伝搬することができる。そのため、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を伝搬する光と第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）を覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、光制御デバイス１のサイズが減少され得る。
【００９０】
さらに、このような第１の周期構造を有する１次元フォトニック結晶構造（１５，３０）は高いＱ値を有し、そのため、光制御デバイス１は、狭いスペクトル半値幅を有する。本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、動作電圧が低減され得る光制御デバイス１が製造され得る。また、本実施の形態の光制御デバイス１の製造方法によれば、波長選択特性が向上され得る光制御デバイス１が製造され得る。
【００９１】
本実施の形態の光集積回路２の効果を説明する。本実施の形態の光集積回路２は、本実施の形態の光制御デバイス１と、主面７上に形成されている発光部４２とを備える。発光部４２は、光制御デバイス１に光学的に結合されている。本実施の形態の光集積回路２によれば、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイス１を備える光集積回路２が提供され得る。また、本実施の形態の光制御デバイス１では、１次元フォトニック結晶部１５を伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。本実施の形態の光集積回路２によれば、光制御デバイス１のサイズが減少され得て、光集積回路２のサイズも減少され得る。
【００９２】
（実施の形態２）
図１６を参照して、実施の形態２に係る光集積回路２ｂを説明する。本実施の形態の光集積回路２ｂは、実施の形態１の光集積回路２と同様の構成を備え、同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。
【００９３】
本実施の形態の光集積回路２ｂは、実施の形態１の光制御デバイス１と、主面７上に形成されている発光部６０とを備える。発光部６０は、光制御デバイス１に光学的に結合されている。導波路１２は、発光部６０に覆われてもよい。特定的には、第１のテーパ導波路１７は、発光部６０に覆われてもよい。発光部６０は、例えば、レーザ色素または有機エレクトロルミネッセンス材料を含んでもよい。本実施の形態の光集積回路２ｂは、実施の形態１の光制御デバイス１に代えて、実施の形態３から実施の形態５の光制御デバイス１ｂ，１ｃ，１ｆのいずれかを備えてもよい。
【００９４】
本実施の形態の光集積回路２ｂの製造方法を説明する。本実施の形態の光集積回路２ｂの製造方法は、実施の形態１の光制御デバイス１の製造方法と同様の工程を備えるが、主に以下の点で異なる。
【００９５】
図１７に示されるように、本実施の形態の光集積回路２ｂの製造方法は、発光部６０を形成することを備える。発光部６０を形成することは、インクジェット法によって、発光部６０を構成する材料を、主面７上の一部に選択的に設けることを含む。発光部６０を構成する材料は、溶媒中に分散されてもよい。発光部６０を構成する材料を含む液体は、インクジェット法によって、ノズル６４から、主面７上の一部に選択的に滴下されてもよい。発光部６０を形成することは、発光部６０を構成する材料が分散された溶媒を蒸発させることを含んでもよい。具体的には、主面７上の一部に滴下された発光部６０を構成する材料を含む液体を、ヒータ３７（図１２を参照）を用いて熱処理することによって、溶媒を蒸発させてもよい。インクジェット法によって、光学樹脂層３０を形成している間に、発光部６０がインクジェット法によって形成されてもよい。本実施の形態の光集積回路２ｂの製造方法によれば、発光部６０を構成する材料の使用量が大幅に低減され得て、光集積回路２ｂの製造コストが減少され得る。
【００９６】
（実施の形態３）
図１８から図２０を参照して、実施の形態３に係る光制御デバイス１ｂを説明する。本実施の形態の光制御デバイス１ｂは、実施の形態１の光制御デバイス１と同様の構成を備えているが、以下の点で主に異なる。
【００９７】
本実施の形態の光制御デバイス１ｂは、光位相変調器である。第１の電極２７及び第２の電極２８に印加される電圧を変化させることによって、光制御デバイス１ｂから出力される光の位相が変調され得る。
【００９８】
導波路１２は、１次元フォトニック結晶部１５ｂを含む。１次元フォトニック結晶部１５ｂは、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５ｂ）を含む。本実施の形態の１次元フォトニック結晶部１５ｂ及び第１の１次元フォトニック結晶部分（１５ｂ）は、それぞれ、実施の形態１の１次元フォトニック結晶部１５及び第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）と、複数の島状領域の配置パターンが異なる。本実施の形態では、複数の島状領域は、互いに等しい第１の幅を有してもよい。Ｗ1（ｉ）（ｉ＝−ｉmax、・・・−１、１、・・・、ｉmax）は、Ｗ1（０）に等しい。複数のギャップは、互いに等しい第２の幅を有してもよい。
【００９９】
１次元フォトニック結晶部１５ｂは、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）を伝搬する光の群速度ｖgを低下させるように構成されている。１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）を伝搬する光の群速度ｖgは、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）の分散曲線ω（ｋ）の傾き、すなわち、∂ω（ｋ）／∂ｋによって与えられる。ω及びｋは、それぞれ、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）を伝搬する光の周波数及び波数を表す。言い換えると、１次元フォトニック結晶部１５ｂは、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）の群屈折率ｎgが大きくなるように構成されている。特定的には、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）は、５以上の群屈折率ｎgを有してもよい。１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）は、１０以上の群屈折率ｎgを有してもよい。１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）は、２０以上の群屈折率ｎgを有してもよい。
【０１００】
光は、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）をゆっくり伝搬する。１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）を伝搬する光は、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）を、いわゆるスローライトとして伝搬する。１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）をスローライトとして伝搬する光は、１次元フォトニック結晶部１５ｂを覆う光学樹脂層３０と、強く相互作用する。１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する光と１次元フォトニック結晶部１５ｂを覆う光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。
【０１０１】
本実施の形態の光制御デバイス１ｂの動作を説明する。図示しない光ファイから光制御デバイス１ｂに、光が入力される。光制御デバイス１ｂに入力される光は、ＴＥモードを有してもよい。第１のスポットサイズ変換器（１７，２０）は、光のサイズを小さくして、光を、１次元フォトニック結晶部１５ｂを含む導波路１２に出力する。
【０１０２】
第１の電極２７と第２の電極２８との間に、電圧が印加される。第１の電極２７と第２の電極２８との間に印加される電圧を変化させることによって、光学樹脂層３０の屈折率が変化する。そのため、１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する光の位相も変化する。第１の電極２７と、第２の電極２８と、１次元フォトニック結晶部１５ｂと光学樹脂層３０とからなる光学的能動媒質とを含む光制御部は、位相制御部として機能し得る。
【０１０３】
導波路１２を伝搬した光は、第２のスポットサイズ変換器（１８，２１）に出力される。第２のスポットサイズ変換器（１８，２１）は、光のサイズを大きくして、光制御デバイス１ｂの外部に光を出力する。
【０１０４】
本実施の形態の変形例の光制御デバイスは、本実施の形態の第１の電極２７と、第２の電極２８と、１次元フォトニック結晶部１５ｂと光学樹脂層３０とからなる光学的能動媒質とを含む位相制御部を含む、光変調器、光スイッチ及び可変波長フィルタのいずれかであってもよい。光変調器、光スイッチ及び可変波長フィルタのいずれかでは、導波路１２は、特に限定されないが、対称マッハツェンダ導波路として構成されてもよいし、非対称マッハツェンダ導波路として構成されてもよい。
【０１０５】
本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂでは、導波路１２を伝搬した光は、第１の電極２７と、第２の電極２８と、１次元フォトニック結晶部１５ｂと光学樹脂層３０とからなる光学的能動媒質とを含む位相制御部において、位相の変化を受ける。そのため、第１の電極２７と第２の電極２８との間の電圧を変化させることによって、本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂは、本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂから出力される光の状態（光の強度、光の位相または光の波長など）を変化させることができる。
【０１０６】
本実施の形態の光制御デバイス１ｂの製造方法は、実施の形態１の光制御デバイス１の製造方法と同様の工程を備えるが、１次元フォトニック結晶部１５ｂに含まれる複数の島状領域の配置パターンが異なる。
【０１０７】
本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂ及びその製造方法は、実施の形態１の光制御デバイス１及びその製造方法と同様の効果を奏するが、以下の点で主に異なる。
【０１０８】
本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂでは、光制御デバイス１ｂに入射された光は、１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する。１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する光は、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）を、いわゆるスローライトとして伝搬する。そのため、１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂによれば、光制御デバイス１ｂのサイズが減少され得る。
【０１０９】
本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂの製造方法により製造された光制御デバイス１ｂでは、光制御デバイス１ｂに入射された光は、１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する。１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する光は、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）を、いわゆるスローライトとして伝搬する。そのため、１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。本実施の形態及びその変形例の光制御デバイス１ｂの製造方法によれば、光制御デバイス１ｂのサイズが減少され得る。
【０１１０】
（実施の形態４）
図１９から図２１を参照して、実施の形態４に係る光制御デバイス１ｃを説明する。本実施の形態の光制御デバイス１ｃは、実施の形態２の光制御デバイス１ｂと同様の構成を備えるが、以下の点で主に異なる。本実施の形態の光制御デバイス１ｃは、第二高調波発生（ＳＨＧ）デバイス、和周波発生デバイス、差周波発生デバイスまたは光パラメトリック発振（ＯＰＯ）デバイスのような二次非線形光学デバイスである。第１の電極２７と第２の電極２８との間の電圧を変化させることによって、光制御デバイス１ｃから出力される光の波長が変化され得る。
【０１１１】
（実施の形態５）
図２２から図２４を参照して、実施の形態４に係る光制御デバイス１ｆを説明する。本実施の形態の光制御デバイス１ｆは、実施の形態１の光制御デバイス１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【０１１２】
本実施の形態の光制御デバイス１ｆでは、１次元フォトニック結晶部１５ｆは、第１の１次元フォトニック結晶部分７７と、第２の１次元フォトニック結晶部分７８とを含む。本実施の形態の第１の１次元フォトニック結晶部分７７は、実施の形態１の第１の１次元フォトニック結晶部分（１５）と同様の構成を有している。
【０１１３】
第２の１次元フォトニック結晶部分７８は、第１の１次元フォトニック結晶部分７７の両端の１つ以上に設けられてもよい。第２の１次元フォトニック結晶部分７８は、第１の１次元フォトニック結晶部分７７に連続して設けられてもよい。第２の１次元フォトニック結晶部分７８の第２の周期構造は、一定の周期構造である。第２の１次元フォトニック結晶部分７８は、ギャップを空けて第１の方向に配置された複数の島状領域を含む。複数の島状領域は、第１の方向に沿って第２のピッチで配置される。第２のピッチは、一定のピッチである。
【０１１４】
第２の１次元フォトニック結晶部分７８に含まれる複数の島状領域は、互いに等しい第４の幅を有している。第４の幅は、第２の１次元フォトニック結晶部分７８に含まれる複数の島状領域の各々の第１の方向における長さとして定義される。第２の１次元フォトニック結晶部分７８における複数のギャップは、互いに等しい第５の幅を有している。第５の幅は、第２の１次元フォトニック結晶部分７８に含まれるにおける複数のギャップの各々の第１の方向における長さとして定義される。第２の１次元フォトニック結晶部分７８に含まれる複数の島状領域の各々は、第２の方向（例えば、ｙ方向）において第６の幅を有する。
【０１１５】
第２の１次元フォトニック結晶部分７８における第２の周期構造は、第２の１次元フォトニック結晶部分７８が隣り合う第１の１次元フォトニック結晶部分７７の端部における周期構造と同じであってもよい。具体的には、第４の幅は、Ｗ1（ｉmax）に等しくてもよく、Ｗ1（−ｉmax）に等しくてもよい。第２のピッチは、第１のピッチＰに等しくてもよい。第６の幅は、第３の幅Ｗ3に等しくてもよい。
【０１１６】
本実施の形態の光制御デバイス１ｆの製造方法は、実施の形態１の光制御デバイス１の製造方法と同様の工程を備えるが、第１の１次元フォトニック結晶部分７７を形成する際に、第２の１次元フォトニック結晶部分７８をも形成する点で異なる。
【０１１７】
本実施の形態の光制御デバイス１ｆは、実施の形態１の光制御デバイス１と同様の効果を奏するが、以下の点で主に異なる。
【０１１８】
本実施の形態の光制御デバイス１ｆでは、１次元フォトニック結晶部（１５ｆ）と光学樹脂層３０とからなる１次元フォトニック結晶構造（１５ｆ，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に形成された共振モードに結合する光だけが、１次元フォトニック結晶構造（１５ｆ，３０）を伝搬することができる。そのため、１次元フォトニック結晶部１５ｆを伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。
【０１１９】
本実施の形態の光制御デバイス１ｆでは、１次元フォトニック結晶部１５ｆは、第２の１次元フォトニック結晶部分７８を含む。第２の１次元フォトニック結晶部分７８の第２の周期構造は、一定の周期構造である。そのため、本実施の形態の光制御デバイス１ｆは、さらに高いＱ値を有し、さらに狭いスペクトル半値幅を有する。本実施の形態の光制御デバイス１ｆによれば、光制御デバイス１ｆの動作電圧が低減され得る。また、本実施の形態の光制御デバイス１ｆによれば、光制御デバイス１ｆの波長選択特性が向上され得る。
【０１２０】
（実施の形態６）
図２、図３及び図２５を参照して、実施の形態６に係る電磁波検出装置３を説明する。本実施の形態の電磁波検出装置３は、実施の形態１の光制御デバイス１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
【０１２１】
本実施の形態の電磁波検出装置３は、光制御デバイス１と、第１の電極２７に接続される第１のアンテナ７０とを備える。本実施の形態の電磁波検出装置３は、第２の電極２８に接続される第２のアンテナ７１を備えてもよい。本実施の形態の電磁波検出装置３は、光検出器７５を備えてもよい。第２の電極２８は、特に限定されないが、接地されてもよい。
【０１２２】
第１のアンテナ７０は、基板６の主面７上に配置されてもよい。特定的には、第１のアンテナ７０は、第１の下地層２３上に配置されてもよい。第１のアンテナ７０は、テラヘルツ波またはミリ波のような電磁波を受信する。電磁波は第１の電極２７に入力されて、光学樹脂層３０の屈折率を変化させる。そのため、第１のアンテナ７０に受信された電磁波は、光制御デバイス１から出射させる光の状態（光の強度または光の波長など）を変化させ得る。この光の状態の変化を光検出器７５を用いて検出することによって、第１のアンテナ７０に受信された電磁波は検出され得る。第１のアンテナ７０は、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料で構成される導電層であってもよい。
【０１２３】
第２のアンテナ７１は、基板６の主面７上に配置されてもよい。特定的には、第２のアンテナ７１は、第２の下地層２４上に配置されてもよい。第２のアンテナ７１は、テラヘルツ波またはミリ波のような電磁波を受信する。電磁波は第２の電極２８に入力されて、光学樹脂層３０の屈折率を変化させる。そのため、第２のアンテナ７１に受信された電磁波は、光制御デバイス１から出射させる光の状態（光の強度または光の波長など）を変化させ得る。この光の状態の変化を光検出器７５を用いて検出することによって、第２のアンテナ７１に受信された電磁波は検出され得る。第２のアンテナ７１は、特に限定されないが、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料で構成される導電層であってもよい。
【０１２４】
光検出器７５は、基板６の主面７上に配置されてもよい。特定的には、光検出器７５は、導波路１２上に配置されてもよい。さらに特定的には、光検出器７５は、第２のテーパ導波路１８上に配置されてもよい。光検出器７５は、導波路１２を伝搬する光を検出する。特定的には、光検出器７５は、導波路１２を覆ってもよい。さらに特定的には、光検出器７５は、第２のテーパ導波路１８を覆ってもよい。
【０１２５】
本実施の形態の電磁波検出装置３の製造方法は、実施の形態１の光制御デバイス１の製造方法と同様であるが、主に以下の点で異なる。
【０１２６】
本実施の形態の電磁波検出装置３の製造方法は、第１の電極２７に接続される第１のアンテナ７０を形成することを備える。第１のアンテナ７０は、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料を主面７上に蒸着することによって形成されてもよい。特定的には、第１のアンテナ７０は、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料を第１の下地層２３上に蒸着することによって形成されてもよい。本実施の形態の電磁波検出装置３の製造方法は、第２の電極２８に接続される第２のアンテナ７１を形成することを備えてもよい。第２のアンテナ７１は、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料を主面７上に蒸着することによって形成されてもよい。特定的には、第２のアンテナ７１は、例えば、金（Ａｕ）のような導電性材料を第２の下地層２４上に蒸着することによって形成されてもよい。
【０１２７】
本実施の形態の電磁波検出装置３の製造方法は、主面７上に光検出器７５を形成することを備えてもよい。光検出器７５は、例えば、光検出器７５に含まれる材料を主面７上に蒸着することによって形成されてもよい。特定的には、光検出器７５は、例えば、光検出器７５に含まれる材料を導波路１２上に蒸着することによって形成されてもよい。さらに特定的には、光検出器７５は、例えば、光検出器７５に含まれる材料を第２のテーパ導波路１８上に蒸着することによって形成されてもよい。
【０１２８】
図２３、図２４及び図２６を参照して、本実施の形態の変形例の電磁波検出装置３ｂは、実施の形態１の光制御デバイス１に代えて、実施の形態５の光制御デバイス１ｆのいずれかを備えてもよい。本実施の形態のさらに別の変形例の電磁波検出装置は、実施の形態１の光制御デバイス１に代えて、実施の形態３及び実施の形態４の光制御デバイス１ｂ，１ｃのいずれかを備えてもよい。
【０１２９】
本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂの効果を説明する。本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂは、光制御デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｆと、第１の電極２７に接続される第１のアンテナ７０とを備える。本実施の形態の電磁波検出装置３によれば、大きな二次非線形感受率を有する光学樹脂層を含み、かつ、低い光損失と高い歩留りとを有する光制御デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｆを備える電磁波検出装置３，３ｂが提供され得る。また、本実施の形態の光制御デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｆでは、１次元フォトニック結晶部１５，１５ｂ，１５ｆを伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。本実施の形態の電磁波検出装置３，３ｂによれば、光制御デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｆのサイズが減少され得て、電磁波検出装置３，３ｂのサイズも減少され得る。本実施の形態の電磁波検出装置３，３ｂによれば、微弱な電磁波が精度よく検出され得る。
【０１３０】
本実施の形態の電磁波検出装置３，３ｂは、二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０を備える。本実施の形態の電磁波検出装置３，３ｂは高い応答速度を有し、テラヘルツ波またはミリ波のような電磁波を精度よく検出することができる。
【０１３１】
本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂは、光制御デバイス１，１ｆと、第１の電極２７に接続される第１のアンテナ７０とを備える。本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂにおいて、１次元フォトニック結晶構造（１５，１５ｆ，３０）のフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）内に形成された共振モードに結合する光だけが、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５，７７）を伝搬することができる。実施の形態１の光制御デバイス１に代えて、実施の形態３及び実施の形態４の光制御デバイス１ｂ，１ｃのいずれかを備える本実施の形態の変形例の電磁波検出装置では、１次元フォトニック結晶部１５ｂを伝搬する光は、１次元フォトニック結晶構造（１５ｂ，３０）をスローライトとして伝搬する。そのため、１次元フォトニック結晶部１５，１５ｂ，１５ｆを伝搬する光と二次非線形感受率を有する光学樹脂層３０との間の相互作用が増強され得る。本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂによれば、光制御デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｆのサイズが減少され得て、本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂのサイズも減少され得る。
【０１３２】
本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂでは、第１の１次元フォトニック結晶部分（１５，７７）の第１の周期構造は、第１の方向における第１の１次元フォトニック結晶部分（１５，７７）の中心から離れるにつれて徐々に変化している。１次元フォトニック結晶構造（１５，１５ｆ，３０）は高いＱ値を有し、そのため、電磁波検出装置３，３ｂは、狭いスペクトル半値幅を有する。本実施の形態及びその変形例の電磁波検出装置３，３ｂによれば、微弱な電磁波が精度よく検出され得る。
【０１３３】
今回開示された実施の形態１から実施の形態６及びそれらの変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態１から実施の形態６及びそれらの変形例の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１３４】
１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｆ  光制御デバイス、２，２ｂ  光集積回路、３，３ｂ  電磁波検出装置、６  基板、７  主面、８  導波路材料層、１２  導波路、１５，１５ｂ，１５ｆ  １次元フォトニック結晶部、１７  第１のテーパ導波路、１８  第２のテーパ導波路、２０  第１の層、２１  第２の層、２３  第１の下地層、２４  第２の下地層、２７  第１の電極、２８  第２の電極、３０  光学樹脂層、３３  レジスト層、３４，６４  ノズル、３５  液体、３７，３９  ヒータ、３８  電源、４０  駆動回路部、４１  第１の電気配線、４２，６０  発光部、４３  第１の光配線、４４  第２の電気配線、４５  合波器、４６  第２の光配線、４７  第１の光ファイバ、５１  第２の光ファイバ、５２  第３の光配線、５３  分波器、５４  第４の光配線、５５  受光部、５６  第３の電気配線、５７  受信回路部、７０  第１のアンテナ、７１  第２のアンテナ、７５  光検出器、７７  第１の１次元フォトニック結晶部分、７８  第２の１次元フォトニック結晶部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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