(57)【要約】【課題】反射率を能動的に制御し得る光反射素子を提供する。【解決手段】光反射素子１は、光１００を受けると共に光１０１を出射する上導電膜７と、上導電膜７に対して、上導電膜７の厚み方向に離間して配置された下導電膜９と、上導電膜７及び下導電膜９の間に配置されて、上導電膜７及び下導電膜９のそれぞれに接する電気光学膜８と、上導電膜７及び下導電膜９に電気的に接続されて、電気光学膜８に電圧を印加する電源６と、を備える。上導電膜７、電気光学膜８及び下導電膜９は、光導波路部１２を構成する。上導電膜７及び下導電膜９は、電気伝導性を有する。電気光学膜８は、電源６から印加された電圧に応じて屈折率が変化する。電気光学膜８の屈折率は、上導電膜７及び下導電膜９の屈折率より大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を受けると共に出射光を出射する第１導電層と、
前記第１導電層に対して、前記第１導電層の厚み方向に離間して配置された第２導電層と、
前記第１導電層及び前記第２導電層の間に配置されて、前記第１導電層及び前記第２導電層のそれぞれに対して電気的及び光学的に接する電気光学層と、
前記第１導電層及び前記第２導電層に電気的に接続されて、前記電気光学層に電圧を印加する電源と、を備え、
前記第１導電層、前記電気光学層及び前記第２導電層は、光導波路部を構成し、
前記第１導電層及び前記第２導電層は、電気伝導性を有し、
前記電気光学層は、前記電源から印加された電圧に応じて屈折率が変化し、
前記電気光学層の屈折率は、前記第１導電層及び前記第２導電層の屈折率より大きい、光反射素子。
【請求項２】
前記第２導電層は、負の誘電率を有する金属薄膜であり、前記電気光学層から放射された光に応じて表面プラズモンを生成する、請求項１に記載の光反射素子。
【請求項３】
前記光導波路部が導波モードであるとき、前記第２導電層において前記表面プラズモンが生成される、請求項２に記載の光反射素子。
【請求項４】
前記第１導電層上には、所定の入射角度を有する光を前記電気光学層に対して前記入射光として提供するプリズムが配置される、請求項２又は３に記載の光反射素子。
【請求項５】
前記第１導電層は、金であり、
前記電気光学層は、一次電気光学効果又は二次電気光学効果を有するＰＬＺＴセラミックスであり、
前記第２導電層は、銀である、請求項１〜４の何れか一項に記載の光反射素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光反射素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、表面プラズモン共鳴を利用する光素子を開示する。この光素子は、プリズムと、当該プリズムに設けられたＭＩＭ（Metal−Insulator−Metal）多層構造と、を有する。
【０００３】
非特許文献１の光素子は、光素子へ入射する光の条件及び特性に応じて光学特性が変化する。例えば、光が表面プラズモン共鳴条件を満たさない場合、表面プラズモン共鳴が発生しない。従って、光は反射してプリズムから出射される。つまり、光素子の反射率は所定値を有する。一方、入射光が表面プラズモン共鳴条件を満たす場合、表面プラズモン共鳴が発生する。従って、光は表面プラズモン共鳴によって吸収されるのでプリズムから出射される光は減少する。つまり、光素子の反射率は低下する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】セカットズヘアー、シンジ ハヤシ、ディミトリー ブイ ネステレンコ、アヌアルラモウニ、シハム レフキ、ヒデカズ イシトビ、ヤスシ イノウエ、サトシカワタ 著（ZOUHEIR SEKKAT, SHINJI HAYASHI,DMITRY V. NESTERENKO, ANOUAR RAHMOUNI, SIHAM REFKI, HIDEKAZU ISHITOBI, YASUSHI INOUYE,AND SATOSHI KAWATA）、「金属誘電体多層構造におけるプラズモニック結合モード：ファノ共振と特大増強（Plasmonic coupled modes in metal-dielectric multilayer structures:Fano resonance and giant field enhancement）」、オプティクスエクスプレス２００８（OPTICSEXPRESS 2008）、（アメリカ合衆国）、オプティカルソサエティ オブ アメリカ（Optical Society of America）、２０１６年９月５日、No. 18、Vol. 24、pp. 20080-20088。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した光学特性の変化は、入射する光の条件の変化によって生じるものである。そうすると、入射光の条件等に変化がなければ、光学特性の変化も生じない。つまり、上述した光学特性の変化は、受動的な変化である。
【０００６】
そこで、本発明では、光学特性である反射率を能動的に制御し得る光反射素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態は、入射光を受けると共に出射光を出射する第１導電層と、第１導電層に対して、第１導電層の厚み方向に離間して配置された第２導電層と、第１導電層及び第２導電層の間に配置されて、第１導電層及び第２導電層のそれぞれに対して電気的及び光学的に接する電気光学層と、第１導電層及び第２導電層に電気的に接続されて、電気光学層に電圧を印加する電源と、を備え、第１導電層、電気光学層及び第２導電層は、光導波路部を構成し、第１導電層及び第２導電層は、電気伝導性を有し、電気光学層は、電源から印加された電圧に応じて屈折率が変化し、電気光学層の屈折率は、第１導電層及び第２導電層の屈折率より大きい。
【０００８】
光導波路部に導かれた光は、導波モード条件が満たされる場合には光導波路部に閉じ込められ、導波モード条件が満たされない場合には光導波路部から出射される。換言すると、導波モード条件が満たされる場合には素子から出射される光が減るので、見かけの反射率が低下する。一方、導波モード条件が満たされない場合には光導波路部から出射されるので、見かけの反射率は大きくなる。この導波モード条件は、光導波路部を構成する電気光学層の屈折率の影響を受ける。つまり、第１導電層及び第２導電層を介して電源から提供された電圧によって電気光学層の屈折率が変化すると、導波モード条件も変化する。そうすると、電気光学層の屈折率を変化させることにより、入射光の条件によらず、光学特性である反射率を能動的に制御することができる。
【０００９】
一形態において、第２導電層は、負の誘電率を有する金属薄膜であり、電気光学層から放射された光に応じて表面プラズモンを生成してもよい。この構成によれば、光導波路部における共振系と表面プラズモン共鳴系とが結合される。その結果、入射光の変化に対する反射率の変化を所望の態様に設定することが可能になる。従って、電気光学層の屈折率の変化に対する反射率の変化を所望の態様に設定することができる。
【００１０】
一形態において、光導波路部が導波モードであるとき、第２導電層において表面プラズモンが生成されてもよい。この構成によれば、電気光学層の屈折率の変化量に対する屈折率の変化量を大きくすることができる。
【００１１】
一形態において、第１導電層上には、所定の入射角度を有する光を電気光学層に対して入射光として提供するプリズムが配置されてもよい。この構成によれば、電気光学層に対して入射光を好適に導くことができる。
【００１２】
一形態において、第１導電層は、金であり、電気光学層は、一次電気光学効果又は二次電気光学効果を有するＰＬＺＴセラミックスであり、第２導電層は、銀であってもよい。この構成によれば、所望の反射率を好適に得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、光学特性である反射率を能動的に変化させ得る光反射素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態に係る光反射素子の構造を示す図である。
【図２】図２は、光導波路部の特性と表面プラズモン部の特性とを示すグラフである。
【図３】図３は、結合共振系の特性を示すグラフである。
【図４】図４の（ａ）部及び（ｂ）部は、光導波路部の共振角度と表面プラズモン部の共鳴角度とを異ならせたときの特性を示すグラフである。
【図５】図５の（ａ）部及び（ｂ）部は、光導波路部の共振角度と表面プラズモン部の共鳴角度とを一致させたうえで、電気光学膜の厚みを変更したときの特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１に示すように、光反射素子１は、光１００（入射光）を受け入れて、光１００と同等又はそれ以下の光１０１（出射光）を出射する。より詳細には、光反射素子１は、出射する光１０１の強度を変化させる。ここで、入射した光束に対し出射した光束の比率を反射率と定義する。そうすると、光反射素子１は、反射率を変化させることができると言える。この反射率の変化は、反射する（反射率：１）又は反射しない（反射率：０）という二値制御のみならず、中程度に反射する態様（反射率：０以上１以下）も含む。そして、光反射素子１は、単体の特性として反射率を能動的に変化させることができる。ここでいう「能動的」とは、光反射素子１が光１００の入射条件とは別の要因であって、光反射素子１が備える構成要素の特性を制御することにより反射率を変化させることを言う。つまり、入射する光１００の特性（例えば入射角度）が一定であっても、光反射素子１の反射率を所望の値に制御できる。つまり、光反射素子１は、駆動部を有することなく電圧制御のみで光の反射を制御できる。従って、光反射素子１は、高い効率を有し、高速動作が可能であって、高画素アレイを容易に構成し得る。例えば、光反射素子１は、スクリーンに画像を投影するプロジェクタやヘッドアップディスプレイなどに用いられる。
【００１７】
光反射素子１は、プリズム２と、基板３と、ＭＩＭ多層膜４と、電源６と、を有する。光１００は、プリズム２に入射した後に基板３を介してＭＩＭ多層膜４に到達する。ＭＩＭ多層膜４は、電源６から印加される電圧に応じて反射率が変化する。その結果、ＭＩＭ多層膜４は、反射率に基づいた光１０１を出射する。
【００１８】
プリズム２は、所定の入射角度θを有する光１００をＭＩＭ多層膜４に対して提供する。
ＭＩＭ多層膜４に対して提供される光１００は、例えば、ＭＩＭ多層膜４に対する入射角度が後述する光導波路部１２の共振及び表面プラズモン生成部１３の共鳴を生じさせるものとしてよい。プリズム２は、三角柱状を呈し、入射面２ａと結合面２ｂと出射面２ｃとを有する。例えば、プリズム２の断面において、入射面２ａ及び出射面２ｃは、互いに長さが等しい等辺であり、結合面２ｂは、底辺である。結合面２ｂは、基板３を介してＭＩＭ多層膜４に光学的に接続されている。つまり、プリズム２は、入射面２ａから受け入れた光を結合面２ｂを介してＭＩＭ多層膜４に提供する。また、プリズム２は、ＭＩＭ多層膜４から提供された光を結合面２ｂから受け入れて、出射面２ｃから出射する。
【００１９】
基板３は、光反射素子１の基体である。基板３は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）であり、その厚みは一例として１９０ナノメートル程度である。基板３は、プリズム２が固定される主面３ａと、ＭＩＭ多層膜４が設けられる裏面３ｂと、を有する。
【００２０】
ＭＩＭ多層膜４は、いわゆる金属−絶縁体−金属の構成を有する。具体的には、ＭＩＭ多層膜４は、上導電膜７（第１導電層）と、電気光学膜８（電気光学層、ＥＯ層）と、下導電膜９（第２導電層）と、を有する。これらの上導電膜７、電気光学膜８及び下導電膜９は、厚み方向に沿ってこの順に積層されている。つまり、基板３の裏面３ｂは、上導電膜７の主面７ａに対面する。上導電膜７の裏面７ｂは、電気光学膜８の主面８ａに対面する。電気光学膜８の裏面８ｂは、下導電膜９の主面９ａに対面する。
【００２１】
なお、上導電膜７と電気光学膜８とは、光学的及び電気的に接続されていればよいので、物理的な接触は必ずしも必要ではない。つまり、薄膜を介して上導電膜７と電気光学膜８とが接続されてもよい。例えば、基板３と上導電膜７との間には、厚みが１ナノメートル程度のチタン薄膜１１が設けられてもよい。また、上導電膜７と電気光学膜８との間にも、チタン薄膜１１が設けられてもよい。さらに、下導電膜９と電気光学膜８との間にも、チタン薄膜１１が設けられてもよい。
【００２２】
下導電膜９の裏面９ｂは、空気１０２に晒されている。なお、下導電膜９の裏面９ｂには、さらに別の追加層が設けられてもよいが、当該追加層の屈折率は、電気光学膜８の屈折率より小さいことを要する。
【００２３】
上導電膜７は、例えば、金の薄膜であり、その厚みは一例として３５ナノメートルである。従って、上導電膜７は、金属層であるので、電気伝導性を有する。なお、上導電膜７は、電気伝導性を有していればよく、採用し得る金属材料に特に制限はない。
【００２４】
電気光学膜８は、印加される電圧に応じてその光学特性が変化する材料により構成されている。電気光学膜８の厚みは、例えば２００ナノメートルである。例えば、電気光学膜８は、ＰＬＺＴを採用してよい。ＰＬＺＴは、下記式（１）の化学式により示される。
【数１】
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【００２５】
ＰＬＺＴは、その組成比に応じて種々の光学特性を発現させ得る。例えば、ＰＬＺＴは、一次電気光学特性及び二次電気光学特性を示す。一次電気光学特性とは、いわゆるポッケルス効果であって、屈折率が電界強度の１乗に比例して変化する効果であり、ＰｂＺｒＯ３のモル比及びＬａのモル比により示される組成比の範囲においてその特性を示す。また、二次電気光学特性とは、いわゆるカー効果であって、屈折率が電界強度の２乗に比例して変化する効果であり、一次電気光学特性を示す組成比の範囲とは重複しない組成比の範囲においてその特性を示す。
【００２６】
下導電膜９は、例えば、銀の薄膜であり、その厚みは一例として１００ナノメートルである。従って、下導電膜９は、金属層であるので、電気伝導性を有する。
【００２７】
電源６は、電気光学膜８に対して電圧を印加する。電源６の一方の出力端は、上導電膜７に電気的に接続される。電源６の他方の出力端は、下導電膜９に電気的に接続される。電源６は、図示しない制御装置によって出力電圧を制御し得る。電源６は、例えば、電気光学膜８に対して０．１ボルト以上５０ボルト以下の範囲に含まれる直流電圧を印加する。
【００２８】
以下、光反射素子１の動作について詳細に説明する。光反射素子１は、機能的にみると、光導波路部１２と、表面プラズモン生成部１３と、を含む。
【００２９】
光導波路部１２は、上導電膜７と、電気光学膜８と、下導電膜９と、を含む。光導波路部１２は、導波モード条件を満たすとき、導波モードを示す。導波モードとは、上導電膜７と下導電膜９との間（電気光学膜８の内部）に光１００を閉じ込める状態をいう。導波モードは、上導電膜７及び下導電膜９における全反射の条件と、上導電膜７及び下導電膜９の間での共振条件と、が満たされることによって生じる。つまり、上述の所定の条件は、全反射の条件と共振条件とを含む。
【００３０】
全反射の条件は、上導電膜７の屈折率と電気光学膜８の屈折率との関係、下導電膜９の屈折率と電気光学膜８の屈折率との関係、上導電膜７への光の入射角度、及び下導電膜９への光の入射角度に基づく。そこで、例えば、全反射の条件のため、電気光学膜８の屈折率は、上導電膜７及び下導電膜９の屈折率よりも大きい。共振条件は、上導電膜７と下導電膜９との間隔（電気光学膜８の厚み）、電気光学膜８の屈折率、上導電膜７及び下導電膜への光の入射角度、及び光１００の波長に基づく。
【００３１】
図２のグラフＧ１ａ、Ｇ１ｂは、光導波路部１２の光学特性を示す。グラフＧ１ａ、Ｇ１ｂでは、光導波路部１２単体の光学特性を示しており、表面プラズモン生成部１３の影響は無視したものである。横軸は入射角度θを示す。縦軸は反射率を示す。ここでいう入射角度θとは、プリズム２の入射面２ａに対する角度をいう（図１参照）。また、反射率とは、入射面２ａに入射する光１００の強度と、出射面２ｃから出射される光１００の強度と、の比率をいう。グラフＧ１ａが示すように、入射角度θが変化すると、反射率が変化することがわかる。そして、入射角度θが導波モード共振角度θＲＷＧ１であるとき、反射率はゼロである。この導波モード共振角度θＲＷＧ１では、プリズム２の出射面２ｃから光１００が出射しない。換言すると、入射した光１００は、全て光導波路部１２に閉じ込められたことを示す。つまり、導波モード条件（全反射の条件、導波路共振条件）を満たした状態である。一方、入射角度θが導波モード共振角度θＲＷＧ１からずれた場合には、所定の反射率を示す。つまり、上導電膜７において一部の光が透過して、プリズム２の出射面２ｃから出射したことを意味する。
【００３２】
上述のとおり、光導波路部１２の光学特性は、光１００の入射角度θの変化に伴う。一方、導波モード条件には、電気光学膜８の屈折率も含まれている。例えば、電気光学膜８の屈折率を僅かに大きくすると、光導波路部１２の光学特性は、グラフＧ１ａに示される特性から、グラフＧ１ｂに示される特性に変化する。つまり、電気光学膜８の屈折率制御により、入射角度θに変化がなくとも、反射率の変化が生じる。
【００３３】
表面プラズモン生成部１３は、電気光学膜８と下導電膜９とを含む。表面プラズモン生成部１３は、所定の条件を満たすとき、表面プラズモン共鳴を示す。表面プラズモン共鳴とは、下導電膜９中の自由電子が外部から入力された振動によって加振された状態である。より詳細には、表面プラズモン共鳴が生じた状態とは、外部から入力される振動の波数ベクトルが、自由電子の波数ベクトルと、一致した状態をいう。この外部から入力された振動は、電気光学膜８から下導電膜９に提供された光１００に起因するエバネッセント波による。エバネッセント波を生じさせるためには、互いに接する２個の媒質の誘電率の符号が逆である必要がある。従って、下導電膜９には、所定の条件下において誘電率が負となる材料を用いる。このような材料には、金、銀、アルミニウムが挙げられる。
【００３４】
表面プラズモン共鳴が生じたとき、自由電子を振動させるエネルギとして光１００が用いられる。つまり、光１００のエネルギは自由電子の振動エネルギに転換されて、光１００が下導電膜９に吸収されたように見える。その結果、プリズム２から光１００が出射されない。従って、表面プラズモン共鳴条件を満たす状態では、反射率はゼロとなる。
【００３５】
表面プラズモン共鳴条件は、下記式（２）により示される。
【数２】
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式（２）は、エバネッセント波の分散関係を示す。表面プラズモン共鳴が生じた状態において、式（２）に示される波数ベクトルｋｘは、表面プラズモンの分散関係を示す波数ベクトルｋｘと一致する。
【００３６】
図２のグラフＧ２ａ、Ｇ２ｂは、表面プラズモン生成部１３の光学特性を示す。グラフＧ２ａが示すように、入射角度θに応じて反射率が変化する。そして、入射角度θがプラズモン共鳴角度θＲＰ１、θＲＰ２であるとき、表面プラズモンが生じて光１００が吸収されるので、反射率はゼロになる。
【００３７】
ここで式（２）は、屈折率の項（ｎ）を含む。この屈折率は、光１００が入射する側の媒質、つまり電気光学膜８の屈折率である。いま、電気光学膜８に電圧を印加して屈折率を変化させたとする。この仮定において、式（２）の波数ベクトルｋｘを表面プラズモンの分散関係を示す波数ベクトルｋｘと一致させるためには、入射角度θの変化を要する。例えば、電気光学膜８の屈折率（ｎ）をわずかに変化させると、波数ベクトルｋｘを満たす入射角度θは、第１のプラズモン共鳴角度θＲＰ１から第２のプラズモン共鳴角度θＲＰ２に変化する。すなわち、表面プラズモン生成部１３の光学特性は、グラフＧ２ａに示す特性から、グラフＧ２ｂに示す特性に変化する。つまり、電気光学膜８の屈折率制御により、入射角度θに変化がなくとも、反射率の変化が生じる。
【００３８】
上記は、光導波路部１２及び表面プラズモン生成部１３がそれぞれ単独で存在した場合の説明である。実施形態に係る光反射素子１は、光導波路部１２及び表面プラズモン生成部１３と、が結合されている。従って、光反射素子１は、光導波路部１２が有する共振系と、表面プラズモン生成部１３が有する共鳴系とが、結合された結合共振系としての光学特性を有する。結合の態様は、光導波路部１２の導波モード共振角度と、表面プラズモン生成部１３の表面プラズモン共鳴角度との関係により設定してよい。共振角度と共鳴角度を一致させると、図３のグラフＧ３ａ、Ｇ３ｂに示されるような特性が得られる。
【００３９】
図３に示すように、この結合共振系において、光導波路部１２の導波モード共振角度θＲＷＧ３と、表面プラズモン生成部１３の表面プラズモン共鳴角度θＲＰ３とは、互いに等しいとする。つまり、結合共振系において、導波モードが生じるときには、同時に表面プラズモンも生じている。グラフＧ３ａは、第１屈折率を有する場合の特性を示し、グラフＧ３ｂは、第２屈折率を有する場合の特性を示す。第２屈折率は、第１屈折率よりもわずかに大きいものとする。
【００４０】
例えば、プリズム２に対して光１００が一定の入射角度θで照射され続ける形態を仮定する。まず、電気光学膜８を第１屈折率に設定する。このとき、結合共振系の光学特性は、グラフＧ３ａであるので、反射率はゼロである。次に、入射する光１００の状態は変化させず、電気光学膜８の屈折率を第２屈折率に設定する。つまり、入射角度θは変更しない。このとき、結合共振系の光学特性は、グラフＧ３ｂであるので、反射率は０．８程度である。つまり、屈折率を制御することにより、反射率をゼロから０．８程度へ変化させ得る。さらに、屈折率の変化量によっては、結合共振系の特性を、グラフＧ３ａ、Ｇ３ｂとの間として示される曲線として選択することもできる。
【００４１】
ここで、光導波路部１２の光学特性（図２のグラフＧ１ａ）と、表面プラズモン生成部１３の光学特性（図２のグラフＧ２ａ）と、結合共振系の光学特性と、（図３のグラフＧ３ａ）を比較すると、光導波路部１２に表面プラズモン生成部１３を結合することにより、光導波路部１２の光学特性が変化していることがわかる。具体的には、入射角度θの変化量に対する反射率の変化量が変わっている。つまり、結合共振系の特性は、光導波路部１２と表面プラズモン生成部１３との結合の態様によって所望の特性に設定することができる。
【００４２】
また、結合の結果、グラフＧ３ａは、極大値を示す。このときの入射角度θは、導波モードを生じさせる導波モード共振角度θＲＷＧ３であると共に、表面プラズモンを生じさせる表面プラズモン共鳴角度θＲＰ３である。入射された光１００のエネルギは、表面プラズモンとして下導電膜９に蓄えられるが、その一部は下導電膜９から電気光学膜８に向けて再放出される。そして、最終的にプリズム２の出射面２ｃから出射される。従って、入射した光１００の一部が反射しているように見える。
【００４３】
光導波路部１２に導かれた光１００は、導波モード条件が満たされる場合には光導波路部１２に閉じ込められ、導波モード条件が満たされない場合には光導波路部１２から出射される。換言すると、導波モード条件が満たされる場合には光導波路部１２から出射される光が減るので、反射率が低下する。一方、導波モード条件が満たされない場合には光導波路部１２で反射或いは出射されるので、反射率は大きくなる。この導波モード条件は、光導波路部１２を構成する電気光学膜８の屈折率の影響を受ける。つまり、上導電膜７及び下導電膜９を介して電源６から提供された電圧によって電気光学膜８の屈折率が変化すると、導波モード条件も変化する。そうすると、電気光学膜８の屈折率を変化させることにより、光１００の条件によらず、光学特性である反射率を能動的に制御することができる。
【００４４】
下導電膜９は、負の誘電率を有する銀の薄膜であり、電気光学膜８から放射された光１００に応じて表面プラズモンを生成する。この構成によれば、光導波路部１２の共振系と表面プラズモン生成部１３の共鳴系とが結合される。その結果、光１００の変化に対する反射率の変化を所望の態様に設定することが可能になる。従って、電気光学膜８の屈折率の変化に対する反射率の変化を所望の態様に設定することができる。
【００４５】
入射した光１００が光導波路部１２に閉じ込められるとき、下導電膜９において表面プラズモンが生成される。この構成によれば、電気光学膜８の屈折率の変化量に対する屈折率の変化量を大きくすることができる。
【００４６】
上導電膜７には、所定の入射角度を有する光１００を電気光学膜８に対して提供するプリズム２が配置される。この構成によれば、電気光学膜８に対して光１００を好適に導くことができる。
【００４７】
上導電膜７は、金であり、電気光学膜８は、一次電気光学効果又は二次電気光学効果を有するＰＬＺＴセラミックスであり、下導電膜９は、銀である。この構成によれば、所望の反射率を好適に得ることができる。
【００４８】
本発明は、上記実施形態に限定されない。
【００４９】
例えば、光反射素子１は、表面プラズモン生成部１３を有さず、光導波路部１２を有するものであってもよい。この場合には、電気光学膜８の厚みを実施形態に係る電気光学膜８よりも厚くする。例えば、電気光学膜８の厚みは、１０００ナノメートルである。
【００５０】
上記実施形態では、結合共振系を構成するにあたり、導波モード共振角度と、表面プラズモン共鳴角度とを一致させた。しかし、これらの角度条件は一致していなくともよい。つまり、それぞれの共振角度、共鳴角度を互いに異ならせてもよい。この場合の結合共振系は、図４の（ａ）部及び図４の（ｂ）部に示されるようなファノ干渉と呼ばれる特性を示す。図４の（ａ）部及び図４の（ｂ）部に示される特性は、導波モード共振角度と表面プラズモン共鳴角度との差異が１度である場合に示される。また、図４の（ａ）部と図４の（ｂ）部に示す特性との相違は、電気光学膜８の厚みである。具体的には、図４の（ａ）部の特性を示す電気光学膜８の厚みは、図４の（ｂ）部の特性を示す電気光学膜８の厚みよりも薄い。図４の（ａ）部及び図４の（ｂ）部に示されるように、導波路モード共振角度と表面プラズモン共鳴角度とを互いに異ならせる構成によれば、非対称なスペクトルを得ることができる。なお、下導電膜９を構成する銀によれば、プラズモン共鳴角度θＲＰは４５度である。従って、電気光学膜８の厚みを変えて導波モード共振角度θＲＷＧを調整している。
【００５１】
例えば、結合共振系を構成するにあたり、導波モード共振角度と、表面プラズモン共鳴角度とを一致させたうえで、電気光学膜８の厚みを変更することにより、さらに特性を変化させてもよい。例えば、図５の（ａ）部及び図５の（ｂ）部は、互いに異なる厚みを有する電気光学膜８を含む結合共振系の特性を示す。具体的には、図５の（ａ）部の特性を示す電気光学膜８の厚みは、図５の（ｂ）部の特性を示す電気光学膜８の厚みよりも薄い。これらに示されるように、劇的なスペクトル変化である特性を得ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１…光反射素子、２…プリズム、２ａ…入射面、２ｃ…出射面、３…基板、４…ＭＩＭ多層膜、６…電源、７…上導電膜（第１導電層）、８…電気光学膜（電気光学層）、９…下導電膜（第２導電層）、１１…チタン薄膜、１２…光導波路部、１３…表面プラズモン生成部、１００…入射する光、１０１…出射される光、１０２…空気、θ…入射角度、θＲＷＧ…導波モード共振角度、θＲＰ…プラズモン共鳴角度、ｋｘ…波数ベクトル。
【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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