(57)【要約】  バンドギャップ不連続は、プランクスペクトル分布の主放射波長近くの領域の熱エネルギを捕捉し、このエネルギをこれが放射される異なるスペクトル領域へ転送するために、光子結晶（ＰＣ）14を横切って伝播される。単一のバンドギャップの幅を超えて周波数シフトの範囲を拡張するために、固有の制御パラメータ（例えば格子幾何学形状係数、散乱素子幾何学形状係数、屈折率の変化）はバンドギャップ勾配18を形成するためＰＣを横切って空間的に変化される。熱的に発生された電磁エネルギが集中される赤外線波長領域で開始し、長波長領域の方向へ伝播するバンドギャップ不連続の伝播は局部的に熱電磁放射を捕捉し、これを周波数で下方にシフトし、低い周波数熱電磁放射を次の領域へ押しやる。同じ原理は周波数をより短い波長へシフトするのにも適用される。ＰＣベースのパワーの組合せおよび導波体構造30は、シフトされた放射を組合せ、アンテナまたは出口開口32へ誘導するように同じまたは周辺の構造中に構成されることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電磁放射（70）のスペクトル分布を変更するために光子結晶（ＰＣ）（14）を通してバンドギャップ不連続（27）を伝播するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
さらに、熱電磁放射を強化するためのＰＣの加熱（20）を含んでいる請求項１記載の方法。
【請求項３】
ＰＣはバンドギャップ勾配（18）を有し、前記伝播するバンドギャップの不連続はバンドギャップ勾配の１端部においてスペクトル分布（70）のＩＲ帯域のピーク近くで熱エネルギを捕捉し、これをバンドギャップ勾配の他方の端部において別の特別な帯域（74）へ転送する請求項１記載の方法。
【請求項４】
バンドギャップ勾配は区分的なステップの連続（52a-52n）である請求項３記載の方法。
【請求項５】
さらに、共振欠陥空洞（106）のフィールドを使用して、変更されたスペクトル分布のピークにおいて熱電磁放射を集め、そこに蓄積された放射を導波体（110）へ集合的に放出する請求項１記載の方法。
【請求項６】
熱電磁放射（70）のプランクスペクトル分布のＩＲ帯域近くに少なくとも１つのバンドギャップ（52a）を生成する固有の制御パラメータを有する光子結晶（ＰＣ）（14）と、
パルス（24）をＰＣに供給して、ＰＣを通ってバンドギャップ不連続（27）を伝播するように固有の制御パラメータに作用し、プランクスペクトル分布を変更するソース（32）とを具備している放射源。
【請求項７】
さらに、ＰＣを加熱するヒータ（20）を具備している請求項６記載の放射源。
【請求項８】
固有の制御パラメータはＩＲ帯域のプランクスペクトル分布のピーク近くに位置されている第１の領域（50a）中に第１のバンドギャップ（52a）を生成し、第２の領域（50b）中に第２のシフトされたバンドギャップ（52b）を生成し、別のスペクトル帯域中に位置されるＮ番目のシフトされたバンドギャップ（52n）を生成するためＰＣを横切って空間的に変化し、ＰＣを通って前記伝播するバンドギャップ不連続は各領域の各帯域の熱エネルギを捕捉し、波長シフトされた放射を次の領域へ押しやる請求項６記載の放射源。
【請求項９】
さらに、熱エネルギを集め、そのエネルギを導波体（110）へ放出してアンテナ（112）へ誘導するために、複数の欠陥空洞（106）を具備している請求項６記載の放射源。
【請求項１０】
欠陥空洞は変更されたスペクトル分布（74）のピークに同調される局部共振器である請求項９記載の放射源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＴＨｚまたはその他の周波数の電磁放射源としての光子結晶の使用に関し、特に熱電磁放射のスペクトル分布を変更するための光子結晶を通るバンドギャップ不連続のダイナミックな伝播に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は米国特許法第１２０条の規定により、2004年10月７日出願の米国特許出願第10/960,679号（発明の名称“Thermally Powered Terahertz Radiation Source Using Photonic Crystals”）の特典を主張しており、その全体がここで参考文献とされている。
【０００３】
非常に適切な温度で、小さい物体は顕著な自由なエネルギを有し、それは可視、赤外線（ＩＲ）、ＴＨｚ等を含む広いスペクトル帯域を横切る熱電磁放射の形態で放射される。完全な黒体エミッタでは、熱電磁放射は図１に示されているプランクスペクトル分布10にしたがっている。黒体エミッタは温度に依存して、約５−１０μｍのＩＲ帯域で１次放射波長（ピーク）12を有する。通常の材料はより複雑な放射スペクトルを有する可能性があるが、全ての周波数帯域を均等に横切って分布されるのではなく放射ピークに対する上限としてプランク分布を常に維持する。
【０００４】
光子結晶（ＰＣ）構造は１、２または３次元で局部的な屈折率の周期的な高コントラスト変調（または非磁性材料における誘電定数）を含んでいる。下に位置する材料、処理、製造、同調機構が良好に開発されている（例えばC. Lopez、Advanced Materials 15、1679 (2003)参照）。それぞれの屈折率の間で十分なコントラストを有する任意の２つの物質は、光子波長の特定の範囲の光子バンドギャップ（ＰＢＧ）を生成するため、構成物質の特定の幾何学形状、間隔、形状により安定な周期的整列で位置されることができる。このような構造で伝播する電磁放射は格子アレイからの多重ブラグ散乱を受ける。ある状態では、多重散乱波は破壊的に干渉し、「バンドギャップ」と呼ばれる（半導体物理学からの借用語）波長の広い帯域にわたって最小の透過が生じる。ＰＢＧは透過が全ての偏波および波長帯域内の全ての入射角度に対して阻止されるとき完全であると呼ばれる。ＰＣ材料はＰＢＧを開くか閉じるか、或いはバンドギャップのエッジをシフトするためにアクチブに制御されることができる。これは屈折率のコントラストを変調し、幾何学的配置を変更させるか、或いは散乱する物体の対称性を変化させることにより実現されることができる。その周期性を維持するがその格子間隔を変更するような方法で周期的な格子が歪を受けるならば、その変形は単に対称性パラメータを変更し、それによってバンドギャップのエッジをシフトする。或いは、周期的な格子が不規則な格子変形を生成するような方法で歪を受けるならば、バンドギャップはオフに切り換えられることができる。
【０００５】
物体のプランクスペクトル分布は物体がＰＣであるときに変更されることができる。ＰＢＧの存在はある波長帯域で放射されるパワーを抑制し、他の波長帯域で放射されるパワーを増強するために使用される（Z. Li、Physical Review B 66、R241103 (2002)と、S. Lin等、Physical Review B 62、R2243 (2000)）。この効果はバンドギャップがプランクスペクトル分布の主ピーク（例えば５−１０μｍ）周辺に位置されるときに最も明白である。３次元（３Ｄ）ＰＣは熱電磁放射を変更するために異なる周波数帯域間で光子の状態密度（ＤＯＳ）の強力な再分布を誘起する。前述のLiは短波長領域の低いＤＯＳ帯域に大きさの順序の強化を与えるためにＰＣのＤＯＳを設計した。このことにより適度の空洞温度に対して可視波長帯域（約０．５μｍ）で熱電磁放射の非常に強化された放射が生じる。
【０００６】
E. J. Reed等、Physical Review Letters 90、203904 (2003a)；E. J. Reed等、Physical Review Letters 91、133901 (2003b)；E. J. Reed等、2004年10月26日出願の米国特許第6,809,856号明細書（発明の名称“Shock-wave Modulation and Control of Electromagnetic Radiation”）には、外部の単一の周波数レーザからＰＣ中へ注入された単一周波数の電磁放射の（上方向および下方向の）周波数シフト技術を開示している。Reed等はＰＧＢを有するＰＣ中の格子歪の伝播（または屈折率の変化）をシミュレートすることによって一時的に変化するＰＣの特別な形態を検討している。入射光は反対方向で移動する衝撃波（即ち上方向にシフトされた第１のバンドギャップ）に遭遇し、光が衝撃波の上に乗り、バンドギャップをより高い周波数へ押しやるように後方に反射される。それらの構造では、入射放射はＰＣの最初の静的バンドギャップの幅に限定された周波数シフトを有する可視スペクトルに制限された。後の刊行物（Reed 2003b）では、彼らは材料の誘電定数における圧縮誘起波による下方への周波数シフトを示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＴＨｚ周波数システムの適切な構成における主な障害の１つは通常のＴＨｚソースの限定された出力パワーである。大部分のシステムは光学技術によりＴＨｚ放射を発生しているが、これらは大型のレーザと、複雑な光学ネットワークと、冷却システムを必要とする。ＰＣ構造を使用するＴＨｚ放射の発生についての他の報告も存在する。Lu等はIEEE Journal of Quantum Electronics 38, 481 (2002)において、非線形のＰＣにおける光学的な整流について説明しており、これはポンプ光を必要とし、それをほぼ１％の効率でＴＨｚへ変換する。Iida等のCLEO-QELS 2003 Conference Paper CMI2 (2003)ではＰＣの高いＱ欠陥空洞中に光混合アンテナを配置している。
【０００８】
これらの方法にはコンパクトで信頼性があり廉価な放射源を提供するものはなく、ＴＨｚ及びその他の周波数でソース電磁エネルギへ帯域幅及び周波数を変化させる能力を提供するものもない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は熱電磁放射のプランクスペクトル分布を変更するためにＰＣを設計し、ダイナミックに制御し、特に主要放射波長をシフトし、シフトされたピーク周辺により多くのエネルギを集中するように再成形する方法を提供する。この方法はＴＨｚ及びその他の周波数のソース電磁放射に対する帯域幅及び周波数可変能力を有するコンパクトで信頼性のある廉価な廉価のソースを構成するためにＰＣの内部熱エネルギを使用する。これらのソースは生物学的および／または化学的感知、生物医学的及びその他のイメージングシステム、分光学、無人航空ビークルシステム、自動化されたトラフィックプロダクトのような多くの応用で大きな影響を与える。
【００１０】
分布のシフトおよび再成形はプランクスペクトル分布の主放射波長近くの領域の熱エネルギを捕捉し、そのエネルギをそれが放射される異なるスペクトル領域へ転送するためにＰＣを横切ってバンドギャップ不連続を伝播することによって実現される。熱放射の強度は単にＰＣを加熱することにより強化されることができる。ＰＣはそのＰＣを横切ってバンドギャップを生成する固有の制御パラメータ（例えば格子幾何学形状係数、散乱素子幾何学形状係数、屈折率の変化）を含んでいる。“パルス”の供給は伝播するバンドギャップ不連続を生成するために制御パラメータに作用する。
【００１１】
例えば、機械的なパルスはＰＣを通る衝撃波を生成するために格子定数を圧縮する。その代わりに磁気パルスはバンドギャップの不連続を生成するために高い透磁性材料における光学的な屈折率を変化する。“パルス化された”方法で制御パラメータを変更する他の機構には、格子の対称性（位相変化）、または圧縮または精細化（rarification）或いは電界による材料の誘電定数の短距離変化が含まれている。
【００１２】
単一のバンドギャップの幅を超えて周波数シフトの範囲を拡張するために、制御パラメータはＰＣの軸に沿って移動するときに漸進的に変化するバンドギャップ勾配を形成するためにＰＣを横切って空間的に変化される。軸に沿って伝播し、熱的に発生された電磁エネルギが集中される短いＩＲ波長領域で開始し、長波長領域の方向へ伝播するバンドギャップ不連続は局部的に熱電磁放射を捕捉し、これを周波数において下方向にシフトし、低い周波数熱電磁放射を次の領域へ押しやる。同じ原理は周波数をより短い波長へシフトするために適用される。
【００１３】
ＰＣベースのパワー結合及び導波構造は、シフトされた放射を結合し、アンテナまたは出口開口へ誘導するように同じまたは周辺の構造中に構成されることができる。１実施形態では、シフトされたピークで共振するように設計された複数の欠陥空洞はピーク周辺の狭い帯域にエネルギを集中するように最後の勾配ステップでＰＣを横切って隔てられる。エネルギレベルが増加すると、次のパルスは空洞を結合させ、エネルギを導波体へ解放させ、アンテナへ出力させる。ソースはそれぞれのその後のパルスで幾つかのエネルギを解放するか、大きいパルスで全ての記憶されたエネルギを解放するように構成されることができる。種々の幾何学形状及びアーキテクチャはパワーの結合及び導波体構造を構成するために使用されることができる。例えば欠陥空洞の付加的な行が第１の行により捕捉されなかった任意の残留エネルギを捕捉するために使用されることができる。その代わりに、複数の行がそれぞれの勾配ステップで形成され、異なるディスクリートな波長でエネルギを出力するために“タップ”で取出されることができる。
【００１４】
本発明のこれら及び他の特徴および利点は添付図面を伴った以下の好ましい実施形態の詳細な説明から当業者に明白であろう。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、熱電磁放射のプランクスペクトル分布を変更するためにＰＣを設計しダイナミックに制御し、特に主要放射波長をシフトし、シフトされたピーク周辺により多くのエネルギを集中するように再成形する方法を開示する。この方法はＴＨｚ及びその他の周波数の電磁エネルギを供給するための帯域幅及び周波数可変能力を有するコンパクトで信頼性があり廉価なソースを構成するのに有用である。これらのソースは例えば生物学的および／または化学的感知、生物医学的及びその他のイメージングシステム、分光学、無人の航空ビークルシステム、訓練装置、自動化されたトラフィックプロダクトのような多くの応用で大きく影響する。
【００１６】
前述のLiおよび前述のLinの文献はＩＲ領域における放射を抑制し、可視波長帯域（約０．５μｍ）の熱放射を非常に強化するためのＤＯＳの設計を教示している。これらの原理は2004年10月７日提出の同時係属出願の“Thermally Powered Terahertz Radiation Source Using Photonic Crystals”ではピーク放射をより長い波長（例えばＴＨｚ領域）にシフトするように拡張された。前述のReed等の文献は衝撃波をＰＣに与えることを教示しており、それにおいてはレーザがＰＣバンドギャップの幅より大きくない予め定められた量だけ周波数を（上方向または下方向に）シフトすることができるように、単一周波数の電磁放射が外部源から反対方向で注入される。
【００１７】
本発明では、熱電磁放射のプランクスペクトル分布を効率的にシフトし、再成形するようにＰＣを設計し、ダイナミックに制御するためにこれらの原理を適用し、拡張した。それらの放射はＰＣを加熱するために非常に廉価な熱源を使用して強化されることができる。その結果として、前述のLiと前述のLinの文献の能力を遥かに超える帯域幅及び周波数可変能力を有するコンパクトで信頼性があり廉価な放射源が得られる。さらに、プランクスペクトル分布のダイナミック制御をＰＣを横切る「バンドギャップ不連続の伝播」へ一般化した。これはＰＣを横切って伝播するバンドギャップ不連続を生成するために固有の制御パラメータ（例えば格子幾何学形状係数、散乱素子幾何学形状係数、屈折率の変化）に作用するパルスを供給することにより実現される。「衝撃波」の生成は単なる１つの特定の実施形態である。ＰＣ中にバンドギャップ「勾配」を生成することによって、有効な帯域幅を拡張し、ＴＨｚ領域とその他の周波数のソース放射に必要な周波数可変能力を与え、それによって、伝播するバンドギャップの不連続は熱電磁放射を局部的に捕捉し、これを周波数において下方向（上方向）にシフトさせ、次の領域へ低い周波数(高い周波数)の熱電磁放射を押しやる。バンドギャップ勾配を有して設計された空間的に可変のＰＣは外部の電磁放射源と組み合わせて使用されることもできる。本発明はまた、狭い帯域のシフトされたパルス放射を組合せて、アンテナに誘導するためにＰＣベースのパワー結合および導波体構造を提供する。
【００１８】
図２乃至６に示されているように、熱電磁放射源14はバンドギャップ勾配18を有して構成される３次元ＰＣ16を含んでいる。特定のソースまたは応用の要求にしたがって、ヒータ20は熱電磁放射の強度を強化するようにＰＣを加熱するために使用されることができる。パルス発生器22はＰＣの軸26に沿って伝播するバンドギャップ不連続を生成するために、パルス24のシーケンスをＰＣ16へ供給する。熱的に発生された電磁エネルギが集中されるＩＲ波長領域で開始し、長波長領域方向へ伝播して、伝播するバンドギャップ不連続27は局部的に熱電磁放射を捕捉し、それを周波数において下方向にシフトし、低い周波数の熱電磁放射を処理が反復される次の領域に押しやる。累積的な効果は１次放射波長をシフトし、プランク分布を再成形して、放射28のピーク近くにより多くのエネルギを集中する。第１のバンドギャップがより多くの熱エネルギを捕捉するためにプランクピークを通過する長いＩＲ領域に位置されることが好ましい場合を除いて、同じ原理が周波数をより短い波長にシフトするために応用することができる。ＰＣベースのパワーの結合および波長構造30は、シフトされた放射28を組合せてアンテナ32へ誘導する同じまたは周辺のＰＣ構造中に構成されることができ、アンテナ32ではこの放射はパルス熱電磁放射のビーム34として放射される。放射コアはこの構造なしで構成されることができる。
【００１９】
ＰＣ16は散乱素子と充填領域40との間の屈折率コントラストを有する周期的な格子38中に散乱素子36を含んでいる。格子の幾何学形状係数（対称性および間隔定数）、散乱素子の幾何学形状係数（対称性、方位及び寸法定数）および屈折率の変化（格子の充填及び散乱素子）を含んでいる固有の制御パラメータはＰＣ16中にバンドギャップを生成するように設計されている。図３の（ａ）および（ｂ）に示されているように、下に位置するプランクスペクトル分布44のピーク近くに位置されるバンドギャップ42はＩＲバンド46中の熱放射を抑制し、変更されたスペクトル分布48のもっと長い波長における放射を強化する。
【００２０】
図４に示されているように、１実施形態では、バンドギャップ勾配18は区分的なステップの連続構成を有している。ＰＣはＮ個の空間的領域50a、50b、…50nに分割され、そこで制御パラメータは異なるバンドギャップ52a、52b、…52nを生成するように設計されている。これは格子定数を変更するために例えば標準的な「ウッドパイル」Ｓｉ構造を空間的に変化させることにより行われることができる。代わりに、連続的なバンドギャップ勾配53は沈降オパール構造プロセスを使用して構成されることができ、ここで連続的に増加する半径を有するＳｉまたはＳｉＯ２球面が逐次的に配置されている。通常、多くの既知のＰＣ構造の１つが使用されることができる。
【００２１】
ＩＲ帯域から熱エネルギを区分的なステップ構造でそれより長い波長（例えばＴＨｚ領域）へシフトするために、第１のバンドギャップ52aは大部分の熱エネルギを捕捉するために、下に位置するプランク分布のピークの近く、好ましくは短いＩＲ領域の方向にピークの左に位置される。第２乃至第Ｎのバンドギャップ52b…52nはより長い波長に位置され、それによってバンドギャップ勾配18を生成する。各領域と各バンドギャップの幅は領域の数、所望の周波数シフト、供給されるパルスの強度に依存する。例えば各バンドギャップ52b…52nが２５％の分数的なバンドギャップ幅（バンドギャップ中心周波数によって除算されたバンドギャップ周波数幅）を有するならば、約Ｎ＝１５のステップが赤外線領域（２６ＴＨｚ−５２ＴＨｚ）から１ＴＨｚへ周波数をシフトするために必要とされる。
【００２２】
図５に示されているように、ＰＣを横切って伝播するパルス56の供給は、伝播するバンドギャップ不連続27を生成するために、パルス内のバンドギャップ52eをバンドギャップ58eへシフトするために制御パラメータに作用する。この例では、機械的なパルス56はバンドギャップを上方にシフトするために格子（間隔）定数を圧縮し、ＰＣを通って伝播する衝撃波（および27）を生成する。その代わりに、磁気パルスが磁気動乱を生成するために屈折率を変化させる。その他の格子形態および／または屈折率変化の組合せが前述したように適切である。周波数における下方向のシフトを生成するために、バンドギャップ不連続波は誘電定数の増加を生成する。バンドギャップ勾配構造を通って伝播するバンドギャップ不連続の概念は、バンドギャップ不連続の詳細に応じて周波数を上方または下方にシフトするために使用されることができる。
【００２３】
バンドギャップ58eがＰＣを通って伝播するとき、バンドギャップ52eのほぼ上部に対応する波長で放射される熱エネルギ60は、衝撃波27の前面により捕捉され、前方に押し出される。衝撃波面62が領域50eと50fとの間の境界64に到達し、衝撃波面のバンドギャップレベル“ａ”が少なくとも次の領域52fのバンドギャップレベル“ｂ”に一致するとき、熱エネルギ60は次の領域に転送され、バンドギャップ52fの上部にほぼ対応する長い波長にシフトされる。定義により、熱エネルギはバンドギャップ中に存在することができない。それ故、衝撃波がＰＣを伝播するとき、熱エネルギは“ステップ”をさらに長い波長へ押し上げる。
【００２４】
図６に示されているように、バンドギャップ勾配を有して設計されたＰＣを横切るバンドギャップ不連続の伝播は熱電磁放射のプランクスペクトル分布70を変更する。特に、プランクスペクトルのピーク近くのＩＲ帯域のエネルギが捕捉され、連続的にそれより長い波長帯域へ転送される。このプロセスは主要な放射波長をシフトするだけでなく、ピーク近くに、より多くの熱エネルギを集中することによって分布を再成形する。図６に示されているように、プランク分布のピーク近く（好ましくは下）に第１のバンドギャップを位置させることによって、相当量の熱エネルギがさらに長い波長λ１へ転送され、それによってスペクトル分布72はλ１において狭いピークを有する。各連続的なステップで、波長は上方にシフトされ、ピークの強度は増加し、ピークは狭まり、テールは抑制され、最後のステップで変更されたスペクトル74を発生する。熱エネルギは各ステップで累積されるが、ほとんどのエネルギは第１のステップまたはステップの対で捕捉される。それ故、第１のＰＢＧの設計及び配置位置を最適化することが非常に重要である。連続的な各ステップで、バンドギャップが下方に位置するプランク分布のピークから更に離れて位置され、その強度は高い波長で迅速に減少する。
【００２５】
図７ａに示されているように、例示的な実施形態はＰＣ80を含んでおり、それにおいて格子定数（散乱素子間の間隔）は区分的なステップの連続的なバンドギャップ勾配82を生成するように設計され空間的に変化されている。ＰＣの第１の領域84aはプランク分布88のピーク近く（好ましくは下方）のＰＧＢ86a位置に対応する比較的小さい格子定数を有する。
【００２６】
機械的パルスをＰＣへ供給すると、格子定数92を圧縮し誘電定数をシフトし、それによって屈折率を変化する衝撃波90が生じる。屈折率の変化は格子定数の圧縮より効果があり、実質的な効果はバンドギャップを更に長い波長へシフトする。熱電磁放射はその波長がＩＲ領域からＴＨｚ領域へ増加されるとき、移動する衝撃波／ＰＣ境界内で捕捉される。図７ｂに示されているように、別の実施形態は格子定数（散乱素子94間の間隔）が連続的なバンドギャップ勾配95を生成するように設計され空間的に変化されているＰＣ93を含んでいる。
【００２７】
放射コアはＰＣベースの導波およびパワー結合構造30により適切に包囲されるか、それに添付され、それによって放射されたエネルギは効率的に集められ、出力アンテナ32へ導かれる。ＰＣ層はコアから出力アンテナへの放射の効率的な結合を実現するために所望の周波数帯域にバンドギャップを有するように適切に設計される。種々の幾何学形状及びアーキテクチャが応用にしたがって使用されることができる。
【００２８】
図８に示されているように、放射コア102により放射される（上方にシフトされ集中される）熱電磁放射100はＰＣ層104へ結合され、ここでシフトされたピークで共振するように設計された複数の欠陥空洞106は、ピーク周辺の狭い帯域にエネルギを集めるために衝撃波108の伝播方向に直交してＰＣを横切って隔てられる。エネルギレベルが成長すると、ｍ番目毎のパルスによって（ｍは空洞のＱにより決定される）、空洞106はエネルギを結合し、導波体110およびアンテナ112へエネルギを解放させ、アンテナ112はパルス放射ビーム114を放射する。ソースは、ｍ番目のパルス毎に幾らかまたは全ての蓄積されたエネルギを解放するように構成されることができる。欠陥空洞106の付加的な行は第１の行により捕捉されなかった任意の残留エネルギを捕捉するために使用されることができる。
【００２９】
図９に示されているように、欠陥空洞の行は、放射コア自体の空間的に可変のＰＣ124のそれぞれの領域122  Ｎ、Ｎ−１、…に形成され、それぞれの導波体126、128とアンテナ130,132に結合されることができ、熱放射133から複数のディスクリートな周波数を抽出する。別の代わりの実施形態では、一体化する空洞134はビームを一体化し連続的な熱電磁放射を提供するためにアンテナに結合されることができる。
【００３０】
前述の線形の幾何学形状に加えて、図１０に示されているような円筒形構造150が可能であり、バンドギャップ不連続は構造の内部表面152から外部表面154へ伝播する。この場合には、パルスはシリンダの軸に沿って位置されているワイヤ156を加熱することにより発生されることができる。放射は放射を集め再誘導するための共振欠陥空洞なしに外部表面154全体から放射される。多くの他の可能な幾何学形状の整列が存在し、例えば球面配置を含むバンドギャップ勾配に対して存在する。
【００３１】
本発明の幾つかの例示的な実施形態を示し説明したが、多くの変形及び別の実施形態が当業者により行われよう。このような変形及び別の実施形態が考慮され、特許請求の範囲で規定されているように本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】所定の温度における黒体オブジェクトからの典型的なプランクスペクトル分布の図。
【図２】バンドギャップ不連続がそのプランクスペクトル分布を変更するために３次元ＰＣを通して伝播する放射源の図。
【図３】第１の勾配ステップと、下の位置するプランク分布と、変更された分布に対するＰＧＢの図。
【図４】勾配ＰＣのバンドギャップ図。
【図５】ＰＣを通るバンドギャップ不連続の伝播を示すバンドギャップ図。
【図６】本発明によるシフトされたプランクスペクトル分布の図。
【図７ａ】区分的なステップの連続を通る衝撃波の伝播を示す図。
【図７ｂ】連続的なＰＣを通る衝撃波の伝播を示す図。
【図８】パワーの結合および導波体構造の図。
【図９】別のパワーの結合および導波体構造の図。
【図１０】バンドギャップ不連続が構造の内部表面から外部表面へ伝播する円筒形ＰＣの図。
【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７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2008527716.tif 000015