(57)【要約】【課題】フォトニック結晶の導波路において広い導波バンドを生成する。【解決手段】本発明の実施例のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００）は、一の格子定数を有する、実質的に円形の孔（３１０）の二次元周期格子、を備えたスラブ型フォトニック結晶（３１５）と；前記実質的に円形の孔に物理的に接触しないサイズ及び配列の実質的に非円形の断面を備えた孔（３２０）を有し、前記二次元周期格子内における導波路を定義する欠陥からなる実質的に直線状の列とを有する。【選択図】図３
2004046181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の格子定数を有する、実質的に円形の孔の二次元周期格子、を備えたスラブ型フォトニック結晶と；
前記実質的に円形の孔に物理的に接触しないサイズ及び配列の実質的に非円形の断面を備えた孔を有し、前記二次元周期格子内における導波路を定義する欠陥からなる実質的に直線状の列と；
を有することを特徴とするスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフォトニック結晶の分野に関し、更に詳しくは二次元フォトニック結晶デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトニック結晶（ＰＣ）は、特定の周波数範囲内の光の伝播を妨げることができる周期的な誘電性構造体である。フォトニック結晶は空間的に周期的変化をする屈折率を備えており、屈折率のコントラストが十分大きいと該構造体の光学スペクトル内にフォトニックバンドギャップを開くことができる。「フォトニックバンドギャップ」とは、フォトニック結晶を通る光の伝播が妨げられる周波数範囲のことである。三次元の空間的な周期性を備えるフォトニック結晶の場合、当該結晶のフォトニックバンドギャップ内にある周波数の光のあらゆる方向の伝播を妨げることができる。しかしながら、このような構造体の製造は技術的に困難である。これに代わる魅力的な選択肢は、面内で伝播のバンドギャップを備え、第３の次元では屈折率閉じ込めを用いる、有限な高さを有する二次元の周期的誘電性構造体であるスラブ型フォトニック結晶を利用することである。スラブ型二次元フォトニック結晶には、製造の容易性に加え、標準的な半導体プロセスのプレーナ技術を利用して製造できるという利点も存在している。
【０００３】
二次元では周期性を有し第３の次元では均質な二次元フォトニック結晶構造体の一例は、高さ方向で延伸すると共に面方向に周期性を有する空気充填円柱の周期格子を備えるバルク素材から製造することができる。二次元フォトニック結晶内での光の伝播は、円柱の半径、格子の間隔、格子の対称性、及びバルク及び柱素材の屈折率を含むいくつかのパラメータによって決定される。
【０００４】
フォトニック結晶の周期的構造体に欠陥を設ければ、その欠陥の場所に捕獲されると共に周囲フォトニック結晶素材のバンドギャップ内の共振周波数を備える局在電磁状態の存在が許される。フォトニック結晶内にこのような欠陥の列を設けることにより、光の制御と導波に使用できる導波路構造が生成される（例えば、非特許文献１を参照されたい）。フォトニック結晶内で伝播が妨げられる所与の周波数の光が、この欠陥領域内を伝播することができる。
【０００５】
スラブ型二次元フォトニック結晶導波路は、通常、スラブ本体内に埋め込まれた誘電性棒又は空気孔の配列の形態を有する二次元周期格子を有している。高導波効率は、漏れモードの存在しない（誘電性棒又は空気孔のそれぞれに対しての）導波路バンドの上端又は下端に近い狭い周波数領域においてのみ実現可能であり、通常、高導波効率は、導波路バンドの中心周波数の数％に過ぎない狭い周波数領域においてのみ実現される。従来の構成には、許容導波路バンドにおける低群速度の問題が存在しており、低群速度は、好ましくない不規則性や吸収現象を増大させる（非特許文献２及び非特許文献３を参照されたい）。
【０００６】
図１は、従来技術によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス１００のＸＹ平面図を示している。スラブ型フォトニック結晶１１５は、格子間隔ａを有する周期三角格子を形成するべく配列された円形孔１１０を備えており、これらの円形孔１１０には空気が充填されている。そして、格子の円形孔１１０を大きな円形孔１２０で置き換えることにより、Ｘ方向の列に沿って欠陥領域１２５が設けられており、リッジ導波路１７５からスラブ型フォトニック結晶デバイス１００内に光が結合される（スラブ型フォトニック結晶デバイス１００は、図１の線Ａ’、線Ｂ’、又は線Ｃ’にその端部を有することができる）。
【０００７】
【非特許文献１】
ジェー・ディー・ジョアノポウラス（Ｊ．　Ｄ．　Ｊｏａｎｎｏｐｏｕｌｏｓ）、他２名著、「フォトニック結晶（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ）」、（米国）、ニュージャージー州プリンストン（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ，　ＮＪ）プリンストン大学出版（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｐｒｅｓｓ）、１９９５年
【非特許文献２】
エス・ジー・ジョンソン（Ｓ．　Ｇ．　Ｊｏｈｎｓｏｎ）、他４名、「フォトニック結晶スラブにおける導波モード（Ｇｇｕｉｄｅｄ　Ｍｏｄｅｓ　ｉｎ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｓｌａｂｓ）」、フィジカルレビュー・ビー（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｂ）」、１９９９年８月１５日、第６０巻、第８号、ｐ．５７５１−５７５８
【非特許文献３】
エス・ジー・ジョンソン（Ｓ．　Ｇ．　Ｊｏｈｎｓｏｎ）、他３名、「フォトニック結晶スラブにおける線型導波路（Ｌｅｎｅａｒ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ　ｉｎ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｓｌａｂｓ）」、フィジカルレビュー・ビー（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｒｅｖｉｅｗ　Ｂ）」、２０００年９月１５日、第６２巻、第１２号、ｐ．８２１２−８２２１
【特許文献１】
米国特許出願公開第２００２／００４８４２２号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図２は、スラブ型二次元結晶デバイス１００の透過係数を周波数（分数ｃ／ａで表している）の関数として示している。ここで、ｃは光の速度であって、ａは格子間隔であり、円形孔１２０の半径は約０．４５ａであり、円形孔１１０の半径は約０．３ａである。曲線２１０は、バンドギャップにおいて低透過率を備え、許容バンドにおいて高透過率を備える導波していないケースを表している。曲線２０１は、リッジ導波路１７５が図１の線Ａ’で定義される端部においてスラブ型フォトニック結晶１１５に装着されたケースを表しており、曲線２０２は、リッジ導波路１７５が図１の線Ｂ’で定義される端部においてスラブ型フォトニック結晶１１５に接続されたケースを表している。そして、曲線２０３は、リッジ導波路１７５が図１の線Ｃ’で定義される端部においてスラブ型フォトニック結晶１１５に接続されたケースを表している。曲線２０３の透過率は約０．２５３ｃ／ａの周波数で最大値を示しており、導波路バンドは狭い。円形孔１２０の半径を０．５ａに拡大すると、円形孔１２０が接触して重なり始め、この結果、２次元結晶スラブ１００の平均誘電率の低下によって光波の閉じ込め効果が減少し、スラブ型二次元結晶デバイス１００の透過特性は急激に悪化する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、スラブ型フォトニック結晶の導波方向における欠陥として楕円形孔や長方形孔などの非円形孔を使用し、導波路バンドの中心周波数の１０％を超える範囲をカバーする広い導波バンドを生成する。これらの楕円形又は長方形の孔により、スラブ型フォトニック結晶内の欠陥列が形成されている。バンドがフラットになる導波路バンドの端部において低群速度が発生するため、高群速度を有する広い周波数範囲が存在している。楕円形及び長方形の孔により、円形孔と比べて格段に広い導波路バンド幅と高群速度が提供される。広範囲な楕円形及び長方形の形状で１０％を超える導波バンド幅が実現されている。動作周波数範囲が広いため、実用的な導波路における許容製造公差が大きくなり、スタブチューナー、アッド・ドロップフィルタ、曲げ導波路、及び分岐器を追加する際に許容される設計上の柔軟性も大きくなる。更には、高群速度により、導波路の伝播損失も軽減される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明による実施例の体表的なスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス３００のＸＹ平面図を示している。スラブ型フォトニック結晶３１５は、周期三角格子を形成するべく配列された円形孔３１０を備えている。周期ハニカム格子も使用可能である。これらの円形孔３１０は、スラブ型フォトニック結晶３１５を貫通してエッチングされており、通常、空気などの低誘電率素材が充填されている。ＸＹ平面内にバンドギャップを生成するには、通常、高誘電率コントラストが必要である。本発明によれば、例えば、Ｘ方向の列に沿って格子の円形孔３１０を楕円形孔３２０で置き換えることにより、欠陥領域３２５が作成され、これらの楕円形孔３２０には、通常、円形孔１１０と同一の誘電性素材が充填される。そして、図３の線Ａ、線Ｂ、又は線Ｃにおいて端部を備えるスラブ型フォトニック結晶デバイス３００内に、リッジ導波路３７５から光が結合される。
【００１１】
図４は、スラブ型フォトニック結晶デバイス３００のＸＺ断面図を示している。スラブ型フォトニック結晶３１５は、クラッド層４２２とクラッド層４２４間に挟持されている。通常、クラッド層４２２は、基板層４１０とスラブ型フォトニック結晶３１５の間に位置している（図２を参照されたい）。通常、スラブ型フォトニック結晶３１５は、シリコンやＩＩＩ―Ｖ族半導体などの空気よりも誘電率が高い素材から形成されている。Ｚ方向において屈折率閉じ込めを行うために、クラッド層４２２及び４２４は、通常、ＳｉＯ２又はスラブ型フォトニック結晶３１５の素材よりも誘電率が低いその他の素材である。尚、基板層４１０は、通常、機械的な支持を提供するべくスラブ型フォトニック結晶３１５と同一の素材から構成されるが、空気であってもよい。又、クラッド層４２４の上部に位置する層４１２は、通常、空気である。
【００１２】
スラブ型フォトニック結晶デバイス３００は、周波数がスラブ型フォトニック結晶３１５のバンドギャップ内の光を直線的に透過する能力を有している。このスラブ型フォトニック結晶デバイス３００の導波路バンドはいくつかの要素によって左右される。即ち、その他のパラメータを一定に維持しつつスラブ型フォトニック結晶３１５の厚さを大きくすると、実効誘電率が上昇してスラブ型フォトニック結晶デバイス３００の導波路バンドは低い周波数に移動する。そして、その他のパラメータを一定に維持しつつ円形孔３１０の断面を大きくすると、実効誘電率が低下してスラブ型フォトニック結晶デバイス３００の導波路バンドは高い周波数に移動する。
【００１３】
クラッド層４２２及び４２４の厚さを大きくすると、導波路バンドの位置が移動する。層４１２及び４１０が空気の場合には、クラッド層４２２及び４２４の厚さを大きくすると、導波路バンドの位置がゆっくりと低い周波数に移動した後に飽和し更に厚さを大きくしても導波路バンドの位置は移動しなくなる。一方、層４１０が空気でなく、例えば、シリコンの場合には、導波路バンドの位置はクラッド層４２２の厚さを大きくすると高い周波数に移動した後に飽和し更に厚さを大きくしても導波路バンドの位置は移動しなくなる。
【００１４】
有限差分時間領域法を使用し、このスラブ型フォトニック結晶デバイス３００の性能のシミュレーションをおこなう。このシミュレーションにおいては、リッジ導波路３７５によって光をスラブ型フォトニック結晶３１５内に結合する。そして、スラブ型フォトニック結晶としては代表的な厚さが約０．６ａのものを使用し、Ｘ方向に沿って円形孔３１０の列を１本分すべて除去して楕円形孔３２０で置き換える。計算においては、格子定数を固定する。例えば、約ａ／λ＝０．２６の値に導波路バンドが存在しており、透過波長λが約１．５５μｍであると理論的に表される場合には、格子定数ａとして約０．４μｍを選定する。計算においては、０．６ａの厚さと１２．９６の誘電率を有する誘電性スラブを使用する。このスラブは誘電率が２の厚さが半無限である素材上に配置される。そして、フォトニック結晶への光の結合に使用するリッジ導波路の幅は２．２８ａである。
【００１５】
図５に示すプロットにおいて、楕円形孔３２０は約０．３３ａの半短軸と約０．７４ａの半長軸を備えており（ここで、ａは格子定数である）、円形孔３１０は約０．３ａの半径を備えている。曲線５０１は、線Ａ（図３を参照されたい）で定義される左端部においてリッジ導波路３７５がスラブ型フォトニック結晶３１５に接触するケースの透過率対周波数特性を示しており、曲線５０２は、線Ｂ（図３を参照されたい）で定義される左端部においてリッジ導波路３７５がスラブ型フォトニック結晶３１５に接触するケースの透過率対周波数特性を示している。そして、曲線５０３は、線Ｃ（図３を参照されたい）で定義される左端部においてリッジ導波路３７５がスラブ型フォトニック結晶３１５に接触するケースの透過率対周波数特性を示している。図５のこれらのプロットから、約０．３３ａの短軸を備える楕円形孔のケースでは、線Ｃで定義される端部に沿ってフォトニック結晶３１５に結合するのは望ましくないことが明らかである。そして、線Ａ及び線Ｂのいずれに沿ってリッジ導波路３７５を結合するのかの選択は、透過光の周波数によって左右され、約０．２４５ｃ／ａよりも小さな狭いバンド内の周波数の場合には、曲線５０２が優れた透過率を示しているが、約０．２５ｃ／ａ〜約０．２７５ｃ／ａの周波数の場合には、透過率は曲線５０１のほうが優れている。尚、リッジ導波路とフォトニック結晶間の左右のインターフェイスは、この図５のすべてのケースにおいて同一である。
【００１６】
図６ａに示すプロットの場合には、楕円形孔３２０は約０．３７ａの半短軸と約０．７３８ａの半長軸を備えており（ここで、ａは格子定数である）、円形孔３１０は約０．３ａの半径を備えている。導波路バンドの幅は導波路バンドの中心周波数としてよいミッドバンド周波数の約０．１７６倍である。曲線６０１は、線Ａ（図３を参照されたい）で定義される左端部においてリッジ導波路３７５がスラブ型フォトニック結晶３１５に接触するケースの透過率対周波数特性を示しており、導波路バンドの下端において約０．８９の最大透過率を示している。曲線６０２は、線Ｂ（図３を参照されたい）で定義される左端部においてリッジ導波路３７５がスラブ型フォトニック結晶３１５に接触するケースの透過率対周波数特性を示しており、導波路バンドの上端において約０．８９の最大透過率を示している。そして、曲線６０３は、線Ｃ（図３を参照されたい）で定義される左端部においてリッジ導波路３７５がスラブ型フォトニック結晶３１５に接触するケースの透過率対周波数特性を示しており、約０．５の最大透過率を示している。図６ａのこれらのプロットから、約０．３７ａの短軸を備える楕円形孔３２０の場合に、線Ｃで定義される端部に沿ってスラブ型フォトニック結晶３１５に結合すると、通常、透過率が低くなり、有利ではないことが明らかである。
【００１７】
線Ｂでリッジ導波路３７５を結合すると、約０．２４ｃ／ａ〜約０．２８ｃ／ａの周波数バンドにおいて約０．５を超える大きな透過係数が示されており、線Ａでリッジ導波路３７５を結合した場合には、約０．２６ｃ／ａ〜約０．２８５ｃ／ａの周波数バンドにおいて約０．５を超える大きな透過係数が示されている。しかし、線Ｃでリッジ導波路３７５を結合すると、曲線６０３が示すように、対象のすべての周波数において透過係数は約０．５以下となっている。
【００１８】
図６ｂは、楕円形孔３２０が円形孔３１０に接触して重なった場合に発生する透過率に対する悪影響を示している。曲線６５１は、約０．３９ａの半短軸と０．８７２ａの半長軸を有する楕円形孔３２０の場合の透過率を示しており、曲線６５２は、約０．４１ａの半短軸と０．９１７ａの半長軸を有する楕円形孔３２０の場合の透過率を示している。いずれの場合にも、楕円形孔３２０は、円形孔３１０と接触して重なっている。（半短軸が大きくなるにつれ）この楕円形孔３２０と円形孔３１０間の重なりが大きくなると、光波の閉じ込め効果が減少するため、透過率が急激に低下することが明らかである。
【００１９】
図６ｃは、長軸／短軸比を約２．２３６に固定した楕円形孔３２０における（ミッドバンド周波数での導波路バンド幅）対（半短軸（単位：格子定数ａ））特性を示しており、曲線６５４は、ミッドバンド周波数での最大導波路バンド幅すなわち最大導波路バンド幅割るミッドバンド周波数が約０．１７６であることを示している。
【００２０】
図６ｄは、（ミッドバンド周波数での導波路バンド幅）対（長軸／短軸比）特性を示しており、半短軸は約０．３７ａに固定されている。長軸／短軸比を大きくすると、曲線６５６が示すように、バンド幅が大きくなる。これら図６ｃ及び図６ｄのいずれにおいても、スラブ型フォトニック結晶デバイス３００の透過率は、最大バンド幅に達した後に、例えば、図６ｂに示すように、楕円形孔３２０が円形孔３１０と重なり始めると急激に低下する。
【００２１】
本発明は、楕円形状の孔の使用に限定されるものではない。例えば、本発明の実施例によれば、楕円形孔３２０を長方形孔７２０で置き換えて図７に示すようなスラブ型フォトニック結晶デバイス７００を作成することが可能であり、円形孔７１０は０．３ａの半径を備えている。図８ａの曲線８１２及び８１５は、いずれも図７の線Ｂ’’で定義される端部に沿ってリッジ導波路３７５がスラブ型フォトニック結晶７１５に結合された場合の透過率対周波数特性を示している。曲線８１２は、０．５８ａの短辺と約１．３ａの長辺を備えた長方形７２０の場合の透過率対周波数特性を示しており、曲線８１５は、０．６２ａの短辺と約１．３８ａの長辺を備えた長方形７２０の場合の透過率対周波数特性を示している。透過率は、長方形７２０が円形孔７１０と接触して重なり始めるため、曲線８１５の方が劣っている。
【００２２】
図８ｂは、長方形の長さ／幅比を約２．２３６に固定した状態における（ミッド周波数での導波路バンド幅）対（長方形７２０の半幅（単位：格子定数））特性を示している。曲線８２１が示すように、最大バンド幅は約０．１６４である。
【００２３】
図８ｃは、（ミッド周波数での導波路バンド幅）対（長方形７２０の長さ／幅比）特性を示しており、長方形の半幅は０．２９ａである。
【００２４】
図９ａは、図３に示すスラブ型フォトニック結晶デバイス３００のバンド構造を示している。実線９１０及び９２０は、バンド端を示しており、線９０５は光円錐の境界を示している。図３の楕円形の線欠陥の場合には、３つの偶数モード９３８、９３９、及び９４０が存在しており、偶数モード９３９は低群速度を備えているが、偶数モード９４０及び９３９は高群速度を備えている。
【００２５】
図９ｂは、約０．５８ａの短辺と約１．３ａの長辺を備えた図７の長方形７２０のスラブ型フォトニック結晶デバイス７００のバンド構造を示している。長方形の線欠陥の場合には、偶数モード９４８及び９４９は、約０．２７ｃ／ａの周波数の近くで重なっており、これは単一モード用途において望ましくないモード混合が存在していることを示している。偶数モード９５０は、図９ａの偶数モード９４０に相当する。
【００２６】
図９ｃは、約０．６２ａの短辺と約１．３８ａの長辺を備えた図７の長方形７２０のスラブ型フォトニック結晶デバイス７００のバンド構造を示している。この場合にも、３つの偶数モード９６０、９５９、及び９５８が存在している。しかしながら、この図９ｃの構成の場合には、透過率は劣っている。
【００２７】
本発明によれば、楕円形孔３２０と長方形孔７２０によって円形孔１２０よりも格段に広い導波路バンドが提供される。すべてのケースを通じて、楕円形孔３２０や長方形孔７２０などの非円形孔間に重なりが生じると透過率が急激に低下する。又、透過率は、非円形孔と円形孔３１０又は７１０が重なった場合にも急激に低下する。しかしながら、広範囲の楕円形及び長方形孔において１０％を超える導波バンド幅が実現している。隣接する孔に近接する丸みをつけた長方形様の孔の場合にも、広い導波路バンドがもたらされる。
【００２８】
スラブ型フォトニック結晶デバイス３００又はスラブ型フォトニック結晶デバイス７００は、図１０ａ〜図１０ｅに示す本発明の実施例に従って組み立てることができる。開始構造は、シリコン（Ｓｉ）層１０１０とＳｉＯ２層１０１２を備えたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ：絶縁体上にシリコン膜を形成したもの）構造である。Ｓｉ層１０１０内にフォトニック結晶構造を組み立てる。通常、図１０ａに示すように、後続工程におけるＳｉ層１０１０のエッチング用のマスク層として機能させるべく薄いＳｉＯ２層１０１５をＳｉ層１０１０上に蒸着する。そして、図１０ｂに示すように、通常、薄いＳｉＯ２層１０１５上に代表的な約４００ｎｍの厚さで電子ビームレジスト層１０２０を蒸着する。その後、図１０ｃに示すように、電子ビームリソグラフィを使用してレジスト層１０２０を所望の格子孔パターンにパターニングする。そして、図１０ｄに示すように、反応イオンエッチングを使用して薄いＳｉＯ２層１０１５をエッチングし、所望の格子孔パターンを得る。この所望のマスクパターンを作成した後に、通常、図１０ｅに示すように、代表的にはＨＢｒを使用する制御エッチングにより、ＳｉＯ２層１０１５にエッチングされている格子パターンをＳｉ層１０１０に転写する。尚、Ｓｉ層１０１０は、オーバーエッチングされ、ＳｉＯ２層１０１２内に貫通する。この制御エッチングの後に完成したスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの側面が図１０ｅに示されている。
【００２９】
スラブ型フォトニック結晶デバイス３００又はスラブ型フォトニック結晶デバイス７００は、本発明の実施例により、図１１ａ〜図１１ｆに示すように組み立てることができる。通常、図１１ａに示すように、後続工程におけるＧａＡｓ層１１１０のエッチング用のマスク層として機能させるべく薄いＳｉＯ２層１１１５をＧａＡｓ層１１１０上に代表的な約２００ｎｍの厚さで堆積し、ＧａＡｓ層１１１０をＡｌＧａＡｓ層１１１２にアタッチする。そして、図１１ｂに示すように、薄いＳｉＯ２層１１１５上に代表的な約４００ｎｍの厚さで電子ビームレジスト層１１２０を堆積する。その後、図１０ｃに示すように、電子ビームリソグラフィを使用してレジスト層１１２０を所望の格子孔パターンにパターニングする。そして、図１１ｄに示すように、ＣＨＦ３による反応性イオンエッチングを使用して薄いＳｉＯ２層１１１５をエッチングし、所望の格子孔パターンを得る。この所望のマスクパターンの作成後、図１１ｅに示すように、通常、Ｃｌ２を使用する反応性イオンエッチングにより、ＳｉＯ２層１１１５にエッチングされている格子パターンをＧａＡｓ層１１１０に転写する。そして、ＡｌＧａＡｓ層１１１２のスチーム酸化プロセスを実行し、層１１１２をＡｌＯ２に変換して適切な屈折率（〜１．５）を得る（図１１ｆ）。
【００３０】
以上、特定の実施例に関連して本発明を説明したが、以上の説明から多数の代替、変更、及び変形が存在することが当業者には明らかであろう。従って、添付の請求項の精神と範囲内に含まれるそのようなすべての代替、変更、及び変形は本発明に包含される。
【００３１】
なお、本発明の広範な実施可能性に鑑み、以下に本発明の実施態様の一部を開示して、大方の参考に供する。
【００３２】
（実施態様１）
一の格子定数を有する、実質的に円形の孔（３１０、７１０）の二次元周期格子、を備えたスラブ型フォトニック結晶（３１５、７１５）と；
前記実質的に円形の孔に物理的に接触しないサイズ及び配列の実質的に非円形の断面を備えた孔（３２０、７２０）を有し、前記二次元周期格子内における導波路を定義する欠陥からなる実質的に直線状の列と；
を有することを特徴とするスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００３３】
（実施態様２）
前記実質的に円形の孔のそれぞれは、前記格子定数の約０．３倍の半径を備える実施態様１に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００３４】
（実施態様３）
前記実質的に非円形の断面は楕円である実施態様１に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００３５】
（実施態様４）
前記楕円（３２０）は、長軸／短軸比が約２〜２．４の長軸と短軸を備える実施態様３に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００３６】
（実施態様５）
前記実質的に非円形の断面は長方形（７２０）である実施態様１に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００３７】
（実施態様６）
前記スラブ型フォトニック結晶（３１５、７１５）は、シリコンからなる実施態様１に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００３８】
（実施態様７）
前記二次元周期格子は三角格子である実施態様１に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００３９】
（実施態様８）
前記円形の孔（３１０、７１０）には空気が充填されている実施態様１に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【００４０】
（実施態様９）
前記スラブ型フォトニック結晶はＧａＡｓからなる実施態様１に記載のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイス（３００、７００）。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの平面図である。
【図２】図１の従来技術によるデバイスの透過率対周波数特性のグラフである。
【図３】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの平面図である。
【図４】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの側面図である。
【図５】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの透過率対周波数特性のグラフである。
【図６ａ】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの透過率対周波数特性のグラフである。
【図６ｂ】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの透過率対周波数特性のグラフである。
【図６ｃ】本発明の実施例の（ミッドバンド周波数でのバンド幅）対半短軸特性のグラフである。
【図６ｄ】本発明による実施例の（ミッドバンド周波数でのバンド幅）対（長軸／短軸比）特性のグラフである。
【図７】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの平面図である。
【図８ａ】本発明による図７のスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスの透過率対周波数特性のグラフである。
【図８ｂ】本発明による図７の実施例の（ミッドバンド周波数でのバンド幅）対半幅特性のグラフである。
【図８ｃ】本発明による図７の実施例の（ミッドバンド周波数でのバンド幅）対（長さ／幅比）特性を示すグラフである。
【図９ａ】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスのバンド構造を示す図である。
【図９ｂ】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスのバンド構造を示す図である。
【図９ｃ】本発明によるスラブ型二次元フォトニック結晶デバイスのバンド構造を示す図である。
【図１０ａ】絶縁体ウエハ上にシリコン膜を使用する本発明の実施例を組み立てるための開始構造の側面図である。
【図１０ｂ】図１０ａの開始構造上に形成された電子ビームレジストマスク層を示す図である。
【図１０ｃ】電子ビームレジスト層をパターニングした後の構造を示す図である。
【図１０ｄ】後続工程におけるシリコン層のエッチング用のマスクを形成するべくＳｉＯ２層をエッチングした後の構造を示す図である。
【図１０ｅ】本発明によるエッチング後の完成した実施例の構造を示す図である。
【図１１ａ】ＧａＡｓ基板を使用する本発明による実施例製造用の開始構造の側面図である。
【図１１ｂ】図１１ａの開始構造に形成された電子ビームレジスト層を示す図である。
【図１１ｃ】電子ビームレジスト層をパターニングした後の構造を示す図である。
【図１１ｄ】後続工程におけるＧａＡｓ層のエッチング用のマスクを形成するべくＳｉＯ２層をエッチングした後の構造を示す図である。
【図１１ｅ】ＧａＡｓ層をエッチングした後の構造を示す図である。
【図１１ｆ】アルミニウム含有層を酸化した後の完成した構造を示す図である。
【符号の説明】
３００、７００　スラブ型二次元フォトニック結晶デバイス
３１０、７１０　円形孔
３１５、７１５　スラブ型フォトニック結晶
３２０、７２０　非円形孔
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１０ｄ】
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【図１０ｅ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１１ｄ】
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【図１１ｅ】
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【図１１ｆ】
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