(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入射面及び出射面のうち少なくともいずれかとなる端面を含む光伝送路に、前記光伝送路に入力する光及び出力する光のうち少なくともいずれかを制御する光制御部を形成する方法であって、
ホトニック結晶の材料となる微粒子を含む溶液を、前記端面が位置する空間部に入れ、前記端面に前記ホトニック結晶を成長させることにより、前記ホトニック結晶を含む前記光制御部を前記端面に形成する、光制御部の形成方法。
【請求項２】
前記端面に前記ホトニック結晶を成長させているとき、前記ホトニック結晶の光学特性を測定する、請求項１記載の光制御部の形成方法。
【請求項３】
前記測定に基づき前記ホトニック結晶が所定の光学特性を有すると判断されたとき、前記溶液に所定波長の光を照射し、前記溶液をゲル化させることにより、可塑性を有する半固化の前記光制御部を前記端面に形成する、請求項２記載の光制御部の形成方法。
【請求項４】
前記溶液をゲル化させることにより、可塑性を有する半固化の前記光制御部を前記端面に形成する、請求項１記載の光制御部の形成方法。
【請求項５】
前記空間部の前記溶液を放置して前記微粒子を自然に配列させることにより、前記端面に前記ホトニック結晶を成長させる、請求項１〜４のいずれかに記載の光制御部の形成方法。
【請求項６】
前記溶液中の前記微粒子に静電気を帯電させ、前記微粒子に作用する重力と前記微粒子同士の静電気力とのバランスにより、前記端面に成長させる前記ホトニック結晶の成長方向及び成長速度の少なくともいずれかを制御する、請求項１〜５のいずれかに記載の光制御部の形成方法。
【請求項７】
前記端面及びその近傍の前記光伝送路のうち少なくともいずれかに、前記ホトニック結晶を安定に成長させるための電荷層及び微細構造層のうち少なくともいずれかが形成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の光制御部の形成方法。
【請求項８】
前記溶液を前記空間部に入れたときに前記端面に振動を加えることにより、前記微粒子を分散させてから前記端面に前記ホトニック結晶を成長させる、請求項１〜７のいずれかに記載の光制御部の形成方法。
【請求項９】
他の光伝送路の端面と前記光伝送路の前記端面とを互いに平行に配置することにより前記空間部を形成し、前記光伝送路の前記端面に加えて前記他の光伝送路の端面に前記ホトニック結晶を成長させることにより、前記他の光伝送路の端面と前記光伝送路の前記端面とをつなぐ前記ホトニック結晶を形成する、請求項１〜８のいずれかに記載の光制御部の形成方法。
【請求項１０】
前記光伝送路の前記端面を前記光伝送路の光軸に対して傾けかつ前記他の光伝送路の端面を前記他の光伝送路の光軸に対して傾けて、前記ホトニック結晶の成長軸を前記光軸の各々に対して所定の角度にすることにより、前記ホトニック結晶を所定の光学特性にする、請求項９に記載の光制御部の形成方法。
【請求項１１】
前記空間部を規定するスペーサを配置してから、前記空間部に前記溶液を入れる、請求項９又は１０記載の光制御部の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホトニック結晶を含む光制御部及びその形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホトニック結晶とは、一般的に光の波長と同程度の周期的な屈折率変化を内部にもつ新しい結晶を意味しており、三次元的な屈折率分布をもつ三次元ホトニック結晶や、二次元的な屈折率分布をもつ二次元ホトニック結晶などが挙げられる。このような構造では、半導体において原子核の周期ポテンシャルによって電子（電子波）がブラッグ反射を受けバンドギャップが形成されるのと同様に、周期的な屈折率分布によって光波がブラッグ反射を受け、光に対するバンドギャップ（ホトニックバンドギャップ）が形成されるという特長がある。このため、近年、ホトニック結晶を光制御に用いる研究開発が進められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記光制御として、例えば、光ファイバの端面にホトニック結晶を配置することにより、光ファイバに入出力する光の波長を選択する制御が考えられる。光ファイバの端面にホトニック結晶を配置する方法としては、例えば、リソグラフィにより、光ファイバの端面にホトニック結晶を直接形成する方法が考えられる。しかし、この方法では、ホトニック結晶の製造に高価な装置を必要とし、また、ホトニック結晶の製造に長時間を要する。
【０００４】
光ファイバの端面にホトニック結晶を配置する他の方法としては、ポリスチレンなどの微小球を用いてホトニック結晶を別途作製し、それを所定の大きさでかつ切り出し面が所定の方向になるように切り出し、切り出したものを光ファイバの端面に配置する方法がある。しかし、この方法では、ホトニック結晶が所定の波長選択性を有するようにホトニック結晶を切り出す必要があり、これには相当の習熟を要する。
【０００５】
本発明の目的は、ホトニック結晶を含む光制御部を光ファイバのような光伝送路に容易に形成する方法及びその方法により形成された光制御部を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光の入射面及び出射面のうち少なくともいずれかとなる端面を含む光伝送路に、光伝送路に入力する光及び出力する光のうち少なくともいずれかを制御する光制御部を形成する方法であって、ホトニック結晶の材料となる微粒子を含む溶液を、端面が位置する空間部に入れ、端面にホトニック結晶を成長させることにより、ホトニック結晶を含む光制御部を端面に形成する、光制御部の形成方法である。
【０００７】
本発明によれば、微粒子を含む溶液を空間部に入れ、光伝送路の端面にホトニック結晶を成長させることにより、光制御部を端面に形成している。よって、本発明によれば、光制御部となるホトニック結晶を光伝送路の端面に容易に形成することができる。
【０００８】
なお、光伝送路とは、例えば、光ファイバー、光閉じ込め型の光導波路のことである。光伝送路は、例えば、絶縁性透明基板（ガラス、石英、リチウムニオブ酸などから構成される）、光学結晶から構成される。制御とは、例えば、波長選択、光伝搬特性変調のことである。
【０００９】
本発明において、端面にホトニック結晶を成長させているとき、ホトニック結晶の光学特性を測定する、ことができる。これによれば、ホトニック結晶の成長中にリアルタイムでホトニック結晶の光学特性の情報を得ることが可能となる。光学特性とは、例えば、波長透過性、反射特性のことである。
【００１０】
本発明において、測定に基づきホトニック結晶が所定の光学特性を有すると判断されたとき、溶液に所定波長の光を照射し、溶液をゲル化させることにより、可塑性を有する半固化の光制御部を端面に形成する、ことができる。これによれば、所定の光学特性を有する光制御部を光伝送路の端面に確実に形成することができる。
【００１１】
本発明において、溶液をゲル化させることにより、可塑性を有する半固化の光制御部を端面に形成する、ことができる。これによれば、ホトニック結晶に力を作用させることにより光学特性が変化する光制御部を形成することができる。
【００１２】
本発明において、空間部の溶液を放置して微粒子を自然に配列させることにより、端面にホトニック結晶を成長させる、ことができる。
【００１３】
本発明において、溶液中の微粒子に静電気を帯電させ、微粒子に作用する重力と微粒子同士の静電気力とのバランスにより、端面に成長させるホトニック結晶の成長方向及び成長速度の少なくともいずれかを制御する、ことができる。
【００１４】
本発明において、端面及びその近傍の光伝送路のうち少なくともいずれかに、ホトニック結晶を安定に成長させるための電荷層及び微細構造層のうち少なくともいずれかが形成されている、ようにすることができる。
【００１５】
本発明において、溶液を空間部に入れたときに端面に振動を加えることにより、微粒子を分散させてから端面にホトニック結晶を成長させる、ことができる。
【００１６】
本発明において、他の光伝送路の端面と光伝送路の端面とを互いに平行に配置することにより空間部を形成し、光伝送路の端面に加えて他の光伝送路の端面にホトニック結晶を成長させることにより、他の光伝送路の端面と光伝送路の端面とをつなぐホトニック結晶を形成する、ことができる。
【００１７】
本発明において、光伝送路の端面を光伝送路の光軸に対して傾けかつ他の光伝送路の端面を他の光伝送路の光軸に対して傾けて、ホトニック結晶の成長軸を光軸の各々に対して所定の角度にすることにより、ホトニック結晶を所定の光学特性にする、ことができる。
【００１８】
本発明において、空間部を規定するスペーサを配置してから、空間部に溶液を入れる、ことができる。
【００１９】
本発明は、上記本発明の方法に形成された光制御部である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。各図において同一要素については同一符号を付すことによりその説明を省略する。
【００２１】
[ホトニック結晶を含む光制御部]
まず、本実施形態の前提となるホトニック結晶を含む光制御部について説明する。図１は、ホトニック結晶を含む光制御部を波長選択装置として用いた場合の模式図である。図１に示す波長選択装置は、土台１と、土台１上に設置された可塑性を有するホトニック結晶２を含む光制御部３と、ホトニック結晶２に外力を印加する（外力を増加または減少させる）ピエゾ素子４と、ピエゾ素子４を精度よく制御する駆動電源５と、を含む。
【００２２】
光制御部３は、ホトニック結晶２の表面を覆うように形成されたフィルム６を含む。ホトニック結晶２はゲル状であるので水分を含む。この水分の蒸発をフィルム６により防いでいる。光制御部３の入力側には光ファイバー７が、出力側には光ファイバー８が配置されている。光ファイバー７，８の各々はコア部９とその周囲に配置されたクラッド層１０とを含む。光ファイバー７，８の各々において、コア部９の端面から所定の長さ分である先端部１１の周囲のクラッド層１０が除去されている。光ファイバー７，８の各々のコア部９がホトニック結晶２と対向するように、先端部１１は、土台１に配置された位置決め台１２上に載置されている。土台１にはケース１３が取付けられており、土台１とケース１３により形成される空間に光制御部３、ピエゾ素子４及び先端部１１が位置している。
【００２３】
図１の波長選択装置において、光制御部３のホトニック結晶２に印加される外力により、光ファイバ７から光ファイバ８に伝送される光の波長を可変にすることができる。
【００２４】
次に、可塑性のホトニック結晶２について説明する。図２は、ホトニック結晶２の一例を示す斜視図である。ホトニック結晶２は、ゲル状の物質２Ｇ内にシリカまたはチタン酸バリウムの微小球（光学的な微結晶）２Ｂを複数含有してなる。このホトニック結晶２は可塑性であり、容易に変形させることができる。微小球２Ｂは、物質２Ｇ内に光の波長程度の周期で規則的に均一に配列されている。
【００２５】
微小球２Ｂの間隔は、入力光の波長帯域に応じて、例えば波長の半分から１／４程度に設定される。この結晶構造により、ホトニック結晶２内においてホトニックバンド構造が生成される。また、ゲルは外力によって容易に変形するため、ホトニック結晶２の結晶構造、したがってそのホトニックバンド構造が容易に変化する。この変化によって、ホトニック結晶２を通過する光の波長も同様に変化する。なお、微小球２Ｂと物質２Ｇとは屈折率が異なり、また、双方とも選択する光の波長に対して透明であるか、適当な透過率を有するものである。
【００２６】
例えば、ゾルの材料として紫外線硬化樹脂を混ぜたものを用い、これに紫外線を照射してゲル化することによって、上記したゲル状の物質２Ｇが得られる。代表的な紫外線硬化樹脂は、アクリルアミドに架橋剤及び光重合開始剤を混ぜたものであり、従来から多くのものが知られている。また、この微小球２Ｂの周期構造数は５０程度で良いため、ホトニック結晶２は最大でも１００μｍ角程度の素子で充分に機能する。
【００２７】
次に、ホトニック結晶における波長選択性の可変性について説明する。図３は、一次元のホトニック結晶（多層膜構造）における光の反射率（任意定数）の波長（ｎｍ）依存性を示すグラフである。図３の（Ａ）は、ピエゾ素子によりホトニック結晶に外力を加えない場合のグラフ、図３の（Ｂ）は、ピエゾ素子によりホトニック結晶に１％の格子歪みが生じるように圧縮方向に圧力（外力）を加えた場合のグラフ、また、図３の（Ｃ）は、ピエゾ素子によりホトニック結晶に１％の格子歪みが生じるように展延方向に圧力を加えた場合のグラフである。
【００２８】
これらのグラフによれば、外力が加わっていないときの反射強度ピークは、波長λｃ＝１５００ｎｍ程度である（図３（Ａ））。これに対して、１％の圧縮歪みを加えた場合には、この波長λｃは１４７０ｎｍ程度（図３（Ｂ））と短波長側にシフトし、一方、１％の展延歪みを加えた場合には、波長λｃは１５３０ｎｍ程度（図３（Ｃ））と長波長側にシフトしている。
【００２９】
すなわち、ホトニック結晶に外力によるわずかな格子歪みを導入すると、結晶内での結晶構造の変化に起因してホトニックバンド構造が変化し、光の反射特性が変化する。よって、ホトニック結晶２に印加される外力により、光ファイバ７から光ファイバ８に伝送される光の波長を可変にすることができる。なお、図３は、多層膜構造の鏡のような一次元ホトニック結晶構造に対する光の透過の特性を計算した例である。しかしながら、完全に微結晶が等間隔で配列した三次元結晶構造においても、特定の結晶方位において、同様の光の透過特性を示す。
【００３０】
[第１実施形態]
本発明の第１実施形態について説明する。図４及び図５は第１実施形態の工程図である。図４に示すように、Ｖ溝コネクタ２０は厚板状のベース２１を含み、ベース２１の上面にはＶ溝２３が形成されている。Ｖ溝２３はベース２１の長手方向に直線的に延びている。Ｖ溝２３には光ファイバー７，８が配置されている。光ファイバー７の端面７ａと光ファイバー８の端面８ａとは所定の距離を設けて対向している。端面７ａ、端面８ａ及びＶ溝２３により空間部２５が形成されている。端面７ａ，８ａの各々は、光の入射面及び出射面のうち少なくともいずれかとなる端面である。
【００３１】
ホトニック結晶の材料となる微粒子を含む溶液２７を空間部２５に滴下することにより、空間部２５に溶液２７を満たす。溶液２７は所定の量と所定の速度で空間部２５に滴下される。溶液２７はイオン濃度等が化学的に調整されている。そして、清浄状態下、空間部２５の溶液２７を所定時間だけ放置する。これにより、微粒子の持つ電荷により微粒子が自然に配列し、端面７ａ，８ａの各々を出発面としたホトニック結晶の成長が生じる。この結晶成長が進むことにより、図５に示すように、空間部２５には端面７ａ，８ａの各々と接続されたホトニック結晶２が形成される。溶液２７は紫外線硬化する成分を含んでおり、空間部２５の溶液２７に紫外線を照射することにより、ホトニック結晶２はゲル状となる。これにより、可塑性を有する半固化のホトニック結晶２を含む光制御部が得られる。ホトニック結晶２は、光ファイバ７，８の各々に入力する光及び出力する光のうち少なくともいずれかを制御する光制御部として機能する。
【００３２】
ここにおけるホトニック結晶の成長は、以下のように考えられる。微粒子を用いたホトニック結晶の従来の成長実験よれば、微粒子をガラス容器に入れ、そのガラス容器にイオン濃度などを制御した溶液を注入し、よく拡散させた後に一ヶ月程度放置すると、微粒子が帯電して、クーロン反発により均一に空間配列することが知られている。そして、その際の成長方位を決めるのが、ガラス面と溶液の境界条件であることが分かっている。本実施形態のホトニック結晶の成長は、これらの事実によるものと考えられる。なお、図示はしていないが、溶液２７を空間部２５に滴下した際に微粒子の凝集を防ぐために、端面７ａ，８ａの各々に所定の周波数の振動を加える装置を用いることもできる。これにより、溶液２７中の微粒子を分散させてから、端面７ａ，８ａの各々にホトニック結晶２を成長させることができる。
【００３３】
本発明者は、一つの光ファイバーアレイの端面に本実施形態を用いてホトニック結晶を自然成長させた。このホトニック結晶の光学特性の一例を図６のグラフに示す。図６は、横軸が光の波長、縦軸が光の透過率である。このホトニック結晶によれば、光のうち６００ｎｍの波長成分を選択的にカットすることができる。よって、ホトニック結晶２は、例えば波長選択用の機能を有する光制御部として用いることができる。図５に示すホトニック結晶２にピエゾ素子を取り付け、ピエゾ素子に駆動電源を接続することにより、図１に示す装置と同様の装置を作製することができる。
【００３４】
さて、端面７ａ，８ａの各々にホトニック結晶２を成長させている過程において、ホトニック結晶２の光学特性（例えば波長透過性、反射特性）をリアルタイムで測定することができる。図７は、この測定をするためのブロック図である。図７に示すように、レーザ３１（レーザの代わりにランプでもよい。）から出射された光がホトニック結晶２に当てられる。出射された光のうちホトニック結晶２を通過した波長成分が検出部３３で検出される。検出された波長成分のデータはスペクトラム解析部３５に送られる。スペクトラム解析部３５によりホトニック結晶２を透過した波長成分を解析する。これにより、ホトニック結晶２の光学特性がリアルタイムで測定される。この解析データは、例えばパーソナルコンピュータからなる管理部３７に送られ、管理部３７のディスプレイに表示される。これにより、ホトニック結晶２の光学特性をリアルタイムでモニターすることができる。ここで言う所定の光学特性は、例えば、赤外線の波長成分を透過する特性である。管理部３７によりホトニック結晶２が所定の光学特性を有すると判断されたとき、管理部３７は波長制御部３９に波長変更の信号を送る。この信号を基にして、波長制御部３９はレーザ３１の波長を変更し、紫外線の波長成分を出射する。これにより、溶液２７をゲル化させて、可塑性を有する半固化のホトニック結晶２からなる光制御部を、光ファイバ７，８の端面７ａ，８ａに形成することができる。なお、図８のグラフは、ホトニック結晶２を透過した赤外線の波長成分ＩＦ、溶液２７のゲル化に用いる紫外線の波長成分ＵＶ、のそれぞれが示されている。縦軸が波長成分の強度であり、横軸が波長である。以上説明した光学特性の測定や、紫外線による硬化は後で説明する実施形態でも適用可能である。
【００３５】
第１実施形態によれば、光制御部となるホトニック結晶を、リソグラフィを用いて光ファイバーの端面に配置する方法に比べて、ホトニック結晶の製造に高価な装置を必要とせず、かつ、ホトニック結晶の製造に長時間を要しない。また、第１実施形態によれば、ホトニック結晶の切り出しという習熟を要する技術を用いない。以上の理由により、第１実施形態によれば、ホトニック結晶２を含む光制御部３を容易に作製することができる。また、ホトニック結晶２は、波長の１０倍程の大きさでその光学特性を満足するため、ホトニック結晶２の大きさは数十μｍ程度となる。よって、光制御部３はコンパクトになるので、光制御部３は光ファイバ７，８のサイズとの整合性が大変高い。これらの効果は以下に説明する実施形態でも同様である。
【００３６】
[第２実施形態]
本発明の第２実施形態について第１実施形態と相違する点を中心に説明する。図９は、光ファイバ７，８の断面図である。光ファイバ７の端面７ａ、光ファイバ８の端面８ａは、スペーサ４１を介して互いに平行に配置されている。スペーサ４１は端面７ａのクラッド層１０及び端面８ａのクラッド層１０と接触している。これにより空間部２５が形成される。
【００３７】
ホトニック結晶の材料となる微粒子４３を含み、化学的に調整された溶液２７を準備する。溶液２７を所定の速度で所定量だけ空間部２５に滴下する。微粒子４３は溶液２７によって静電気を帯電している。その静電気の電荷量は、溶液２７の濃度、ＰＨ等を変えることにより、調整することができる。静電気により微粒子４３同士はクーロン反発するので、微粒子４３はその濃度で決定される特定の間隔を保つように自然配列することになる。所定時間経過後、図５に示すようなホトニック結晶２が、図９に示す空間部２５であって、端面７ａのコア部９と端面８ａのコア部９との間に形成される。このホトニック結晶により端面７ａのコア部９と端面８ａのコア部９とがつながる。
【００３８】
ところが、光ファイバ７，８のコア部９のうち溶液２７と接触する面やスペーサ４１のうち溶液２７と接触する面は、自然成長の成長方向、配列間隔等に対して境界条件を与える。その結果、ホトニック結晶２の結晶方位等がこの境界条件により制御できる。境界条件は決めるのは、上記接触する面の形状、電気的特性、化学的特性等である。
【００３９】
一般の光ファイバは、石英等のシリカ系の母材になんらかのイオンをドープしたものである。その電気的特性や化学的特性により伝搬させたい波長が決まるので、母材やイオンの種類はある程度に限定される。また、光ファイバの端面の形状は、一般に同心円状である。これに対して、スペーサ４１には特に形状と材質の制限はない。よって、スペーサ４１の形状、材質及びその表面処理方法をパラメータにすることで、ホトニック結晶２の成長条件なども制御可能となる。
【００４０】
さて、図１０はスペーサ４１の一例であるスペーサ４１ａを示す斜視図である。スペーサ４１ａは直方体に溝部４５，４７を有する構造をしている。直方体の上面５３には、直方体の側面４９からその側面と対向する側面５１にかけて溝部４５が形成されている。溝部４５の底部には、側面４９から側面５１にかけて溝部４７が形成されている。溝部４７の幅は溝部４５の幅より小さい。側面４９に光ファイバ７の端面７ａ、側面５１に光ファイバ８の端面８ａがそれぞれ位置合わせされる。溝部４７の二つの端部のうち、一方の端部に端面７ａのコア部９が対応し、他方の端部に端面８ａのコア部９が対応している。
【００４１】
溝部４７にホトニック結晶２が本実施形態の方法により形成される。そして、ホトニック結晶２に外力を印加するピエゾ素子４を溝部４５に配置する。スペーサ４１ａによれば、光ファイバ７の端面７ａと光ファイバ８の端面８ａとの間隔を規定しつつ、かつ溶液２７を滴下しやすく、かつ溶液２７を保持可能となる。ただし、スペーサ４１の形状は図１０に示す形状に限定されないが、ピエゾ素子４などの別の部材を配置することを考慮すれば、図１０に示すように上方を開放した形状が好ましい。
【００４２】
以上のように、スペーサ４１によれば、端面７ａ，８ａを高精度で配置でき、かつ、ホトニック結晶２の成長方向を精度よく制御することが可能となる。
【００４３】
[第３実施形態]
本発明の第３実施形態について第１、第２実施形態と相違する点を中心に説明する。図１１は、光ファイバ７，８の断面図である。光ファイバ７の端面７ａ、光ファイバ８の端面８ａは、スペーサ４１を介して互いに平行に配置されている。端面７ａ，８ａは光ファイバ７，８の長手方向に対して、９０°より小さい所定の角度θだけ傾いている。端面７ａ，８ａを研磨することにより、端面７ａ，８ａの傾きを形成することができる。なお、図９に示す第２実施形態のこれらの角度は９０°である。
【００４４】
例えば、図９の溶液２７と同じ微粒子４３の濃度の溶液２７を図１１の場合に用いると、図１１の端面７ａ，８ａの傾きにより、端面７ａ，８ａに成長するホトニック結晶の成長軸は、図９の端面７ａ，８ａに成長するホトニック結晶の成長軸と異なる傾きを生じる。その結果、光ファイバ７，８での光伝搬モードとホトニック結晶内部での光伝搬モードとの間には、成長軸の傾き、つまり結晶角度によって制御される結合関係が成り立つようになる。よって、端面７ａ，８ａの研磨面の傾き、溶液２７の微粒子濃度等を変えることで、光ファイバ７，８等を含めた光装置全体での光学特性（例えば波長透過性、反射特性）を制御することが可能となる。
【００４５】
なお、図９、図１１では、光ファイバ７，８の端面７ａ，８ａが互いに平行になるように配置した例を示したが、ホトニック結晶の光伝搬特性を考慮して、端面７ａ，８ａが互いに平行でない場合もありうる。端面７ａ，８ａの配置は、ホトニック結晶の特性を解析してから変化させることも可能である。
【００４６】
[第４実施形態]
本発明の第４実施形態について第１〜第３実施形態と相違する点を中心に説明する。図１２は、光ファイバ７，８の断面図である。第４実施形態では、図１１に示す光ファイバ７，８について、鉛直方向に対して端面７ａが端面８ａより上になるように配置している。端面７ａ，８ａは水平方向に位置している。スペーサ４１は、光ファイバ７，８の端部を挟むように配置されている。空間部２５は、端面７ａのクラッド層１０と端面８ａのクラッド層１０との間にも形成される。よって、ホトニック結晶は、端面７ａのコア部９と端面８ａのコア部９との間の他、端面７ａのクラッド層１０と端面８ａのクラッド層１０との間にも形成される。
【００４７】
ホトニック結晶の成長において、境界条件、溶液２７の条件以外に、重力も考慮した方が効果的である場合がある。よって、第４実施形態では、端面７ａ，８ａが重力方向に対して垂直になるように配置して、ホトニック結晶を成長させている。微粒子４３に作用する重力と微粒子４３同士の静電気力とのバランスにより、端面７ａ，８ａに成長させるホトニック結晶２の成長方向及び成長速度の少なくともいずれかを制御する。微粒子４３として、その比重が重いものを用いると、重力の影響は無視できない。図１２に示すように、ホトニック結晶２の成長は、下側の境界面、つまり、端面８ａと溶液２７との境界面からの成長が主になる。
【００４８】
[第５実施形態]
本発明の第５実施形態について第１〜第４実施形態と相違する点を中心に説明する。図１３は、光ファイバ７，８の断面図である。図１３（Ａ）に示す光ファイバ７，８が図１１に示す光ファイバ７，８と相違するのは、端面７ａ，８ａのコア部９の近傍に電荷層５５が形成されていることである。電荷層５５は例えば、端面７ａ，８ａを介してコア部９にイオン注入により形成することができる。予め形成された電荷層５５を用いて端面７ａ，８ａの表面電荷密度を制御することにより、ホトニック結晶を安定させて成長させることができる。
【００４９】
図１３（Ｂ）に示す光ファイバ７，８が図１１に示す光ファイバ７，８と相違するのは、端面７ａ，８ａのコア部９に微細構造層５７が形成されていることである。微細構造層５７は、微粒子４３と同程度の大きさの凹凸を含む空間的構造をしている。予め形成された微細構造層５７を用いてホトニック結晶を安定させて成長させることができる。
【００５０】
[第６実施形態]
本発明の第６実施形態について第１〜第５実施形態と相違する点を中心に説明する。図１４は、第６実施形態に係る光閉じ込め型の光導波路の平面図である。
【００５１】
図１４（Ａ）に示すように、一次元の光導波路５９は基板６１に形成されている。光導波路５９の所定の箇所に、光導波路５９を二つに分断するように、適当な形状の穴を形成する。この穴には、分断された一方の光導波路５９の端面５９ａ及び分断された他方の光導波路５９の端面５９ｂが位置する。第６実施例において、この穴の形状は略ひし形である。略ひし形を構成する辺のうち、光導波路５９を分断する二つの辺は、光導波路５９の延びる方向に対して所定の傾きがある。この穴に、溶液２７を滴下することにより、端面５９ａ，５９ｂからホトニック結晶２を成長させ、穴をホトニック結晶２で埋める。光導波路５９としては、リチウムニオブ酸を用いたものや、ガラスなどにイオン注入したもの等がある。
【００５２】
図１４（Ｂ）に示すように、光導波路５９は基板６１に十字状に形成されている。十字状のクロス点を含む箇所に穴を形成する。この穴には、四つに分断された光導波路５９の端面５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄが位置する。この穴に、溶液２７を滴下することにより、端面５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄからホトニック結晶２を成長させ、穴をホトニック結晶２で埋める。この構造では、二つの異なる導波路に対して、異なる角度の成長角度でホトニック結晶２を成長させている。勿論、ホトニック結晶の構造が壊れない範囲で、それらの二つの角度を最適化する必要がある。図１４（Ｂ）に示す装置の場合は、特に、ホトニック結晶の光学特性をモニターしながら、ホトニック結晶２を成長させることが重要である。図１４（Ｂ）のような光導波路５９のクロス部にホトニック結晶２を最適成長することで、それぞれの光導波路間を伝搬する光をスイッチさせたりすることが可能となると考えられる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、微粒子を含む溶液を空間部に入れ、光伝送路の端面にホトニック結晶を成長させることにより、光制御部を端面に形成している。よって、本発明によれば、光制御部となるホトニック結晶を光伝送路の端面に容易に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホトニック結晶を含む光制御部を波長選択装置として用いた場合の模式図である。
【図２】ホトニック結晶の一例を示す斜視図である。
【図３】一次元のホトニック結晶（多層膜構造）における光の反射率（任意定数）の波長（ｎｍ）依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態の第１工程図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第２工程図である。
【図６】本実施形態を用いて自然成長させたホトニック結晶の光学特性の一例を示すグラフである。
【図７】端面にホトニック結晶を成長させている過程において、ホトニック結晶の光学特性を測定するためのブロック図である。
【図８】ホトニック結晶を透過した赤外線の波長成分ＩＦ、溶液のゲル化に用いる紫外線の波長成分ＵＶ、のそれぞれが示されているグラフである。
【図９】第２実施形態に係る光ファイバの断面図である。
【図１０】第２実施形態に係るスペーサを示す斜視図である。
【図１１】第３実施形態に係る光ファイバの断面図である。
【図１２】第４実施形態に係る光ファイバの断面図である。
【図１３】第５実施形態に係る光ファイバの断面図である。
【図１４】第６実施形態に係る光導波路の平面図である。
【符号の説明】
１・・・土台、２・・・ホトニック結晶、３・・・光制御部、４・・・ピエゾ素子、５・・・駆動電極、６・・・フィルム、７・・・光ファイバ、７ａ・・・端面、８・・・光ファイバ、８ａ・・・端面、９・・・コア部、１０・・・クラッド層、１１・・・先端部、１２・・・位置決め台、１３・・・ケース、２０・・・Ｖ溝コネクタ、２１・・・ベース、２３・・・Ｖ溝、２５・・・空間部、２７・・・溶液、３１・・・レーザ、３３・・・検出部、３５・・・スペクトラム解析部、３７・・・管理部、３９・・・波長制御部、４１・・・スペーサ、４１ａ・・・スペーサ、４３・・・微粒子、４５・・・溝部、４７・・・溝部、４９・・・側面、５１・・・側面、５３・・・上面、５５・・・電荷層、５７・・・微細構造部、５９・・・光導波路、６１・・・基板、５９ａ〜５９ｄ・・・端面
【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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