(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路が誘電体材料によって構成される誘電体導波路装置において、
導波路の電磁波進行方向をＺ方向、Ｚ方向に対して垂直でかつ相互に垂直な方向を方向Ｘ及び方向Ｙとした時、導波路の誘電体材料の屈折率ｎはＸ方向及び／又はＹ方向の外方の屈折率より大きく、導波路内部領域はＸ方向及び／又はＹ方向の外方の領域に比較して電磁波の伝搬速度が遅く、導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法が下記の式１によって特定される寸法を有することによって、導波路に内在する電界の横振動モード曲線と導波路外の電界減衰曲線とがＸ方向及び／又はＹ方向の導波路両面にて連続し、かつ電界の横振動モードの電磁波が導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の両面によって全反射されながらＺ方向に余弦分布又は正弦分布の形式で伝送される一方、
導波路はその内部又は表面に、Ｘ方向及び／又はＹ方向に延びる複数の電極がＺ方向に対して等間隔で配列されてなる入力電極構造を有することを特徴とする誘電体導波路装置。    
【数１】
0006392296.tif 000006
（ここで、前式は電磁波が余弦（ｃｏｓ）分布で伝搬されるとき、後式は電磁波が正弦（ｓｉｎ）分布で伝搬されるときの式であり、
ｋｓ  ：電磁波低速度領域の伝搬定数
ｋｆ  ：電磁波高速度領域の伝搬定数
ａ: 導波路の方向Ｘ及び／又は方向Ｙの最大寸法
である。）
【請求項２】
導波路が誘電体材料によって構成される誘電体導波路装置において、
導波路の電磁波進行方向をＺ方向、Ｚ方向に対して垂直でかつ相互に垂直な方向をＺ方向及びＹ方向とした時、導波路の誘電体材料の屈折率ｎはＸ方向及び／又はＹ方向の外方の屈折率より大きく、導波路内部領域はＸ方向及び／又はＹ方向の外方の領域に比較して電磁波の伝搬速度が遅く、導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法が下記の式１によって特定される寸法を有することによって、導波路に内在する電界の横振動モード曲線と導波路外の電界減衰曲線とがＸ方向及び／又はＹ方向の導波路両面にて連続し、かつ電界の横振動モードの電磁波が導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の両面によって全反射されながらＺ方向に余弦分布又は正弦分布の形式で伝送される一方、
導波路はその内部又は表面に、Ｘ方向及び／又はＹ方向に延びる複数の電極がＺ方向に対して等間隔で配列されてなる出力電極構造を有することを特徴とする誘電体導波路装置。    
【数１】
0006392296.tif 000007
（ここで、前式は電磁波が余弦（ｃｏｓ）分布で伝搬されるとき、後式は電磁波が正弦（ｓｉｎ）分布で伝搬されるときの式であり、
ｋs ：電磁波低速度領域の伝搬定数
ｋf ：電磁波高速度領域の伝搬定数
ａ: 導波路の方向Ｘ及び／又は方向Ｙの最大寸法
である。）
【請求項３】
上記複数の電極のＺ方向の間隔は、誘電体の材質と導波路Ｘ方向及び／又はＹ方向の最大寸法によって決まる電磁波進行方向Ｚの波長の１／２の間隔であり、隣接する電極の間に高周波電流が印加され又は隣接する電極の間から電気信号が出力されるようになっている請求項１又は２記載の誘電体導波路装置。
【請求項４】
上記複数の電極の外周形状が下記の数式２を満足する形状を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の誘電体導波路装置。
【数２】
0006392296.tif 000008
（但し、Ｔn ：電極の外周形状ｆ（ｘ）からｎ次の電界横振動モード分布Ｇｎ（ｘ）の電磁波への変換効率、または、ｎ次の電界横振動モード分布Ｇｎ（ｘ）をもつ電磁波から外周形状f(x)の電極に誘起する高周波電流への変換効率、ｆ（ｘ）：電極の外周形状、Ｇｎ（ｘ）：ｎ次の電界横振動モード分布、ａ：導波路の方向Ｘ又は方向Ｙの最大寸法、ｘ：導波路中央位置を零とする導波路の方向Ｘ又は方向Ｙの座標、である。）
【請求項５】
上記複数の電極が構成する外周形状が、導波路横幅の方向に対して余弦曲線又は正弦曲線の形状、余弦曲線と正弦曲線、余弦曲線と余弦曲線、正弦曲線と正弦曲線の和形状又は一部又は全部の形状を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の誘電体導波路装置。
【請求項６】
上記複数の電極は、各曲線の最大値を変化させ比率を変えた外周形状を有する請求項５記載の誘電体導波路装置。
【請求項７】
上記複数の電極の外周形状が構成する形状が、矩形状を有する請求項１ないし３のいずれかに記載の誘電体導波路装置。
【請求項８】
上記誘電体はその電磁波進行方向の端面を余弦曲線または正弦曲線の一部又は全部に対応した形状とし、又はその端部に金属を有する請求項１又は２記載の誘電体導波路装置。
【請求項９】
上記誘電体が、縦断面矩形状、縦断面円形状又は縦断面楕円形状である請求項１又は２記載の誘電体導波路装置。
【請求項１０】
請求項２記載の出力電極構造の電極の配列を更に備え、導波路横幅によって決定される最大次数の電界の横振動モードが導波路に内在されている請求項１記載の誘電体導波路装置。
【請求項１１】
上記入力電極構造の電極配列の外周形状及び出力電極構造の電極配列の外周形状が、１つ以上の対称モード曲線と１つ以上の反対称モード曲線和曲線の一部又は全部の形状を有する請求項１０記載の誘電体導波路装置。
【請求項１２】
上記入力電極構造の電極配列及び上記出力電極構造の電極の配列が電磁波進行方向Ｚに並べ設置され、両者の間では外周形状が相互に点対称の関係にある配列をなし、フィルター特性を有する請求項１０記載の誘電体導波路装置。
【請求項１３】
上記入力電極構造の複数の電極及び／又は出力電極構造の複数の電極は、各モード曲線の最大値を変化させ比率を変えた形状を有する請求項１１記載の誘電体導波路装置。
【請求項１４】
上記入力電極構造の複数の電極及び／又は出力電極構造の複数の電極、の外周形状を構成する形状が、矩形状を有し、導波路幅方向に隣接されている請求項１０記載の誘電体導波路装置。
【請求項１５】
電磁波進行方向の片端面又は両端面の一部又は全部に反射器を有する請求項１１ないし１４記載の誘電体導波路装置。
【請求項１６】
上記入力電極構造の電極配列が電磁波進行方向Ｚに等間隔に並べ設置され、該電極の配列に内在する電界の縦振動モードが電磁波進行方向Ｚの電極の長さによって決定されている請求項１又は１０記載の誘電体導波路装置。
【請求項１７】
上記誘電体はその電磁波進行方向の両端面に反射器が設置され、上記入力電極構造の電極配列及び上記出力電極構造の電極の配列が電磁波進行方向Ｚに等間隔に並べ設置され、上記入力電極構造及び出力電極構造の電極配列のＺ方向の長さは同一であり、両端面間に内在する電界の振動モードが電磁波進行方向Ｚの電極配列の長さによって決定されている請求項１０記載の誘電体導波路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は誘電体導波路装置に関し、特に屈折率ｎが導波路外の屈折率よりも大きい誘電体材料によって構成される導波路に、外部からの信号を精度よく効率よく、しかも雑音少なく入力し導波させ、あるいは屈折率ｎが導波路外の屈折率よりも大きい誘電体材料によって構成される導波路を導波されてきた電磁波から所望の周波数の信号を精度よく効率よく、しかも雑音少なく出力できるようにした誘電体導波路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波を用いた衛星通信や情報通信などの分野において導波技術は重要な要素である。
例えば、導波管の中に入力電極又は出力電極を備え、導波管に電磁波を入力して電磁波を導波し、あるいは導波管を伝搬してきた電磁波から電気信号を出力するようにした導波管装置において、入力電極又は出力電極を、導波管幅方向に延びる形状の２つ以上の電極を電磁波進行方向に並べかつ２つ以上の入力電極のうちの隣接する電極の間に高周波電流が印加され又は２つ以上の出力電極のうちの隣接する電極の間から電気信号が出力されるように配置し、入力電極又は出力電極を、その電極配列の外周形状が導波管に内在し、特定の数式（特許文献１の数式１）によって決定される形状の一部又は全部に対応した形状になるように配置することによって、外部からの信号を導波管に精度よく効率よく、しかも雑音少なく入力して導波させ、あるいは導波管を導波してきた電磁波から所望する周波数の信号を精度よく効率よく、しかも雑音少なく出力するようにした導波管装置が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７３２２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の導波技術は導波管における電磁波の導波について優れた効果を奏するものの、誘電体材料によって構成される、いわゆる誘電体導波路における電磁波の導波について適用できるのか、又適用できる場合にはその条件が不明であった。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑み、誘電体導波路において外部からの信号を導波路に精度よく効率よく、しかも雑音少なく入力して導波させ、あるいは誘電体導波路を伝搬してきた電磁波から所望の周波数の信号を精度よく効率よく、しかも雑音少なく出力するようにした誘電体導波路装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明に係る誘電体導波路装置は、導波路が誘電体材料によって構成される誘電体導波路装置において、導波路の電磁波進行方向をＺ方向、Ｚ方向に対して垂直でかつ相互に垂直な方向をＸ方向及びＹ方向とした時、導波路の誘電体材料の屈折率ｎはＸ方向及び／又はＹ方向の外方の屈折率より大きく、導波路内部領域はＸ方向及び／又はＹ方向の外方の領域に比較して電磁波のＺ方向の伝搬速度が遅く、導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法が下記の式１によって特定される寸法を有することによって、導波路に内在する電界の横振動モード曲線と導波路外の電界減衰曲線とがＸ方向及び／又はＹ方向の導波路両面にて連続し、かつ電界の横振動モードの電磁波が導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の両面によって全反射されながら電磁波のＺ方向に余弦分布又は正弦分布の形式で伝送される一方、導波路はその内部又は表面に、Ｘ方向及び／又はＹ方向に延びる複数の電極がＺ方向に対して等間隔で配列されてなる入力電極構造を有することを特徴とする。
【数１】
0006392296.tif 000002
ここで、前式は電磁波が余弦（ｃｏｓ）分布で伝搬されるとき、後式は電磁波が正弦（ｓｉｎ）分布で伝搬されるときの式であり、
ｋs ：電磁波低速度領域の伝搬定数
ｋf ：電磁波高速度領域の伝搬定数
ａ: 導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法
である。
【０００７】
また、本発明に係る誘電体導波路装置は、導波路が誘電体材料によって構成される誘電体導波路装置において、導波路の電磁波進行方向をＺ方向、Ｚ方向に対して垂直でかつ相互に垂直な方向をＸ方向及びＹ方向とした時、導波路の誘電体材料の屈折率ｎはＸ方向及び／又はＹ方向の外方の屈折率より大きく、導波路内部領域はＸ方向及び／又はＹ方向の外方の領域に比較して電磁波のＺ方向の伝搬速度が遅く、導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法が下記の式１によって特定される寸法を有することによって、導波路に内在する電界の横振動モード曲線と導波路外の電界減衰曲線とがＸ方向及び／又はＹ方向の導波路両面にて連続し、かつ電界の横振動モードの電磁波が導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の両面によって全反射されながらＺ方向に余弦分布又は正弦分布の形式で伝送される一方、導波路はその内部又は表面に、Ｘ方向及び／又はＹ方向に延びる複数の電極がＺ方向に対して等間隔で配列されてなる出力電極構造を有することを特徴とする。
【数１】
0006392296.tif 000003
ここで、前式は電磁波が余弦（ｃｏｓ）分布で伝搬されるとき、後式は電磁波が正弦（ｓｉｎ）分布で伝搬されるときの式であり、
ｋs ：電磁波低速度領域の伝搬定数
ｋf ：電磁波高速度領域の伝搬定数
ａ: 導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法
である。
【０００８】
本件発明者は誘電体導波路における電磁波の伝送に関して鋭意研究を行ったところ、屈折率が導波路外の屈折率よりも大きい誘電体材料によって導波路を構成することによって、導波路内部を横幅方向Ｘ及び／又は高さ方向Ｙの外方のＺ方向の電磁波伝搬速度（以下、電磁波高速度領域という）に比して低速度のＺ方向の電磁波伝搬領域（以下、電磁波低速度領域という）に形成でき、その誘電体材料の材質と導波路の横幅方向Ｘ及び／又は高さ方向Ｙの最大寸法とによって、導波路に内在する電界の横振動モード曲線と導波路外の電界減衰曲線とが導波路両側面及び／又は上下両面にて連続するような電界の横振動モードが特定され、その電界の横振動モードによって決まる電磁波が導波路両側面及び／又は上下両面で全反射されて電磁波進行方向（Ｚ方向）に、導波路横幅方向に関して余弦分布又は正弦分布の形式で伝搬することを知見するに至った。
【０００９】
すなわち、誘電体導波路内部と外部との境界において導波路内部の電界分布と外部の電界分布が連続するという条件によって電界の横振動モードが成立し、導波路外の屈折率より大きい屈折率の誘電体内に内在する電界の横振動モードは誘電体の材料と誘電体の横幅方向Ｘの幅及び／又は上下方向Ｙの高さで決定される。これらの電界の横振動モードは余弦（ｃｏｓ）曲線又は正弦（ｓｉｎ）曲線で表され、多数の次数（モード次数ｎ＝１（余弦曲線），２（正弦曲線），３（余弦曲線），４（正弦曲線）・・・）が存在する。
【００１０】
誘電体導波路内で電磁波を導波する場合、複数の入力電極を電磁波進行方向の波長に応じた間隔に並べて配置し、隣接する電極の間に高周波電流を印加すれば電磁波を精度よく効率よく、しかも雑音を少なく導波できる。
また、屈折率の大きい誘電体幅方向に複数の電界横振動モードが内在し、電極構成を選択することによってそれらのモードを利用し、単一又は複数の近接した周波数の電磁波をより精度よく、より効率よく、雑音を少なく出力することができる。
【００１１】
つまり、誘電体導波路の横幅及び／又は高さを下記の数式１で示される方程式（モード方程式）によって特定される大きさに設定すると、電磁波は誘電体導波路を導波路横幅方向Ｘの両境界面及び／又は導波路高さ方向Ｙの両境界面で全反射しながら伝搬することができる。その時、導波路横幅方向Ｘ及び／又は高さ方向Ｙには電界の横振動モードが生じる。
つまり、このモード方程式は誘電体導波路の横幅及び／又は高さを与えると、横振動モードを有する電磁波の伝搬速度が分かることを意味する。
【００１２】
誘電体導波路に内在する電界の横振動モード曲線は、余弦曲線又は正弦曲線で表される。電磁波の電界横振動モードが存在するための条件は、導波路の横幅方向及び／又は上下方向の境界面において導波路内部と外部の電界分布が連続するということである。
【００１３】
ここで、導波路内外の境界面で電界の横振動モード曲線と電界減衰曲線とが連続である数式は、
【数１】
0006392296.tif 000004
である。前式は電磁波が余弦（ｃｏｓ）分布で伝搬するとき、後式は電磁波が正弦（ｓｉｎ）分布で伝搬するときの式であり、
ｋs ：電磁波低速度領域の伝搬定数
ｋf ：電磁波高速度領域の伝搬定数
ａ: 導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法
で表される。
【００１４】
誘電体導波路両側面及び／又は上下両面の端面において電界の連続条件を満足すれば、導波路の材料と導波路横幅及び／又は上下高さに応じた次数の電界の横振動モードが成立する。導波路横幅方向の端面で反射が繰り返されて電磁波のモードとなって、Ｚ方向に進行する。横振動モードが成立しなければ電磁波は伝搬できない。
【００１５】
本発明の第１の特徴はかかる知見に基づきなされたもので、第１の課題は簡単な構成で電磁波を精度よく効率よく、しかも雑音を少なく導波しまたは出力できるようにした誘電体導波路装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の第２の特徴は入力電極及び出力電極の構成を選択することにより、電磁波進行方向の電極の周期を変えることなく、伝搬周波数を近接した周波数に変換することができ、近接した周波数の信号を入力し出力することができるようにした誘電体導波路装置を提供することにある。
つまり、入力信号の周波数から、選択した周波数の信号を出力できるという特徴があるので、これを応用すれば、所望の周波数のみを通過させることのできるフィルター装置を構成することができる。
【００１７】
今、誘電体導波路の横幅と最大モード数とは図８に示される関係がある。
図８から、導波路の横幅を基本（ｎ＝１）の電界横振動モードが成立する横幅未満に設定すると、電界の横振動モードが成立せず、電磁波を伝搬できないことが分かる。
つまり、電界の横振動モードで電磁波を伝搬させる場合、導波路の上下高さ方向の横振動モードの影響を除くには、伝搬周波数の次数１の横振動モードが成立する寸法未満に設定するのが好ましい。また、上下面からの電磁波の漏れを除くには上下の境界面に導体板を設けることによって、導波路の上下高さに関係なく、電磁波を左右方向の電界の横振動モードで伝搬させることができる。
【００１８】
また、誘電体導波路内では電磁波は導波路内進行方向波長の１／２周期毎にその極性を変化させながら、導波路幅方向に余弦（ｃｏｓ）分布又は正弦（ｓｉｎ）分布の形式で、導波路内進行方向の波長の周期で進行方向Ｚへ伝搬する。
導波路誘電体の材質と導波路横幅及び／又は上下高さで決まる導波路内進行方向の波長を持つ電磁波を励振させる場合、導波路内進行方向波長の同一極性の電界分布の箇所にある電極間に電界を発生させ、横振動モードで伝搬する電界と結合させる。導波路内進行方向波長の次の極性である逆極性の電極間には先ほどとは逆向きの電界を発生させ、横振動モードで伝搬する電界と結合させる。従って、複数の入力電極の電磁波進行方向Ｚの間隔Ｐは、導波路内進行方向波長の１／２周期であることが必要である。出力電極についても同じあると理解できる。
【００１９】
つまり、入力電極又は出力電極は電極を並べて配置し、隣接する電極が相互に逆の極性となるように高周波電流を印加し、又は隣接する電極から電磁波からの高周波電流を取り出す。導波路横幅方向Ｘ及び／又は上下高さ方向Ｙに内在する電界の横振動モードを利用することにより、より精度よい、効率よい、雑音が少ない導波路装置が可能となる。
隣り合う電極間（電極の金属部分以外）の電磁波進行方向Ｚの長さは導波路内進行方向波長の１／２以下であれば、隣り合う電極間に印加する電界と横振動モードで伝搬する電界との結合は存在しており、いずれの長さでもよい。また、複数の電極が、導波路誘電体の材質と導波路横幅及び／又は上下高さで決まる導波路内進行方向波長の１／２周期の間隔で併設されるのが好ましい。
【００２０】
導波路横幅方向Ｘ又は導波路上下高さ方向Ｙに内在する電界の横振動モードは多次数の余弦曲線又は正弦曲線で表され、それら横振動モード曲線の形状に対応した電極構成を採用することにより、所望の周波数の信号を入力し出力することが可能となる。
また、多次数の横振動モード曲線を足し合わせた形状に対応した電極構成を採用することにより、所望の多数の周波数の信号を入力し出力が可能となる。例えば、伝搬させたい複数の次数の横振動モード曲線の絶対値の最大値を同符号の絶対値１で規格化し、それらの和を求めて絶対値の最大値を同符号の絶対値１で規格し、その和の曲線に対応する形状に電極を配置することによって、多数の周波数の信号を伝搬させることができる。
更に、多次数の横振動モード曲線を重み付けして足し合わせた形状に対応した電極構成を採用することにより、多数の周波数を重み付けした信号を入力し出力することが可能となる。例えば、伝搬させたい複数の次数の横振動モード曲線の絶対値の最大値を同符号の絶対値１で規格化し、特に重み付けしたい次数の規格化した曲線に重み付けの値（異なる次数モードに対し異なる値でもよい）だけ乗算し、複数の次数の和を求めて絶対値の最大値を同符号の絶対値１で規格し、その和の曲線に対応する形状に電極を配置することによって、多次数の周波数の信号を重み付けして伝搬させることができる。
【００２１】
本発明では同じような形状を持った電極を単純に電磁波進行方向に併設するという簡単な構造を採用することができる。つまり、入力電極又は出力電極を設計するのに、導波路誘電体材料の材質と導波路横幅及び／又は上下高さから決定される導波路内進行方向波長の１／２周期ごとに極性が変化するように電極をＺ方向に複数設け、所望の周波数に対する横振動モード曲線に対応した電極形状を採用すればよく、簡単に製作できる。
この場合、電極の数は２つ以上あれば電磁波を励振できるが、より精度よく効率よく導波するには電極の数を増やすことが必要である。電極の数が増えれば、周波数選択性も増し、最適な入力／出力装置が可能となる。
【００２２】
また、一本の電極形状については、円柱の金属でなくてもよく、薄板状、楕円柱、角柱などでもよい。印加する電界の面積を多く取れば、電界分布と電界モード分布から数式２で効率が決定されるが、多くの電力を電磁波に導波させることができる。
【００２３】
例えば、図１に示されるように、誘電体導波路１０は導波路外の屈折率より大きい屈折率ｎの誘電体１１によって構成し、誘電体導波路１０の横幅方向の寸法は数式１を満たす寸法ａに設定し、上下高さは寸法ａ未満に設定する。この場合、誘電体１１の上面及び下面から電磁波が漏れないように誘電体１１の上面及び下面を金属体１４によって挟持することも出来る。この誘電体導波路１０内の高さ方向Ｙの中央位置Ｃに、横幅方向Ｘに伸びる丸棒状の入力電極１２、１３を電磁波進行方向Ｚに並べて配置し、隣接する入力電極１２、１３の間には相互に逆の極性となるように高周波電流を印加する。隣接する入力電極１２，１３の磁波進行方向の間隔Ｐは誘電体導波路１０を構成する誘電体１１の材料定数と導波路幅で決まる導波路内波長の１／２周期とする。出力電極２２、２３についてもその電磁波進行方向の間隔Ｐは誘電体導波路１０を構成する誘電体１１の材料定数と導波路幅で決まる導波路内波長の１／２周期とする。
また、図２に示されるように、誘電体導波路１０は上下高さを数式１を満たす寸法ａに設定し、横幅方向の寸法は寸法ａ未満に設定することもできる。
【００２４】
高周波電流を隣接する一方の入力電極１２と他方の入力電極１３との間に印加すると、導波路１０内に長さ２Ｐの波長で決まる周波数の電磁波を正確に導波させることができる。
【００２５】
入力電極１２、１３は誘電体導波路１０内の高さ方向Ｙのどの位置に設けても効果があるが、高さ方向Ｙの中央付近に設けると、上下対称となって動作が安定する。
【００２６】
出力電極２２、２３の場合、入力電極１２、１３の場合と同様に、誘電体導波路１０内の高さ方向Ｙの中央位置に、横幅方向Ｘに伸びる丸棒状の出力電極２２、２３を電磁波進行方向Ｚに並べて配置し、伝送されてきた電磁波の信号を隣接する出力電極２２、２３の間からを取り出すことができる。
【００２７】
また、図３に示されるように、入力電極１２の導波路１０の横幅方向Ｘに延びる複数の電極形状部分１２Ａと入力電極１３の導波路１０の横幅方向Ｘに延びる複数の電極形状部分１３Ａとを電磁波進行方向Ｚに並べて設けることもできる。その場合、入力電極１２の電極形状部分１２Ａと入力電極１３の電極形状部分１３Ａの相対している箇所に電界が生じる。それら発生した電界分布と導波路１０内波長の周期で内在する電界で、横振動モードで伝搬する電界分布とが結合し、電磁波を導波する。出力電極２２、２３の場合には電磁波によって誘導された高周波電流が出力される。
【００２８】
誘電体導波路１０の最大横幅ａ（及び／又は最大高さ）を導波路１０内の電界の横振動モード曲線と導波路１０外の電界減衰曲線が連続するような大きさに設定すると、電磁波は誘電体導波路１０を導波路最大横幅ａの方向Ｘ（及び／又は最大高さの方向Ｙ）の境界面において全反射しながら進行する。その時、導波路の横幅方向Ｘ（及び／又は上下方向Ｙ）には電界の横振動モードが生じる。
【００２９】
ここで、誘電体導波路の横幅に対する導波路内のモード次数がｎ＝１、２、３の電磁波の反射角θnwを求めたところ、図９に示される結果が得られた。図９から、例えば基本波（ｎ＝１）の反射角θ1w（導波路端面と電磁波入射方向との角度で、モード次数１の角度である）について見ると、導波路の横幅を変えると電磁波の反射角θ1wが変化する。
つまり、導波路内の電界の横振動モード曲線と導波路外の電界減衰曲線が連続するような導波路幅の大きさに設定すると、電磁波は誘電体導波路を導波路最大横幅の方向の境界面において全反射条件（スネルの法則）を満足し進行することが分かる。
【００３０】
誘電体導波路に内在する電界の横振動モード曲線は、余弦曲線又は正弦曲線で表される。電磁波の電界横振動モードが存在するための条件は、誘電体導波路の横幅方向又は高さ方向の境界面において導波路内部と外部の電界分布が連続するということである。
【００３１】
誘電体導波路の両側面又は上下両面において導波路内外で電界分布が連続すれば、導波路の材料、導波路幅又は高さに応じた次数の電界横振動モードが、幅方向又は高さ方向に成立する。
【００３２】
また、本件発明者は導波路中に電磁波を入力するために設置した複数の電極に高周波電流を印加することにより生じた電界分布と、導波路中に伝搬する電磁波の電界の横振動モード分布との間における伝達効率を研究した結果、高周波電流から導波路中の電磁波に伝達する変換効率は下記の数式２で決定されることを知見した。
【数２】
0006392296.tif 000005
Ｔn：電極の外周形状ｆ（ｘ）からｎ次電界横振動モード分布Ｇn(ｘ）の電磁波への変換効率、または、ｎ次電界の横振動モード分布Ｇn（ｘ）をもつ電磁波から外周形状f(x)の電極に誘起する高周波電流への変換効率
ｆ（ｘ）：電極の外周形状
Ｇn（ｘ）：ｎ次電界の横振動モード分布
ａ：導波路のＸ方向及び／又はＹ方向の最大寸法
ｘ：導波路幅方向の座標で導波路中央位置を零とする
である。
【００３３】
つまり、上記数式２は、複数の入力電極により印加する電界分布と誘電体導波路に内在する電界の横振動モード分布との係わり合い、つまり入力電極の外周形状ｆ（ｘ）により、印加した電界から導波路に伝達する、ｎ次の電界の横振動モード分布Ｇn（ｘ）をもつ電磁波に変換する変換効率を示している。
また、上記数式２は、導波路に内在する電界横振動モードとして伝搬してきた電磁波のｎ次の電界横振動モード分布Ｇn(ｘ）と出力電極の外周形状ｆ（ｘ）との係わり合い、つまりｎ次の電界横振動モード分布Ｇn（ｘ）をもつ電磁波から出力電極の外周形状ｆ（ｘ）に誘起される高周波電流への変換効率をも示している。
即ち、上記数式２は高周波電流と電磁波の変換において、入出力の電極の外周形状と、誘電体導波路に内在する電界の横振動モード分布との変換効率を表す式であると理解できる。
【００３４】
上記数式２は数学的に、ｆ（ｘ）とＧn（ｘ）が同じ関数のとき、つまり入力または出力電極の外周形状ｆ（ｘ）と、導波路に内在する電界の横振動モード分布Ｇn（ｘ）が同じであるとき、導波路への入力または導波路からの出力の変換効率は１であり、他の電界の横振動モードの変換効率は０であることが分かっている。
【００３５】
つまり、導波路に内在するｎ次の電界の横振動モード分布と複数の入力電極又は出力電極がなす電極配列の外周形状あるいは電極の複数の形状部分がなす形状が同じであるならば、変換効率が最大である１で、高周波電流から導波路内の電磁波へ、または導波路内の電磁波が導波路外の高周波電流へ損失することなく、変換できることを表している。
【００３６】
そこで、入力電極又は出力電極の外周形状では、複数の電極又は電極の複数の形状部分が導波路に内在する電界の横振動モード分布のうち、着目する次数の電界の横振動モード分布の一部又は全部に対応した形状に配置されることができる。電極１２、１３の配列を導波路１０に内在する電界の横振動モード分布の一部又は全部に対応した外周形状に配置した例を図４ないし図６に示す。
【００３７】
矩形電極には数式２の結果が示すように（図２０の（ａ））、いろんな高調波成分が存在し含まれている。基本波（第１次）電界モードの電界分布曲線に対応した外周形状の入力電極の場合では基本波の電界モードをもつ基本波成分しか存在せず、基本波モードの周波数においてのみ変換効率が１で、他の周波数成分における変換効率は０である。つまり、基本波モードの電界分布に対応する外周形状の入力電極は一種のフィルタのような特性があり、電磁波は電極外周形状に応じた電界分布の成分をもつ周波数成分しか導波路内に伝達されない。その変換効率は数式２で与えられている。
これにより、例えば図４及び図５に示されるように、電磁波進行方向に並置した複数の入力電極１２、１３の電極配列の外周形状、及び図６に示されるように、入力電極１２、１３の電極形状部分１２Ａ、１３Ａが対向している部分からなる外周形状を、導波路１０に内在する電界の横振動モード分布に対応する形状にすることにより、入力電極１２、１３の電極配列の対向している部分からなる外周形状に合った電界分布をもつ周波数成分しか誘電体導波路内に伝達しない。
【００３８】
つまり、誘電体導波路に内在する電界横振動モード分布に応じた強度の電界分布に合わせて、誘電体導波路中に設けた複数の電極の間に電界を発生させることにより、高周波電流を誘電体導波路に横モード分布を形成し伝搬する電磁波に、より高結合に、しかも所望する電磁波を選択的に導波でき、雑音等の除去も可能になる。
【００３９】
これにより、着目する次数の電界横振動モード分布によって特定される外周形状をもつ複数の入力電極の配列に高周波電流を印加すると、電極配列の外周形状に対応した電界横振動モード分布を持った電磁波が誘電体導波路内を伝達し、他の横振動モードの電磁波や雑音を導波路に伝達させず、雑音の少ない効率のよい特定の横振動モードの電磁波を誘電体導波路内に伝達させることができる。
【００４０】
また、出力電極の場合については、導波路内を電磁波が伝搬して来ると、外周形状に応じた周波数成分の電界横振動モードのみが出力電極の配列に誘導され、他の高調波成分の横振動モードや雑音は誘導されず、雑音の少ない効率のよい特定の横振動モードの電磁波のみの高周波電流を出力することができる。
【００４１】
電極配列の外周形状の一部または全部を、着目する次数の電界振動モード分布によって特定される形状とすればよく、例えば電極の外周形状を半周期以上の余弦曲線又は正弦曲線の一部または全部に対応する形状に形成することができる。
最も簡単な電極形状として、電極の外周形状を、導波路に内在する電界振動モード曲線の一部または全部に対応する形状、例えば基本波に対する電界の横振動モード曲線の一部または全部に対応する形状することができる。図２５に基本波の電界分布に対応した外周形状とした電極構成の場合における周波数に対するコンダクタンス特性を示す。
【００４２】
また、図５の（ａ）（ｂ）に示されように、電界の横振動モード分布に対応した入力電極１２、１３は電界の横振動モード曲線の上半分でも下半分だけでもよいので、入力電極１２、１３の電極配列は、電界の横振動モード曲線の上半分でも下半分だけでもよい。
誘電体導波路の横幅方向に関し、電極により印加される電磁波進行方向の電界強度の和である電界密度分布が、電界の横振動モード分布に対応することが可能である。
【００４３】
複数の電極は誘電体導波路内の高さ方向のどの位置に設けても効果があるが、高さ方向中央付近に設けると、上下対称になって安定するので、誘電体導波路の高さ方向中央付近の位置に設置するのがよい。また、表面に電極を設置しても可能である。
【００４４】
誘電体材料には光学ガラス、カリウム・タンタル・ニオブ酸化物結晶（ＫＴＮ）、イットリウム・鉄・ガーネット結晶（ＹＩＧ）などの磁性体材料、酸化亜鉛、プラスチック、水、シリコンなどの公知の誘電体材料を採用することができる。
また、導波路を構成する誘電体の断面形状は矩形状や円形状（楕円形状を含む）とすることができる。例えば、誘電体導波路１０を断面円形状とする場合には図７に示されるように、円板状の電極１２、１３を採用することができる。この場合、導波路の中間部分には布設条件に応じて曲げることもできる。
【００４５】
また、上述のように、入力電極及び出力電極の構成を選択することにより、伝搬周波数を近接した周波数、誘電体材料の電磁波速度と誘電体外部速度と導波路幅で決まる複数の次数に対する周波数の装置に変換することができ、近接した周波数の信号を入力し出力することができる。
つまり、入力信号の周波数から選択した周波数の信号を出力できるという特徴があるので、これを応用すれば、所望の周波数のみを通過させることのできるフィルター装置を提供することができる。
【００４６】
また、電極を周期的に並べるだけでもフィルター効果はある。Ｚ方向に生じるモードによる電磁波伝搬特性である。Ｚ方向の電極の比率（周期Ｐとの）などで決まるフィルター特性が得られる。
例えば、図１０に示されるように、矩形電極をＺ方向に並べるだけでも、図２２に示されるような基本周波数付近でフィルター作用のある共振特性が得られる。
また、図２１の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されるように、入力電極構造の電極１２、１３の配列と出力電極構造の電極２２、２３の配列とを電磁波進行方向に隣接して並べ、両者の間を境界として相互に対称な配列をなすことによって電界の縦振動モードを利用した斬新なフィルター装置を提供することができる。また、Ｚ方向端面、両端面ともに反射器、例えばＺ面の一部又は全部に金属等を設置することも可能である。両端面に金属を設置することにより、両端面を境界として成立する２つのモード（次数１と２のモード）を利用したフィルターが構成できる。
【００４７】
電界の横振動モードを使用したフィルター装置を構成する場合、利用する異なる振動モードの周波数を励起する電極の外周形状を採用する。例えば、横振動モードｎ＝１、２を利用したフィルター装置を構成する場合、横振動モードの次数ｎ＝１の波形は図１２（ａ）、横振動モードのモード次数ｎ＝２の波形は図１２（ｂ）に示される。横振動モードの次数ｎ＝１の波形と次数ｎ＝２の波形を重ね合わせると、その和の波形は図１３（ａ）に示されるようになる。
つまり、入力電極の外周形状を図１３の（ａ）に示されるように、横振動モードの次数ｎ＝１の波形と次数ｎ＝２の和の波形に対応する形状にすると、横振動モードの次数ｎ＝１、２の周波数の電磁波を励起することができる。振動分布図において、−の値のときは＋の値のときと逆位相の関係になり、電極配列では逆極性の電極配列にすればよい。
他方、フィルター装置を構成する場合、出力電極は図１３の（ｂ）に示されるように、反対称モード（この場合は２次モード）が対称モードに対して逆接続の関係となるように、出力電極の外周形状を構成すると、横振動モードの２つの次数ｎ＝１、２でフィルター構成ができ、ｎ＝１、２の間の周波数を取り出すことができる。
反対称モードである、次数ｎ＝２が逆接続に構成されるように、図１２の（ｂ）のモードに、−を乗じた図（図１２（ｃ））と、対称モードである次数ｎ＝１を足し合わせ規格化すると図１３（ｂ）の曲線になる。この場合、入力電極と出力電極の外周形状は、図１３の（ａ）を出力電極に、図１３の（ｂ）を入力電極にすることも可能である。入力電極と出力電極の間で反対称モードを正接続と逆接続に構成した電極の関係になればフィルター構成が可能である。
【００４８】
誘電体導波路の横幅を電界の横振動モードの次数ｎ＝１、２の電磁波が励起されるような寸法に設定し、しかも入力電極及び出力電極を次数ｎ＝１、２の電磁波の波形の和の波形に対応した外周形状に配列した場合、入力電極に高周波電流を印加すると、図１７の（ａ）に示される２つの波形の電磁波が励起され、反対称モードの逆接続を構成する電極との間で、図１７の（ｂ）に示されるように次数ｎ＝１，２に対する周波数の間でフィルターが構成される。
【００４９】
また、誘電体導波路の横幅を電界の横振動モードの次数ｎ＝１、２、３の電磁波が励起されるような寸法に設定し、しかも入力電極及び出力電極を次数ｎ＝１、２、３の電磁波の波形の和の波形に対応した外周形状に配列した場合、入力電極に高周波電流を印加すると、図１８の（ａ）に示される３つの波形の電磁波が励起され、図１８の（ｂ）に示されるように次数ｎ＝１，２，３に対する周波数の間でフィルターが構成される。
この場合、反対称モードはｎ＝２のモードであるので、対称モードと逆接続な電極はｎ＝２のモード振動分布に−を乗じた分布とｎ＝１，３のモード分布とのモード和分布に対応した外周形状の電極を配置すればよい。
【００５０】
また、所望の次数の周波数に重み付けをした波形を求め、他の次数の周波数の波形の和の波形を求め、入力電極及び出力電極を所望の次数の重み付けを行った電磁波の波形の和の波形に対応した外周形状に配列した場合、入力電極に高周波電流を印加すると、図１９の（ａ）に示されるように、重み付け（この場合、次数２のモード分布に１．５倍の重み付けをした）を行った次数の周波数のコンゴクタンスが大きくなった波形の電磁波が励起され、図１９の（ｂ）に示されるように、図１７（ｂ）に示されるフィルター特性（重み付けをしていない場合）に比較して立ちあがりがより一層急峻な波形の出力を取り出すことができる。
【００５１】
また、図１６（ｂ）に示される矩形の外周形状を施した電極を用い入力し、出力する場合であっても、誘電体導波路幅方向の左半部に複数の入力電極を電磁波進行方向に矩形状に配列し、右半部に複数の出力電極を電磁波進行方向に矩形状に配列するという構成を採用することもできる。図１６（ａ）のなよう特性になる、ｎ＝１，２間でフィルター構成が可能であるが、挿入損失も大きく、他の周波数にいろいろなモードに対するスプリアスが生じている。
【００５２】
電界振動モード次数ｎ＝１，２を利用したフィルター電極構成で、フィルター構成に必要な逆接続のための和電極形状は図１２（ｄ）に示されている。図１２（ｄ）には、マイナスの部分はプラスの部分の電極構成と逆電極の極性での電極配列にすることが必要である。この場合、マイナス部分の電極配列はＸ方向には計算通りの位置に配置しなければならないが、Ｚ方向のどの位置に配置してもよく、図１４（ｂ）のようにＺ方向に配置することが可能である。具体的な電極配列は、図１４（ａ）の和電極形状が図１４（ｂ）の様な電極配列になる。また、図１５（ａ）のように、モード和形状の山部を合わせることも可能である。この場合、入出力の電極設置のＺ方向の長さが小さくなり小型化できる。
横モードを利用してなるフィルターにおいて、電磁波の進行方向両端に反射器を設置し、より特性のよい二重モードフィルターや多重モードフィルターが構成することが可能である。
【００５３】
導波路材質と導波路幅で決まる電極配列を施すと、電磁波進行方向にも電磁波進行方向の電界振動分布が出来ている。Ｚ方向に配列した電極の数、Ｚ方向の電極長さ（金属部分）、電極間（金属でない部分）の間隔の割合によって、Ｚ方向進行の基本波の特性を変化できる。図２２に電極Ｚ方向長さと電極間の長さを変えた場合について示している。図中実線は電極が殆ど０の場合、破線は電極Ｚ方向の長さと電極間の長さが１：１の場合である。
そして、Ｚ方向の両端部に反射器を設置すると、反射器間で縦モードが生じる。Ｚ方向の多数の電極の半分を入力電極、他半分を出力電極に、Ｚ方向中心部で対称となるように電極を設置することで、矩形電極の逆接続フィルターと同じになり、１次モード（基本モード）と２次モードを利用し、反対称モードの２次モードを逆接続した電極形状を採用したフィルターが構成される（図２１）。
この場合、単位区間の周波数をｆ0、電極の数（反射器間の本数）をＭ、ｎ次モードの周波数をｆnとすると、ｆn ＝ｎ／Ｍｆ0の関係になる。例えば、単位区間の周波数を１０ＧＨｚ、Ｍ＝１０とすると、ｆ1＝１ＧＨｚ，ｆ2＝２ＧＨｚで、フィルターの通過帯は、１〜２ＧＨｚ付近となり、縦モード利用フィルターは広帯域となる。
【００５４】
入力電極だけの構成で、Ｚ方向両端面に反射器を設置すれば、インーダンスなどの特性がよくなり、単一モードや多モードの共振器になる。入出力電極を備えたフィルター電極構成の場合には二重モードフィルター、多重モードフィルターになる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る誘電体導波路装置の好ましい実施形態を示す一部切断斜視図である。
【図２】誘電体導波路装置の他の例を示す一部切断斜視図である。
【図３】本発明に係る誘電体導波路装置における電極配列の構成の１例を示す平面図である。
【図４】本発明に係る誘電体導波路装置における入力電極の配列の外周形状を電界の横振動モード分布に対応する形状に形成した例を示す平面図である。
【図５】入力電極の配列の外周形状を電界の横振動モード分布に対応する形状に形成した他の例（ａ）（ｂ）を示す平面図である。
【図６】入力電極の配列の外周形状を電界の横振動モード分布に対応する形状に形成したさらに他の例（ａ）（ｂ）を示す平面図である。
【図７】本発明に係る誘電体導波路装置の他の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明における電極横幅に対する横振動モードの最大モード数の関係を示す図である。
【図９】本発明における誘電体導波路の横幅の変化に対する電磁波の反射角の変化を示す図である。
【図１０】本発明に係る誘電体導波路装置を応用したフィルター装置の電極配列の１例を示す図である。
【図１１】フィルター装置の電極配列の他の例を示す図である。
【図１２】フィルター装置における電磁波の波形と電極配列の外周形状との関係を示す図である。
【図１３】フィルター装置における入力電極の配列の外周形状の例及び出力電極の配列の外周形状の例を示す図である。
【図１４】フィルター装置の入出力の電磁波の波形と入出力電極の配列の外周形状の１例を示す図である。
【図１５】フィルター装置の入力電極及び出力電極の配列の外周形状の２つの例を示す図である。
【図１６】フィルター出力の波形と入出力電極の配列の外周形状の他の例を示す図である。
【図１７】入出力電極を電磁波の波形に対応する外周形状に設定した場合のモード数２のコンダクタンスの周波数特性とフィルター出力の波形の例を示す図である。
【図１８】入出力電極を電磁波の波形に対応する外周形状に設定した場合のモード数３のコンダクタンスの周波数特性とフィルター出力の波形の例を示す図である。
【図１９】入出力電極を電磁波の波形に対応する外周形状に設定するとともに、特定のモード数の波形に重み付けを行った場合のモード数２のコンダクタンスの周波数特性とフィルター出力の波形の例を示す図である。
【図２０】入出力電極を矩形状の外周形状に設定した場合のコンダクタンスの周波数特性とフィルター出力の波形の例を示す図である。
【図２１】本発明において縦振動モードの生成理論と縦振動モードによるフィルター装置を説明するための図である。
【図２２】入力電極の単位電極の電極部のＺ方向長さを変更した場合のフィルターの通過帯域を示す図である。
【図２３】実施例１３を説明するための構造例を示す図である。
【図２４】実施例１３を説明するための他の構造例を示す図である。
【図２５】矩形電極を並べかつ外周形状を基本モードとした場合における周波数に対するコンダクタンス特性を例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
〔実施例１〕基本モード利用による導波
基本モードの周波数を利用して導波する場合、導波路の誘電体（光学ガラス）の大きさを、横幅ａ＝１０４．４８０ｍｍ、厚み（ｙ方向）＝３ｍｍとし、電極材料は銅を使用し、電極断面形状は円形状、全体形状は円柱状とし、電極寸法は直径２ｍｍ、最大横幅１０４．４８０ｍｍ、導波方向の電極間隔Ｐを１０．４４８ｍｍ、電極総長さ１０６．４８０ｍｍとした。
【００５７】
〔実施例２〕第１次、２次モードの和利用による導波
第１次モードの最大値の絶対値を１で規格化した第１次モードデータと、第２次モードの最大値の絶対値を１で規格化した第２次モードデータを足す（モード和）。モード和データの最大値の絶対値を１で規格化する。規格化したモード和データに応じた電極形状にしたがって電極を配置する。
導波路の誘電体の大きさを、横幅ａ＝１０４．４８０ｍｍ、厚み（ｙ方向）＝３ｍｍとし、電極材料は銅を使用し、電極断面形状は円形状、全体形状は円柱状とし、電極寸法は直径２ｍｍ、最大横幅１０４．４８０ｍｍ、導波方向の電極間隔Ｐを１０．４４８ｍｍ、電極総長さ１０６．４８０ｍｍとした。
【００５８】
〔実施例３〕第１次、２次モードの重みづけをした和利用による導波
第１次モードの最大値の絶対値を１で規格化した第１次モードデータと、第２次モードの最大値の絶対値を１で規格化した第２次モードデータを１．５倍したデータを、足し合わせる（重み付けモード和）。重み付けモード和データの最大値の絶対値を１で規格化する。規格化したモード和データに応じた電極形状にしたがって、電極を配置する。
導波路の誘電体の大きさを、横幅ａ＝１０４．４８０ｍｍ、厚み（ｙ方向）＝３ｍｍとし、電極材料は銅を使用し、電極断面形状は円形状、全体形状は円柱状とし、電極寸法は直径２ｍｍ、最大横幅１０４．４８０ｍｍ、導波方向の電極間隔Ｐを１０．４４８ｍｍ、電極総長さ１０６．４８０ｍｍとした。
【００５９】
〔実施例４〕
導波路の誘電体の大きさを、直径（横幅ａ方向）＝１０４．４８０ｍｍの円柱状とし、電極材料は銅を使用し、電極断面形状は円板状とし、電極寸法は最大外径１０４．４８０ｍｍ、電極間隔Ｐを１０．４４８ｍｍとした。
【００６０】
〔実施例５〕
イットリウム・鉄・ガーネット結晶（屈折率ｎ１＝２．２０００）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方を空気層（屈折率ｎ２＝１．００００）とした。導波路の横幅ａを６８．２４８ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を６．８２５ｍｍとした。また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．０００００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は１．３６３６４Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．４５４５５であった。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）１３．６４９５６ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６１】
〔実施例６〕
イットリウム・鉄・ガーネット結晶（屈折率ｎ１＝２．２０００）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方を光学ガラス（屈折率ｎ２＝１．４３８７５）とした。導波路の横幅ａを６８．３１３ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を６．８３１ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は１．３６３６４Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は２．０８５１４Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．６５３９８であった。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）１３．６６３ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６２】
〔実施例７〕
イットリウム・鉄・ガーネット結晶（屈折率ｎ１＝２．２０００）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方をシリコン（屈折率ｎ２＝１．８７０８３）とした。導波路の横幅ａを６８．３８４ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を６．８３８ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は１．３６３６４Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は、１．６０３５７Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．８５０３８とした。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）１３．６７７ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６３】
〔実施例８〕
酸化亜鉛（屈折率ｎ１＝２．００００）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方をシリコン（屈折率ｎ２＝１．８７０８３）とした。導波路の横幅ａを７５．２３８ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を７．５２４ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は１．５Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は１．６０３５７Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．９３５４１であった。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）１５．０４８ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６４】
〔実施例９〕
プラスチック（屈折率ｎ１＝１．７６００）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方を水（屈折率ｎ２＝１．３３３０００）とした。導波路の横幅ａを８５．４３９ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を８．５４４ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は１．７０５Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は、２．２５１Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．７５７３９であった。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）１７．０８８ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６５】
〔実施例１０〕
水（屈折率ｎ１＝１．３３３００）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方を空気（屈折率ｎ２＝１．０００００）とした。導波路の横幅ａを１１２．８０３ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を１１．２８ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は２．２５１Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は、３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．７５０１９であった。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）２２．５６１ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６６】
〔実施例１１〕
光学ガラス（屈折率ｎ１＝１．４３８７５）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方を空気（屈折率ｎ２＝１．０００００）とした。導波路の横幅ａを１０４．４８０ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を１０．４４８ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は２．０８５１４Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は、３．０００００Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．６９５０５であった。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）２０．８９６ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６７】
〔実施例１２〕
シリコン（屈折率ｎ１＝１．８３０３０）を導波路の誘電体材料に用い、横幅方向両外方を空気（屈折率ｎ２＝１．０００００）とした。導波路の横幅ａを８２．０６６ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を８．２０７ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は１．６３９０８Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は、３．０００００Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．５４６３６であった。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）１６．４１３ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【００６８】
〔実施例１３〕
誘電体材料にカリウム・タンタル・ニオブ酸化物結晶（ＫＴＮ結晶)（屈折率ｎ２＝２．２０００）を用い、例えば電界印加用電極に図２３に示されるサンドイッチ構造又は図２４に示されるプレーナー型構造を採用することによって、中央部分に電界を加えて屈折率をｎ１＝２．２０１３２として導波路の部分と両外方の部分を構成した。導波路の横幅ａを６８．１８１ｍｍ、電極間の間隔Ｐ（＝λ／２）を６．８１８ｍｍとした。
また、基本波ｆ１を１０ＧＨｚとし、ｃ０＝３．００Ｅ＋０８ｍ／ｓとしたとき、導波路内の伝搬速度ｖ１（＝ｃ０／ｎ１）は１．３６２８２Ｅ＋０８ｍ／ｓ、導波路外方の伝搬速度ｖ２（＝ｃ０／ｎ２）は、１．３６３６４Ｅ＋０８ｍ／ｓであり、αｓ（＝ｎ２／ｎ１）は０．９９９４とした。
波長λ１（＝ｖ１／ｆ１）１３．６３６ｍｍの電磁波を伝搬できた。
【符号の説明】
【００６９】
１０      導波路
１１      誘電体
１２、１３    入力電極
２２、２３    出力電極
【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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