【手続補正書】
【提出日】平成20年3月24日(2008.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率周期構造を含む層を複数積層して、３次元フォトニック結晶を作製する３次元フォトニック結晶の作製方法であって、複数の層を１単位として、該１単位内において所望波長帯域でフォトニックバンドギャップを呈するように計算された理想層厚と該１単位内の平均層厚が一致するように、該１単位の総層厚を調整する調整工程を含むことを特徴とする３次元フォトニック結晶の作製方法。
【請求項２】
前記３次元フォトニック結晶の基本周期を構成する複数層の整数倍の層数で前記１単位を構成することを特徴とする請求項１の３次元フォトニック結晶の作製方法。
【請求項３】
前記１単位の層数からなる単位構造を複数個同一基板上に一括形成し、該複数個の単位構造を積層することにより３次元フォトニック結晶を作製することを特徴とする請求項１または２のフォトニック結晶の作製方法。
【請求項４】
前記調整工程では、前記１単位内の一つの層の厚さを調整することにより、該１単位内の平均層厚を前記理想層厚と一致させることを特徴とする請求項１、２又は３の３次元フォトニック結晶の作製方法。
【請求項５】
前記調整工程は、エッチング、研磨、アブレーションのいずれかによって、前記１単位内の一つの層の層厚を減らすことにより、該１単位内の平均層厚を前記理想層厚と一致させることを特徴とする請求項４の３次元フォトニック結晶の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項の３次元フォトニック結晶の作製方法で作製された３次元フォトニック結晶を含み、該３次元フォトニック結晶は線状の周期欠陥部を有し、該周期欠陥部は導波路として機能することを特徴とする機能素子。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項の３次元フォトニック結晶の作製方法で作製された３次元フォトニック結晶を含み、該３次元フォトニック結晶は孤立した周期欠陥部を有し、該周期欠陥部は共振器として機能することを特徴とする機能素子。
【請求項８】
前記共振器内部に発光作用を呈する活性媒質を有する請求項７に記載の機能素子と、該活性媒質を励起する励起手段とを有することを特徴とする発光素子。
【請求項９】
前記発光素子は、レーザーであることを特徴とする請求項８に記載の発光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明者は、２次元周期構造を含む層を形成し，その層を積層することによりＬＢＬ構造のフォトニック結晶を作製するのに先だって、フォトニック結晶内に含まれる各構造の形状誤差が，フォトニック結晶のフォトニックバンドギャップ付近の透過スペクトルにどのような影響を与えるか検討した。その結果図１に示すように，２次元周期構造を含む層の厚さ誤差（２次元周期構造を形成する各構造の高さ誤差）量ΔＨに対して，フォトニックバンドギャップ波長の変化量（設計値からのずれ量）はほぼ比例し，かつその比例定数は光の入射方向によらずほぼ一定であること、この結果より，３次元フォトニック結晶を作製する際に，複数層の合計層厚（総層厚）を制御することにより，各層厚の誤差許容値範囲を大幅に拡大しながらも３次元フォトニック結晶全体としての光学特性は保持できることを見出した。本発明の各実施例は、これに基づいてＬＢＬ構造のフォトニック結晶を構成する複数の層を１単位として，各単位内の平均層厚が設計値（理想層厚）と一致するように作製し、所定のフォトニックバンドギャップ波長を得ている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図４（ａ）に示すように，基板１０１上に結晶成長や蒸着により，媒質１による薄膜１０２を形成する。次にレジスト１０３を薄膜１０２上に塗布（図４（ｂ））し，電子ビームリソグラフィなどによって所望の２次元周期レジストパターン１０４を形成（図４（ｃ））し，レジストパターン１０４をマスクとして薄膜１０２をエッチング後，残存レジスト１０４を除去することによって，媒質１による屈折率周期構造である２次元周期パターン１０５を形成する（図４（ｄ））。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
次に，図４（ｅ）に示すように，エッチングストップ層１０７を含む基板１０６上に同様に媒質１による２次元周期パターン１０８をパターン面が対向するように形成し，２次元周期パターン１０５と２次元周期パターン１０８を位置合わせして融着（図４（ｆ））し，リフトオフやエッチングなどによりエッチングストップ層１０７と基板１０６を除去し，積層構造を作製する（図４（ｇ））。基本周期（１単位）を構成する層数（例えば４層）となるまで，上記工程を繰り返す（図４（ｈ））。即ち、複数個同一基板上に一括形成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、第４の層２０４および第１０の層２１０は、第１の媒質によるＸ軸方向に延びる複数の角柱２０４ａおよび２１０ａが等間隔ＰでＹ方向に配置されており、角柱２０４ａおよび２１０ａはＹ軸方向にＰ／２ずれた位置に配置されている。第２の層２０２および第３の層２０３には、第１の層２０１中の角柱２０１ａおよび第４の層２０４中の角柱２０４ａのＺ方向からみたときの交点に相当する位置に、ＸＹ平面内において互いに接しないように離散的に第１の媒質による直方体２０２ａおよび２０３ａが配置されている。なお、直方体２０２ａと直方体２０３ａはＸＹ面内における９０度の回転により相互に重なる対称性を有している。同様に、角柱を含む層２０４，２０７，２１０の間にある第５の層２０５、第６の層２０６、第８の層２０８、第９の層２０９、第１１の層２１１、第１２の層２１２には、隣接する層中の角柱のＺ方向から見たときの交点に相当する位置に、ＸＹ平面内において離散的に第１の媒質による直方体２０５ａ、２０６ａ、２０８ａ、２０９ａ、２１１ａ、２１２ａが配置されている。各層中の角柱および直方体は互いに接しており、各層中の角柱および直方体以外の部分は第２の媒質で充填されている。第１、第２の媒質の屈折率、角柱および直方体の形状や間隔、各層の厚さは，所望波長域（所定の波長帯域）でフォトニックバンドギャップを呈するように決定される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図９（ａ）、（ｂ）は本発明による作製方法で作製されたフォトニック結晶であり、その中に線状に周期欠陥（周期欠陥部）を配置した導波路３００（３００ａ，３００ｂ）を有した機能素子の断面図である。本実施例では、線状の周期欠陥を設けることにより、フォトニック結晶が持つフォトニックバンドギャップ内の波長域中の一部の波長域の電磁波に対して、欠陥部のみ電磁波が存在できる状態にすることができ、低損失で急峻な曲げ角度を実現できる導波路を構成している。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
本実施例において、図１０に示した共振器内部に発光作用を呈する活性媒質を充填し、活性媒質を励起する励起手段として共振器外部から電磁波や電流などでエネルギーを供給することにより、非常に効率の高いレーザ（レーザー）やＬＥＤなどの発光素子を実現している。例えば、前記共振器の共振波長を赤外光通信波長帯域（８００nm−１８００nm）に対応させることで光通信用光源に用いることができ、光の三原色である赤（Ｒ）緑（Ｇ）青（Ｂ）に対応させることで画像表示装置用光源に用いることができ、またＣＤやＤＶＤなどの光ディスクのピックアップ用光源に用いることが出きる。なお、図９（ａ）、（ｂ）に示した導波路や図１０に示した共振器、発光素子、フォトニックバンド内の分散異常を用いた偏向素子などの様々な機能素子を組み合わせることで、超小型高機能集積回路を実現することができる。