(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波発散ブロックと波受取ブロックとを備える電磁波伝播システムでの使用に適合され、前記波発散ブロックからの１つの波長を有する電磁波が、１つの波伝播方向に伝播する電磁波伝播構造であって、当該電磁波伝播構造が、
前記電磁波の伝播を阻止することが可能な表面を有し、前記波伝播方向に、入射側面と、当該入射側面の反対側の出射側面とを備えるメインボディを備え、
当該メインボディが、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置された、２つの波伝播チャンネルを備えて形成され、当該波伝播チャンネルの各々が、前記入射側面から前記出射側面まで伸び、前記電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有し、
前記メインボディが、前記波伝播方向に中心軸を定め、
前記メインボディの前記入射側面における入射開口と、前記メインボディの前記出射側面における出射開口と、前記入射および出射開口の間に伸びる内側部分とを備える前記波伝播チャンネルの各々が、前記中心軸と平行な中心線を定め、且つ、前記入射開口より大きくはない内部寸法を有し、
前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口が、前記波伝播チャンネルの１つに対応する前記中心線について非対称であり、
前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口が、前記中心線の周りに第１の部分と第２の部分とを有し、
前記第１の部分が前記メインボディの前記中心軸の近くに位置し、前記第２の部分が前記中心軸から遠方に位置し、前記第１の部分が、前記第２の部分より長い寸法を有することを特徴とし、
前記電磁波が、前記波発散ブロックから伝播し、前記波伝播チャンネルを通って、前記波受取ブロックへ向けて伝播することを特徴とする電磁波伝播構造。
【請求項２】
前記波伝播チャンネルの前記出射開口が、互いに直接的に空間的に連通していることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項３】
前記メインボディが、前記波伝播方向に中心軸を定め、
前記波伝播チャンネルの各々が、前記入射側面から前記出射側面へ、前記中心軸に向けて伸びる中心線を定めることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項４】
前記メインボディが、さらに、前記出射側面において少なくとも１つのみぞを備えて形成され、
当該みぞが、前記電磁波の前記半波長より大きくはない内部寸法を有し、前記波伝播チャンネルの一方から、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項５】
前記メインボディが、さらに、前記出射側面において複数のみぞを備えて形成され、
当該みぞの各々が、前記電磁波の前記半波長より大きくはない内部寸法を有し、隣接する複数の前記みぞが、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項６】
前記メインボディが、さらに、前記入射側面において少なくとも１つのみぞを備えて形成され、
当該みぞが、前記電磁波の前記半波長より大きくはない内部寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項７】
前記メインボディが、さらに、前記入射側面において複数のみぞを備えて形成され、
当該みぞの各々が、前記電磁波の前記半波長より大きくはない内部寸法を有し、隣接する複数の前記みぞが、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項８】
前記メインボディの前記入射側面上に配置された、光を伝達可能な誘電体層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項９】
前記波伝播チャンネルの各々が、前記電磁波の伝達を向上させる材料から作られたチャンネル表面によって画定されることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項１０】
前記波伝播チャンネルの前記チャンネル表面が、金属であることを特徴とする請求項９に記載の電磁波伝播構造。
【請求項１１】
前記出射側面に沿ったラインが、前記波伝播チャンネルの外側において平坦であり、前記波伝播チャンネルの寸法よりも長い寸法で伸びることを特徴とする請求項１に記載の電磁波伝播構造。
【請求項１２】
波発散ブロックから波伝播方向に伝播する電磁波を、波受取ブロックにおける光点内へ集束させるための方法であって、当該方法が、
前記波発散ブロックと前記波受取ブロックとの間に、電磁波伝播構造を提供するステップを含むことを特徴とし、
当該電磁波伝搬構造が、前記電磁波の伝播を阻止することが可能な表面を有し、前記波伝播方向に、入射側面と、当該入射側面の反対側の出射側面とを備えるメインボディを備え、
当該メインボディが、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置された、２つの波伝播チャンネルを備えて形成され、当該波伝播チャンネルの各々が、前記入射側面から前記出射側面まで伸び、前記電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有し、
前記電磁波伝播構造の前記メインボディが、前記波伝播方向に中心軸を定め、
前記メインボディの前記入射側面における入射開口と、前記メインボディの前記出射側面における出射開口と、前記入射および出射開口の間に伸びる内側部分とを備える前記波伝播チャンネルの各々が、前記中心軸と平行な中心線を定め、且つ、前記入射開口より大きくはない内部寸法を有し、
前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口が、前記波伝播チャンネルの１つに対応する前記中心線について非対称であり、
前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口が、前記中心線の周りに第１の部分と第２の部分とを有し、
前記第１の部分が前記メインボディの前記中心軸の近くに位置し、前記第２の部分が前記中心軸から遠方に位置し、前記第１の部分が、前記第２の部分より長い寸法を有することを特徴とし、
前記電磁波が、前記波発散ブロックから伝播し、前記波伝播チャンネルを通って、前記電磁波伝播構造構造を通って前記波受取ブロックへ向けて伝播することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記波伝播チャンネルの前記出射開口が、互いに直接的に空間的に連通していることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電磁波伝播構造の前記メインボディが、前記波伝播方向に中心軸を定め、
前記波伝播チャンネルの各々が、前記入射側面から前記出射側面へ、前記中心軸に向けて伸びる中心線を定めることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記電磁波伝播構造の前記メインボディが、さらに、前記出射側面において少なくとも１つのみぞを備えて形成され、
当該みぞが、前記電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有し、前記波伝播チャンネルの一方から、前記電磁波の波長より大きくはない距離だけ間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記電磁波伝播構造の前記メインボディが、さらに、前記出射側面において複数のみぞを備えて形成され、
当該みぞの各々が、前記電磁波の前記半波長より大きくはない内部寸法を有し、隣接する複数の前記みぞが、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記電磁波伝播構造の前記メインボディが、さらに、前記入射側面において少なくとも１つのみぞを備えて形成され、
当該みぞが、前記電磁波の前記半波長より大きくはない内部寸法を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記電磁波伝播構造の前記メインボディが、さらに、前記入射側面において複数のみぞを備えて形成され、
当該みぞの各々が、前記電磁波の前記半波長より大きくはない内部寸法を有し、隣接する複数の前記みぞが、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記電磁波伝播構造が、さらに、前記メインボディの前記入射側面上に配置された、光を伝達可能な誘電体層を備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記出射側面に沿ったラインが、前記波伝播チャンネルの外側において平坦であり、前記波伝播チャンネルの寸法よりも長い寸法で伸びることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
波発散ブロックと、
電磁波の伝播を阻止することが可能な表面を有し、波伝播方向に、入射側面と、当該入射側面の反対側の出射側面とを備えるメインボディとを備え、前記波発散ブロックからの１つの波長を有する前記電磁波が、１つの前記波伝播方向に伝播する電磁波伝播構造を備え、
当該メインボディが、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置された、２つの波伝播チャンネルを備えて形成され、当該波伝播チャンネルの各々が、前記入射側面から前記出射側面まで伸び、前記電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有し、
前記メインボディが、前記波伝播方向に中心軸を定め、
前記メインボディの前記入射側面における入射開口と、前記メインボディの前記出射側面における出射開口と、前記入射および出射開口の間に伸びる内側部分とを備える前記波伝播チャンネルの各々が、前記中心軸と平行な中心線を定め、且つ、前記入射開口より大きくはない内部寸法を有し、
前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口が、前記波伝播チャンネルの１つに対応する前記中心線について非対称であり、
前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口が、前記中心線の周りに第１の部分と第２の部分とを有し、
前記第１の部分が前記メインボディの前記中心軸の近くに位置し、前記第２の部分が前記中心軸から遠方に位置し、前記第１の部分が、前記第２の部分より長い寸法を有することを特徴とし、
前記波発散ブロックからの前記電磁波が、前記波伝播チャンネルを通って伝播することを特徴とする光点ジェネレータ。
【請求項２２】
前記出射側面に沿ったラインが、前記波伝播チャンネルの外側において平坦であり、前記波伝播チャンネルの寸法よりも長い寸法で伸びることを特徴とする請求項２１に記載の光点ジェネレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電磁波伝播構造に関し、より詳細には、回折限界を越える電磁波伝播構造であって、その電磁波伝播構造を備える光学システムの、分解能および精度を向上させる電磁波伝播構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２００７年６月６日および２００８年１月３０日にそれぞれ出願された、台湾出願第０９６１２０４１４号および０９７１０３５５９号の優先権を主張する。
【０００３】
電磁波技術、特に光学技術は、健康診断、精密測定、半導体産業などのような、高い技術集約型産業において最も広く使用されている基礎技術のうちの１つである。それゆえに、光学技術の分解能および精度を向上させる方法の追求は、学術界および産業界の両方が懸命に努力しているものである。
【０００４】
光の振る舞いは、角度の発散（回折角のサイン（ｓｉｎθ））と光ビームの幅（２ｗ）との積の最小値を制限する回折限界によって制限される。現在、光学システム中の集束した光点について達成可能な、最も高い解像度は、入射光ビームの波長（１−Ｄの半波長）のおよそ０．６１倍である。回折限界を越えることによって、光は、その光の波長よりはるかに小さいサイズを有する光点内へ集束することができ、それによって、光学システムの分解能および精度を向上させる。
【０００５】
現在、光の分解能を向上させるための３つの方法が存在する。それらは、光ビームの波長を低減することと、光ビームが伝播する光媒体の屈折率を増大させることと、最大の光コーンの半角を利用する光学用レンズを採用することとを含む。これら３つの方法うち、光ビームの波長を低減することは、最も著しい結果を生みだし、したがって最も広く用いられている方法である。例えば、半導体を製造する間のフォトエッチングおよびリソグラフィプロセスにおいて、露光および現像に使用される光ビームの波長は、紫外線の波長領域内に低減される。しかしながら、この方法に関する問題が、波長をさらに低減する際に、及び対応する製造技術において遭遇する困難さの増大と、対応する設備を建造するのに必要とされる費用の増大とに存在する。このことは、結局は関連する分野の進歩に対するボトルネックとなる。
【０００６】
よって、光学システムの分解能および精度を向上させるために、様々な光学のアプリケーションを制限する回折限界をどのようにして越えるかが、取り扱われるべき挑戦である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、光学システム中の分解能および精度を向上させることができる電磁波伝播構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、電磁波伝播システムでの使用に適合された電磁波伝播構造が提供される。前記電磁波伝播システムは、波発散ブロックと波受取ブロックとを備え、前記波発散ブロックからの１つの波長を有する電磁波が、１つの波伝播方向に伝播する。前記電磁波伝播構造は、前記電磁波の伝播を阻止することが可能な表面を有し、前記波伝播方向に、入射側面と、当該入射側面の反対側の出射側面とを備えるメインボディを備える。当該メインボディは、前記電磁波の前記波長より大きくはない距離だけ互いに間隔を空けて配置された、２つの波伝播チャンネルを備えて形成される。当該波伝播チャンネルの各々は、前記入射側面から前記出射側面まで伸び、前記電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有する。前記メインボディは、前記波伝播方向に中心軸を定め、前記メインボディの前記入射側面における入射開口と、前記メインボディの前記出射側面における出射開口と、前記入射および出射開口の間に伸びる内側部分とを備える前記波伝播チャンネルの各々が、前記中心軸と平行な中心線を定め、且つ、前記入射開口より大きくはない内部寸法を有する。前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口は、前記波伝播チャンネルの１つに対応する前記中心線について非対称である。前記波伝播チャンネルの各々の前記出射開口は、前記中心線の周りに第１の部分と第２の部分とを有する。前記第１の部分は前記メインボディの前記中心軸の近くに位置し、前記第２の部分は前記中心軸から遠方に位置し、前記第１の部分は、前記第２の部分より長い寸法を有する。前記電磁波が、前記波発散ブロックから伝播し、前記波伝播チャンネルを通って、前記波受取ブロックへ向けて伝播する。
【００１２】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の好ましい実施形態の詳細な記述において明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明をより詳細に記述する前に、開示する内容の全体を通じて、類似の構成要素が同じ参照符号によって表示されることに注意されるべきである。
【００１４】
図１を参照すると、本発明に係る電磁波伝播構造の第１の好ましい実施形態が適合され、それを通って電磁波の伝播が可能となる。マクスウェルの方程式の普遍性により、本発明の電磁波伝播構造は、可視光および非可視光などを含む、様々な波長および周波数を有する電磁波に対して、普遍的に適合可能である。電磁波伝播構造は、２つの波伝播チャンネル２を有するメインボディ１を備え、波伝播チャンネル２は、一度それを通って電磁波が伝播すれば、電磁波の伝播方向およびエネルギー分布が変化するように適合される。
【００１５】
メインボディ１は、電磁波の伝播を阻止することが可能な表面を有し、波伝播方向（ｙ）に、入射側面１１と、入射側面１１の反対側の出射側面１２とを備える。
【００１６】
２つの波伝播チャンネル２は、間隔を空けて、メインボディ１を貫通して形成される。波伝播チャンネル２の各々は、入射側面１１から出射側面１２まで伸び、入射側面１１の入射開口２１と、出射側面１２の出射開口２２と、入射開口２１と出射開口２２との間に伸びる内側部分２３とを有する。各々の波伝播チャンネル２の内側部分２３は、それを通って伝播されるであろう電磁波の波長（λ）の半分より大きくはない内部寸法を有する。さらに、２つの波伝播チャンネル２の間の距離は、それを通って伝播されるであろう電磁波の波長（λ）より大きくはない。２つの波伝播チャンネル２を通って、メインボディ１の入射側面１１から出射側面１２へ向けて電磁波が伝播すれば、２つの波伝播チャンネル２に近いメインボディ１の出射エリア及びそのエリアの近くで、サブ波長のアンテナ効果および光の曲げ効果が生成され、このことが、電磁波が２つの波伝播チャンネル２から出射すると、電磁波の伝播方向およびエネルギー分布を変化させる。
【００１７】
この実施形態では、波伝播チャンネル２の各々は、電磁波の伝達を向上させる材料から作られたチャンネル表面によって画定される。好ましくは、波伝播チャンネル２のチャンネル表面は金属である。
【００１８】
電磁波伝播構造によって達成される効果は、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ）を用いるシミュレーションを通じて検証された。例えば、銀塩フィルムのような分散性の材料から、あるいは電磁波に対して強く反応する他の材料から形成されるメインボディ１は、ドルーデ・ポール（それらはドルーデ・モデルの媒体の表現である）を用いる補助的な差分方程式方法によってモデル化された。さらに、シミュレーションにおいて位相ベクトルの分極電流が計算された。本発明の電磁波伝播構造と、その電磁波伝播構造を通って伝播される電磁波の振る舞いとの関係は、以下に示されるであろうシミュレーション結果によって検証された。更に、結果的に得られる集束した光点は、本発明の電磁波伝播構造によって達成された効果を検証する役目をする。
【００１９】
他の方法で指定されない限り、シミュレーション・システムは２次元であり、４ｎｍの単位セル長さを有するＹｅｅ空間格子の、６００×６００個のセルを有するグリッド方式によって表される。グリッド方式の各々のセルは、インデックス（Ｉｘ，Ｉｙ）によって表される。ここで、（Ｉｘ）および（Ｉｙ）は、互いに直交する第１の方向（ｘ）および波伝播方向（ｙ）中のセル位置にそれぞれ相当する。ここで、本明細書の開示において、波伝播方向（ｙ）は、代わりに第２の方向（ｙ）とも呼ばれることに注意されるべきである。（Ｉｘ）および（Ｉｙ）の両方は、１〜６００の範囲で変化する値を有する。シミュレーション・システムの原点は、インデックス（Ｉｘ，Ｉｙ）＝（３００，３６０）に位置する。シミュレーション・システムは、２．４μｍ×２．４μｍのグリッド方式の実次元に対応する座標系によっても表される。座標系は座標（Ｃｘ，Ｃｙ）を含む。ここで、原点が座標（Ｃｘ，Ｃｙ）＝（０，０）に位置する場合、（Ｃｘ）は、−１．２〜１．２の範囲で変化する値を有し、（Ｃｙ）は、−１．４４〜０．９６の範囲で変化する値を有する。シミュレーションでは、メインボディ１は、波伝播方向（ｙ）に２４０ｎｍの厚さ（ｔ１）を有するように設定される（即ち、波伝播方向（ｙ）におけるメインボディ１の入射側面１１と出射側面１２との間の距離は、２４０ｎｍである）。よって、グリッド方式では、メインボディ１の入射側面１１および出射側面１２は、それぞれ、（Ｉｙ＝３９０）および（Ｉｙ＝３３１）に位置する。波伝播チャンネル２の各々の内側部分２３の内部寸法（ｗ１）は、８０ｎｍであり（即ち、第１の方向（ｘ）のチャネル幅は８０ｎｍである）、２つの波伝播チャンネル２間の第１の方向（ｘ）の距離（ｄ１）は、２４０ｎｍである。さらに、グリッド方式において、電磁波ソースは（Ｉｙ＝５９０）に位置し、その電磁波は、（Ｉｙ）値を減少させながら第２の方向（ｙ）に伝播し、６３３ｎｍの波長を有する。電場と磁場とは、それぞれ、第１の方向（ｘ）と、第１の方向（ｘ）及び第２の方向（ｙ）の両方に直交する第３の方向（ｚ）とを向き、１に規格化される。他のすべての境界が、ＰＭＬ（Ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ  Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｌａｙｅｒ）吸収境界条件として決められている一方、座標系の第２の方向（ｙ）の負でない部分における、シミュレーション・システムの第１の方向（ｘ）の両方の境界は、数学的な影響およびエラーを最小限にするために、周期的に設定される。時間は電磁波の周期に対して規格化され、シミュレーションにおける時間ステップ（ｄｔ）は０．００４である。
【００２０】
ここでさらに、添付の図面を参照するこの開示において使用される、例えば、「下向きに」、「外部の」、「右側」等の方向を表す用語が、図が示されている図面に関して、それらそれぞれの通常の意味で解釈されることになっていることに注意されるべきである。
【００２１】
図１及び図２を参照すると、２つの波伝播チャンネル２を通って電磁波が伝播した後の時間＝９．２において、２つの波伝播チャンネル２から出射する、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）とも呼ばれる第３の方向（ｚ）の磁場は、メインボディ１の中心軸に対応する部分、即ち、（Ｃｘ）のおよそ０に対応する中央部分においてオーバーラップする。図１及び図３を参照すると、２つの波伝播チャンネル２から出射する、ｙ−方向電場（Ｅｙ）とも呼ばれる波伝播方向（ｙ）の電場は、中央部分で打ち消し合い、またそれらのエネルギーは、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）と、ｘ−方向電場（Ｅｘ）とも呼ばれる第１の方向（ｘ）の電場とに変換される。この現象は、サブ波長アンテナ効果のうちの１つである。
【００２２】
図１、図４、及び図５を参照すると、メインボディ１の入射側面１１における表面電流および電磁波の励起、並びに、２つの波伝播チャンネル２との電磁波の結合は、表面プラズマ移動および表面プラズモンに帰着する。同時に、各々の波伝播チャンネル２を通って電磁波が進行する場合、電磁波は、チャンネル２のうちの対応する１つの内側部分２３を画定する表面を分極させ、その結果得られる分極電荷及び分極電流は、メインボディ１の出射側面１２へ向けて、電磁波と共に下向きに流れる。流れる分極電荷及び電流は、サブ波長アンテナ効果の結果として、第３の方向（ｚ）に追加の磁場、即ち（Ｈｚ）を生成する。
【００２３】
図１及び図６を参照すると、時間＝９．５において、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）は、レファレンスとして、メインボディ１を有する出射側面１２に下向きに集束し、その時間において、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）の振幅は０．７５７である。図７及び図８を参照すると、電磁波の半波長より小さい、０．３６６λの平均エネルギースポットサイズ（０．３８６λのＦＷＨＭスポットサイズ）を有する電磁波が、時間＝９．５において集束した後、電磁波が高い強度で伝播し続けることを、ｘ−方向電場（Ｅｘ）及びｚ−方向磁場（Ｈｚ）の時間平均されたエネルギー分布から、検証することができる。
【００２４】
図１、図９、及び図１０を参照すると、電場及び磁場のポインティングベクトル（Ｓ１，Ｓ２）を用いて、電磁波の伝播及び集束を検証することができる。図９に示されるように、ｘ−方向のポインティングベクトル（Ｓ１）およびその電磁場エネルギーは、メインボディ１の中央部分へ流れる。ｙ−方向のポインティングベクトル（Ｓ２）およびその電磁場エネルギーは、メインボディ１の出射側面１２に下向きに集束し、その後下向きに、および外部へ伝播し続け、その電磁波が進行する電磁波であることを示す。
【００２５】
最近の科学的な進歩を利用する本発明は、光がサブ波長のスリットを通って伝達できないことを示している従来の波動説の限界を超える。しかしながら、本発明に係る電磁波伝播構造の第１の好ましい実施形態について得られた上記シミュレーション結果からも検証されるように、表面電荷移動の励起、あるいは金属表面上の電荷密度波は、電磁波の伝達を向上させる。さらに、電磁波の半波長よりも小さな光点内への電磁波の集束は、サブリミット波動関数を、革新的な電磁波伝播構造の波伝播チャンネル２の範囲内で利用することにより達成される。波伝播チャンネル２を横切る波動関数は定数に近く、メインボディ１の表面で急激に減少する。ここで、サブリミット・スケールの範囲内に束縛される、空間固有値（即ち波数）ｋ＝０のモードを有するこの種の関数は、回折限界についての従来の理論では考慮されず、よって、この種の関数は、対応する範囲内にないことに注意されるべきである。
【００２６】
図１１を参照すると、本発明に係る電磁波伝播構造の第２の好ましい実施形態は、第２の好ましい実施形態のメインボディ１ａが、さらに、出射側面１２ａにおいて少なくとも１つのみぞ１３を備えて形成されている点で、第１の好ましい実施形態と異なる。みぞ１３は、波伝播チャンネル２を通って伝播されるであろう電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有し、波伝播チャンネル２の隣接する一方から、電磁波の波長より大きくはない距離だけ間隔を空けて配置される。さらに、「プッシング」現象、「絞り込み」現象、もしくは「圧縮」現象が、第２の好ましい実施形態の波伝播チャンネル２を通って伝播する電磁波から形成される、集束した光点において生じ、それにより、集束した光点のサイズがもう一度縮小され、またそれにより、メインボディ１ａの出射側面１２ａの下向きに、電磁波の伝播方向およびエネルギー分布の変化が生じる。この実施形態では、例示する目的のために、１つのみぞ１３を有するメインボディ１ａが形成されている。
【００２７】
上記した第１の好ましい実施形態について行われたものと同様のシミュレーションが、第２の好ましい実施形態について行われた。シミュレーション・システムでは、みぞ１３は、波伝播方向（ｙ）にみぞ深さ（ｔ２）を有し、第１の方向（ｘ）にみぞ幅（ｗ２）を有し、どちらも８０ｎｍに設定される。さらに、波伝播チャンネル２の右側の一方と、第１の方向（ｘ）のみぞ１３との間の距離（ｄ２）が、１２０ｎｍに設定される。さらに図１２を参照すると、時間＝９．５において、波伝播チャンネル２を通って電磁波が進行すると検証された場合、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）は、電磁波の半波長より小さい０．３２８λの平均エネルギースポットサイズ（０．３７８λのＦＷＨＭスポットサイズ）と、０．７９１の振幅とを有する光点内へ、出射側面１２ａに下向きに集束される。さらに、「絞り込み」あるいは「圧縮」現象により、光点は非対称である。
【００２８】
図１３に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第３の好ましい実施形態は、第３の好ましい実施形態のメインボディ１ｂが、さらに、出射側面１２ｂにおいて２つのみぞ１３を備えて形成されている点で、第２の好ましい実施形態と異なる。２つのみぞ１３は、メインボディ１ｂの中心軸について対称に配置され、それらの間に波伝播チャンネル２を挟んで配置される。さらに、みぞ１３は、集束した光点を絞り込む役目をする。
【００２９】
上記に開示されたものと同様の効果は、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内へ電磁波が集束する、第３の好ましい実施形態によって達成される。
【００３０】
図１４に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第４の好ましい実施形態は、第４の好ましい実施形態のメインボディ１ｃが、さらに、出射側面１２ｃにおいて複数のみぞ１３を備えて形成されている点で、第３の好ましい実施形態と異なる。複数のみぞ１３は、互いに間隔を空けて周期的に配置され、各々隣接する１対のみぞ１３の距離は、電磁波の波長より大きくはない。
【００３１】
上記に開示されたものと同様の効果は、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内へ電磁波が集束する第４の好ましい実施形態によって達成される。
【００３２】
同様に、入射側面１１が少なくとも１つのみぞを備えて形成される場合、結合して波伝播チャンネル２に入り、波伝播チャンネル２を通って伝播した後の電磁波の物理的な振る舞いは、変化するであろう。一例が以下において提供される。
【００３３】
図１５に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第５の好ましい実施形態は、第５の好ましい実施形態のメインボディ１ｄが、さらに、入射側面１１ｄにおいて、間隔を空けて周期的に配置された複数のみぞ１３を備えて形成されている点で、第１の好ましい実施形態と異なる。複数のみぞ１３の各々は、電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有する。さらに、各々隣接する１対のみぞ１３の距離は、電磁波の波長より大きくはない。この実施形態では、２つのみぞ１３は、それぞれ、波伝播チャンネル２ｄと空間的に連通して配置され、それにより、入射側面１１ｄにおける各々の波伝播チャンネル２ｄの入射開口２１ｄは、入射開口２１ｄと出射開口２２との間の、各々の波伝播チャンネル２ｄの内側部分２３の寸法よりも小さくない内部寸法を有する。
【００３４】
先の実施形態と同様に、第５の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束に帰着する。
【００３５】
ここで、上記に開示された好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、誘電材料の使用をさらに含むことができることに注意されるべきである。例えば、図１６に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第６の好ましい実施形態は、メインボディ１を支持し、導波路効果を生成し、そして、電磁波伝播構造を通って伝播されるであろう電磁波の伝播作用を変化させるために、メインボディ１の入射側面１１上に配置された、光を伝達可能な誘電体層３を含むことで、第１の好ましい実施形態と異なる。この実施形態では、光を伝達可能な誘電体層３はガラスから形成されている。
【００３６】
第６の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが、シミュレーションによって検証された。
【００３７】
図１７に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第７の好ましい実施形態は、各々の波伝播チャンネル２ｅの出射開口２２ｅが、波伝播チャンネル２ｅの一方に対応する内側部分２３の中心線について非対称に形成されている点で、第１の好ましい実施形態と異なる。その結果、出射開口２２ｅを通って２つの波伝播チャンネル２ｅから出射した後に、電磁波の屈折が生じる。この際、電磁波は、メインボディ１ｅの中心軸付近で、実質的に変化しないエネルギー分布を維持しながら、メインボディ１ｅの出射側面１２ｅから離れて下向きに、メインボディ１ｅの中心軸へ向けて伝播し続け、そして結果的に、光点内へ集束する。
【００３８】
図１８を参照すると、第７の好ましい実施形態の２つの波伝播チャンネル２ｅを通って電磁波が伝播する上記した場合と同様に行われたシミュレーション中の時間＝９．２６において、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）は、電磁波の半波長より小さい０．３４１λの平均エネルギーサイズ（もしくは０．３６４λのＦＷＨＭスポットサイズ）を有する光点（１．３０の振幅を有する）の範囲内へ集束する。
【００３９】
図１９に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第８の好ましい実施形態は、２つの波伝播チャンネル２ｆの出射開口２２ｆが、第１の方向（ｘ）に互いに直接的に空間的に連通して配置される点で、第７の好ましい実施形態と異なる。
【００４０】
図１９及び図２０を参照すると、第８の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さく集束したスポットサイズを達成すること、および、光点内へ集束するより前に、出射開口２２ｆを通って２つの波伝播チャンネル２ｆから出射した後に、電磁波の屈折が生じることを、ｘ−方向電場（Ｅｘ）の時間平均されたエネルギー分布から、検証することができる。さらに、メインボディ１ｆの中心軸に向けて伝播し、光点内へ集束された後、電磁波は高い強度で伝播し続ける。
【００４１】
図２１に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第９の好ましい実施形態は、メインボディ１ｇが、さらに、出射側面１２ｇにおいて１つのみぞ１３を備えて形成されている点で、第８の好ましい実施形態と異なる。みぞ１３は、電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有する。その結果、集束した光点において「絞り込み」現象もしくは「圧縮」現象が生じ、それにより、集束した光点のサイズがもう一度縮小され、またそれにより、電磁波が、出射開口２２ｆを通って波伝播チャンネル２ｆから出射した後に、電磁波の伝播方向およびエネルギー分布の変化が生じる。この実施形態では、例示する目的のために、１つのみぞ１３を有するメインボディ１ｇが形成されている。
【００４２】
上記した先の実施形態について行われたものと同様のシミュレーションでは、第９の好ましい実施形態が、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが検証された。さらに、第２の好ましい実施形態と同様に、「絞り込み」現象もしくは「圧縮」現象により、光点は非対称である。
【００４３】
図２２に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１０の好ましい実施形態は、第１０の好ましい実施形態のメインボディ１ｈが、出射側面１２ｈにおいて２つのみぞ１３を備えて形成されている点で、第９の好ましい実施形態と異なる。２つのみぞ１３は、メインボディ１ｈの中心軸について対称に配置され、それらの間に波伝播チャンネル２ｆを挟んで配置される。さらに、みぞ１３は、集束した光点を圧縮する役目をする。
【００４４】
第１０の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが、シミュレーションを通じて検証された。
【００４５】
図２３に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１１の好ましい実施形態は、第１１の好ましい実施形態のメインボディ１ｉが、出射側面１２ｉにおいて複数のみぞ１３を備えて形成されている点で、第８の好ましい実施形態と異なる。複数のみぞ１３は、互いに間隔を空けて周期的に配置され、各々隣接する１対のみぞ１３の距離は、電磁波の波長より大きくはない。
【００４６】
第１１の好ましい実施形態も同様に、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが、シミュレーションを通じて検証された。
【００４７】
同様に、入射側面が少なくとも１つのみぞを備えて形成される場合、結合して波伝播チャンネルに入り、波伝播チャンネルを通って伝播した後の電磁波の物理的な振る舞いは、変化するであろう。一例が以下において提供される。
【００４８】
図２４に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１２の好ましい実施形態は、第１２の好ましい実施形態のメインボディ１ｊが、さらに、入射側面１１ｊにおいて、間隔を空けて周期的に配置された複数のみぞ１３を備えて形成されている点で、第８の好ましい実施形態と異なる。複数のみぞ１３の各々は、電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有する。さらに、各々隣接する１対のみぞ１３の距離は、電磁波の波長より大きくはない。
【００４９】
上記した先の実施形態について行われたものと同様のシミュレーションでは、第１２の好ましい実施形態が、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが検証された。
【００５０】
ここで、上記に開示された第７〜第１２の好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、誘電材料の使用をさらに含むことができることに注意されるべきである。例えば、図２５に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１３の好ましい実施形態は、メインボディを１ｆを支持し、導波路効果を生成し、そして、電磁波伝播構造を通って伝播されるであろう電磁波の伝播作用を変化させるために、メインボディ１ｆの入射側面１１上に配置された、光を伝達可能な誘電体層３を含むことで、第８の好ましい実施形態と異なる。この実施形態では、光を伝達可能な誘電体層３はガラスから形成されている。第１３の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが、シミュレーションを通じて検証された。
【００５１】
図２６に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１４の好ましい実施形態は、第１４の好ましい実施形態の波伝播チャンネル２ｐの中心線が、入射側面１１から出射側面１２へ、メインボディ１ｐの中心軸に向けて伸びる点で、第１の好ましい実施形態と異なる（即ち、入射側面１１から出射側面１２に向けて、各々の中心線と中心軸との間の距離が次第に減少する）。
【００５２】
第１４の好ましい実施形態についても、シミュレーション・システムは、４ｎｍの単位セル長さを有するＹｅｅ空間格子の、６００×６００個のセルを有するグリッド方式によって表される。シミュレーションでは、メインボディ１ｐは、波伝播方向（ｙ）に１６０ｎｍの厚さ（ｔ１ｐ）を有するように設定される（即ち、波伝播方向（ｙ）におけるメインボディ１ｐの入射側面１１と出射側面１２との間の距離は、１６０ｎｍである）波伝播チャンネル２ｐの各々の内側部分２３の内部寸法（ｗ１）は、８０ｎｍである（即ち、第１の方向（ｘ）のチャネル幅は８０ｎｍである）。入射側面１１における２つの波伝播チャンネル２ｐ間の第１の方向（ｘ）の距離（ｄ１ｐ′）は、２４０ｎｍであり、出射側面１２における２つの波伝播チャンネル２ｐ間の第１の方向（ｘ）の距離（ｄ１ｐ）は、２００ｎｍである。他のシミュレーション・パラメータは、第１の好ましい実施形態について上記に開示されたものと同一である。
【００５３】
図２６及び図２７を参照すると、２つの波伝播チャンネル２ｐを通って電磁波が伝播した後の時間＝９．１８において、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）は、電磁波の半波長より小さい０．３７６λの平均エネルギーサイズ（もしくは０．４１８λのＦＷＨＭスポットサイズ）を有する光点（１．１５９の振幅を有する）の範囲内へ集束する。
【００５４】
図２８に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１５の好ましい実施形態は、第１５の好ましい実施形態のメインボディ１ｑが、さらに、出射側面１２ｑにおいて少なくとも１つのみぞ１３を備えて形成されている点で、第１４の好ましい実施形態と異なる。みぞ１３は、波伝播チャンネル２ｐを通って伝播されるであろう電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有し、波伝播チャンネル２の隣接する一方から、電磁波の波長より大きくはない距離だけ間隔を空けて配置される。さらに、「プッシング」現象、「絞り込み」現象、もしくは「圧縮」現象が、第１５の好ましい実施形態の波伝播チャンネル２ｐを通って伝播する電磁波から形成される、集束した光点において生じ、それにより、集束した光点のサイズがもう一度縮小され、またそれにより、メインボディ１ｑの出射側面１２ｑの下向きに、電磁波の伝播方向およびエネルギー分布の変化が生じる。この実施形態では、例示する目的のために、１つのみぞ１３を有するメインボディ１ｑが形成されている。
【００５５】
第１５の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが、シミュレーションによって検証された。さらに、「絞り込み」あるいは「圧縮」現象により、光点は非対称である。
【００５６】
図２９に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１６の好ましい実施形態は、第１６の好ましい実施形態のメインボディ１ｒが、さらに、出射側面１２ｒにおいて２つのみぞ１３を備えて形成されている点で、第１４の好ましい実施形態と異なる。２つのみぞ１３は、メインボディ１ｒの中心軸について対称に配置され、それらの間に波伝播チャンネル２ｐを挟んで配置される。さらに、みぞ１３は、集束した光点を絞り込む役目をする。
【００５７】
シミュレーションを通じて検証されるように、上記に開示されたものと同様の効果は、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内へ電磁波が集束する第１６の好ましい実施形態によって達成される。
【００５８】
図３０に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１７の好ましい実施形態は、第１７の好ましい実施形態のメインボディ１が、さらに、出射側面１２ｓにおいて複数のみぞ１３を備えて形成されている点で、第１４の好ましい実施形態と異なる。複数のみぞ１３は、互いに間隔を空けて周期的に配置され、各々隣接する１対のみぞ１３の距離は、電磁波の波長より大きくはない。
【００５９】
シミュレーションを通じて検証されるように、上記に開示されたものと同様の効果は、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内へ電磁波が集束する第１７の好ましい実施形態によって達成される。
【００６０】
同様に、入射側面が少なくとも１つのみぞを備えて形成される場合、結合して波伝播チャンネルに入り、波伝播チャンネルを通って伝播した後の電磁波の物理的な振る舞いは、変化するであろう。一例が以下において提供される。
【００６１】
図３１に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１８の好ましい実施形態は、第１８の好ましい実施形態のメインボディ１ｔが、さらに、入射側面１１ｔにおいて、間隔を空けて周期的に配置された複数のみぞ１３を備えて形成されている点で、第１４の好ましい実施形態と異なる。複数のみぞ１３の各々は、電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有する。さらに、各々隣接する１対のみぞ１３の距離は、電磁波の波長より大きくはない。この実施形態では、２つのみぞ１３は、それぞれ、波伝播チャンネル２ｔと空間的に連通して配置され、それにより、入射側面１１ｔにおける各々の波伝播チャンネル２ｔの入射開口２１ｔは、入射開口２１ｔと出射開口２２ｔとの間の、各々の波伝播チャンネル２ｔの内側部分２３ｔの寸法よりも小さくない内部寸法を有する。
【００６２】
シミュレーションを通じて検証されるように、先の実施形態と同様に、第１８の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成する。
【００６３】
ここで、第１４〜第１８の好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、誘電材料の使用をさらに含むことができることに注意されるべきである。例えば、図３２に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第１９の好ましい実施形態は、メインボディ１ｐを支持し、導波路効果を生成し、そして、電磁波伝播構造を通って伝播されるであろう電磁波の伝播作用を変化させるために、メインボディ１ｐの入射側面１１上に配置された、光を伝達可能な誘電体層３を含むことで、第１４の好ましい実施形態と異なる。この実施形態では、光を伝達可能な誘電体層３はガラスから形成されている。
【００６４】
第１９の好ましい実施形態もまた、電磁波の半波長より小さなサイズを有する光点内への電磁波の集束効果を達成することが、シミュレーションを通じて検証された。
【００６５】
図３３に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第２０の好ましい実施形態は、第２０の好ましい実施形態のメインボディ１ｕが、さらに、出射側面１２ｕにおいて、間隔を空けて周期的に配置された複数のみぞ１３を備えて形成されている点で、第１の好ましい実施形態と異なる。複数のみぞ１３の各々は、電磁波の半波長より大きくはない内部寸法を有する。さらに、各々隣接する１対のみぞ１３の距離は、電磁波の波長より大きくはない。この実施形態では、２つのみぞ１３は、それぞれ、波伝播チャンネル２ｕと空間的に連通して配置され、それにより、各々の波伝播チャンネル２ｕの出射開口２２ｕは、波伝播チャンネル２ｕのうちの対応する１つの内側部分２３ｕの寸法よりも小さくない内部寸法を有する。さらに、各々の波伝播チャンネル２ｕの内側部分２３ｕは、メインボディ１ｕの中心軸と平行な中心線を有する。中心線は、メインボディ１ｕの中心軸から第１の方向（ｘ）に等距離である。さらに、各々の波伝播チャンネル２ｕの出射開口２２ｕは、波伝播チャンネル２ｕのうちの対応する１つの内側部分２３ｕの中心線について対称である。２つの波伝播チャンネル２ｕを通って電磁波が伝播した後、２つの波伝播チャンネル２ｕから出射する電磁場が、メインボディ１ｕの中心軸付近で重ね合わされ、且つ、伝播する間にエネルギー分布が実質的に変化しないまま、中心軸に沿って伝播し続けるように、各々のみぞ１３の内部寸法および深さ、並びに、隣接する複数のみぞ１３の間の距離の、少なくとも１つが設定される。言いかえれば、発散角度が極めて０に近い、スーパーコリメートされたビームが形成される。
【００６６】
同様に、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ）を用いるシミュレーションが、第２０の好ましい実施形態について行われた。第２０の好ましい実施形態については、シミュレーション・システムは、４ｎｍの単位セル長さを有するＹｅｅ空間格子の、３０００×３０００個のセルを有する。原点はインデックス（Ｉｘ，Ｉｙ）＝（１５００，２５００）に位置する。電磁波は６３３ｎｍの波長を有する。メインボディ１ｕは、２４０ｎｍの厚さ（ｔ１ｕ）を有する（即ち、メインボディ１ｕの入射側面１１および出射側面１２ｕは、それぞれ、（Ｉｙ＝２５２０）および（Ｉｙ＝２４６１）に位置する。）。波伝播チャンネル２ｕの各々の幅（ｗ１ｕ）は、４０ｎｍであり、また、２つの波伝播チャンネル２ｕ間の距離（ｄ１ｕ）は、４４０ｎｍである。みぞ１３の各々は、８０ｎｍの深さ（ｔ２ｕ）および２４０ｎｍの幅（ｗ２ｕ）を有する。さらに、各々隣接する１対のみぞ１３の距離（ｄ３ｕ）は、２４０ｎｍである。さらに、グリッド方式において、電磁波ソースは（Ｉｙ＝２９００）に位置し、その電磁波は、（Ｉｙ）値を減少させながら第２の方向（ｙ）に伝播する。電場と磁場とは、それぞれ、第１の方向（ｘ）と第３の方向（ｚ）とを向き、１に規格化される。他のすべての境界が、ＰＭＬ（Ｐｅｒｆｅｃｔｌｙ  Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｌａｙｅｒ）吸収境界条件として決められている一方、メインボディ１ｕの中心付近のメインボディ１ｕの上部における、シミュレーション・システムの第１の方向（ｘ）の両方の境界は、数学的な影響およびエラーを最小限にするために周期的である。時間は、波伝播チャンネル２ｕを通って伝播されるであろう電磁波の周期に対して規格化され、シミュレーションにおける時間ステップ（ｄｔ）は０．００４である。
【００６７】
さらに図３４を参照すると、２つの波伝播チャンネル２ｕを通って電磁波が伝播した後の時間＝３０．０において、ｚ−方向磁場（Ｈｚ）は、電磁波の波長の１０倍よりも大きい距離に対して、実質的に一定の振幅を有するスーパーコリメートされたビームとして、メインボディ１ｕの出射側面１２ｕから離れて下向きに伝播し続ける。
【００６８】
図３５に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第２１の好ましい実施形態は、メインボディ１ｖの入射側面１１ｖおよび出射側面１２ｕの両方がみぞ１３を備えて形成され、それにより、各々の波伝播チャンネル２ｖの入射開口２１ｖおよび出射開口２２ｕの両方の内部寸法が、波伝播チャンネル２ｖのうちの対応する１つの内側部分２３ｕのものよりも小さくない点で、第２０の好ましい実施形態と異なる。この実施形態では、入射側面１１ｖにおけるみぞ１３および出射側面１２ｕにおけるみぞ１３は、メインボディ１ｖの第１の方向（ｘ）の軸線について対称に配置される。
【００６９】
シミュレーションを通じて検証されるように、波伝播チャンネル２ｖを通ってメインボディ１ｖを伝播した後、電磁波は、実質的に一定の振幅を有するスーパーコリメートされたビームとして、メインボディ１ｖの出射側面１２ｕから離れて下向きに伝播し続ける。更に、第２１の好ましい実施形態の波伝播チャンネル２ｖを通って伝播した後の電磁波の強度は、第２０の好ましい実施形態の波伝播チャンネル２ｕを通って伝播した後の電磁波の強度よりも高い。
【００７０】
ここで、第２０及び第２１の好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、誘電体材料の使用をさらに含むことができることに注意されるべきである。例えば、図３６に示されるように、本発明に係る電磁波伝播構造の第２２の好ましい実施形態は、メインボディ１ｕを支持し、導波路効果を生成し、そして、電磁波伝播構造を通って伝播されるであろう電磁波の伝播作用を変化させるために、メインボディ１ｕの入射側面１１上に配置された、光を伝達可能な誘電体層３をさらに含む。この実施形態では、光を伝達可能な誘電体層はガラスから形成されている。
【００７１】
シミュレーションを通じて検証されるように、第２０の好ましい実施形態と同様の効果は、波伝播チャンネル２ｕを通ってメインボディ１ｕを伝播した後、スーパーコリメートされたビームとして一定の振幅を維持しながら、メインボディ１ｕの出射側面１２ｕから離れて下向きに電磁波が伝播し続ける第２２の好ましい実施形態によって達成される。
【００７２】
ここで、波伝播チャンネル２の入射開口２１、出射開口２２、および内側部分２３の各々の寸法が、波伝播チャンネル２を通って伝播する電磁波の、発散角度と回折現象とをコントロールする要因であることに注意されるべきである。さらに、メインボディ１を構成する材料、および誘電体層３の存在もまた、本発明の電磁波伝播構造を備えるシステムを通って伝播する間の、電磁波の強度変化の作用に関係する。したがって、最も望ましい結果を達成するために、これらの要因はすべて、特定のアプリケーションの要求に応じて、調節あるいは定められることができる。
【００７３】
図３７を参照すると、本発明の電磁波伝播構造は、波発散ブロックと波受取ブロックとを備える電磁波伝播システムへのアプリケーションに適しており、波発散ブロックからの１つの波長を有する電磁波は、１つの波伝播方向に伝播する。第１〜第１９の好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、波発散ブロックと波受取ブロックとの間に提供される場合、波発散ブロックから伝播し、電磁波伝播構造を通って波伝播チャンネルを波受取ブロックへ向けて伝播する電磁波は、電磁波の半波長より小さいスポットサイズを有する光点内へ集束する。他方では、第２０〜第２２の好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、波発散ブロックと波受取ブロックとの間に提供される場合、波発散ブロックから伝播し、電磁波伝播構造を通って波伝播チャンネルを伝播する電磁波は、スーパーコリメートされたビームとして、波受取ブロックへ向けて伝播し続ける。
【００７４】
第１〜第１９の好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、波発散ブロックと一体化されることができ、電磁波の半波長より小さいスポットサイズを有する光点内へ電磁波を集束させるための光点ジェネレータに帰着することは、当該技術に熟練している人々にとって明らかである。同様に、第２０〜第２２の好ましい実施形態の電磁波伝播構造が、波発散ブロックと一体化されることができ、電磁波からのスーパーコリメートされたビームを生成するための光ビームジェネレータに帰着する。
【００７５】
本発明に係る電磁波伝播構造が、例えば、光学産業、半導体産業、およびバイオ技術産業等の様々なアプリケーションに適するということは、上記の記述およびシミュレーション結果から理解することができる。本発明のリソグラフィプロセスへのアプリケーションは、より微細でより精密なドット、ライン、及び回路に帰着する。さらに、本発明は、光学システムの分解能および精度を向上させ、光学システムと電気回路とを接続し、生物学及び医学イメージング産業における、サブ波長の高解像度マイクロスコピーに対して適用可能であり、より精密な検出に対して適用可能であり、生物学、化学、及び物理システムの構造、特性、及びダイナミクスを変化および制御し、光学的記憶産業において、より小さな光記録スポットを生成および読み込みし、そして、光の波長より小さなサイズを有する光回路への光の絞り込みなどを行う。本発明によって提供されるスーパーコリメートされたビームは、その伝播する間に発散のない電磁波ビームを要求するアプリケーションに適している。さらに、本発明は、電磁波が集束された後に、電磁波が大きく発散することを可能とし、よって、視角の増大が要求される例えば発光ダイオードにおいて適用可能である。
光コンピューティングおよび光制御において、サブ波長の光学分野の追加および省略が適用可能である。そのうえ、電磁波の様々な波長に対する選択性が、フィルタリング分野におけるアプリケーションを可能とする。
【００７６】
要約すると、本発明が、電磁波伝播構造の確立に成功することが、有限差分時間領域法（ＦＤＴＤ）方法を通じて検証された。その電磁波伝播構造は、電磁波がそれを通って伝播した後に、高い強度のサブ波長が集束されたスポットを生成するために適合され、また、その電磁波伝播構造は、集束したスポットのサイズを縮小するために、電磁波が回折限界を越えることを可能とし、それにより、本発明の電磁波伝播構造を備える光学システムの分解能および精度を効果的に向上させることを可能とする出射構造を有する。
【００７７】
最も現実的かつ好ましい実施形態に関して本発明が記述されたが、本発明は、開示された実施形態に制限されるのではなくて、本発明は、最も広く解釈される精神及び範囲内に含まれる様々な変形例を、そのような修正および等価な変形例をすべて包含するように、カバーするように意図されていることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２】第１の好ましい実施形態について得られたｚ−方向磁場のシミュレーション結果を示す磁場強度ダイアグラムである。
【図３】第１の好ましい実施形態について得られたｙ−方向電場のシミュレーション結果を示す電場強度ダイアグラムである。
【図４】第１の好ましい実施形態について得られたｙ−方向分極電流のシミュレーション結果を示す電流強度ダイアグラムである。
【図５】第１の好ましい実施形態について得られたｘ−方向分極電流のシミュレーション結果を示す電流強度ダイアグラムである。
【図６】第１の好ましい実施形態について得られたｚ−方向磁場の別のシミュレーション結果を示す磁場強度ダイアグラムである。
【図７】第１の好ましい実施形態について得られた時間平均されたｘ−方向電場エネルギー分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】第１の好ましい実施形態について得られた時間平均されたｚ−方向磁場エネルギー分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】第１の好ましい実施形態について得られた電磁場のｘ−方向のポインティングベクトルの時間平均された電磁場エネルギーフローのシミュレーション結果を示す。
【図１０】第１の好ましい実施形態について得られた電磁場のｙ−方向のポインティングベクトルの時間平均された電磁場エネルギーフローのシミュレーション結果を示す。
【図１１】本発明の第２の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図１２】第２の好ましい実施形態について得られたｚ−方向磁場のシミュレーション結果を示す磁場強度ダイアグラムである。
【図１３】本発明の第３の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図１４】本発明の第４の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図１５】本発明の第５の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図１６】本発明の第６の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図１７】本発明の第７の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図１８】第７の好ましい実施形態について得られたｚ−方向磁場のシミュレーション結果を示す磁場強度ダイアグラムである。
【図１９】本発明の第８の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２０】第８の好ましい実施形態について得られた時間平均されたｘ−方向電場エネルギー分布のシミュレーション結果を示す。
【図２１】本発明の第９の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２２】本発明の第１０の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２３】本発明の第１１の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２４】本発明の第１２の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２５】本発明の第１３の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２６】本発明の第１４の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２７】第１４の好ましい実施形態について得られたｚ−方向磁場のシミュレーション結果を示す磁場強度ダイアグラムである。
【図２８】本発明の第１５の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図２９】本発明の第１６の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図３０】本発明の第１７の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図３１】本発明の第１８の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図３２】本発明の第１９の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図３３】本発明の第２０の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図３４】第２０の好ましい実施形態について得られたｚ−方向磁場のシミュレーション結果を示す磁場強度ダイアグラムである。
【図３５】本発明の第２１の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図３６】本発明の第２２の好ましい実施形態に係る電磁波伝播構造の概要図である。
【図３７】本発明の電磁波伝播構造を備える電磁波伝播システムのブロック図である。
【図１】
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【図１１】
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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１９】
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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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【図２６】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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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１２】
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【図１８】
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【図２０】
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【図２７】
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【図３４】
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