複数の傾斜部を有するフィルムBを支持する基板Aを備え、i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記傾斜部は、開口によって分離されており、iii前記傾斜部は、入射ビームが負屈折方向へ方向変更されるように構成されており、iv前記フィルムは、負屈折率メタ材料を用いずに構成されていることを特徴とする垂直ダイポールアレイ構造。少なくとも2つの前記傾斜部は、1以上の開口によって分離されていることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記フィルムは、高導電性材料を含むことを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記フィルムは、Ag、Au、Al、Cu、Cr、グラフェン、グラファイト、または導電酸化物を含むことを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記傾斜部は、互いに異なる角度に傾斜して、拡散入力ビームがコリメートされた平行ビームとして伝搬するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記傾斜部は、入射ビームが前記開口を介して伝搬し、焦点において加算的干渉するような角度に傾斜していることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記開口は、均一な格子周期で分離されていることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記開口は、非均一な格子周期で分離されていることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記傾斜部は、主に入射ビームの-1次伝搬をサポートするように構成されていることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記フィルムを支持する前記基板の表面は、少なくとも1つの垂直段差面によって分離された傾斜面を有する鋸刃プロファイルを有することを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記フィルムを支持する前記基板の表面は、少なくとも1つの垂直段差面によって分離された傾斜面を有する鋸刃プロファイルを有し、前記傾斜面は実質的に互いに平行であることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記複数の開口は、前記フィルムの切れ目を規定することを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記基板は、負屈折率メタ材料を含まないことを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。前記傾斜部は、異なる角度に傾斜を調整することができるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。入射ビームが鏡像効果なしで伝搬することを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。複数の傾斜部を備えるフィルムBを支持する基板Aを備え、i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記傾斜部は、開口によって分離されており、iii前記傾斜部は、入射ビームが前記開口を介して伝搬して焦点において加算的干渉するように構成されており、iv前記フィルムは、負屈折率メタ材料を用いずに構成されていることを特徴とする垂直ダイポールアレイ構造。垂直ダイポールアレイ構造を製造する方法であって、A基板を提供するステップとB前記基板の表面上にフィルムを形成するステップを有し、前記フィルムは開口のアレイと傾斜部を備え、負屈折率メタ材料を用いずに構成されていることを特徴とする方法。前記基板の上面をエッチングして、少なくとも1つの垂直段差面によって分離された傾斜面を有する鋸刃プロファイルを設けるステップを有することを特徴とする請求項15記載の方法。フィルム上に形成された垂直ナノ開口アレイを有する電極を備え、前記電極は、前記フィルムを介した直接伝搬なしで入射ビームが視射角方向へ曲げられるように構成されていることを特徴とする光起電デバイス。フィルム上に形成された垂直ナノ開口アレイを有する電極を備え、前記電極は、傾斜入射ビームが前記ナノ開口を有する電極を介して直接伝搬し、前記直接伝搬するビームが視射角において前記フィルムを介して伝搬するように構成されていることを特徴とする光起電デバイス。複数の傾斜部を有するフィルムBを支持する基板Aを備え、i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記傾斜部は、開口によって分離されており、iii前記傾斜部は、前記アレイが偏光に影響されないように構成されていることを特徴とする2D垂直ナノ開口アレイ構造。少なくとも1つの前記開口は、十字形状であることを特徴とする請求項21記載の2D垂直ナノ開口アレイ構造。垂直ナノ開口アレイを形成する方法であって、基板によって支持されたフィルムと前記基板をホログラフリソグラフィーによってパターン化するステップ、前記フィルム上に傾斜積層によって金属を提供するステップ、を有することを特徴とする方法。複数のオフセット部を有するフィルムBを支持する基板Aを備え、i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記オフセット部は、開口によって分離されており、iii前記オフセット部は、入射ビームが負屈折方向へ方向変更されるように構成されており、iv前記フィルムは、負屈折率メタ材料を用いずに構成されていることを特徴とする垂直ダイポールアレイ構造。前記フィルムを支持する前記基板の表面は、メサパターンを有することを特徴とする請求項24記載の垂直ダイポールアレイ構造。複数の傾斜部を有するフィルムBを支持する基板Aを備え、i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記傾斜部は、開口によって分離されており、iii前記傾斜部は、入射ビームが正屈折方向または負屈折方向へ方向変更されるように構成されており、iv前記フィルムは、負屈折率メタ材料を用いずに構成されていることを特徴とする垂直ダイポールアレイ構造。前記開口を介して伝搬する入射ビームは、約0.5λ以下のスポットサイズのビーム収束機能における所与のスポットにおいて加算的干渉することを特徴とする請求項1記載の垂直ダイポールアレイ構造。Aミラーフィルム、B前記ミラーフィルム上に形成されたフィルム、C前記フィルム上に形成された垂直ナノ開口アレイを有する電極、を備え、前記電極、フィルム、およびミラーフィルムは、ファブリペロー共振器構造として構成されていることを特徴とする光起電デバイス。前記電極とミラーフィルムは、伝搬光が前記ミラーフィルムによって反射するように構成されていることを特徴とする請求項28記載の光起電デバイス。フィルム上に形成された少なくとも1つの第1の1D格子構造、前記フィルム上に形成された少なくとも1つの第2の1D格子構造、を備え、前記第1および第2の1D格子構造は、非偏波光が前記フィルムに結び付けられるように構成されていることを特徴とする2D垂直ナノ開口アレイ構造。各前記第1の1D格子構造と前記第2の1D格子構造は、垂直ナノ開口アレイ構造であることを特徴とする請求項30記載の2D垂直ナノ開口アレイ構造。本発明の目的は、入射する放射ビームを任意の選択した所望方向、すなわち正負の屈折方向へ曲げるために負屈折率材料を使用しない構造を提供することである。これに代えて本発明は、高次回折伝搬と傾斜ナノ開口を介した干渉により、入射する放射ビームの方向を変える格子構造を提供する。上記目的を達成するため、本発明は例えば金属薄膜内に形成されたナノ開口のアレイを考案する。各ナノ開口を薄膜表面から傾斜させ、放射パターンが面法線方向から離れて特定方向に向き、かつ角度拡散を抑えるようにすることができる。アレイとして、開口放射は特定方向における加算的干渉を生成する。この方向は各開口の放射パターンに合致するように設計されている。したがって本発明は、バルク媒体の光を回折させる新しいタイプの薄膜格子構造を提供する。入射ビーム方向に応じて、この格子構造は正負のビーム屈折を伝搬損失なしに遠距離場へ向けることができる。負屈折については、本格子構造は主に-1次回折をサポートするように設計され、0次とその他の高次ビームは広範な入射角にわたって抑制される。正屈折については、本格子構造は1次回折ビームを優先的に利用し、他の回折成分は抑制する。この次数選択性能を有する格子回折は、選択した回折次数の方向においてのみ加算的干渉ができるようにナノ開口の放射パターンを製造することによって実現される。本発明の1側面によれば、複数の傾斜部を有するフィルムBを支持する基板Aを備え、i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記傾斜部は、開口によって分離されており、iii前記傾斜部は、入射ビームが負屈折方向へ方向変更されるように構成されており、iv前記フィルムは、負屈折率メタ材料を用いずに構成されている、垂直ダイポールアレイ構造が提供される。他実施形態によれば、本発明は垂直ダイポールアレイ構造を製造する提供する。同方法は、A基板を提供するステップとB前記基板の表面上にフィルムを形成するステップを有し、前記フィルムは開口のアレイと傾斜部を備え、負屈折率メタ材料を用いずに構成されている。本発明の他実施形態によれば、フィルム上に形成された垂直ナノ開口アレイを有する電極を備える光起電デバイスが提供される。前記電極は、前記フィルムを介した直接伝搬なしで入射ビームが視射角方向へ曲げられるように構成されている。本発明の他側面によれば、複数のオフセット部を有するフィルムBを支持する基板Aを備える垂直ダイポールアレイ構造が提供される。i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記オフセット部は、開口によって分離されており、iii前記オフセット部は、入射ビームが負屈折方向へ方向変更されるように構成されており、iv前記フィルムは、負屈折率メタ材料を用いずに構成されている。望ましい実施形態において、前記フィルムを支持する基板の表面は、例えば図10に示すようなメサパターンを有する。本発明の他側面において、複数の傾斜部を有するフィルムBを支持する基板Aを備え、i前記フィルムは複数の開口を有し、ii少なくとも2つの前記傾斜部は、開口によって分離されており、iii前記傾斜部は、入射ビームが正屈折方向または負屈折方向へ方向変更されるように構成されており、iv前記フィルムは、負屈折率メタ材料を用いずに構成されている、垂直ダイポールアレイ構造が提供される。本発明の他側面において、Aミラーフィルム、B前記ミラーフィルム上に形成されたフィルム、C前記フィルム上に形成された垂直ナノ開口アレイを有する電極、を備え、前記電極、フィルム、およびミラーフィルムは、ファブリペロー共振器構造として構成されている、光起電デバイスが提供される。垂直ナノ開口アレイ、垂直ナノスリットアレイ、垂直ダイポールアレイ、垂直ダイポール開口のアレイという語句は、本明細書において同義に用いられる。誘電境界における従来の屈折伝搬の制約を克服する誘電境界における光の屈折伝搬は、スネルの法則によって支配され、伝搬角は屈折率と入射角の比によって決定される。例えば空気からシリコンn~3.5に向かう場合のように高い屈折率の媒体に入射するビームについては、最大伝搬角は~16度に限定される図14a。例えば周期的に配置された金属ワイヤやグリッドのように誘電表面上に形成された格子構造は、回折伝搬を誘起することができる。格子周期と入射光波長の比に依拠して、回折ビームのなかには図14bに示すように視射角伝搬に達するものもある。しかし従来の格子においては、伝送パワーは主に0次回折によって搬送される。0次回折の最大伝搬角は限定され、屈折率コントラストが高い媒体の境界にとっては小さく、また他の高次回折は一般に強度が小さい。高スループット視射角伝搬を実現することの困難さは、2つの原因による。第1に、従来の格子構造の個々の回折素子の散乱パターンは、視射角方向に対してパワーをあまり寄与せず、したがって強度が大きい高次回折ビームをその所望方向において構築することができない。第2に、回折素子が誘電表面をカバーする範囲とその結合効率は、一般に従来の格子構造においては低い。したがって入射パワーのほとんどは、格子素子と干渉せずに誘電表面を伝搬する。仮想ナノ開口構造を図15aに示す。ナノ開口構造は、光学的に厚い金属薄膜内に形成され、異方性が高く、入射光を視射角方向に向けるように設計された放射パターンを有する。誘電表面はナノ開口領域を除いて金属によってマスクされるので、入射光の伝搬は開口を介してのみ生じる。したがって伝搬特性は、斜め方向に向いた開口放射パターン自体によって排他的に支配される。図15aの構造を、図15bに示すような誘電表面上に形成された仮想ナノ開口のアレイと比較する。図15bにおいて、開口放射間の干渉により、異なる次数の回折ビームが生じ得る。方向が開口放射パターンの角度範囲内に収まる特定次数の回折ビームは強く伝搬し得るが、放射パターン外の方向を向いた他のビームは伝搬波を形成することができない。図15cは、仮想ナノ開口アレイによって覆われた誘電表面の場合についての位相整合条件波動ベクトル関係を示す。この図において、送信側における1次回折ビームは、ナノ開口放射パターンと整合するように設計されている。すなわち、斜め入射について視射角方向を向くように設計されている。0次とその他の高次回折は抑制される。高屈折率媒体における視射角伝搬は、高指向性ナノ開口放射パターンを採用することおよびその干渉効果により実現される。動作原理は、従来のバルク誘電境界における屈折とは異なる。この新たな原理垂直ダイポール放射パターンによって回折次数を選択することを適用して、以下に説明するように、ナノ開口アレイを介した光の負屈折を実現することができる。負屈折率メタ材料を用いない負屈折一般に伝搬損失が大きいバルクメタ材料の場合とは異なり、本発明に係るナノ構造金属薄膜によって実現される負屈折は、そのような損失なく遠距離場領域に到達することができる。また、ほとんどのメタ材料は共鳴現象に依拠しており、負屈折は狭いスペクトル範囲に限定される。一方、本発明の垂直ダイポールアレイ構造により、任意の波長において負屈折方向の回折を実現することができる。バルク媒体境界において実現される光の負屈折により、従来の回折光学素子においては到達できない角度範囲を得ることができる。したがって、例えば本発明の垂直傾斜ナノ開口アレイ構造のようなナノ光学構造は、様々なアプリケーションにおけるプラットフォームとして動作することができる。例えば光ビーム整形、撮像、リソグラフィー、光データ記憶、情報処理、器具、計測、光起電などが考えられる。図1bを参照する。本発明に係る垂直ナノ開口アレイ100は、-1次格子回折のみをサポートするように設計されている。これは負屈折ビーム112を形成する。垂直ダイポールアレイ構造は、複数の傾斜部120と複数の開口125を備えるフィルム115を支持する基板図示せずを備える。少なくとも2つの傾斜部120が、開口125によって分離されている。傾斜部は、負屈折ビーム112によって示すように、入射ビーム130が負屈折方向へ方向変更されるように構成することができる。本発明において、フィルム120は、入射ビームが負屈折方向に方向変更されるように構成された垂直ダイポールアレイ構造の場合であっても、負屈折率メタ材料によって形成されていない。例えばフィルム120は、格子状の周期的に傾斜した、高導電材料の傾斜または斜面フィルムを備えることができる。すなわち、傾斜ナノ開口のアレイを提供する高導電材料のフィルムである。高導電材料は、Ag、Au、Al、Cu、Crなど、および/またはそれらの高導電合金、グラフェン、グラファイト、導電酸化物から選択することができる。フィルム115は、図1cに示すように、傾斜部120を備えることができ、基板135はフィルム115を支持することができる。隣接する傾斜部120は、少なくとも1つの開口125によって分離することができる。少なくとも1つの開口125によって分離された傾斜部120は、鋸刃パターンを形成することができる。鋸刃パターンは、鋸刃パターンに形成された表面部分を有する上面を備える基板によって支持される。例えば、鋸刃パターンの各刃は、垂直段差面127と傾斜または斜面121を備えることができる。基板は、実質的に水平な部分123を備えることができる。水平部123は、フィルム115の水平部122を支持する。基板法線131に対する角度θの入射ビーム130は、基板法線から離れる角度φに方向変更される。基板135は、負屈折率メタ材料ではない材料を備えることができる。前述の本発明の説明は、以下の例によって補充される。これは例示目的のみのものである。単一ナノ開口60nm幅を有し、Ag層上に形成された、単一ナノ開口またはナノスリットの3つの異なる構造を、図2a例1、図2e例2、図2h比較例1に示す。図2aにおいて、フィルム115の傾斜部120と水平部122は、基板135によって支持され、開口125によって分離されている。図2eにおいて、フィルム115の2つの水平部122は基板135によって支持され、開口125’を有する垂直段差面127によって規定される高低差を有する。図2hにおいて、フィルム115の2つの水平部122は基板135によって支持され、高低差はなく、開口125’’によって分離されている。3つの異なる構造の放射パターンのFDTDシミュレーションを、それぞれ図2b~2c、2f~2g、2i~2jに示す。図2b、2f、2iはポインティングベクトル分布振幅マップを示し、図2c、2g、2jは振幅の角度プロファイルを示す。各シミュレーションについて、Agの誘電率は633nmにおいて-16i1.1と仮定し、633nm波長のTM偏波光を基板法線に入射した。シミュレーションウインドウは20μm×15μmである。FDTDの結果は、10nmグリッド間隔と完全整合層PML境界条件を有する2DのYee格子を用いて生成した。通常は底面から入射する平面波について、スリット伝搬は基板法線から傾斜した放射パターンを示す。例えば図2cにおいて、メインローブは半値全幅が50°でθ=140°方向基板法線から50°傾斜に向けられている。これは、図2hのようにダイポール軸が水平でフィルム表面に対して並行な従来スリットの放射パターンとは明確に異なる。後者の構造は、放射角20°~160°基板法線から±70°において略均一なパワー分散を示している。特定の理論に拘束されるわけではないが、傾斜ナノスリット開口構成は、入射波によって励起して金属フィルムに対して垂直に振動するダイポール類似の線状源として機能すると考えられている。開口に入射する横磁界TM偏波光については、金属は誘起される表面電流によって応答する。誘起電流は、反対側の角において異なる動作をする。すなわち、一方の角において電荷を蓄積し、他方において消耗させる。垂直開口におけるこのダイポール振動は、基板法線から離れて傾斜する方向へ入射エネルギーを再放射する効果を有する。スリット角およびエッジ上で誘起されるダイポール電荷の量は、開口形状/サイズとエッジに対する入射場ベクトルの方向に依拠する。金属表面スリットのエッジと相互作用する電磁波は、分極表面電荷を誘起し得る。その表面電荷密度は下記式で表すことができる。E1とE2はそれぞれ、境界の金属側と誘電側における電界である。n21は基板に対する法線ベクトルである。ほとんどの金属/誘電体について|εM|>>|εD|であるため、表面上に誘起されるダイポール電荷の量は、金属の誘電率にあまり依拠しない。角領域における電荷誘起は、異なるプロセスをとる。入射波の反射により表面電流J=n×Hが誘起される。Hは表面上の総磁場である。この表面電流は次に、連続方程式によって規定される局所電荷を角において誘起する。その結果得られる表面電荷密度は、下記式で表すことができる。Hinは金属表面における入射磁界であり、rは反射係数である。ほとんどの金属において反射係数は-1近傍であり、これはダイポール電荷密度が金属の誘電率に依拠する度合いを無視できることを示している。この分析は、誘電率が異なる金属で作られた垂直ナノスリットが類似するダイポール強度伝送スループットの放射パターンを示すことを示している。図2dは、図2aの垂直ナノスリット構造を介した光伝送の実験計測結果を示す。2つのシミュレーション図2b~2cと実験結果図2dを比較すると、入力ビームの入射角によらず、放射パターンは基板法線から傾斜して離れていることが分かる。放射角とスループットは、ナノスリットと傾斜構造の形状およびサイズに依拠する。段差エッジの低位側段差の底面の傾斜が少なくなる水平に近くなると、放射パターンの傾斜は水平方向に近くなる。スリット幅が大きくなると、スリット伝送は減少する。伝送は、フィルム厚さにも依拠し、ある程度の厚さ上限まではフィルムが厚くなると増加する~λ/4。垂直ナノスリットの伝送スループットを、ビーム入射角の関数として計算した図2k。放射パターンは同じ傾斜角を向いているが、ビームが斜めに入射するほど、すなわち開口放射方向と並行に近くなるほど、スループットは増加する。伝送効率は、総伝送パワー自由空間放射と表面プラズモンパワーの両方を、スリット断面上で減衰する入射パワーによって除算したものとして定義され、-45°入射または法線入射において80レベルに達し、45°入射において400に達する。100を超える伝送効率は、ナノスリットが入射パワーを開口領域上において減衰する量以上に効率的に捕捉し伝送する、収束効果を示す。この角度依存性は、入射電界ベクトルがダイポール軸と同じ方向を向いているとき、ダイポール電荷が最も誘起されることを示す。同じ金属厚さとスリット幅を有する水平スリットの場合は、伝送効率は法線入射において最大53である。垂直ナノスリット構造は、伝送入射パワーにおいて水平ナノスリットよりもパフォーマンスが優れていることに留意されたい。フィルムが厚くなると、このパフォーマンスの違いはさらに強くなる。これは、水平ナノスリットにおいては多大な伝送ロスが狭小チャネル領域において生じ、垂直スリットの場合はそのような導波路狭窄はなく減衰が生じないことを鑑みると、理解することができる。垂直ナノスリット構造の高スループット伝送と高指向性放射パターンにより、従来の屈折光学部品の限界を克服する可能性を提供することができる。垂直ナノ開口構造の変形例垂直ナノ開口の形状は、傾斜ダイポールナノ開口の本質を維持しつつ様々な方法で変形することができる図1d~f参照。横方向のギャップを許容することにより、伝送スループットを増加させることができる。鋸刃表面の傾斜が少ない側にナノ開口を形成することにより、開口放射方向をより容易に所望方向へ調整することができる。したがって、図1cの垂直段差面127は完全な垂直方向に限られるものではなく、フィルム115の傾斜部120は基板の傾斜面121上のみに形成することに限られるものではない。換言すると、垂直段差面127は、基板法線131に対して並行ではない角度に向けることができる。また、傾斜部120は垂直段差面127上に延伸させることができる。例えば垂直段差127は、基板法線131から角度αとなるように方向付けることができる。図1d~1eを比較すると、α1はα2よりも小さい。基板法線131と垂直段差面の間の角度αが90°に近づくと、これにより得られる伝送は従来の水平開口アレイに近くなる。したがって、垂直ダイポール開口における垂直段差面の基板法線からの角度αは、0≦α<90°であり、例えば0~45°、0~20°、0~15°、または0~10°である。図1fに示すように、傾斜部120は、符号120’と120’’のように垂直段差面127上に延伸する覆いかぶさることができる。換言すると、隣接する傾斜部120の側壁は、互いに近づけることができる。したがって基板を介した放射は、角度αの組み合わせを適切にあらかじめ選択し、および/または、隣接する傾斜部間の距離をあらかじめ選択して開口領域を制限することにより、制御することができる。ナノスリットアレイ図3aと3bは、垂直ナノスリットアレイを介した光伝送のFDTD測定結果を示す。同垂直ナノスリットアレイは、760nm格子周期を有し、垂直もしくは傾斜例えば図1bまたは水平ダイポール例えば図1aの2つの異なる開口方向を有する。TM偏波光633nm波長を様々な入射角で入射した。図3bに示すように、面内水平ダイポール開口を有する従来のナノスリットアレイは、0次伝送正屈折が主なビームである。これに対し、図3aに示すように、633nm波長におけるTM偏波光の同じ入射角130について、垂直ナノスリットアレイは-1次ビームのみを示す。特に入射角30°について屈折角20°が観察された。これは格子からの-1次回折に対応する。図3cに示すように、測定結果を入射角0°~45°の範囲にわたって取得した。特定の理論に拘束されるわけではないが、各ナノスリット開口は、例えば図3dに示すように、入射波によって励起して金属フィルムに対して垂直に振動するダイポール類似の線状源として機能すると考えられている。開口に入射する横磁界TM偏波光については、金属は誘起される表面電流によって応答する。ギャップをまたがる反対側のエッジにおいて、誘起電流は電荷について異なる動作をする。すなわち、一方のエッジにおいて電荷を蓄積し、他方において消耗させる。開口におけるこのダイポール振動は、基板法線から離れて傾斜する方向へ入射エネルギーを再放射する。アレイに形成された場合、格子周期の波長に対する比は、開口放射が一定の方向へ加算的干渉して個々の開口の放射パターン範囲内で減衰するように設計することができる。格子回折の観点においては、この開口アレイは-1次回折負屈折のみをサポートし、広範な入射角にわたって0次直接伝搬および他の回折をブロックする。垂直ダイポールナノ開口アレイにおける負屈折は、ブラッグ回折格子法則:sinφ=-sinθ-mλ/dによって規定される。θは基板の外気側で測定した入射角である。φは出射側において測定した負屈折方向に対する屈折角である。dは格子周期、λは自由空間波長である。mは回折次数を表す整数である。負屈折の場合、m=-1である。したがって、屈折関係はsinφ=-sinθλ/dと表される。2つの正屈折率媒体の境界において入射角を屈折角に関連付けているという観点において、この式は負屈折におけるスネルの法則として見ることができる。この式において、基板効果は関与しないことに留意されたい。入射角は基板内ではなく外気側で定義されるからである。光ビーム整形固定周期の傾斜部を有する垂直ダイポールナノ開口アレイ構造のような固定周期格子構造により、平行でコリメートされた入力ビームの負屈折を実現することができる。しかし、格子周期を局所的に変化させると、コリメートされていない入力ビームから平行コリメート出力ビームを形成し、または、平行コリメート入力ビームからコリメートされていない出力ビームを提供するための新たな機能をもたらすことができる。例えば図4aは、非均一格子周期d1、d2、d3、d4、d5を有する垂直ダイポールアレイ構造における負屈折を示す。拡散する入力ビームをコリメートされた平行ビームへ負屈折させるため、入射角と屈折角は局所的に上述のブラッグ法則を満たす必要がある。固定屈折角φに対して、局所格子周期は拡散する入射角θと合致しなければならない。すなわち、dθ=λ/sinθsinφである。従来の正屈折と同様に、負屈折についても有効屈折率を定義することができる。n=sinφ/sinθである。所与の入射ビームプロファイルについて固定有効屈折率を維持および/または実現するためnは絶対値として定義される、格子周期を以下のように局所的に変更する必要がある:dθ=λ/[1nsinθ]。’鏡像左右反転’効果なしで後部を見るためのサイドミラー従来のミラーにおいて、反射像の左右の光線成分は同じ距離を進む。したがって、ビーム伝搬方向がミラー反射によって反転すると、左右関係が反転する見ている者にとって。負屈折ミラー反射の場合、左右関係は反射後も変化せず、横方向において外周エッジの空間変位を生じる。垂直ナノスリットアレイによってサポートされる負屈折ビームにおいて、位相変化をオフセットするために必要な位相シフトは、縦方向における位相遅延によって提供される。光線成分の全体的な光路長差は、横方向に沿って次第に変化する必要があり、これはブラッグ法則によって規定される格子回折と干渉効果によって実現される。上述の負屈折により、横前方向において後部をイメージ化する新たな機能を実現することができる。また、2つの異なる光学素子を同一の平坦平面上で結合する効果を有する。すなわち、サイドミラーとサイドウインドウである。したがって、負屈折ミラーによる反射は従来の鏡像、すなわち像の左右反転を生じないことに留意されたい。この非反転ミラー反射効果は、図4b~cに示すレイトレーシング図によって理解することができる。ビーム収束上述のように、垂直ダイポール開口アレイが内在的に有する、開口放射を所望方向に整形する性能に基づき、図5aに示すようなアレイ構造は、従来の光学部品とは明確に異なる態様でビーム収束機能を実施することができる。例えば各ナノ開口は、特定方向へ向けた高指向性放射パターンを生成することにより、開口放射がアンテナ放射の角度範囲内の特定方向において加算的干渉する、ナノアンテナとして動作するように設計することができる。平面入射波を収束させる垂直ダイポール開口アレイ300の断面図を図5aに示す。アレイ300は、フィルム115を支持する基板図示せずを備える。フィルム115は複数の傾斜部120と複数の開口を備える。少なくとも2つの傾斜部120を少なくとも1つの開口によって分離することができる。また傾斜部は、入射ビームが開口を介して伝搬し、焦点において加算的干渉するように構成することができる。例えば傾斜部は、互いに異なる角度に構成することができる。さらには、互いに異なる角度に構成された傾斜部は、互いに異なる周期を有することができる。1実施形態において、図5aに示すように、焦点の一方側における傾斜部は反時計回り角度に向けることができ、焦点の反対側の傾斜部は時計回り角度に向けることができ、これにより開口を介して伝搬するビームが焦点において収束するようにすることができる。伝搬ビームが焦点において加算的干渉できるように、各開口についての焦点に対する位相遅延は、隣接開口の位相遅延から2πラジアン異なるように設計される。この位相遅延は、開口伝送における位相シフトを含む。開口方向、例えば傾斜方向も、傾斜を調整してメインローブを焦点方向へ向けることができる。これはすなわち、焦点における放射強度を最大化するためである。ホイヘンス=フレネルの原理によれば、これは傾斜係数傾斜度を変更して、指向性高く選択した方向/領域における干渉を実現することと等価である。これら指向性の高い放射を用いて、ビームプロファイルを従来のゾーンプレートから大幅に改善することができる。例えば従来のフレネルゾーンプレートは、対称で交互になった、不透明および透明領域のゾーンからなる。ゾーンプレートに入射する光は不透明エッジにおいて回折し、回折光は共通点において加算的干渉する。したがって、ゾーンエッジ回折の方向についての制御はできず、よって干渉パターンは通常、複数の焦点を生成する。これに対し、上述の図5aに示すような垂直ダイポール開口アレイは、比較的スリット数が少なくとも、遠隔場の単一位置において鋭い焦点を生成することができる。光を法線入射させるビーム収束の場合、負屈折は関連しないが、ナノ開口を介した伝搬放射を指向性高く上述の焦点のような共通点へ向けることができる。各スリットの放射パターンの高指向性は、近接場から遠隔場にわたって単一の特定焦点を実現するのみならず、もう1つの重要な利点を提供する。広範な角度にわたって放射強度が1/rに依拠する、均一な角度分散を有する円筒波の場合とは異なり、高指向性開口放射は、遠隔場において減衰を大幅に抑えて焦点に到達することができる。これは、焦点から離れた位置にあるスリットからの寄与を拡大する効果を有し、横方向平面の空間周波数の有効帯域幅を増加させる。この後者の効果は、イメージ解像度を増大させることが期待される。例えば図5bは、アレイ表面から2λの距離において焦点を形成するように設計された垂直ダイポールナノ開口アレイの測定結果を示す。横スキャンプロファイルは、焦点における210nmのFWHMを示す図5c。これはλ/3に対応し、従来のビーム整形光学部品において得られる回折限界スポットサイズ0.5~1.22λよりもはるかに小さい。遠隔場領域における回折限界を克服することにより、イメージングとフォーカスにおける多くの実用アプリケーションを実現することができる。2次元2Dビーム整形のための垂直ナノ開口アレイ上述の垂直ナノ開口アレイは1Dビーム整形機能のためのものであり、偏光に影響を受けるTM偏波光を伝搬させ、TE波をブロックする。図9aに示す、十字形状ナノ開口2つの直交する重なり合ったナノスリットを、ここでは十字開口925と呼び、これはTE偏波成分とTM偏波成分をともに伝搬させることができる。図9aの大きい黒矢印は、例えば電界方向を示す。図9bに示すように十字形状ナノ開口925を2Dアレイに配列することにより、偏光に影響を受けない2Dビーム整形機能を実施することができる。図9cに示すように、十字開口を傾斜した金属フィルム部上に形成し、2Dダイポール軸すなわち放射パターンが基板法線から傾くようにすることができる。例えば十字開口925は、基板の傾斜面121上に配置することができる。また、十字開口を水平基板上に形成することもできる。十字開口925は、基板の垂直段差部127に配置することができる図示せず。バルク薄膜太陽電池における吸収向上従来の格子構造において、格子周期が十分小さくΔ<λ/2設計されているとき、0次ビーム直接伝搬以外の格子回折は存在しない。垂直ダイポール開口アレイの場合、上述のように0次伝搬は完全に抑制される。伝送光は次に、直接伝搬なしで負屈折方向へ鋭角に曲げられる。m=-1についてのブラッグ条件は、短周期格子の場合にはもはや妥当ではない。適正な格子ベクトルが得られないからである。伝送光はビーム入射角によらず固定角へ屈折することが想定される。材料境界における光の鋭角屈折直接伝搬なしは、厚さが限られている材料における光吸収を向上させる観点において興味深い。例えば薄膜ベースの光起電デバイスにおいて、入射光を薄膜へ向けて/薄膜内へ鋭角に曲げることにより、光を吸収するフィルム内の相互作用長を、大幅に増加させることができる。短周期格子の場合においては入射角によらずビーム屈折角は固定されたままであり、これにより太陽電池パネルは太陽を追跡する必要がなくなる可能性がある。金属角部において一般に見られるファンネリング電界集中現象は、プラズモンプロセスを必要としない。上述の負屈折は格子回折を必要とし、プラズモンとは明確には関与しないことに留意されたい。したがって負屈折現象は、低導電性金属においても見られることが想定される。1D格子パターンを採用することにより、電極の電気接続性を維持しつつ、負屈折を介した光吸収を向上させるウインドウとして電極全体を機能させることができる。電極層の厚さは、反射と直接伝搬を最小化しつつ屈折伝送を最大化するように設計することができる。1実施形態において、垂直ダイポールナノ開口アレイのようなナノスリットアレイは、薄膜光起電デバイスにおける吸収向上のために用いることができる。図6aに示すように、電極などのフィルム115は、基板135によって支持されている。この実施形態において、基板は、上面または太陽面の電極を支持する従来の光起電セルにおけるその他全ての層を含むことができる。電極を垂直ナノ開口アレイにパターン化し、例えば太陽光などの入射光130がフィルムを介した直接伝搬なしで視射角方向へ鋭角に曲がるようにすることができる。光起電アプリケーションについて、垂直ナノ開口アレイ構造は、入射光が視射角方向に送信されると仮定すると、正屈折方向においても動作することができる。光起電デバイスは、フィルム上に形成された垂直ナノ開口アレイを有する電極を備えるように設計することができる。この電極は、傾斜入射ビームがナノ開口電極を介して高効率ファンネリング効果大で直接伝搬し、直接伝搬光が視射角においてフィルムを介して伝搬するように構成される。図2kに示すデータによれば、垂直ナノ開口アレイ構造により、傾斜入射角において非常に高い直接伝搬光を実現することができる。例えば45度入射角において400の伝送効率である。したがって、この強力なファンネリング効果を利用して、図6bに示すように太陽電池パネルを横方向に積層することにより、光起電システムのパワー性能を向上させることができる。垂直ナノ開口アレイ構造の製造垂直ナノ開口アレイ構造は、以下のステップにしたがって製造した。最初に水晶基板を収束イオンビームFIB:SeikoSMI-3050SEエッチングして、周期的な配置760nm格子周期で垂直段差高さ200nmを有する鋸刃プロファイルを形成した。Gaイオンビーム30keV;10pAビーム電流を用い、格子ベクトル方向に沿って、エッチングを深くする際には滞留時間を次第に増加させた。各格子周期スパン760nmは、階段状のプログレッシブエッチングにおいて、40サブブロック幅19nm、長さ50μmに分割した。次に厚さ140nmのAg層を熱蒸発によって段差上に積層した。段差側壁に金属が積層することを避けるため、積層角度を基板法線からわずかに傾斜10度させた。得られた側壁上のスリット幅は、60nmと推定される。このように製造した25周期格子サンプルにおいて、パターン化領域は19μm×50μmであった。垂直ナノ開口アレイの斜視SEM画像を図7aに示す。大領域の垂直ナノ開口アレイ構造の製造周期的構造または非周期的構造の大領域パターン化について、ホログラフ技術または電子ビームリソグラフィーをそれぞれ採用することができる。ホログラフィーにおいて、周期格子パターンは光レジスト表面上に形成され、プラズマエッチングを介してパターンが基板に転送され、メサエッチング表面上に金属を傾斜積層し、これによりメサ側壁において垂直ナノ開口アレイが形成される図10。UVレーザ325nm波長を利用してホログラフリソグラフィーを実施することができ、このレーザにより、350nmの格子周期またはn=1.45の屈折率整合流体を用いた~250nm周期が、~1cm2のパターン領域で得られる。このホログラフリソグラフィーを採用して、1D格子パターンを露出間で90°回転させて2重露出させることにより、2次元格子構造を形成することができる。大領域の非周期的アレイの場合において、プラズマエッチングおよび傾斜積層とともに、電子ビームリソグラフィーを採用することができる。上述の垂直ナノ開口の製造において重要な要件は、傾斜積層の金属厚さとともにメサ深さを適正に設計および/または制御して、上述のように基板の垂直段差表面と基板法線との間の角度αを最小化できるようにする必要があることである。製造プロセスの1例において、図10aに示すように、周期格子パターン160のような格子パターンが、基板135上のフォトレジスト162上に形成される。図10bに示すように、パターンは次に、プラズマエッチング164を介して基板135へ転送され、メサエッチング面を備えるメサパターン基板を形成する。メサエッチング面は、メサ135’およびメサ側壁136のような基板のオフセット部分を規定する。続いて、図10c~dに示すように、メサエッチング面上の金属の傾斜積層166により、メサ側壁17などの基板の垂直部分において垂直ナノ開口125のアレイが形成される。この垂直ナノ開口アレイ構造の製造は、プラスチックフィルムなどのフレキシブル基板に適用することができる。メサ構造基板を適正な曲線形状に曲げ凹または凸、曲線基板上に金属の傾斜積層を実施することにより、基板の異なる部分上に垂直ナノ開口を形成することができる。従来のナノスリットアレイの製造面内水平ダイポール開口を有する従来のナノスリットアレイ構造を製造した。この従来構造のSEM画像を図7b上面図;スケールバー4μmと7c断面図;スケールバー500nmに示す。最初に、厚さ140nmのAg層をAgの熱蒸発によって水晶基板上に積層した。次に収束イオンビームエッチング技術SeikoSMI-3050-SEデュアルビームシステム:30keVGaイオンビーム;10pAビーム電流を用いて、ナノスリットアレイ幅100nm、長さ50μmをAg層内に形成した。ナノスリットの通常のエッチング深さは200nmである。25スリットアレイの格子周期は760nmである。垂直ナノスリットアレイの特性測定ナノスリットアレイを介した光伝送プロファイルを、ナノプローブVeecoAuroraNSOMプローブ1720-00:厚さ100nmAlコート;直径80nm開口;コア直径4μm、NA0.11を有するテーパー形状の単一モードシリカファイバー上に形成;Alコートされたテーパー部の全長1400μm;テーパー角度4°をスキャンすることによりイメージングした。TM偏波He-Neレーザビーム633nm波長、1mmビーム直径を基板側に入射し、ナノ開口アレイの出射側の近距離場から遠距離場にわたってスキャンプローブをスキャンした。プローブ出力は光電子倍増管チューブHamamatsuH7468-20を用いて測定した。スキャンプローブ実験は、LabView7.0NationalInstrumentsのインターフェースを用いて自作スキャンステージナノ位置合わせはPIE-621.1CD、サーボ制御はE-665.CRで実施した。図8は、基板表面に対して垂直配列されたナノプローブファイバー250を有する垂直ダイポール開口アレイをスキャンすることによってプロファイリングするプロセスを示す。スキャン範囲は、水平方向に60μm矢印270で示す、垂直方向に40μm矢印271で示すである。スキャンステップサイズは、水平方向と垂直方向にそれぞれ50nm、157nmである。他の実施形態本明細書のナノ光学構造は、入射光が例えば光起電デバイスの活性層と結びつくすなわち伝搬するメカニズムを変更するように設計されている。従来の反射光学法則によって規定される、バルク誘電境界における伝搬/反射の場合とは異なり、入射光はナノ光学垂直ダイポールアレイを介して光屈折率活性層例えばシリコンに対して視射角伝搬をなすことができる。よって伝送効率を広範な入射角にわたって高めることができる。活性層と結びつくすなわち伝搬する光は視射角方向面内方向に沿って伝搬するので、活性層内の経路長は層厚さよりも大幅に大きくすることができる。垂直ダイポールアレイを介した光伝搬は、視射角に対して非相反となるように設計することができる。これはナノ光学電極が、活性層において光視射角伝搬に対するミラーとしても機能できることを示唆する。図14cに示すように、前面405上の非相反伝搬電極415が底面側反射器407と連結して共鳴空洞構造435を形成すると、活性層139に結び付けられた入射光130、130’、130’’が捕捉され、これによりフィルム方向433内を伝搬する間に完全に吸収される。視射角伝送/伝搬により、接合場が生じる場所においてほとんどの入射光を吸収することができる。これにより、材料品質への依存性を小さくしつつ光生成キャリアの収集効率を向上させることができる。これは、薄膜太陽電池において特に重要で有用な特性である。図11bに示す上述した垂直ナノスリット伝搬の入射角依存性は、ナノ開口金属層にわたって光の非相反伝搬を提供する。上述のように、この現象は薄膜太陽電池における光吸収を向上させる目的で利用することができる。例えば図14cに示すように、誘電層シリコンフィルムをナノ開口金属層115と金属フィルム407で挟む。上面電極115は、傾斜入射に対する伝搬性が高いように設計されている。ナノ開口アレイを介して誘電層に結び付けられた入射光は、視射角方向に伝搬し、底面ミラーによって逆反射する。底面反射した光は、上面ミラーへ負入射角方向に入射する。上面電極層115は、高反射である。この非相反伝搬と底面側反射機能を組み合わせた構成により、捕捉光の面内伝搬をサポートしつつ、垂直方向において入射光を捕捉することができる。これにより、ミラーとして動作する2つのフィルム間の複数回反射を介して、誘電層における光路長を増やすことができる。上述のサンドイッチ構造は、ファブリペロー共振器としてモデル化することができる。空洞領域における吸収向上は、以下の性能指数F=AQによって表すことができる。Aは活性層の吸収度であり、QはFP空洞のQ値である。Qはミラー反射率R1およびR2、活性層吸収係数α、フィルム厚さtによって決定される。フィルム厚さが小さい弱吸収媒体αt<<1については、Q値は以下のように近似することができる。Q値は、入力エネルギーを消散させる発振往復反射の数を示す。この式を参照すると、吸収向上は以下の観点から得られることが想定される。1番目に、視射角伝搬自体が有効吸収係数α/cosθを増加させる効果を有する。2番目に、FP空洞は有効伝搬長を1/[1-R11-R2]倍に増加させる。入射光が受け入れコーンの角度範囲内で垂直ダイポールナノスリットアレイに到着し、上面ミラーについてR1=0.8~0.9であり底面ミラーについてR2=0.97~0.99であると仮定すると、空洞内の吸収向上経路長の増加は、170~1000であると想定される。これは従来のランダムベースランバート限界4n2n=3.5について~50よりもはるかに大きい。上述のように、本発明にしたがって垂直ダイポールナノ開口アレイのようなアレイを用いて、薄膜光起電デバイスにおける吸収を向上させることができる。例えば、本発明のナノ開口アレイは、太陽電池基板135上に、またはナノ光学電極などの電極115として動作する太陽電池の活性層139上に直接形成することができる。アレイをこのように形成することにより、光を活性層に結びつけ、これにより光吸収や光キャリア収集などの光起電プロセスの基本性能特性を向上させ、デバイス効率を向上させることができる。垂直ナノ開口アレイは、図12a~12bに示すように、入射光130を活性層において視射角方向112’に向け、その結果として誘電層と光の干渉特性が変化する。例えば、垂直ナノ開口アレイ1200は、基板135内において、メサパターン基板135のメサ部135’の垂直部127に形成された垂直ナノ開口125を介した伝搬により、入射光130、130’、130’’を、視射角112’、112’’へ向ける。ナノ開口アレイ1200において、電極フィルム115は、垂直段差面127においてナノ開口125によって分離されたオフセット部122を有する。垂直段差面127は、上述のように基板135をエッチングすることによって形成されたメサ135’の側壁を規定する。したがって、広範な入射角130、130’、130’’において、本発明のナノスリットアレイは、高スループットと活性層139に対する光の傾斜伝搬の組み合わせを提供することができる。その結果、所与のフィルム厚さについて光路長を増加させることによって、吸収を向上させることができる。換言すると、垂直ナノスリットアレイにより、傾斜入射における光の非相反伝搬を実現することができる。例えば太陽電池に統合すると、図13a~13cに示すように、アレイは入射光を活性層139内に捕捉し、伝搬中に複数回反射133とほぼ完全な吸収を生じさせることができる。本発明のナノ光学電極は、高導電性を提供するための金属厚さまたはカバー範囲と、従来の光起電設計の透明性要件との間の、相反する要求に関する課題を解決する。視射角伝搬および/または本発明の垂直ナノスリットアレイを用いることによって可能になる伝搬により、ほとんどの光を、太陽電池内の接合場が生じる金属/活性層境界近傍において吸収することができる。これにより、光生成キャリアの収集効率を改善することができる。これは薄膜太陽電池において特に重要かつ有用である。大傾斜角までの広範な入射角にわたる高スループット伝搬は、上述のようにナノ光学電極を用いることによって可能になる。これにより、太陽放射の吸収を最大化しつつ、太陽をトラッキングする必要がなくなる。本発明による傾斜入射動作モードは、都市部アプリケーションに適している。例えば本発明の1実施形態において、垂直ナノスリットは太陽電池上のナノ光学電極として利用され、光起電パネルPVパネル上に統合される。PVパネルは、建物表面、側壁、屋根に取り付け、これにより通常は限られた入射角で限られた量しか得られない入射太陽エネルギーを、最大限収集することができる。非偏波光のための2Dアレイ上述の垂直ダイポール金属ナノスリットアレイ構造は、入射光がTM偏波であることを想定している。しかし、非偏波光のTE偏波成分は、金属上のダイポール発振を直接励起し得ず、よってスリットを介して伝搬し得ない。この課題に対処するため、すなわちこの偏波成分の視射角伝搬も可能にするため、図16に示すように別のスリットアレイを形成することができる。この2Dアレイ1600において、新たな格子ベクトルは、入射面に対して法線方向である。任意の入射角において、電界は常にこの新たな格子構造の垂直側壁に対して垂直である。TMの場合と同様に、ナノスリット放射パターンは、視射角方向へ傾斜している。しかしTMの場合とは異なり、このナノスリット伝搬の伝搬方向は、入射ビーム方向に対して垂直である。2Dアレイは、非偏波光TM偏波成分とTE偏波成分の双方を結びつけるために設計された、少なくとも2セットの1D格子構造を備えることができる。1D格子構造は、例えば上述の図1Dに示すように、鋸刃プロファイルの傾斜構造として構成することができる。少なくとも1つの1D格子構造を1方向に延伸させ、少なくとも1つの他の1D格子構造を他方向に延伸させることができる。1D格子構造は、共通点から延伸させ、0~90°範囲の角度で分離することができる。図16aに示すように、2Dナノ開口アレイ構造1600は、図16bに示すように第1方向に延伸する1D格子構造と、図16cに示すように第1方向に延伸する他の格子構造を備える。この格子構造は、金属層が積層される鋸刃プロファイルを有する上面で形成された共通基板を共有することができる。上述の実施形態のなかには、フィルムが基板によって支持されるものがあるが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、フィルムは自己支持することができる。さらに実施形態によっては、傾斜部を異なる角度に調整して、伝搬放射方向を調整できるようにすることができる。また、基板はフレキシブルでもよいし剛性のものでもよい。以上の本発明の説明は、説明目的で提示した。これは本発明を開示した範囲内において網羅し、または限定することを意図したものではなく、上述の開示に鑑みて修正や変形が可能であり、また本発明の実施からそれらを得ることもできる。図面と説明は本発明の原理とその実用アプリケーションを説明するために選択したものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその等価物によって定義されることが意図される。