光学装置制造方法及图纸

一种光学装置，其光子晶体（２）是使凝胶状的物质内含有硅或钛酸钡微小球或气泡的可塑性光子晶体。当对该光子晶体施加外力时，光子晶体（２）产生变形，由此，光子禁带宽度容易进行变化，当光子禁带宽度进行变化时，限制特定波长的光通过。因此，从光子晶体（２）输出所希望的波长的光。在本发明专利技术中，该波长在外力作用下可以容易变化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用了光子晶体的光学装置。
技术介绍
半导体单晶体是周期性地且规则地排列特定的原子而成的物质。其电子传输特性由半导体晶体中的原子间隔决定。即，半导体具有能量禁带宽度，该能量禁带宽度是由电子的波动性及原子的周期电势决定的。另外，光子晶体(photonic crystal)是以光的波长程序的周期排列相对于光具有位势差的物质、即具有折射率差的物质而成的三维构造体。这样的光子晶体构成的物质由亚布拉挠维奇(Yablonovich)等提出的。在光子晶体内，光传输特性由光的波动性的约束条件限制着。即，光子晶体中的光的传输与半导体中的电子的传输同样受到限制。在光子晶体中，存在着对于光的禁止带、所谓的光子禁带宽度，由于该禁带宽度的存在，特定波长范围的光不能在结晶内传输。过去，提出了各种各样的光子晶体。例如，有以光的波长程度的周期排列亚微米尺寸的粒子而成的光子晶体。众所周知的是若是微波带，则将作为粒子的聚合物球排列在空间中。另外，还具有通过在金属内使聚合物球固化后化学性地熔解聚合物球而在金属中周期性地形成微小空间的光子晶体、以等间隔在金属中穿射孔的光子晶体、用激光在固体材料中形成折射率与周围不同的区域的光子晶体、使用石印技术槽状加工将光聚合性聚合物的光子晶体等。由这些加工形成的光子晶体具有由其构造一意地决定的光子禁带宽度。使用了这样的光子晶体的光学装置可以选择输入光的规定波长区域进行输出。在说明中，将输入到光子晶体的光作为输入光，将通过光子晶体内从光子晶体输出的光作为输出光。
技术实现思路
但是，在光学装置中，由于不能充分地使光子晶体的光子禁带宽度变化，因此，不能使其输出光的波长可变，本专利技术是鉴于这样的课题而做出的，其目的是提供一种通过由于外力而变形而可以充分地使输出光的波长变化的光学装置。为了解决上述课题，本专利技术的光学装置，通过对光子晶体施加外力使光子晶体的光子禁带宽度变化，其特征在于，光子晶体是塑性的。由于本专利技术的光子晶体是塑性的，因此，当对其施加外力而使光子晶体变形时，光子禁带宽度产生大的变化，从光子晶体输出的输出光的波长充分地进行变化。在这样的光学装置中，即使在减小了光子晶体本身的容积时也可以有效地进行波长选择，因此也可以使装置整体小型化。本专利技术的光学装置其特征是，还具有进行上述外力的施加的外力施加装置。作为外力施加装置有种种的形式。作为其中的一种外力施加装置，其特征是，它是相应于电气输入进行变形的压电元件。这时，通过压电元件因电气输入进行变形，对光子晶体施加外力，因此，可以构成根据特定的测量值等进行电气输入的系统。作为其中的另一种外力施加装置，其特征是，它是相应于手动输入推压光子晶体的推压机械。在该种情况下，由于在实验测量系统中可以进行由手动进行的外力调整，因此，可以将本装置适用于光子晶体的基准研究。作为其中的另一种外力施加装置，其特征是，是内径进行变化地可变形的空心构件，光子晶体配置在空心构件内。由于空心构件以内径变化的形式进行变形，光子晶体相应于该变形以沿空心构件的长度方向进行伸缩的形式进行变形。输入光从光子晶体的长度方向一端被输入，输出光从另一端被输出。因此，可以抑制径向的光的扩散，可以抑制输出光的每单位面积的强度降低。本专利技术的光学装置，其特征在于，还具有测量相应于光子晶体的光子禁带宽度进行变化的物理量，并根据该测量值控制由外力施加装置产生的外力的大小的反馈装置。在成为所希望的光子禁带宽度时，测量相应于此进行变化的物理量、最好是输出光强度或输出光光谱，反馈装置控制外力施加装置，以使输出光的强度或特定波长的强度为一定。另外，本专利技术的光学装置，其特征在于，还具有加热光子晶体的加热器、测定光子晶体的温度的温度传感器根据由温度传感器测量的温度控制向加热器供给的供给电力，这时由于一边由温度传感器测定光子晶体的温度一边加热该光子晶体，因此，可以使光子晶体的温度成为所希望的值、最好是一定值，可以抑制由光子禁带宽度的温度引起的变化。另外，本专利技术的光学装置，其特征在于，还具有收容光子晶体的容器，外力施加装置沿一定方向将压力作为上述外力施加于被收容在容器内的光子晶体。这时，由容器的外壁保持光子晶体来抑制由所希望的外力以外的力引起的变形，并且可以限制其变形方向。另外，本专利技术的光学装置，其特征在于，将容器的外壁的至少一部分做成透明的、或在该部分上设置透明窗，通过该部分向光子晶体内输入光。这时，输入光通过透明的外壁或窗被导入到光子晶体内，但是由于光子晶体被该外壁保持着，因此可以减少零件数量。上述光子晶体，其特征在于，是在凝胶状的物质内含有多个硅或钛酸钡微小球而成。而且上述光子晶体也可以是通过在凝胶状的物质内含有多个微小空间而成。这时，可以容易使光子晶体变形。另外，在本专利技术的光学装置中，其特征在于，上述容器是通过加工半导体基底而形成的，压电元件形成在半导体基底上。这时，在形成于半导体基底上的容器、特别是凹部内配置光子晶体，在该半导体基底上形成压电元件，因此，可以使用半导体微细加工技术形成它们，可以使装置整体小型化。附图说明图1是实施例的光学装置的说明图。图2是光子晶体2的立体图。图3是表示由分色镜产生的输出光的透过率(任意常数)的波长(nm)依存性的曲线图。图4是表示光学装置的最佳例子的说明图。图5A、5B、5C是表示由分色镜产生的输出光的透过率(任意常数)的波长(nm)依存性的曲线图。图6是使用了气泡的光子晶体2的立体图。图7是另一实施例的光学装置的说明图。图8是又一实施例的光学装置的说明图。图9是使用了管形压电元件的光学装置的主要部分的立体图。图10是再一实施例的光学装置的说明图。图11是又一实施例的光学装置的说明图。图12是又一实施例的光学装置的说明图。具体实施例方式以下，对实施例的光学装置进行说明，对于同一要素或具有同一功能的要素使用相同的符号，省略其重复说明。图1是实施例的光学装置的说明图。该光学装置，是从输入光的波长范围选择所希望的波长范围作为输出光输出的装置。在底座1上设置光子晶体2，光子晶体2由对其施加压力或使施加在其上的压力减少的加压/减压装置(外力施加装置)3推压。光子晶体2是由于外力的施加而高精度地进行变形，相应于其变形光子禁带宽度进行变化的物质。当由加压/减压装置3使光子晶体2变形时，其光子禁带宽度变化。加压/减压装置3由外压控制装置(外压控制手段)4控制，外压控制装置4控制上述外力的大小其及施加时间。输入光通过使光传输的第一光学元件5输入到光子晶体2中。输入光中的特定波长成分不能通过光子晶体2，相应于光子禁带宽度(光学响应特性)选择规定波长区域，作为输出光从光子晶体2输出。输出光输入到使光传输的第二光学元件6，通过第二光学元件6输出到本光学装置外部。即，由于外力的施加，第一及第二光学元件5、6间的光学结合特性变化。本光学装置是通过对光学晶体2施加外力而使光学晶体2的光学禁带宽度变化的光学装置，光学晶体2是塑性的。另外，光学晶体2也可以具有弹性。由于光学晶体2是塑性的，当对其给予外力使光学晶体2变形时，光子禁带宽度产生大的变化，从光子晶体2输出的光的波长充分地进行变化。在这样的光学装置中，即使减小了光学晶体2自身的容积的情况下，也可以有效地进行波长选择，因此也可以使装置整体小型化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学装置，通过对光子晶体施加外力使上述光子晶体的光子禁带宽度变化，其特征在于，光子晶体是塑性的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：泷口义浩，伊藤研策，山中淳平，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]