CN1268954C - 光学晶体制法、掩模、掩模制法及光学器件制法 - Google Patents

光学晶体制法、掩模、掩模制法及光学器件制法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了光学晶体制法、掩模、掩模制法及光学器件制法。在现有的具有单一周期的光学晶体的情况下，必须按光轴对齐或以光波导中转来串联地连接各波长的光学晶体。鉴于这一问题，本发明提供了这样一种解决方案。沿同一基底，孔按二维周期排列的二维周期结构具有在共同的基本格子矢量方向多个排列的构造。将所述各二维周期结构的孔的形状和周期不同的复合周期结构体作为掩模，在平板型波导的薄膜芯部上叠加所述掩模。借助通过所述掩模向薄膜芯部注入离子束，可将所述掩模的二维的多周期构造传递给所述薄膜芯部。

Description

光学晶体制法、掩模、掩模制法及光学器件制法
技术领域
本发明涉及一种用于光学通信和WDM发送/接收模块等的光路分配器的光学晶体薄膜、光学晶体制造方法、掩模、掩模制造方法、光学器件和光学器件制造方法。
背景技术
首先，图10中示出了一种单一周期结构的光学晶体的制造方法，该光学晶体是采用具有单一周期结构的模具的光学晶体的一传统实例(参见日本专利公开第2000-258650号)，该公开物整个援引在此供参考。
用具有半凸半凹形图案的模具102对基底101进行模压，并将该基底置于草酸中进行阳极氧化，以此将该基底转换成一具有周期毫微孔结构104的金属氧化物薄膜105。
因此，通过用具有单一周期结构的模具冲压，可以很容易地将一单一周期结构转换给一物体。
顺便提一下，在图9(A)和图9(B)中示出了一种单一周期结构的光学晶体的制造方法，这是发明人本人描述于日本专利申请第2001-105447号中的发明，即一种采用单一周期结构掩模的光学晶体。日本专利申请第2001-105447号整个援引在此供参考。由于发明人本人的日本专利申请第2001-105447号在本申请的优先权日还未公开，因而日本专利申请第2001-105447号中所描述的发明不是现有技术。
在制备由形成于玻璃基底90上的聚合物薄膜91构成的平板型波导时(见图9(A))，将具有与传统光学晶体结构相同的单一周期结构的掩模92设置于平板型波导的聚合物薄膜91上，然后用离子束注入，在聚合物薄膜91上的掩模窗口(通孔96)位置由离子94注入形成径迹93(见图9(B))。这些径迹93通过碱处理被转换成孔，形成一周期孔结构，它具有与聚合物薄膜91上的掩模的结构相同的单一周期结构。
因此，使用具有单一周期结构的掩模可以在聚合物薄膜上很容易地实现带孔的光学晶体。而且，对于在将除聚合物之外的材料用作光学晶体材料时也采用单一周期结构的掩模的场合，情况也是一样。
发明内容
当使用一WDM(波长分割多路转换器)等的光学晶体的波长色散功能而允许光学晶体仅作用于一特定的波长时，只需要使用具有一种类型的周期结构的一个光学晶体。然而，当允许光学晶体作用于多种类型的波长时，需要使用数量与波长类型数量相同的光学晶体。在这种情况下，光学晶体的周期结构所需的类型数量基本与波长的类型数量相同。因此，就会有这样一个问题，即具有不同周期结构的光学晶体的所有光轴应对齐并串联。当多个光学晶体通过光波导以类似方式连接时，也需要光轴对齐。
当使用仅作用于一特定波长的光学晶体时，如上述实例中的那样，光学晶体与各波长相应的光轴需要对齐，因而就会有一个问题，即不可避免会增加元件数量，并增加包括光轴对齐在内的装配工序的数量。
鉴于仅作用于一特定波长的单一周期结构的光学晶体的上述问题，本发明的目的在于提供一种光学器件，它施加有一光学晶体，该光学晶体能够实现一WDM滤光器、ADD-DROP和一分割两或多个波的波长能量的WDM分配器，并提供一种光学晶体的制造方法、一种掩模、一种掩模制造方法、一种光学器件制造方法以及一种光学晶体薄膜。
本发明提供了一种光学晶体制造方法，包括：
第一步，提供一预定的膜片供制造一光学晶体；以及
第二步，在一掩模上照射预定的粒子或电磁波，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，
其中，所述掩模构制成满足以下条件，(a)当在所述第二步中用所述粒子照射时，所述粒子基本仅通过所述通道部分，或者(b)当在所述第二步中用所述电磁波照射时，按照所述周期结构通过衍射效果在所述膜片上产生一能量密度差，
所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
在上述的光学晶体制造方法中，所述通道部分由按照周期、尺寸或形状中至少一者而在所述区域之间彼此不同的孔构成。
在上述的光学晶体制造方法中，所述薄膜是一用于光波导的薄膜，
所述第二步是一个用带电粒子作为所述粒子的步骤，并且
在所述第二步中，所述周期结构通过将穿过所述通道部分的所述带电粒子注入所述薄膜来传递。
在上述的光学晶体制造方法中，所述第二步是一个照射所述电磁波的步骤，
所述膜片是一用于光波导的薄膜，
所述通道部分的折射率不同于所述掩模基底的折射率，并且
所述能量密度差作为所述能量密度的一强度分布而产生，因而使所述周期结构传递到所述薄膜。
在上述的光学晶体制造方法中，所述各区域中的所述排列是一与待用所述膜片制造的所述光学晶体的二维基本格子矢量对应的二维阵列，由所述阵列的两个方向形成的一个角是60到90°，并且
所述各通道部分的格子常数、尺寸或形状中的至少一者在所述区域之间彼此不同。
在上述的光学晶体制造方法中，所述膜片是一光波导膜，并且
所述方法还包括第三步，在所述掩模与所述波导膜之间插入一分隔件，所述分隔件使所述掩模与所述光波导膜间的间隔保持恒定，并具有一使部分所述掩模和部分所述光波导膜暴露的窗口。
在上述的光学晶体制造方法中，所述分隔件与所述掩模成一体，通过移动所述成一体的分隔件将所述掩模结构逐个传递至多个所述光波导膜。
在上述的光学晶体制造方法中，所述光波导膜在光波导方向上的长度短于所述掩模窗口的长度，所述光波导膜在所述光波导膜平面内垂直于所述光波导方向的一方向上的宽度大于所述掩模窗口的宽度。
在上述的光学晶体制造方法中，所述各通道部分的横截尺寸制成可让多个所述带电粒子通过，所述通道部分的尺寸小于构成待形成于所述光波导膜上的周期结构的一部分的横截面尺寸，其折射率应不同于所述光波导膜的折射率。
在上述的光学晶体制造方法中，所述通道部分的所述横截面尺寸为构成待形成于所述光波导膜上的周期结构的所述部分的尺寸的1/4或更大，其折射率不同于所述光波导膜的折射率。
在上述的光学晶体制造方法中，它还包括一个步骤，在对所述光波导中注入带电粒子后，将所述光波导膜浸泡于一碱性水溶液中，
其中，将所述光波导膜浸泡在所述碱性水溶液中，直到构成所述周期结构的所述各部分的尺寸在所述经带电粒子注入的部分因碱性水溶液而发生材料变化后基本达到构成待形成于所述光波导膜上的所述周期结构的各部分的尺寸。
在上述的光学晶体制造方法中，具有一复合周期结构的所述掩模的各所述周期结构的格子常数，其尺寸为所述各周期结构特定的波长的0.4到0.6倍。
本发明还提供了一种光学器件制造方法，使用：
一基底，它具有至少一个沿一光轴方向的直通结构V形槽；
一光波导膜，它包括一设置成与所述基底的V形槽的平面接触的光学晶体；
位于一入射光侧的至少一光纤，它通过所述V形槽固定于具有入射光侧和出射光侧的所述波导膜的所述入射光侧，并位于一含有所述光轴的、平行于所述基底的平面内；以及
位于所述出射光侧并固定于所述出射光侧的至少一个光纤，
其中，所光学晶体通过这样来制造，在一掩模上照射预定粒子或电磁波，所述掩模具有按照一为各区域预定的周期结构而排列的通道部分以及一用以保持所述通道部分的掩模基底，
所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量方向的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
在上述的光学器件制造方法中，所述V形槽的间隔与所述光学晶体的所述区域的长度成比例地确定。
在上述的光学器件制造方法中，所述光学晶体的格子常数的尺寸为一个二维光学晶体的特定波长的0.4到0.6倍。
在上述的光学器件制造方法中，所述光学晶体由许多孔形成，这些孔形成于一个从构成所述光波导膜的一薄膜芯部到一覆盖基底的范围内，并以二维和周期性的方式排列。
本发明还提供了一种掩模，包括：
按照为各区域预定的一周期结构排列通道部分；以及
一保持所述通道部分的掩模基底，
其中，所述掩模构制成满足以下条件，(a)当用粒子照射时，所述粒子基本仅通过所述通道部分，或者(b)当用电磁波照射时，按照所述周期结构通过衍射效果在一预定膜片上产生一能量密度差，
所述预定周期结构至少在所述掩模基底的所述相邻区域之间彼此不同，
所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
在上述的掩模中，所述各区域中的所述通道部分的所述排列是一基于一个二维周期结构的阵列，
所述阵列的方向对应于待用所述掩模制造于一预定膜片上的光学晶体的二维基本格子矢量的两个方向，并且
对应于所述区域中的所述至少一个基本格子矢量的方向在所有所述区域上保持恒定。
在上述的掩模中，所述通道部分的周期、尺寸或形状中的至少一者在所述区域之间彼此不同。
在上述的掩模中，所述粒子是带电粒子，所述通道部分是供所述带电粒子通过的通孔。
在上述的掩模中，所述掩模基底用电磁波照射，所述通道部分的折射率不同于所述掩模基底的折射率。
本发明还提供了一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供所述掩模基底，它具有一预定的折射率；
步骤(b)，在所述掩模基底上的多个位置注入粒子或照射电磁波，使得在所述掩模基底上的多个位置因折射波的干涉而产生能量密度差，从而改变所述掩模基底在所述位置的折射率，
其中，所述位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
本发明还提供了一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供所述掩模基底，它具有一预定的折射率；
步骤(b)，在所述掩模基底上的多个位置形成通孔；以及
步骤(c)，对所述通孔填充以一折射率不同于所述掩模基底的所述折射率的材料，
其中，所述通孔的位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
本发明还提供了一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供用于基本限制预定粒子通过的所述掩模基底；以及
步骤(b)，用离子束或电子束在多个位置对所述掩模基底施加干蚀刻，形成多个通孔，
其中，所述位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
本发明还提供了一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供用于基本限制预定粒子通过的所述掩模基底；以及
步骤(b)，用一在多个位置具有凸起的模具装置在所述掩模基底上形成凹陷或通孔，
其中，所述位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
在上述的掩模制造方法中，所述步骤(b)是一个在所述掩模基底上形成所述凹陷的步骤，所述方法还包括步骤(c)，即对所述凹陷施加阳极氧化而获得通孔。
在上述的掩模制造方法中，所述凸起具有对应于所述掩模基底各区域的周期结构，
所述周期结构是一基于一个二维基本格子矢量的二维阵列，由所述两个基本矢量形成的一个角为60到90°，并且
所述凸起的格子常数、尺寸或形状中的至少一个在所述周期结构之间彼此不同。
在上述的掩模制造方法中，所述各周期结构的所述格子常数的尺寸为所述各周期结构的特定波长的0.4到0.6倍。
本发明还提供了一种光学器件，包括：
一基底，它具有至少一个在一光轴方向上的V形槽；
一光波导膜，它包括一设置成与所述基底的V形槽的平面接触的光学晶体膜，所述光学晶体膜由本发明的上述光学晶体制造方法得到；
位于一入射光侧的至少一光纤，它通过所述V形槽固定于具有入射光侧和出射光侧的所述波导膜的所述入射光侧，并位于一含有所述光轴的、平行于所述基底的平面内；以及
位于所述出射光侧并固定于所述出射光侧的至少一光纤，
其中，所述光学晶体膜按照为各区域预定的一周期阵列而具有带不同折射率的部位，至少一个所述周期阵列的方向在所有所述区域与所述光轴方向相匹配。
本发明还提供了一种由本发明的上述光学晶体制造方法得到的光学晶体膜，包括：
一光学晶体膜本体，它具有一第一折射率；以及
一个部分，它具有一不同于所述第一折射率的折射率，该折射率按照为所述光学晶体膜的各区域预定的一周期阵列而存在，
其中，至少一个所述周期阵列的方向在所有所述区域与光轴方向对齐。
因此，通过使用上述具有多个周期结构的掩模并将该掩模结构传递至平板型波导的薄膜芯部，可获得一种光学晶体，其薄膜芯部具有多种周期结构。这就允许与多个波长对应的不同周期结构的光学晶体、诸如WDM等形成于薄膜芯部中。
附图说明
图1是本发明第一实施例的具有一多周期结构的光学晶体的示意图；
图2是本发明第二实施例的一光学晶体的示意图；
图3(A)到图3(C)是本发明第三实施例的多孔形成方法的示意图；
图4是本发明第四实施例的用于制造光学晶体的一掩模的制造方法的示意图；
图5是本发明第五实施例的使用激光制造光学晶体的示意图；
图6是本发明第六实施例的施加有一光学晶体的器件的示意图；
图7是本发明第六实施例的施加有一光学晶体的器件的剖视示意图；
图8表示本发明第一至第六实施例的光学晶体的孔深；
图9(A)和9(B)表示一单一周期光学晶体；
图10A和10B示出了用模具制造传统单一周期光学晶体的一个实例；
图11是第一实施例的光学晶体的周期结构的总体剖视示意图；
图12是图4所示模具47的A-A’剖面的、具体第k模具部分43和第(k+1)模具部分49的剖面的放大剖视示意图；
图13A和图13B表示第五实施例的通过离子注入来制造掩模基底的方法；
图14A和图14B表示第五实施例的通过电磁干涉来制造掩模基底的方法；
图15A到图15D表示第五实施例的使用模具来制造掩模基底的方法；
图16是用于说明因图6所示光学器件而造成的波长偏差的示意图。
具体实施方式
(标号说明)
1    掩模基底
2    通孔
3    第k二维周期结构
4    第k掩模部分
5    第一基本格子矢量
6    第一掩模部分
7    第n掩模部分
8    掩模
9    薄膜芯部
10   覆盖基底
11    离子束
12    晶体格子内角
13    孔半径
14    格子常数
20    薄膜芯部
21    覆盖基底
22    掩模
23    掩模保持件
24    窗口
25    光轴
26    离子束
30    径迹
31    掩模孔
45    聚合物薄膜的所需孔形
33    成长中的孔
34   NaOH水溶液
35    完成的孔
40    模具基底
41    凸起
42    第k二维周期结构
43    第k模具部分
44    第一基本格子矢量
245   第一模具部分
46    第n模具部分
47    模具
48    掩模基底
49    晶体格子内角
50    格子常数
51    衍射格子
52    薄膜芯部
53    覆盖基底
54    激光
55    衍射光
60    薄膜芯部
61    覆盖基底
62    平板型光学晶体
63    输入侧光纤
64    第一输出侧光纤
65    第二输出侧光纤
66    第一V形槽
67    第二V形槽
68    带V形槽的基底
69    连接部分
80    薄膜芯部
81    覆盖基底
82    平板型光学晶体波导
83    孔
90    玻璃基底
91    聚合物薄膜
92    单一周期掩模
93    径迹
94    注入的离子
95    离子束
96    孔
101   基底
102   模具
103   半凸半凹形图案
104   周期毫微孔结构
105   金属氧化物薄膜
下面参照附图来说明本发明的诸实施例。
(第一实施例)
现在将参照附图来说明本发明光学晶体的制造方法的一个实施例，同时还将说明通过它而制造的光学晶体一个实例。
图1总体地表示一种光学晶体的制造方法，该光学晶体具有多种类型的周期结构和一掩模结构。而且，图11是该实施例的光学晶体的周期结构的总体剖视示意图。
如图1所示，用于形成该光学晶体的掩模8由多个通孔2和一保持这些通孔2的掩模基底1构成。顺便提一下，通孔2是本发明的通道部分的实例。
掩模基底1由形成一体的第一掩模部分6到第n掩模部分7构成。另一方面，通孔2允许一预定的离子束11通过，并使离子束从第一掩模部分6到第n掩模部分7的不同区域有不同的阵列、尺寸和形状等。顺便提一下，预定离子束11是本发明的预定粒子的一个实例。
也就是说，掩模基底1是这样一种基底，它能够保持第一掩模部分6到第n掩模部分7的各区域的按一预定周期结构排列的通孔2，并能够在除通孔2以外的位置阻挡离子束11通过。
现在将更详细地说明该实施例的掩模8的结构。通过设置多个掩模部分而构成一掩模8。也就是说，掩模8具有一排n个第k(k＝1，2，...，n)掩模部分4构成，即沿每个掩模部分中的一共同第一基本格子矢量5的方向从第一掩模部分6到第n掩模部分7，每个第k掩模部分具有二维周期结构3(图1表示第k掩模部分4的一部分的放大图)，其通孔2以二维和周期性的方式排列。
然后，掩模8构成一复合周期结构，它在通孔2的周期和形状上不同于上述掩模部分的二维结构。
顺便提一下，第k掩模部分4的格子常数ak和孔径(半径)rk与对应于第k掩模部分4的光波长fk具有如下的线性关系：
ak＝Ca×fk(Ca：常数)
rk＝Cr×fk(Cr：常数)
下面将说明该实施例的光学晶体的制造方法。
首先，制备一平板型波导18，它具有薄膜芯部9和覆盖基底145的两层结构(对应于本发明的第一工序)。
然后，如图1所示，将掩模8覆盖在平板型波导18的薄膜芯部9上(对应于本发明的第二工序)。
而后，通过将一1兆电子伏或以上的H、O、Ar、Xe、Kr、Au等的高能离子束11通过掩模8注入入薄膜芯部9，可以将掩模8的二维周期结构传递至薄膜芯部9上(对应于本发明的第二工序)。
这可以同时产生多种类型的光学晶体，它们在作为单片式结构的一个薄膜芯部9中具有不同的二维周期结构(这在本说明书中称作“复合周期结构”)。
这就有减少元件数量的效果，同时，可以省去传统技术场合的棘手的光轴对齐问题。
作为薄膜芯部8的材料，该实施例使用折射率约为1.3到2.0的、诸如玻璃和聚合物之类的电介质。
而且，作为通孔2的二维周期结构，掩模8沿两个基本格子矢量(a1，a2)方向的格子常数a(14)约为各光学晶体所作用的波长的0.54倍，这两个基本格子矢量的内角θ(12)约为80°。
因此，传递至薄膜芯部9的周期结构的格子常数a(14)约为各光学晶体沿相同于上述掩模8的基本格子矢量的方向所作用的波长的0.54倍。
由于通孔2的折射率为1.0，因而在薄膜芯部9上形成一具有不同折射率的二维周期结构，其折射率为1.3到2.0。
此外，作为覆盖基底145，使用折射率约为1.0到1.8的、诸如玻璃和聚合物之类的电介质。
顺便提一下，作为掩模周期结构的传递方法，除了离子束之外，也可以使用电磁波。
因此，通过使用具有多种周期结构的掩模并将该掩模的结构传递至条平板型波导的薄膜芯部，可获得一光学晶体，其薄膜芯部具有多种周期结构，并可以形成一种每个周期结构对应于多个波形的光学晶体，诸如WDM。
(第二实施例)
下面主要参照图2来说明本发明的光学晶体的制造方法的一个实施例。图2是该实施例的光学晶体制造方法的一种配置的示意图。
该光学晶体制造方法的第二实施例是使用一由薄膜芯部20和覆盖基底21两层构成的平板型波导29、一具有二维周期结构的掩模22以及一掩模保持件23形成的。顺便提一下，掩模保持件23是本发明的分隔件的一个实例。
这里，掩模保持件23使掩模22与薄膜芯部20之间的间隙保持恒定，它具有一个窗口24以允许掩模22面对薄膜芯部20，并与掩模22一体地使用。
在该实施例中，正如上述实施例1的一样，掩模22的周期结构通过使用离子束或电磁波而传递至薄膜芯部20。
掩模保持件23的窗口24的形状制成这样，它长于平板行波导29在平板型波导29的光轴25方向上的波导长度，并短于平板型波导29在薄膜芯部20平面内、在垂直于光轴25方向上的宽度。
具有在光轴方向上呈长方形的窗口24，可以从平板型波导29的入射光侧到出射光侧形成一光学晶体，同时，减小垂直于光轴方向上的宽度可以在掩模22与薄膜芯部20之间形成一固定间隙，从而实现稳定的传递。
在该实施例中，正如上述实施例1的情况一样，掩模22的周期结构可使用离子束或电磁波而传递至薄膜芯部20上。
而且，使用与掩模22成一体的掩模保持件23可产生以下效果。即，例如，即使掩模22是一几微米数量级的薄膜，它也可以由操作者或机器很容易地处理，掩模22也可以重复使用。此外，掩模22也可以与掩模保持件23形成一体，并且上述的掩模结构可以通过移动成一体的掩模保持件而依次地传递至多个光波导薄膜。
(第三实施例)
下面主要参照图3(A)到图3(C)来说明本发明的一个实施例。
图3(A)到图3(C)表示该光学晶体的一制造方法，它是用来说明圆柱形孔的制造方法的大体配置的示意图，这些圆柱形孔是通过许多小的球形孔连接而成的。图3(A)表示的是直接在离子束注入后的状态，图3(2)表示的是在NaOH中浸泡后的状态，图3(C)表示的是NaOH浸泡完成后的状态。
该实施例的光学晶体制造方法的配置与上述第一实施例的光学晶体制造方法的配置相同，它构制成通过将掩模8的周期结构传递至平板型波导18的薄膜芯部9而形成一光学晶体(见图1)。
这里，上述的传递方法包括使用一聚合物作为薄膜芯部9、使诸如H、O、Ar、Xe、Kr和Au等离子加速到1Mev或更高的高能、并将其注入平板型波导18的薄膜芯部9中。
也就是说，在薄膜芯部9中产生径迹30，其聚合物高分子键沿注入离子的迹线而被切断(见图3(A))。
而后，当将产生有径迹30的薄膜芯部9浸泡于诸如NaOH之类的碱性水溶液中时，径迹30受湿蚀刻，产生许多孔33(见图3(B))，这些孔随蚀刻时间的增加而成长起来。
较为理想的是，通过使用将一个离子注入在一预定位置并且从而形成所需尺寸的孔35的方法，孔的横截面可以是圆形的。
然而，使用掩模基本上不可能控制离子束的一个离子的注入。
因此，如图3所示，掩模8的孔31的尺寸制成小于待形成于聚合物薄膜芯部9中的孔45的所需尺寸，并减小到例如约1/2。而后，由于沿掩模8的孔31的边缘产生的径迹30受到碱性湿蚀刻，孔33成长到上述所需尺寸的孔45。通过这种方式，可以形成基本具有所需尺寸的孔45。
也就是说，通过掩模8的孔31的许多离子注入入平板型波导18的聚合物薄膜芯部9中，并在比所需尺寸的孔45小的一个范围内形成许多径迹30。
然后，当带有许多径迹30的聚合物薄膜芯部9浸泡于碱性水溶液中时，形成许多成长的孔33，并且相邻的孔连结而形成较大的孔。而后，当位于最外侧位置的孔到达所需尺寸的孔45的边缘时，便完成碱性浸泡。
这使得许多成长了的孔35彼此连结，使所需范围的孔45由以径迹30作为起始点经成长的孔35充满，产生一个基本与所需孔45相同的孔。
图11中示出了通过这种方式制造的具有光学晶体的薄膜芯部9的平板型波导18。图11中所示的剖面是平行于光轴的平面，也就是平行于第一基本格子矢量5的方向的平面。
在图11中，区域101具有与一图1中的第k掩模部分4对应的周期结构，孔45之间的节距101p与格子常数a(14)一致。而且，区域102具有一与第(k+1)掩模部分对应的周期结构，孔45之间的节距102p是一个不同于上述格子常数a(14)的值。
这样，通过控制许多离子而非一个离子的注入范围，可以由许多孔形成一个大孔。
而且，与上述实施例相比，通过这种方式制造的光学晶体的平板型波导还可以减少元件数量，并且，与传统技术相比，还具有不需要进行复杂的光轴对齐操作的效果。
(第四实施例)
下面参照图4来说明本发明的掩模铸造方法。
图4表示用于制造该实施例的光学晶体的掩模的制造方法。
该实施例的光学晶体的结构与上述第一实施例的光学晶体的结构相同。
按照该实施例的掩模制造方法，通过沿模具基底40的平面设置多个模具部分而构成一模具47。也就是说，模具47从第一模具部分245到第n模具部分46，沿一共同第一基本格子矢量方向44，具有一排n个第k(k＝1，2，...，n)模具部分43，各第k模具部分43具有第k二维周期结构42，它带有沿模具基底40的平面周期排列的凸起41。
模具47构制成一复合周期结构，其上述各模具部分的二维周期结构的凸起41的形状和周期彼此不同。
顺便提一下，上述模具47相当于本发明的模具装置。
在上述结构中，模具47的凸起41的平面设置成与由铝等制成的掩模基底48相对，并进行压制而在掩模基底48的表面上产生半凸半凹形图案。
图12是具体沿图4所示模具47的A-A’剖面的第k模具部分43和第(k+1)模具部分49的放大剖视图。
然后，通过用草酸等对上述掩模基底48进行阳极氧化，掩模基底48变成一金属氧化掩模基底，其孔结构具有模具47的周期结构。
通过这种方式，可以在掩模基底48中形成一个结构，其中，具有模具47的二维周期结构的一孔集合体沿薄膜厚度方向延伸，转换成通孔。
该实施例采用玻璃或金属等作为模具47的材料。而且，作为凸起41的二维周期结构，沿两个基本格子矢量(a1，a2)方向提供一格子常数a(50)，其尺寸约为各光学晶体所作用的波长的0.54倍，这两个基本格子矢量(a1，a2)的内角θ(49)约为80°。
顺便提一下，该实施例描述了通过在掩模基底上的通孔的预定位置处压下模具47的凸起41并用草酸等进行阳极氧化来制造掩模基底中的通孔的方法，但该方法并不局限于此，也可以使用以下方法。
也就是说，还有这样一种方法，它通过用一其凸起等于或高于掩模基底薄膜厚度的模具压制掩模基底来一次性地制造通孔(见图15A到15C)。
另一种方法是用离子束或电子束照射掩模基底的所需位置并进行干蚀刻。在这种情况下，离子束仅照射在所需的位置，因而使用具有周期结构的通孔的掩模形成用的掩模。
顺便提一下，当如该实施例的情况那样有诸如阳极氧化之类的后续处理时，可将凸起41的高度设定为掩模厚度(1到100微米)或更小，阳极氧化为1微米的毫微数量级或更小。然而，如上所述，凸起41的高度并不局限于此，在例如仅通过压制来形成掩模时，可将凸起的高度设定为一个等于或大于掩模厚度的高度。
(第五实施例)
下面主要参照图5来说明本发明的光学晶体制造方法。
图5是该实施例的光学晶体制造方法的示意图。
如图5所示，该实施例的光学晶体制造方法使用一衍射格子51作为掩模，在该衍射格子上以二维和周期性的方式排列有两种的折射率。
也就是说，平板型波导具有薄膜芯部52和覆盖基底53的二层结构，与该平板型波导58的薄膜芯部52相隔一定距离设置一衍射格子51，并用诸如激光之类的电磁波54照射该衍射格子51。
由于所产生的衍射光55，这在薄膜芯部52上产生了能量密度的差异。
由于这些能量密度上的差异，高能量密度的区域受到蚀刻，它们的折射率被改变(折射率＝1.0)，而低能量密度的区域的折射率未改变(例如折射率＝1.3到2.0)，因此，可将一二维周期结构传递到一薄膜芯部52。
按照该实施例，衍射格子51的折射率的二维周期结构提供一由两个基本格子矢量形成的内角θ，约为80°。
而且，使用内角θ约为80°的衍射格子51来制造的光学晶体证明有以下效果。
当格子内角θ设定为80°时，仅有与格子常数、孔径和折射率之间的组合对应的波长被偏振约7°，这可以从多种波长中仅提取出一种波长。
此外，作为衍射格子51的二维周期结构，可以使用在相同基底上顺序形成的第k掩模部分51b(k＝1到n)作为多种周期结构，这与上述第一实施例中的掩模周期结构的情况一样。顺便提一下，在该附图中，第一掩模部分的标号为51a，第n掩模部分的标号为51c。
以这种方式使用一衍射格子，可以在薄膜芯部中一次形成多种周期结构(复合周期结构)。这样，与上述实施例的情况一样，通过这种方式制造的光学晶体平板型波导还具有减少元件数量的效果，并能省去现有技术中麻烦的光轴对齐操作。
下面用图13A到图15D来说明该实施例中所使用的衍射格子的掩模的三种制造方法。
第一种方法是用离子1304注入掩模基底1301上需要改变折射率的所需位置，如图13A和13B所示，使注入位置处的折射率高于其它位置处的折射率。为了将离子1304仅注入在所需位置，采用一个掩模形成用掩模1302，该掩模具有周期结构的通孔1303。
这使掩模基底1301具有这样一种结构，它具有高折射率部分1301b(例如折射率1.505)，该高折射率部分以周期性的和二维的方式排列在掩模基底本体的低折射率部分1301a(例如折射率1.500)之间。
为了简化附图，图13A到图15D示出了掩模基底具有一种类型的二维周期结构。然而，该二维周期结构在第一掩模部分51a到第n掩模部分51c的各区域之间是不同的，如图5中所示。这与用图4和图12等所说明的上述实施例基本相同。
然而，作为衍射格子的掩模51类似于上述实施例4等中所描述的掩模，但与上述实施例的掩模的不同点在于，其尺寸小于薄膜芯部52(见图5)。而且，在掩模51的场合，电磁波不仅可穿透高折射率区域，也可穿透低折射率区域。
如图14A和图14B所示，第二种方法是在掩模基底1401上需要改变折射率的所需位置处因衍射波之间的干涉而形成高照射能量密度的区域。这是用来在所需位置将折射率改变到一个高于其它位置的折射率。
通过这种方式，需要使用掩模形成用掩模1402来通过衍射波之间的干涉在掩模基底上产生照射能量密度分布。该掩模形成用掩模1402是一衍射格子，它具有以二维和周期性的方式排列的两种折射率；低折射率部分1402a和高折射率部分1402b。
在上述结构中，先将掩模制造用掩模1402放置在与掩模基底1401相隔一定距离处，然后用诸如紫外线之类的电磁波照射掩模基底1401，如上所述，这在掩模基底1401上产生一照射电磁能量密度分布，按照该能量密度分布，在掩模基底1401上产生折射率变化。在图14B中，这些区域表示为低折射率区域1401a和高折射率区域1401b。
采用例如在图13A和图13B以及图15A到图15D中所示的方法可产生掩模形成用掩模1402。
如图15A到图15D所示，第三种方法是在掩模基底1501上需要改变折射率的所需位置用一模具1502来产生通孔1503，对这些通孔填充一种折射率不同于掩模基底折射率的物质(例如高折射率材料1505)。这是用来仅在所需位置改变折射率。
在图15A到图15D中，说明了产生通孔并在其中填充一种物质以作为掩模基底结构的情况。然而，掩模基底的结构并不局限于此，例如也可以简单地用一模具以周期性的方式在掩模基底上形成凹陷。
该实施例将由衍射格子构成的掩模51描述成一周期性地排列有高折射率区域和低折射率区域的结构，但该实施例并不局限于此，也可以具有上述实施例4中所描述的掩模结构。在该例中，掩模具有这样一种结构或由这样一种物质制成，它允许电磁波通过与上述掩模的高折射率区域对应的区域，并防止电磁波通过与上述低折射率区域对应的区域。这两个区域构成一个二维周期结构。在该掩模中，正如与上述掩模一样，当电磁波照射到掩模上时，由于衍射效果，按照上述二维周期结构在薄膜芯部52的表面上产生一能量密度分布。这里，电磁波能够穿透或通过的区域可以是通孔，也可以是填充以允许电磁波穿透的物质。
(第六实施例)
下面参照图6和图7等来说明本发明的光学器件的一个实施例。
图6示出了该实施例的光学器件的立体示意图，图7示出了该实施例的剖视图。
如图6所示，该实施例的光学器件由一平板型光学晶体波导62构成，该波导包括一具有周期结构的薄膜芯部60和覆盖基底61、一输入侧光纤63、一第一输出侧光纤64、一第二输出侧光纤65和一带V形槽的基底68，该带V形槽的基底具有一第一V形槽66和一第二V形槽67，该第一V形槽与上述平板型光学晶体的薄膜芯部60有共同的连接平面，并将上述输入侧光纤63和第一输出侧光纤64固定于相同光轴上，第二V形槽固定第二输出侧光纤65。
然而，第一V形槽66和第二V形槽67称作直通V形槽，它们在平行于平板型光学晶体波导62的带V形槽的基底68上从一端形成到另一端，第一V形槽66和第二V形槽67允许输入侧光纤63、第一输出侧光纤64和第二输出侧光纤65在这样一个高度对齐，即它们可以同与带V形槽基底有共同连接平面69的平板型光学晶体波导62的薄膜芯部60光学连接。在图6中，区域101和102具有与第k和第(k+1)掩模部分对应的周期结构，如图11所说明的。
从基底的输入侧到输出侧形成一直通结构V形槽，可提高V形槽用于调节输入侧光纤63和第一输出侧光纤64光轴的精度，并且，采用直通结构V形槽便于在基底上加工V形槽。这里，直通结构V形槽是指在平行于光轴的方向上与基底68具有相同长度的一个槽，如图6所示。
下面用图16来说明第k(k＝1到n)区域的光学晶体的长度Lk与两个输出侧光纤64和65之间间隔d之间的关系。
图16表示一具有(n+m)型波长(λ1到λn+m)的光信号从输入侧进入、分成λn+1到λn+m的一组和λ1到λn的一组、并分别导入第一输出侧光纤64和第二输出侧光纤65的情况。
在薄膜芯部60中所形成的第k区域的一光学晶体1601中，仅有一特定波长λk偏转一定角度θ，而其它波长沿光轴方向直线前进。
未偏转的光1603和偏转光1604在第k区域的光学晶体的射出光侧1602处的间隔d由第k区域的光学晶体的长度Lk与tanθ的乘积决定。
这里，其它区域的光学晶体的长度(例如L1、L2)和偏转角(例如θ1、θ2)设定成这样，即Li和tanθi(i＝1到n，i≠k)的乘积与以上获得的d具有相同的值。因此，第一V形槽66和第二V形槽67之间的间隔确定为一个与第k区域的光学晶体1601的长度成比例的值。
顺便提一下，为了对各区域的各光学晶体仅提取一个特定波长，该波长的一光信号例如可以从各区域的侧面输出。
上述实施例描述了格子常数约为一个二维光学晶体的一特定波长的0.54倍的情况，但格子常数并不局限于此，它可以是在波长的0.4到0.6倍范围内的任何值。
上述实施例还主要描述了基本格子矢量所形成的角为80°，但该角并不局限于此，它可以是在60到90°范围内的任何值。
顺便提一下，关于第一到第六实施例中所描述的光学晶体的深度，孔45可以仅穿透平板型光学晶体波导18的薄膜芯部9的区域，例如如图11中所示，但光学晶体的深度并不局限于此，孔83也可以穿透薄膜芯部80进入部分覆盖基底81，例如如图8中所示。而且，孔83也可以穿透覆盖基底。
由以上的说明可以清楚，上述实施例具有多种周期结构的掩模，将该掩模的结构传递至平板型波导的薄膜芯部，这就可以产生一光学晶体，其中上述薄膜芯部具有多种周期结构，并且可以形成一种能作用于多种波长的光学晶体，诸如WDM。
由以上的说明可以清楚，本发明有减少元件数量、无须象现有技术中那样要求进行麻烦的光轴对齐操作等优点。

Claims (30)

1.一种光学晶体制造方法，包括：
第一步，提供一预定的膜片供制造一光学晶体；以及
第二步，在一掩模上照射预定的粒子或电磁波，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，
其中，所述掩模构制成满足以下条件，(a)当在所述第二步中用所述粒子照射时，所述粒子基本通过所述通道部分，或者(b)当在所述第二步中用所述电磁波照射时，按照所述周期结构通过衍射效果在所述膜片上产生一能量密度差，
所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
2.如权利要求1所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述通道部分由按照周期、尺寸或形状中至少一者而在所述区域之间彼此不同的孔构成。
3.如权利要求1所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述膜片是一用于光波导的薄膜，
所述第二步是一个用带电粒子作为所述粒子的步骤，并且
在所述第二步中，所述周期结构通过将穿过所述通道部分的所述带电粒子注入所述薄膜来传递。
4.如权利要求1所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述第二步是一个照射所述电磁波的步骤，
所述膜片是一用于光波导的薄膜，
所述通道部分的折射率不同于所述掩模基底的折射率，并且
所述能量密度差作为所述能量密度的一强度分布而产生，因而使所述周期结构传递到所述薄膜。
5.如权利要求1所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述各区域中的所述排列是一与待用所述膜片制造的所述光学晶体的二维基本格子矢量对应的二维阵列，由所述阵列的两个方向形成的一个角是60到90°，并且
所述通道部分的格子常数、尺寸或形状中的至少一者在所述区域之间彼此不同。
6.如权利要求1所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述膜片是一光波导膜，并且
所述方法还包括第三步，在所述掩模与所述光波导膜之间插入一分隔件，所述分隔件使所述掩模与所述光波导膜间的间隔保持恒定，并具有一使部分所述掩模和部分所述光波导膜暴露的窗口。
7.如权利要求6所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述分隔件与所述掩模成一体，通过移动所述成一体的分隔件将所述掩模结构逐个传递至多个所述光波导膜。
8.如权利要求6所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述光波导膜在光波导方向上的长度短于所述掩模窗口的长度，所述光波导膜在所述光波导膜平面内垂直于所述光波导方向的一方向上的宽度大于所述掩模窗口的宽度。
9.如权利要求3所述的光学晶体制造方法，其特征在于，每个所述通道部分的横截尺寸制成可让多个所述带电粒子通过，所述通道部分的尺寸小于构成待形成于所述光波导膜上的周期结构的一部分的横截面尺寸，其折射率应不同于所述光波导膜的折射率。
10.如权利要求9所述的光学晶体制造方法，其特征在于，所述通道部分的所述横截面尺寸为构成待形成于所述光波导膜上的周期结构的所述部分的尺寸的1/4或更大，其折射率不同于所述光波导膜的折射率。
11.如权利要求10所述的光学晶体制造方法，其特征在于，还包括一个步骤，在对所述光波导中注入带电粒子后，将所述光波导膜浸泡于一碱性水溶液中，
其中，将所述光波导膜浸泡在所述碱性水溶液中，直到构成所述周期结构的所述各部分的尺寸在所述经带电粒子注入的部分因碱性水溶液而发生材料变化后基本达到构成待形成于所述光波导膜上的所述周期结构的各部分的尺寸。
12.如权利要求1所述的光学晶体制造方法，其特征在于，具有一复合周期结构的所述掩模的各所述周期结构的格子常数，其尺寸为各所述周期结构特定的波长的0.4到0.6倍。
13.一种光学器件制造方法，使用：
一基底，它具有至少一个沿一光轴方向的直通结构V形槽；
一光波导膜，它包括一设置成与所述基底的V形槽的平面接触的光学晶体；
位于一入射光侧的至少一光纤，它通过所述V形槽固定于具有入射光侧和出射光侧的所述波导膜的所述入射光侧，并位于一含有所述光轴的、平行于所述基底的平面内；以及
位于所述出射光侧并固定于所述出射光侧的至少一个光纤，
其中，所述光学晶体通过这样来制造，在一掩模上照射预定粒子或电磁波，所述掩模具有按照一为各区域预定的周期结构而排列的通道部分以及一用以保持所述通道部分的掩模基底，
所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量方向的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
14.如权利要求13所述的光学器件制造方法，其特征在于，所述V形槽的间隔与所述光学晶体的所述区域的长度成比例地确定。
15.如权利要求13或14所述的光学器件制造方法，其特征在于，所述光学晶体的格子常数的尺寸为一个二维光学晶体的特定波长的0.4到0.6倍。
16.如权利要求15所述的光学器件制造方法，其特征在于，所述光学晶体由许多孔形成，这些孔形成于一个从构成所述光波导膜的一薄膜芯部到一覆盖基底的范围内，并以二维和周期性的方式排列。
17.一种掩模，包括：
按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分；以及
一保持所述通道部分的掩模基底，
其中，所述掩模构制成满足以下条件，(a)当用粒子照射时，所述粒子基本通过所述通道部分，或者(b)当用电磁波照射时，按照所述周期结构通过衍射效果在一预定膜片上产生一能量密度差，
所述预定周期结构至少在所述掩模基底的所述相邻区域之间彼此不同，
所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
18.如权利要求17所述的掩模，其特征在于，所述各区域中的所述通道部分的所述排列是一基于一个二维周期结构的阵列，
所述阵列的方向对应于待用所述掩模制造于一预定膜片上的光学晶体的二维基本格子矢量的两个方向，并且
对应于所述区域中的所述至少一个基本格子矢量的方向在所有所述区域上保持恒定。
19.如权利要求18所述的掩模，其特征在于，所述通道部分的周期、尺寸或形状中的至少一者在所述区域之间彼此不同。
20.如权利要求17所述的掩模，其特征在于，所述粒子是带电粒子，所述通道部分是供所述带电粒子通过的通孔。
21.如权利要求17所述的掩模，其特征在于，所述掩模基底用电磁波照射，所述通道部分的折射率不同于所述掩模基底的折射率。
22.一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供所述掩模基底，它具有一预定的折射率；
步骤(b)，在所述掩模基底上的多个位置注入粒子或照射电磁波，使得在所述掩模基底上的多个位置因折射波的干涉而产生能量密度差，从而改变所述掩模基底在所述位置的折射率，
其中，所述位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
23.一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供所述掩模基底，它具有一预定的折射率；
步骤(b)，在所述掩模基底上的多个位置形成通孔；以及
步骤(c)，对所述通孔填充以一折射率不同于所述掩模基底的所述折射率的材料，
其中，所述通孔的位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
24.一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供用于基本限制预定粒子通过的所述掩模基底；以及
步骤(b)，用离子束或电子束在多个位置对所述掩模基底施加干蚀刻，形成多个通孔，
其中，所述位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
25.一种制造光学晶体用的掩模的制造方法，该掩模具有按照为各区域预定的一周期结构而排列的通道部分和一保持所述通道部分的掩模基底，所述方法包括：
步骤(a)，提供用于基本限制预定粒子通过的所述掩模基底；以及
步骤(b)，用一在多个位置具有凸起的模具装置在所述掩模基底上形成凹陷或通孔，
其中，所述位置按照所述通道部分的所述周期结构而确定，
所述通道部分的所述排列的方向对应于所述光学晶体的基本格子矢量的方向，并且
对应于所述各区域中的至少一个所述基本格子矢量的所述方向在所有所述区域上保持恒定。
26.如权利要求25所述的掩模制造方法，其特征在于，所述步骤(b)是一个在所述掩模基底上形成所述凹陷的步骤，所述方法还包括步骤(c)，即对所述凹陷施加阳极氧化而获得通孔。
27.如权利要求25所述的掩模制造方法，其特征在于，所述凸起具有对应于所述掩模基底各区域的周期结构，
所述周期结构是一基于一个二维基本格子矢量的二维阵列，由所述两个基本矢量形成的一个角为60到90°，并且
所述凸起的格子常数、尺寸或形状中的至少一个在所述周期结构之间彼此不同。
28.如权利要求27所述的掩模制造方法，其特征在于，所述周期结构的所述格子常数的尺寸为所述周期结构的特定波长的0.4到0.6倍。
29.一种光学器件，包括：
一基底，它具有至少一个在一光轴方向上的V形槽；
一光波导膜，它包括一设置成与所述基底的V形槽的平面接触的光学晶体膜，所述光学晶体膜由如权利要求1所述的光学晶体制造方法得到；
位于一入射光侧的至少一光纤，它通过所述V形槽固定于具有入射光侧和出射光侧的所述波导膜的所述入射光侧，并位于一含有所述光轴的、平行于所述基底的平面内；以及
位于所述出射光侧并固定于所述出射光侧的至少一光纤，
其中，所述光学晶体膜按照为各区域预定的一周期阵列而具有带不同折射率的部位，至少一个所述周期阵列的方向在所有所述区域与所述光轴方向相匹配。
30.一种由如权利要求1所述的光学晶体制造方法得到的光学晶体膜，包括：
一光学晶体膜本体，它具有一第一折射率；以及
一个部分，它具有一不同于所述第一折射率的折射率，该折射率按照为所述光学晶体膜的各区域预定的一周期阵列而存在，
其中，至少一个所述周期阵列的方向在所有所述区域与光轴方向对齐。
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