高密度に集績化された光論理デバイス用アレー・イルミネータの研究

• Project/Area Number: 04650040
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 物理計測・光学
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 久保田 敏弘 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (50013181)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武田 光夫 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (00114926)
• Project Period (FY): 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1992)
• Budget Amount: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 1992: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: アレー・イルミネータ / 光コンピュータ / 光導波路 / 格子結合器

Research Abstract

我々はグレイティングカプラを使った光導波路型のコンパクトなアレー・イルミネータを提案し、その原理の確認と光の利用効率について解析を行なってきた。本研究はその基礎の上にたって、光導波路型の特長に自由空間の伝播を利用する特長を併せもった、高密度に集積化された高効率のイルミネータを設計・作製することを目的としている。これを達成するために、以下の研究を行なった。
(1)グレイティングカプラの理論解析 グレイティングの形状の回折効率依存性を理論的に求めた。溝の形状が正弦状であるとした場合、溝の深さが小さい範囲では2次関数的に変化する。-1次項(空気側)の回折効率の最大値は、溝の深さ0.38μmで0.315である。また-2次項(戻り光)は溝の深さ0.85μm付近で0.98程度まで達することがわかった。
(2)グレイティングカプラの作製と性能評価 2光束干渉法によりフォトレジストに干渉縞を記録し、グレイティングカプラを作製した。回折効率を測定し、同時にその断面の電子顕微鏡観察を行なって溝の深さを読み取り、理論解析の結果を確かめた。全次数の回折効率の和を求めた結果は0.85程度であり、散乱および吸収は数%と低いことがわかった。
(3)アレー・イルミネータの作製 これらの結果に基づいて、均一のビームの得られるアレー・イルミネータを設計した。ビームの数は10本と20本である。実験によって露光量と回折効率の関係を求め、ビームの出射位置によって露光量を変えることにより回折効率を制御し、10×20本のほぼ均一なビームの得られるアレー・イルミネータを作製することができた。これらの成果を応用物理学会などに発表した。