マイクロマシニングによるサブ波長構造制御型効率可変回折光学素子の開発

• Project/Area Number: 15710101
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Microdevices/Nanodevices
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 金森 義明 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10333858)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2004: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2003: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: マイクロマシニング / サブ波長構造 / 回析格子 / 回折格子

Research Abstract

格子周期が入射波長よりも短いサブ波長構造(Subwavelength grating:SWG)は構造に依存した複屈折・有効屈折率特性、入射波との強い結合による共鳴効果を示し、波長選択フィルタ、偏光子、反射防止膜への応用が報告されている。本研究ではマイクロマシニング技術を用いてサブ波長構造の周期を可変制御することにより回折効率の制御を実現するデバイスの開発を目的とする。本年度は、静電アクチュエータを用いてバネ状に形成されたSWGを伸縮させる構造の周期可変SWGを試作し、その光学特性を評価した。
製作は次のように行った。まず、Silicon on Insulator(SOI)基板上に電子線描画装置を用いてパターニングを行い、反応性イオンエッチング及び高速原子線エッチングを用いてアクチュエータ及びSWG構造を形成する。最後に可動部下部のシリコン酸化膜層をフッ酸により除去して完成となる。静電アクチュエータは10μm程度の変位量とバネ状に形成されたSWGを引っ張るのに十分な力を発生させるために、コム型アクチュエータとした。製作した周期可変SWGの初期周期は、600nmとした。静電アクチュエータを駆動させることにより(印加電圧:160V)、SWGの周期が715nmへ可変した。デバイスを駆動させつつ、TE偏光入射時の分光反射率特性を計測した。格子周期が600nmから715nmへ変化することにより、波長650nm〜750nmの赤色の波長領域において反射率が減衰した。

Research Products

• [Journal Article] Pitch-variable Subwavelength Gratings Driven by Comb Actuators (2004)
  • Author(s): T.Kobayashi
  • Journal Title: Proceedings of International Conference on Optical MEMS and Their Applications Pages: 198-199
• [Journal Article] Wavelength Selective Variable Reflection Filters Using Movable Guided Mode Resonance Gratings (2004)
  • Author(s): Y.Kanamori
  • Journal Title: Proceedings of International Conference on Optical MEMS and Their Applications Pages: 204-205
• [Publications] 小林孝史: "MEMSアクチュエータを用いた周期可変回折格子の製作"2003年(平成15年)秋季 第64回応用物理学会学術講演会 講演予稿集. 3号. 887 (2003)