光集積デバイス用高精細レーザビーム描画装置の試作

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555014
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 春名 正光 大阪大学, 医学部, 教授 (20029333)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 裏 升吾 大阪大学, 工学部, 助手 (10193955) ; 西原 浩 大阪大学, 工学部, 教授 (00029018)
• Keywords: 集積光学 / レーザビーム描画装置 / 光デバイス

Research Abstract

本年度は、試作した高精細レーザビーム描画装置を用いて、代表的な光集積デバイスを描画・作製し、その有用性を実証すると共に、新たに提案した周期点列描画法をもとに装置の極限性能を明らかにした。また、これらの結果を踏まえて、実用装置の仕様・構成を検討した。
1.エッジの揺らぎ<50nmで幅2-4μmの直線を速度v>10mm/sで描画作製できることを確認した。これをもとにLiNbO_3基板上に方向性結合器および干渉用導波路を描画し、導波路レーザ/増幅素子を始めモードスプリッタなどのデバイスを新たに作製・評価し、報告した。
2.提案した周期点列描画法を用いてΛ〜10μmの周期電極をnmオーダの精度で描画できることを明らかにし、試作した装置が所定の描画性能を有することを実証した。
3.この結果をもとに、電極周期がΔΛ=80nmづつ異なるTE-TMモード変換形光波長フィルタを同一基板上に8個集積化し、これらの特性が設計値と良く一致することを確認した。
4.さらに、LiNbO_3基板以外に、Crマスクへの微細パタ-ニングを行い、電子ビーム描画と同程度の精度で大面積のマスク原版が容易に作製できることを確認している。
5.試作した装置の実用化を図るために、描画用汎用ソフトについて検討すると共に、装置の使用環境、安定性について検討を加え、描画速度v=0.1-20mm/s、精度<0.1μmで、4インチ角以上の基板に対応できる実用装置実現の見通しを得た。

Research Products

• [Publications] Masamitsu Haruna: "Efficient laser oscillation in thermally Nd-diffused MgO:LiNbO_3 single-mode waveguides" Electronics Letters. Vol.30. 412-413 (1994)
• [Publications] Masamitsu Haruna: "Laser-beam periodic-dot writing for fabrication of Ti:LiNbO_3 waveguide wavelenght filters" Applied Optics. Vol.33. 2317-2322 (1994)
• [Publications] Hiroshi Sewai: "An experimental approach to efficient and reproducible Nd‐doped LiNbO_3 waveguide lasers" Techical Digest on 5th Optoelectronics Conference. 14C1‐3. 164-165 (1994)
• [Publications] Hideki Maruyama: "Compact and efficient TE‐TM mode splitter using directional coupling between heterogeneous waveguides in LiNbO_3" Techical Digest on 5th Optoelectronics Conference. 15B3-2. 344-345 (1995)
• [Publications] 春名正光: "集積・回折光学におけるレーザービーム描画技術の進展" 光技術コンタクト. Vol.32(9). 1-9 (1995)
• [Publications] Masamitsu Haruna: "LiNbO_3 optical-waveguide film grown on sapphire by ArF excimer laser ablation" Int′l Conf.Integrated Opt.& Opt.Fiber Commu.(IOOC′95). (accepted). (1995)