1998 Fiscal Year Annual Research Report
ファイバ集積型マイクロ光スイッチの作製とメカニズムの解明
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09650339
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
花泉 修 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (80183911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 尚 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (30261572)
川上 彰二郎 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (10006223)
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| Keywords | 光スイッチ / ファイバ集積 / フォトニック結晶 / オートクローニング |
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| Research Abstract |
ファイバ集積型マイクロ光スイッチの高効率化のためには,IIIV族化合物半導体活性層からの発光を特定の方向にのみ導く構造の形成が重要である。これには3次元(3D)フォトニック結晶の応用が有用である。
我々は,rfバイアススパッタリング法にはある条件のもとでは基板上の凹凸パターンを複製する効果があることを発見し,これを自己クローニング(autocloning)と名付け,3Dフォトニック結晶の作製に利用している。本研究では,3D周期ナノ構造の作製メカニズムを解明し3Dフォトニック結晶中の光導波路を初めて実現した。以下,それについて述べる。
1. 3D周期ナノ構造の作製と形成メカニズム
(a) 作製方法
電子ビームリソグラフィとドライエッチングにより,石英基板上に丸い孔を三角格子状に形成する。孔のピッチと直径は,典型的な例ではそれぞれ0.5μm,0.2μmである。この上に条件を整えたrfバイアススパッタリング法によりa-Si/SiO_2多層膜(各層の厚さ0.2μm)を積層する。以上の作製プロセスを確立した。
(b) 自己整形・自己クローニングのメカニズム
積層の形状は,バイアススパッタリングにおける物理現象を(1)中性粒子の拡散入射,(2)垂直入射イオンによるスパッタエッチング,(3)材料粒子の再付着の三つの数学モデルを使った堆積シミュレータによりほぼ正確に予測することができることが分った。
2. 導波路の作製と評価
フォトニック結晶の一部に線状に周期を乱したいわゆるdefect領域を設ければ,光導波路とすることができる。まず,面垂直導波路を作製した。これは,3Dフォトニック結晶中に最初に形成された光導波路としての最初の例である。透過特性はFDTD法による計算値とも合っている。
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[Publications] O.Hanaizumi: "Propagation of liglit beans along line defects formed in a-Si/SiO_2 three-dimenlional photoic uystals : Fabucatien and obseruation" Applied Physios Letteis. Vol.74 no.6. 777-779 (1999)
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[Publications] S.Kawakami: "Mechanism of shape-formatian of 3D peliodic manotraetwes by bios sputteling" Applied Physias hetters. Vol.74 no.3. 463-465 (1999)
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[Publications] O.Hanaizumi: "Optical waueguids in a-Si/SiO_2 submiaometer 3D phatonic cryatals:nabication and obseuuation" CLEQ/Eunope'98. CPD2.5. (1998)
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[Publications] 川上彰二郎: "自己クローニングによる3次元フォトニック結晶の作製と応用" 電子情報通信学会論文誌C-I. Vol.J81-C-I no.10. 573-581 (1998)
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[Publications] S.Kawakami: "Autocloning : a new concept of falieating three-dimensioal rhetonic cuysteels" Wabshop on Elctonapnatic cuntal ltruaused. (1999)
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[Publications] T.Sato: "Hiht-contrait wltrathin palaliyeis/pelaligation-splettus uteliging 2D phatonic uptal" Wabshop on Elctonapnatic cuntal ltruaused. (1999)
