2016 Fiscal Year Research-status Report
プロトンビーム直接描画を用いたフレキシブル光集積デバイスの実現
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15K04731
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
花泉 修 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80183911)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 健太 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40396651)
加田 渉 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (60589117)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光導波路 / 量子ビーム / イオンマイクロビーム / PBW / フレキシブル / PDMS / polyimide |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子材料の薄膜内部に光集積素子を内包させ、多様な周辺環境への近接が可能なフレキシブル光導波路の開発を行うことを研究目的とする。これにより、将来、人が身にまとうウェアラブルな通信デバイスに光信号処理を付帯可能とする集積型光学素子の要素技術を創生する。本年度までに、集束イオンビームを用いた微細加工技術であるPBW(Proton Beam Writing)微細加工技術を用いたフレキシブル光導波路の開発を行った。照射イオンのエネルギーを変化させることで、侵入深さを変化させ、単一の高分子薄膜材料の任意深さにマッハツェンダー型の光導波路の形成を可能とした。とりわけPBW技術の加工材料選択性の高さを活用し、材料選択性に富んだ微細加工が可能である。昨年度においては、生体親和性の高い高分子材料であるPDMSの材料深部に高密度な屈折率変化の誘発が実現している。本年度の研究開発においては、PDMSに発現した光屈折率変化を利用し、厚さ数μm程度のPDMS薄膜のみで構成された材料内包型の光導波路を実装し、光スイッチング機能の基礎評価を実施した。簡便な薄膜型電極の付与により光明滅を確認することができた。さらに、PDMSで確立したPBW微細加工による光導波路形成技術を応用して、フレキシブル電子回路材料であるポリイミド薄膜や、PMMA薄膜などにも同様の埋め込み加工による光導波路を実現した。照射量の調整により、従来光導波路の形成が困難であると考えられていたポリイミド薄膜を経由した状態でも近視野像中に光スポットを確認することができた。さらに、各材料を用いたフレキシブル光導波路について、折り曲げ等の機械的刺激に導波路を暴露させながらその光学特性を評価することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
集束イオンビームのエネルギー調整により、任意の高分子薄膜材料内部に光導波路を形成する技術の開発を進めている。昨年度までのPDMSに加え、フレキシブル電子回路材料であるポリイミド薄膜や、PMMA薄膜などにも同様の光導波路埋め込み加工を実現した。これらのフレキシブル光導波路について、折り曲げ等の機械的刺激に導波路を暴露させながらその光学特性を評価することができた。また、同様の光導波路について、基本的な光スイッチの動作を確認した。今後周辺環境の変化を加えながら、光導波路の挙動を確認することで、目的とするフレキシブル型光集積回路の実現を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに開発したPBW技術では、エネルギー・照射量の調整により、従来PDMSのみであった加工対象をポリイミドや、PMMAなどの薄膜にも拡張できた。これらの材料ごとの特性の違いを活用しながら、それぞれの環境影響や応用範囲を検討し、光導波路本来の応用用途以上の研究展開可能性の拡大を目指す。
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Research Products
(7 results)
