短波長領域における光波面制御を目指したガラス材料三次元ナノ構造に関する研究

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20860082
• Research Institution: Sendai National College of Technology
• Principal Investigator: 佐久間 実緒 Sendai National College of Technology, 電子工学科, 助教 (70515139)
• Keywords: フォトニック結晶 / 光物性

Research Abstract

可視域短波長・紫外領域に対応する高回折効率をもつガラス材料三次元ナノ構造を作製するために、まずナノ構造における材料の検討と一次元ナノ構造に関する理論計算を行った。次に、ガラス材料三次元ナノ構造の作製プロセスを検討した。また、作製したガラス材料三次元ナノ構造の回折特性とその波長依存性などの光学特性を評価するための分光測定システムを構築した。
【研究成果】
1. ガラス材料一次元構造におけるシミュレーション計算と設計
SiO_2やTiO_2などのガラス系酸化物材料を積層させた多層膜構造(一次元)における透過率および反射率のシミュレーション計算を行った。多層膜構造における透過率および反射率は、ガラス系酸化物材料の組み合わせ、積層膜厚、積層回数、積層構造に依存する。これらのパラメータを変化させることで特定波長領域のみの選択が可能であることが分かり、可視域短波長領域のみを選択するための一次元ナノ構造の設計に関する知見を得た。
2. ガラス材料三次元ナノ構造の作製プロセスの検討
超高真空スパッタによりガラス系材料光学多層膜(一次元)を作製する。この光学多層膜を電子線リソグラフィーとドライエッチングにより細線構造(二次元)に加工し、三次元ナノ構造とする。
3. 光学特性評価測定システムの構築
広帯域光源である白色光をレンズにより集光して試料に照射し、その回折光を光ファイバでマルチチャンネル分光器に取り込み、スペクトルとする。試料台を自動回転ステージ上に固定し、その回転角度をLabVIEWプログラミングにより0.05°の精度で自動制御することにより、回折特性を高精度で迅速に測定できる光学特性評価システムを構築した。