2022 Fiscal Year Annual Research Report
A study on ultra-sensitive sensor using horizontal slot waveguides with localized light in very small area
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20K04628
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| Research Institution | Kanagawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中津原 克己 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (70339894)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スロット導波路 / センサ / 局在光 / 微細加工技術 / 薄膜積層技術 / 光導波路 / シリコンフォトニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極微小な領域に局在した光を用いる高感度な導波路形光センサの実現を目指し、高屈折率媒質として用いる五酸化ニオブの積層技術とドライエッチング技術を駆使して平坦で滑らかな境界面を有する水平スロット構造の形成技術を開発した。さらに、中空スロット部分の領域形成技術と材料特性を考慮した選択的エッチング技術の検討を行い、導波路側壁に周期構造を形成した分布反射器の間に、センシング動作に不可欠な中空水平スロット構造を形成することに成功した。加えて、中空スロット部分に滴下した液体の屈折率に応じた波長特性の変化を得ることにも成功している。
また、センサデバイスの特性向上を目指し、数種の新たな水平スロット導波路ならびにセンシングデバイス用の導波路形共振器の構造を考案した。1つは反応性DCスパッタリング装置での五酸化ニオブの積層技術を駆使するマルチスロット構造であり、スロット部分を多層にした構造の理論的検討を行い、センサ素子の特性を理論的に解析した。さらに、マルチスロット導波路の製作条件を検討し、試作した3層スロット導波路において導波光を確認した。もう1つは高屈折率媒質としてシリコンと五酸化ニオブを組み合わせたハイブリッド水平スロットである。ハイブリッド水平スロット導波路の理論特性解析と製作条件の検討を行い、導波路側壁に形成する分布反射器を用いた導波路形共振器構造を製作し、スロットモードの等価屈折率に合致した波長特性が得られている。
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