2012 Fiscal Year Annual Research Report
磁気光学フォトニック結晶を用いた超低電圧光スイッチの研究
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22656084
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
横山 新 広島大学, ナノデバイス・バイオ融合科学研究所, 教授 (80144880)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / 磁気光学効果 / ガドリニウムガリウムガーネット / シリコンリング共振器 / 光共振器 / 電子ビームリソグラフィー |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、磁気光学材料を用いてフォトニック結晶を作製し、これを用いてmVレベルで動作する極低電圧光スイッチを実現することであった。当初予定していたビスマス鉄ガーネット(Bi3Fe5O12:BIG）よりも磁気光学効果の大きいガドリニウムガリウムガーネット(Gd3Ga5O12:GGG）を用いてフォトニック結晶を形成する技術を開発した。最終目的のデバイスを作製する前に、まず技術の習熟したシリコンを用いて電子ビームリソグラフィーとドライエッチングによってフォトニック結晶を作製した。その中に、線欠陥導波路および点欠陥共振器を光シミュレータを用いて設計・作製し光共振を観測した。穴径240nm、周期394nmのフォトニック結晶中に点欠陥（3格子点）共振器を作製した結果、共振波長1502.9nm、Q値75000と比較的良好な値を得た。次に、GGG結晶中にフォトニック結晶を形成するために、5mm角のGGG単結晶板を、2インチ直径のシリコン基板にフッ酸・硝酸・酢酸混合液によって穴を開けてエポキシ樹脂で埋め込み、その後化学的機械研磨によって表面を平らにした後電子ビームリソグラフィーとドライエッチングをする方法を開発した。この方法は、GGGに限らず様々な材料の微細加工を可能にする汎用技術となり得る。また、磁気光学効果による光スイッチ特性については、まず本研究室で実績のあるシリコンリング光共振器にGGGの粉末（フィルタにより直径0.5ミクロン以下のものを選別）を物理吸着させ、これに磁場を印加することにより、共振波長の長波長側へのシフトを観測した。最終目的であるGGGフォトニック結晶光共振器の共振特性観測と光スイッチ特性については未達成であり、今後の課題とする。要約すると、磁気光学材料を用いたフォトニック結晶光共振器光スイッチの作製法を開発し、その動作についておよその見通しを得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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