プロトンビーム直接描画により形成されるポリマー導波路型光スイッチの研究

• 研究課題/領域番号: 24510119
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 花泉 修 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80183911)
• 研究分担者: 三浦 健太 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40396651)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: ポリマー光導波路 / 光スイッチ / プロトンビーム描画

研究成果の概要

量子ビーム技術を利用したプロトンビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)は、次世代微細加工技術として期待されているが、プロトン照射によるポリマー材料の屈折率向上効果を応用した光導波路直接描画技術としても有望である。本研究では、このPBW技術を利用し、PMMAを構成材料とするマッハツェンダー導波路型熱光学スイッチの試作を行い、光スイッチング動作の確認に初めて成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of embedded Mach-Zehnder optical waveguide ｓtructures in polydimethylsiloxane thin films by proton beam writing (2015)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, K. Miura, H. Kato, R. Saruya, A. Kubota, T. Satoh, M. Koka, Y. Ishii, T. Kamiya, H. Nishikawa, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 巻: 348 ページ: 218-222
  • DOI: 10.1016/j.nimb.2014.12.041
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Demonstration of thermo-optic switch consisting of Mach-Zehnder polymer waveguide drawn using focused proton beam (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Miura, H. Kiryu, Y. Ozawa, A. Kubota, Y. Hiratani, O. Hanaizumi, T. Satoh, Y. Ishii, M. Kohka, K. Takano, T. Ohkubo, A. Yamazaki, W. Kada, A. Yokoyama, and T. Kamiya
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 596 ページ: 134-138
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.596.134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of optical soliton-like propagation in dye-doped nematic liquid crystals with homogeneous alignment (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sasaki, K. Miura, O. Hanaizumi, N. Kawatsuki, and H. Ono
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 596 ページ: 139-143
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.596.139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visible-light emission properties of erbium-doped tantalum-oxide films produced by co-sputtering (2013)
  • 著者名/発表者名: M. K. Singh, K. Miura, G. Fusegi, K. Kano, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 534 ページ: 154-157
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.534.154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Mach-Zehnder polymer waveguides by a direct-drawing technique using a focused proton beam (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Miura, T. Satoh, Y. Ishii, H. Kiryu, Y. Ozawa, M. Kohka, K. Takano, T. Ohkubo, A. Yamazaki, W. Kada, A. Yokoyama, T. Kamiya, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 534 ページ: 158-161
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.534.158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and analysis of taper structure for light coupling into photonic crystal waveguides fabricated by Si-ion implantation (2013)
  • 著者名/発表者名: A. V. Umenyi, S. Kikuchi, T. Sasaki, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: 534 ページ: 162-166
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.534.162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-emission properties of europium-doped tantalum-oxide thin films deposited by radio-frequency magnetron sputtering (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miura, Y. Arai, T. Osawa, and O. Hanaizumi
  • 雑誌名: Journal of Light & Visual Environment 巻: 36 ページ: 64-67
  • NAID: 10030507397
  • 査読あり
• [学会発表] 集束陽子ビーム加工によるPDMS薄膜内包型光スイッチング素子の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川端駿介、猿谷良太、加藤聖、新木潤、三浦健太、加田渉、佐藤隆博、江夏昌志、石井保行、神谷富裕、西川宏之、花泉修
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-13
• [学会発表] Fabrication of Mach-Zehnder optical waveguide structures in PDMS thin films using proton beam writing (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kano, R. Saruya, S. Kawabata, J. Araki, K. Noguchi, W. Kada, K. Miura, H. Kato, T. Satoh, M. Koka, Y. Ishii, T. Kamiya, H. Nishikawa, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 6th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering
  • 発表場所: Kiryu, Japan
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] Development of Mach-Zehnder optical waveguide embedded in PDMS thin films by proton beam writing (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, K. Miura, R. Saruya, H. Kato, A. Kubota, T. Satoh, M. Koka, Y. Ishii, T. Kamiya, H. Nishikawa, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Symposium on Element Innovation
  • 発表場所: Kiryu, Japan
  • 年月日: 2014-10-24
• [学会発表] Development of embedded Mach-Zehnder optical waveguide structures in PDMS thin films by proton beam writing (2014)
  • 著者名/発表者名: W. Kada, R. Saruya, H. Kato, A. Kubota, K. Miura, T. Satoh, M. Koka, Y. Ishii, T. Kamiya, H. Nishikawa, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 14th International Conference on Nuclear Microprobe Technology and Applications
  • 発表場所: Padova, Italy
  • 年月日: 2014-07-10
• [学会発表] Prototype of thermo-optic switch consisting of Mach-Zehnder polymer waveguide drawn by focused proton beam
  • 著者名/発表者名: K. Miura, T. Satoh, Y. Ishii, M. Koka, K. Takano, T. Ohkubo, A. Yamazaki, W. Kada, A. Yokoyama, T. Kamiya, H. Kiryu, Y. Ozawa, A. Kubota, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 2013 Conference on Lasers and Electro-Optics Europe and the International Quantum Electronics Conference (CLEO/Europe-IQEC 2013)
  • 発表場所: Munich, Germany
• [学会発表] Visible photoluminescence properties of Eu-doped Ta2O5 sputtered thin films
  • 著者名/発表者名: K. Miura, T. Suzuki, T. Osawa, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: Optics & Photonics Taiwan, International Conference (OPTIC 2013)
  • 発表場所: Zhongli, Taiwan
• [学会発表] Fabrication of microstructures embedded in SC-CVD diamond by focused ion microbeam
  • 著者名/発表者名: W. Kada, Y. Kanbayashi, K. Miura, R. Saruya, A. Kubota,T. Satoh, M. Koka, T. Ohkubo, Y. Ishii, T. Kamiya, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Fabrication of Mach-Zehnder type optical waveguides in flexible acrylic sheets using proton beam writing
  • 著者名/発表者名: A. Kubota, R. Saruya, K. Noguchi, W. Kada, K. Miura, O. Hanaizumi, T. Satoh, Y. Ishii, M. Koka, T. Ohkubo, A. Yokoyama, and T. Kamiya
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Enhancement in optical transmittance of polymer dispersed liquid crystal film by surface rubbing
  • 著者名/発表者名: I. Syazwani, W. Kada, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Visible-light emission properties of carbon-doped silica glasses after silicon-ion implantation
  • 著者名/発表者名: A. Kawashima, K. Kano, K. Noguchi, W. Kada, K. Miura, S. Yamamoto, M. Yoshikawa, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Design and fabrication of mode-field expanded ZnO/HfO2 waveguides for SHG device applications
  • 著者名/発表者名: H. Mizuguchi, R. Tanaka, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Photoluminescence properties of Ce, Er, and Eu doped TaOx films deposited by sputtering
  • 著者名/発表者名: T. Osawa, Y. Yokota, H. Zobaer, K. Noguchi, W. Kada, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Fabrication of Al-doped ZnO/SiO2/p-Si photovoltaic cells by sputtering method
  • 著者名/発表者名: N. Kanemoto, K. Kashimura, O. Matsumoto, K. Noguchi, W. Kada, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Improvement of conversion efficiencies of thin-film solar cells using periodic structures
  • 著者名/発表者名: M. Wang, Y. Yokota, O. Matsumoto, Y. Sakurai , K. Noguchi, W. Kada, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 5th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE 2013)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Direct drawing of optical waveguides in silicon- or carbon-based materials utilizing focused proton beam
  • 著者名/発表者名: K. Miura, W. Kada, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Element Innovation
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] PBW微細加工によるPDMSを基材としたフレキシブル光導波路の開発
  • 著者名/発表者名: 猿谷良太，加藤聖，久保田篤志, 三浦健太，加田渉，佐藤隆博，江夏昌志，石井保行，神谷富裕，西川宏之，花泉修
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原
• [学会発表] 薄膜CVDダイヤモンド検出器で起こる集束イオンビーム照射効果の連続測定
  • 著者名/発表者名: 加田渉，岩本直也，Veljko Grilj，牧野高紘，佐藤隆博，小野田忍，Natko Skukan，大島武，Milko Jaksic，神谷富裕，花泉修
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原
• [学会発表] プロトンビーム描画技術による単結晶CVDダイヤモンド内部への微細構造形成技術の開発
  • 著者名/発表者名: 神林佑哉，加田渉，猿谷良太，久保田篤志，佐籐隆博，江夏昌志，石井保行，神谷富裕，三浦健太，花泉修
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原
• [学会発表] プロトンビーム描画による導波路型光スイッチの試作
  • 著者名/発表者名: 三浦健太，佐藤隆博，石井保行，江夏昌志，横山彰人，神谷富裕，平谷雄二，桐生弘武，小澤優介，加田渉，花泉修
  • 学会等名: 電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Fabrication of polymer optical waveguides for the 1.5-μm band using proton beam writing
  • 著者名/発表者名: K. Miura, T. Satoh, Y. Ishii, M. Kohka, K. Takano, T. Ohkubo, A. Yamazaki, W. Kada, A. Yokoyama, T. Kamiya, H. Kiryu, Y. Ozawa and O. Hanaizumi
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM2012)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] Demonstration of a Mach-Zehnder type thermo-optic switch produced by utilizing proton beam irradiation
  • 著者名/発表者名: K. Miura, H. Kiryu, Y. Ozawa, A. Kubota, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: Pre ASiS-IV Symposium, 2nd International Symposium on Element Innovation, 8th International Symposium on Silicon Science, and 5th Symposium of Carbon Material Creative Association
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Mach-Zehnder type thermo-optic switch fabricated by proton beam writing
  • 著者名/発表者名: Y. Ozawa, A. Kubota, K. Miura, O. Hanaizumi, K. Noguchi, T. Satoh, Y. Ishii, M. Kohka, K. Takano, T. Ohkubo, A. Yamazaki, W. Kada, A. Yokoyama and T. Kamiya
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Production conditions and optical characteristic of polymer dispersed liquid crystal
  • 著者名/発表者名: Y. Hayakawa, T. Sasaki, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Polarization-modulation photorefractive effect based on nematic liquid crystal system doped with dyes and fullerene
  • 著者名/発表者名: S. Hajar, T. Sasaki, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Photoluminescence properties of light-emitting SiO2 substrates implanted with Si and C ions
  • 著者名/発表者名: K. Inada, A. Kawashima, K. Kanou, K. Noguchi, K. Miura, O. Hanaizumi, S. Yamamoto, K. Kawaguchi, and M. Yoshikawa
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Numerical analysis of optical wave guide switch with liquid crystal cladding
  • 著者名/発表者名: R. Hayashi, T. Sasaki, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Fabrication of second harmonic generation devices composed of zinc oxide thin films
  • 著者名/発表者名: R. Tanaka, H. Mizuguchi, Y. Uno, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Demonstration of photovoltaic devices consisting of Al-doped ZnO thin films deposited on Si substrates by sputtering in Ar and H2 gas
  • 著者名/発表者名: Y. Takano, T. Suzuki, N. Kanemoto, R. Morita, K. Noguchi, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Optical properties of rare-earth doped tantalum-oxide films deposited by sputtering
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki, Y. Takano, T. Osawa, Y. Yokota, K. Noguchi, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [学会発表] Application of periodic structures to thin film solar cells for improvement of their conversion efficiencies
  • 著者名/発表者名: J. Yokota, M. Wang, T. Suzuki, K. Noguchi, K. Miura, and O. Hanaizumi
  • 学会等名: 4th International Conference on Advanced Micro-Device Engineering (AMDE2012)
  • 発表場所: Kiryu, Japan
• [備考] 群馬大学花泉研究室ホームページ
  • URL: http://www.el.gunma-u.ac.jp/~hana/
• [備考] 群馬大学花泉研究室ホームページ
  • URL: http://www.el.gunma-u.ac.jp/~hana/
• [備考] 花泉研究室
  • URL: http://www.el.gunma-u.ac.jp/~hana/