3次元光集積回路網に関する基礎研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06402027
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西原 浩 大阪大学, 工学部, 教授 (00029018)
• 研究分担者: 藤村 昌寿 大阪大学, 工学部, 助手 (80263218) ; 裏 升吾 大阪大学, 工学部, 助手 (10193955) ; 栖原 敏明 大阪大学, 工学部, 助教授 (90116054) ; 春名 正光 大阪大学, 医学部, 教授 (20029333)
• キーワード: 光集積回路 / 光導波路 / 光学デバイス / 薄膜堆積技術 / グレーティング / 集積光学

研究概要

3次元光集積回路網の概念の確立および基礎技術の蓄積のため、スラブ導波路の積層化、積層導波路間の結合、ならびに積層導波路構造を用いた光集積デバイスの実現に重点をおき、理論的・実験的検討を行った。本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。
1.光集積偏光回転検出デバイス 薄膜導波路を2階に積層させ、1階の導波路にビーム出射用、2階の導波路に入射ビーム偏光回転検出用のグレーティングカップラを開口を一致させて集積する光集積デバイスを提案し、その設計・作製・特性評価を行い、機能別導波路の蓄積およびそのデバイスへの応用における有用性・可能性を示した。
2.積層導波路間のグレーティングカップラによる結合の理論解析 積層させた多階層導波路を伝搬する光波を結合する素子として、グレーティングカップラは、導波路間隔が離れていても適用でき、また、光波の選択的結合が可能であるという利点を有している。今回、理論解析により、その結合特性を明らかにした。
3.積層導波路間逆方向結合を用いた波長フィルタ 2階積層導波路を逆方向に伝搬する光波を、グレーティングカップラにより波長選択結合させる素子を、提案、設計、作製し、その波長フィルタ特性を実験的に確認した。
4.スイッチング機能付グレーティングカップラ グレーティングカップラ結合の機能化をはかるために、3次回折によるDBR条件を制御して、1次回折による出力光のスイッチングを行うことを提案、設計、作製し、その動作原理を実証した。
高分子薄膜と誘電体薄膜の積層化 導波路間の機能的結合を達成するためには、無機誘電体薄膜と光機能性高分子薄膜との積層化が有望である。今回、高分子薄膜のスピン塗布・微細加工とガラス薄膜のスパッタ・微細加工を併用して多層導波路を作製し、導波の確認を行った。

研究成果

• [文献書誌] H.Nishihara: "Recent progress on electro-optic polymer waveguide devices" International Symp.on Nonlinear Photonics Materials,Tokyo,May 24-25,1994.(1994)
• [文献書誌] M.Haruna: "Laser beam periodic-dot writing for fabrication of Ti:LiNbO3 waveguide wavelength filters" Applied Optics. 33. 2317-2322 (1994)
• [文献書誌] S.Ura: "Design of high efficiency 3rd order grating coupler in semiconductor waveguide" Tech.Digest Fifth Optoelectronics Conf.,Makuhari Messe,Chiba,15B4-2,July 12-15,1994. 356-357 (1994)
• [文献書誌] S.Ura: "Integrated-optic displacement sensor using a pair of grating couplers" Int'l Symp.Guided-Wave Optoelectron.,New York City,October 26-28,1994. (1994)
• [文献書誌] M.Oh: "Integrated optic focal spot intensity modulator using electro-optics polymer waveguide" J.Lightwave Technolo.12. 1569-1576 (1994)
• [文献書誌] 森口浩伸: "逆進導波モード結合を利用したグレーティングカップラの放射光制御" 電子情報通信学会、信学技報. LQE95. 13-18 (1995)
• [文献書誌] 谷口健博: "AlGaAs GRIN-SCH導波路におけるグレーティング素子の設計と集積化" 電子情報通信学会、信学技報. LQE94. 31-36 (1994)
• [文献書誌] 木戸智: "層間反射を用いたグレーティングカップラの回折効率制御の理論的検討" 輻射科学研究会. RS94-15. 1-5 (1994)
• [文献書誌] 木戸智: "1次回折抑圧高効率3次グレーティングカップラの設計" 電子情報通信学会、信学技報. LQE94. 19-24 (1995)
• [文献書誌] 石月秀貴: "レーザアブレーション堆積LiNbO3結晶膜/サファイア光導波路の基礎特性" 電子情報通信学会、信学技報. LQE94. 43-48 (1995)
• [文献書誌] 杉本映: "光集積偏光回転検出デバイス用2重積層グレーティングカップラの基礎特性" 電子情報通信学会、信学技報. LQE95. 19-24 (1996)
• [文献書誌] 藤井孝佳: "3次グレーティングカップラの高効率化の基礎検討" 電子情報通信学会、信学技報. LQE95. 25-30 (1996)
• [文献書誌] S.Ura: "Integrated-optic head for sensing two-dimensional displacement of grating scale" Tech.Digest Int'l Conf.Integrated Opt.Opt.Fibre Communi.,Hong Kong,June 26-30,1995.vol.3. 42-43 (1995)
• [文献書誌] Q.Xing: "グレーティングカップラを用いた2階層導波路間波長選択結合" 第43回応用物理学関係連合講演会. (発表予定). (1996)
• [文献書誌] 西原 浩: "ディフラクティブ・オプティックス技術に関する調査研究" (財)産業創造研究所, (1994)
• [文献書誌] 西原 浩: "『人工結晶と新材料の創製』(人工結晶学会編)"2.5節、光集積回路デバイスの最近の研究動向"" 三共出版, (1994)
• [文献書誌] 西原 浩: "『レーザー技術の新展開』(レーザー学会編、霜田光一監修)、分担執筆、"光集積回路"" 学会センター関西, (1994)
• [文献書誌] 西原 浩: "『応用物理データブック』(応用物理学会編)、分担執筆、"2.86光導波路用材料"、"2.87導波路の基本素子"" 丸善, (1994)
• [文献書誌] S.Ura: ""Integrated-optic displacement sensor using a pair of grating couplers"in "Guided-Wave Optoelectronics"(Edited by T.Tamir,et al." Plenum Press,New York, 8 (1995)
• [文献書誌] H.Nishihara: ""4.7 Integrated photonic functional devices using grating coupler"in "Ultrafast and Ultra-parallel Optoelectronics"(Edited by T.Sueta,and T.Okoshi)" Ohmsha,Tokyo, 8 (1995)