2001 年度実績報告書

積層構造によって集積化した光計測システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号	12555112
研究機関	東北大学
研究代表者	佐々木実東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70282100)
研究分担者	江刺正喜東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468) 羽根一博東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50164893)
キーワード	フォトダイオード / 集積化 / 積層構造 / 干渉計 / 定在波 / エンコーダ / 直接接合
研究概要	集積化光計測システムを実現すべく研究を進めた。 1.干渉計用薄膜フォトダイオードの改良:これまで定在波よりも薄い感光層を持つ薄膜フォトダイオードを開発してきた。集積化に適したものであったが得られる信号の波形歪みが実用化の妨げとなっていた。干渉信号を詳しく解析した結果、歪みの原因は薄膜フォトダイオードに存在する各界面で生じる反射が多重反射を引き起こすためであることが分かった。対策としてフォトダイオードを無反射構造にする必要があることも明らかとなった。これを解決するために、光学的な反射防止構造中に電子構造である薄膜フォロダイオードを製作した。これはファブリ・ペロー干渉フィルタにおいて、薄厚がλ/2に合う条件で共振し、等価的に反射が無くなる特性を利用したものである。Siのエピタキシャル成長装置を立ち上げ、技術を組み合わせて光学的な無反射条件と、定在波よりも薄い感光層を同時に満たす薄膜フォトダイオードを開発した。今まで30%程度とあった信号歪み成分が、1%まで減少することを確認した。これによって、定在波検出型干渉計の精度が向上した。 2.エンコーダの集積化:Si基板上に透過型回折格子とフォトダイオードとを組み合わせて集積化エンコーダを実現する研究を進めた。フォトダイオードで検出した信号を作動増幅する信号を、マルチチップサービスを利用して製作した。光源には発光ダイオードベアチップ上に独自の電極パターンを形成して利用した。以上を積層化し、光源、回折格子、フォトダイオード、信号処理回路が一体となったセンサを実現した。信号量、S/N比はまだ十分ではないものの、位相差が90度の正弦波状2信号が得られた。成果の一部を国際会議 The 11^<th> International Conference on Solid-State Sensors and Actuatorsの招待講演で発表した。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] ミイシャオユウ, 佐々木実, 羽根一博: "正弦波信号が得られる定在波検出型レーザ干渉計"第49回応用物理学関係連合講演会. (発表予定). (2002)
[文献書誌] Xiaoyu Mi, Minoru Sasaki, Kazuhiro Hane: "Ultra-thin epitaxial Si photodiode for use in interferometers detecting standing wave(PSH-01-6)"電子学会研究会資料, センサ・マイクロマシン準部門総合研究会. 27-32 (2001)
[文献書誌] K.Hane, M.Sasaki: "Transmission-Type Optical Sensors Fabricated by Si Micromachining"Digest of Technical Papers, the 11^<th> International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. Vol.1. 524-527 (2001)
[文献書誌] K.Hane, T.Endo, M.Sasaki: "Si Micromachined Optical Encoder Based on Grating Imaging"Digest of Technical Papers, the 11^<th> International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. Vol.1. 552-555 (2001)
[文献書誌] X.Mi, M.Sasaki, T.Hirako, K.Hane: "Interferometers based on standing wave detection using thin film photodiodes"電気学会論文誌E. 121-E. 489-495 (2001)
[文献書誌] K.Hane, T.Endo, Y.Ito, M.Sasaki: "A compact optical encoder with micromashined photodetector"Journal of Optics A. 3. 191-195 (2001)
[文献書誌] 家城淳, 羽根一博, 横山省治将史, 松井圭司, 梨木政行, 佐々木実: "変調型フォトダイオードアレイを用いた絶対位置検出光エンコーダ"日本機械学会論文集C偏. 67. 74-79 (2001)

2001 年度 実績報告書

積層構造によって集積化した光計測システムの開発

研究代表者

佐々木 実 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70282100)

研究成果

[文献書誌] ミイシャオユウ, 佐々木実, 羽根一博: "正弦波信号が得られる定在波検出型レーザ干渉計"第49回応用物理学関係連合講演会. (発表予定). (2002)

[文献書誌] Xiaoyu Mi, Minoru Sasaki, Kazuhiro Hane: "Ultra-thin epitaxial Si photodiode for use in interferometers detecting standing wave(PSH-01-6)"電子学会研究会資料, センサ・マイクロマシン準部門総合研究会. 27-32 (2001)

[文献書誌] K.Hane, M.Sasaki: "Transmission-Type Optical Sensors Fabricated by Si Micromachining"Digest of Technical Papers, the 11^<th> International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. Vol.1. 524-527 (2001)

[文献書誌] K.Hane, T.Endo, M.Sasaki: "Si Micromachined Optical Encoder Based on Grating Imaging"Digest of Technical Papers, the 11^<th> International Conference on Solid-State Sensors and Actuators. Vol.1. 552-555 (2001)

[文献書誌] X.Mi, M.Sasaki, T.Hirako, K.Hane: "Interferometers based on standing wave detection using thin film photodiodes"電気学会論文誌E. 121-E. 489-495 (2001)

[文献書誌] K.Hane, T.Endo, Y.Ito, M.Sasaki: "A compact optical encoder with micromashined photodetector"Journal of Optics A. 3. 191-195 (2001)

[文献書誌] 家城淳, 羽根一博, 横山省治将史, 松井圭司, 梨木政行, 佐々木実: "変調型フォトダイオードアレイを用いた絶対位置検出光エンコーダ"日本機械学会論文集C偏. 67. 74-79 (2001)

2001 年度実績報告書

佐々木実東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70282100)