ナノインプリント法による非線形高分子光導波路デバイスの簡便な作製法の提案

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650341
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 杉原 興浩 静岡大学, 工学部, 助教授 (30222053)
• 研究分担者: 江上 力 静岡大学, 工学部, 助教授 (70262798) ; 岡本 尚道 静岡大学, 工学部, 教授 (40022173)
• キーワード: ナノインプリント / ホットエンボス / 電気光学高分子 / マスタ / レプリカ / 回折格子 / 光導波路 / マスク / マスタ

研究概要

マルチメディアにおける情報伝送の大容量、高速化の流れの中で、宅内系へと通信の光化が進展している。光通信等において、光部品の集積化が可能な導波路型光回路が注目されている。中でも低価格、プラスチック光ファイバとの整合性等の観点から、高分子を用いた光回路が注目されている。特に、光機能性色素を含有する非線形高分子は、高非線形性、加工性に優れる等の利点を持つため、波長変換素子や光変調素子、機能性高分子光回路への応用が期待される。
本研究では、機能性高分子光導波路作製に関する新たな作製法の提案と実証研究を行った。レーザ微細加工技術を用いて、ナノメートルオーダの解像度のマスターを作製し、高温下でマスターを非線形高分子に押し付けると同時に電界配向を行い、パターン形成と2次非線形性(1次電気光学特性)を発現した。実際に電気光学高分子薄膜にエンボス法で作製した0.67μm周期のχ^<(2)>を有する回折格子に、基本波を入射したところ、SHGの回折を観測した。
以上の結果を踏まえて、今年度は回折格子のみならず、他の光導波路部品であるチャネル導波路やファイバガイド溝の形成について行った。電気光学高分子上に回折格子を有するチャネル型光導波路の簡便な作製法について検討し、回折格子はエンボス法により、導波路はフォトブリーチ法により作製を試みた。一括工程にて製作するため、新規複合マスク/マスターの作製を行なった。次にマスク/マスターとサンプル薄膜を固定して、ホットエンボス及びUVフォトブリーチを行った。結果、マスク幅の回折格子が導波路上に形成できていることを確認した。
この作製法により、チャネル導波路上に特別なアライメントの必要なく回折格子を作製できることから、回折格子の他に、面外分岐ミラーやファイバーガイド用V溝等を組込んだ応用が期待される。

研究成果

• [文献書誌] O.Sugihara, Y.Che, S.Shibata, M.Nakanishi, H.Yamaji, H.Fujimura, C.Egami, N.Okamoto: "Polymeric optical waveguide components fabricated by simultaneous process of embossing and poling at elevated temperatures"Proc. SPIE. Vol.4279. 10-16 (2001)
• [文献書誌] Y.Che, O.Sugihara, S.Shibata, H.Fujimura, N.Okamoto, C.Egami: "Formation of Nonlinear Waveguide Components Based-on Nanoimprint Technology"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. Vol.370. 375-378 (2001)
• [文献書誌] 杉原興浩: "高分子光コンポーネント成形加工技術"光学(依頼執筆). 第31巻、第2号. 100-102 (2002)
• [文献書誌] 杉原興浩, 柴田慎弥, 磯谷健次: "ポリマ光導波路部品一括成形加工の研究"第50回高分子討論会(依頼発表). II T-12. (2001)
• [文献書誌] 杉原興浩: "高分子光回路の研究---材料、成形加工、実装の動向と課題"フォトニクス・フォーラム・ニューズレター. Vol.21. 3-9 (2001)
• [文献書誌] 柴田慎弥, 杉原興浩, 車彦龍, 藤村久, 江上力, 岡本尚道: "エンボス法とフォトブリーチング法を組み合わせた電気光学高分子光回路作製"信学技報. OME2001-79. 25-30 (2001)