| 研究概要 |
フォトニック結晶の格子構造をMEMSにより可変にすることで,光波の伝搬を制御できる光スイッチを試作し,動作特性を測定した.自立したフォトニック結晶スラブ構造を空間的に分割して製作し,静電アクチュエータにより導波路の結合を変更する方式を試作した.設計においてはFDTD法による数値解析を行った.可動スラブと固定スラブの間隙の最適値等を求めた.
SOIウエハを用いて2次元フォトニック結晶導波路を製作した.電子線描画により400nm周期で300nm穴径の結晶パターンを転写した.高速原子線および高密度プラズマにより結晶の空孔を高いアスペクト比でエッチングした.これらのデバイスの製作に欠かせない犠牲層のドライエッチングを実現するため,フッ化水素水の蒸気によるエッチング装置を最適化した.アクチュエータとして平行平板とくし型の2種類の静電方式を製作した.設計と加工装置と条件の改良により,フォトニック結晶とMEMSアクチュエータの製作を可能にした.試作したデバイスの動作を赤外線カメラで観察し,精度よく製作されていることを確認した.スイッチ動作に伴い,散乱光が変化しており,動作が確認された.透過光量の電圧依存性を測定した.180Vで最も透過光量が下がり遮断状態に対応する.さらに電圧を上げてアクチュエータの駆動距離を増加させると逆に空隙を通して透過光が増加する特性が得られた.このような特性は理論計算からも説明できた.横方向に移動するくし型アクチュエータを組み込んだフォトニック結晶スラブスイッチを試作し,光透過を確認した.このように,フォトニック結晶スラブ導波路にMEMSアクチュエータを組み込んだ可変デバイスの試作に成功した
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