オンチップ型フーリエ変換赤外分光（FT-IR）システムの実証

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K14676
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 高 磊 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (40650429)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: シリコンフォトニクス / フーリエ変換赤外分光（FT-IR） / 光集積回路 / 光センシング / 周波数解析

研究成果の概要

本研究では，可動部品の省略および小型化を目的としたシリコンの熱光学効果（TO）によるフーリエ変換型オンチップスペクトラムアナライザを提案した．シリコンフォトニックプラットフォーム上に形成された素子は高抵抗Taヒータとマッハツェンダ干渉計から構成され，そのサイズはわずか0.88 mm2にて実現できた．スペクトル分解能とS/N依存性を明らかにするため，狭線幅波長可変レーザに対してヒータ出力強度1.69 Wでは20 dBを越えるS/Nが得られ，51 cm-1のスペクトル分解能（波長12.3 nm）を達成した．

自由記述の分野

光集積回路

研究成果の学術的意義や社会的意義

周波数領域におけるスペクトル解析はもっとも基礎的な光計測手段のひとつである．例として，光通信分野では損失や変調帯域，分散，伝送路上の信号対雑音比を含む数値を得られるほか，材料科学や環境計測の分野では分子の回転および伸縮振動に由来する吸収ピークを評価できる．本研究ではシリコンフォトニクス技術による平面光波回路を活用することで，小型かつ低コストで分光器を作製できる可能性を見いだした．