光波長・空間多重伝送向け表面ファイバ実装型光カプラの革新的製造技術に関する研究

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K04634
• 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: 吉田 知也 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, 主任研究員 (80462844)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: シリコンフォトニクス / イオン注入 / エレファントカプラ / 光結合器 / 光ファイバ

研究実績の概要

本研究では、モードサイズ10μmのエレファントカプラを実現することを目的としエレファントカプラ作製のコア技術であるIIBを革新する。シミュレーションによるとモードサイズ10μmを実現するためには立体湾曲部の曲率半径が10μm程度、先端の直線テーパー部の長さが15μm程度の形状を実現する必要がある事がわかっていた。しかし、IIBでは先端テーパー部を直線に保ったまま立体湾曲部を形成することが難しい。従来方式ではイオン注入の加速エネルギーと注入量で加工形状を制御しようとしていたが、湾曲部と直線テーパー部を個別に制御することが非常に困難であることが最近の研究でわかってきていた。
当初検討していた３つの手法の内、昨年度に手法（１）だけでも所望の光学特性が得られる可能性が実験的に得られたので、今年度はこの手法によるモードサイズ10μmのエレファントカプラを実現するプロセスを追求した。その結果、イオン注入角度とドーズを順次変化させる７つのステップで、所望の形状を持つエレファントカプラの試作に成功した。特に、イオン注入を立体湾曲化したシリコン光導波路の裏側から照射する工程を採用したことによって、光カプラに必要な精密な形状の制御も可能になった事は本研究の成果で特筆すべき点である。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

綿密な計画を立てて研究を推進しているので、概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

試作したエレファントカプラの光学特性を評価して、実用化を念頭になるべく少ない工程数で実現するためのさらなる改良を実施する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナ対策の影響で学会がオンライン開催になったことにより、旅費の支出が計画を下回った。