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光を自在に操作するために、光メタマテリアルの動的制御は不可欠である。MEMS(微小電気機械システム)駆動方式により光メタマテリアルを動的制御することができれば、広帯域かつダイナミックな強度変調が可能となる。本研究は、MEMS駆動可変構造により光メタマテリアルの高機能化を図ることを目的とする。研究項目は、(1)MEMS駆動に適した光メタマテリアル構造を設計・試作し、(2)駆動特性や光学特性を調べ、(3)MEMS駆動特有の問題点やキーポイントを明らかにすると共に、(4)実験と理論の両面から本方式による光制御の適用範囲を明らかにする。本年度は、MEMS駆動光メタマテリアルの基本設計を行い、1次試作を行った。以下に、成果の要約を示す。
光学設計は、Finite-difference time-domain(FDTD)シミュレーションを用いてSi細線導波路を導波する通信帯波長の光に対して吸収効果をもつメタマテリアルの構造を設計した。また、設計をもとに静電櫛歯アクチュエータによりメタマテリアルを可動させるデバイスを提案、製作した。製作は、Silicon-on-insulator基板を用い、電子線描画、高速原子線加工、電子線蒸着、リフトオフ、O_2アッシング、犠牲層エッチングなどの手法を用いた。製作したデバイスは犠牲層(SiO_2層)をリリースしてもパターンが壊れず、電極に電圧を印加すると正常に可動した。製作したメタマテリアルパターンは線幅などが設計と違う箇所が存在したがこれは電子線描画の最適条件を探すことにより解決できると考えられる。
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