マイクロ・ナノマシニングによる光通信用可変フォトニックデバイスの研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14102022
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 羽根 一博 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50164893)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金森 義明 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10333858) ; 佐々木 実 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70282100)
• Keywords: マイクロマシニング / 光通信 / フォトニック結晶 / マイクロアクチュエータ / フィルタ / 光スイッチ / シリコン

Research Abstract

研究の目的は,マイクロアクチュエータによる可変機能を組み込んだ光通信用デバイス(光スイッチ,減衰器,ブラッググレーティングフィルタ,フォトニック結晶フィルタ,)の研究を行うことである.フォトニック結晶では禁制帯のすべての波長を伝播させないので、この領域で強い反射を生じる。欠陥を導入することで導波路を実現できるが、導波路中に格子を再生することで、光波の伝播を制御できると考えられる。MEMSアクチュエータとフォトニック結晶を組み合わせた構造として,カンチレバーにより欠陥を導入する方法と静電アクチュエータによりスラブ導波路を上下させる方法を設計,製作した.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,フッ化水素の蒸気によるエッチング装置を製作し,エッチング特性を調べた.どちらの構造においても,試作を繰り返し,MEMSアクチュエータによる動作を確認できた.今後光学特性の測定を目指す.同じくサブ波長格子の共鳴効果を利用したフィルタの研究にも着手した.理論解析により,クラッドを持たない自立シリコン格子であっても共鳴による導波モードフィルタ効果が生じることを明らかにした.この構造を利用した波長可変フィルタを実現するため,設計を行った.またMEMSアクチュエータにより周期を可変にする仕組みを導入するため電子線描画と通常のフォトリソグラフィを組み合わせる設計を行い試作した.共鳴効果による反射を確認した.また,光減衰器も試作しでいるが,ミラーの傾きを変えるために新しいくし型アクチュエータを設計し試作した.また,外部共振器を用いた集積光学系による波長可変レーザを実現するため,ウエハの折り曲げとマイクロミラーを組み合わせた構造を設計試作した.

Research Products

• [Publications] M.Sasaki, T.Yamaguchi, J.-H.Song, K.Hane: "Optical Scanner on a Three-Dimensional Microptical Bench"Journal of Lightwave Technology. 21・3. 602-608 (2003)
• [Publications] J.-H.Song, Y.Taguchi, M.Sasaki, K.Hane: "MEMS Device for Controlling Evanescent Field on Side-Polished Optical Fiber"Japanese Journal of Applied Physics. 42・4B. 2335-2338 (2003)
• [Publications] M.Sasaki, T.Fujii, K.Hane: "Anisotropic Si Etching Condition for Preparing Optically Smooth surfaces"Sensors and Materials. 15・2. 89-92 (2003)
• [Publications] Y.Kananori, K.Kobayashi, H.Yugami, K.Hane: "Subwavelength Antireflection Gratings for GaSb in Visible and Near-Infrared Wavelength"Japanese Journal of Applied Physics. 42・6B. 4020-4023 (2003)
• [Publications] V.-K.Singh, M.Sasaki, J.-H.Song, K.Hane: "Spray Coated Photoresist Over Anisotropically Etched Deep Si Cavities"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中). (2004)