自己形成導波路の分岐現象の解析

自成型波导分叉现象分析

基本信息

批准号：
18760250
负责人：
冨木政宏
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

従来分岐導波路構造を形成するにはフォトリソグラフィーとエッチングを組み合わせたプロセスが用いられているが、マスクや真空引きが必要なため高コストなプロセスである。また3次元に分岐する構造を得るには、多段階で複雑なプロセスの必要があるため困難である。一方の自己形成ではファイバ端から出射される光により導波路が形成されるため低損失な接続で、簡便かつ低コストであり、短時間プロセスである。さらに3次元分岐構造が光ファイバのLP_<21>モードを用いることで容易に形成が可能である。本研究課題では、高次モードのみを選択的に励起する方法をオフセット入射を行うことで実現し、再現性良く2分岐または4分岐導波路の形成が可能となった。また偏波面保持ファイバを用いることで分岐導波路の形成面を制御することが可能なことも見出した。LP_<01>、LP_<11>、LP_<21>の混在の比率により分岐位置が変化することをシミュレーションと実験の両方を実施し、一致することを確認した。また露光量(mJ/cm2)に対する屈折率変化の精査を行った。作製前に照射光の光電力を測定することで、必要な露光時間等を見積もることが可能となった。また形状制御の可能性も見出した。これらの結果から、フォトマスクやエッチング等高価なプロセスを使わず、簡便かつ安価なプロセスで3次元構造を形成でき、プロセス時間も数分と短いため、大量生産に向いている。また今回の研究結果により、事前の紫外光照射により形状を制御できる可能性を見出した。これはマスクを用意すれば任意の形状に制御することができ、さらには光ファイバやデバイスに接続する際のガイドに応用することで、位置合わせのトレランスを大幅に改善できると期待される。

通常，将光刻和蚀刻结合的过程已用于形成分支的波导结构，但这是一个高成本的过程，因为需要掩模或真空。此外，获得分支到三个维度的结构很困难，因为它需要复杂的多阶段过程。在自我形成的情况下，波导是由纤维端发出的光形成的，连接很低，并且是简单，低成本的，并且是一个短期的过程。此外，使用光纤的LP_ <21>模式可以轻松形成三维分支结构。在本研究主题中，通过执行偏移事件来选择性地激发高阶模式的一种方法，从而允许形成具有良好可重复性的两种或四支链接波导。还发现，可以使用极化平面纤维来控制分支波导的表面。进行了模拟和实验，以确认分支位置的变化取决于LP_ <01>，LP_ <11>和LP_ <21>混合的比率，并且分支位置更改。此外，仔细检查了相对于暴露量（MJ/CM2）的折射率变化。通过在制造前测量照射光的光电能力，可以估算所需的曝光时间等。他们还发现了形状控制的可能性。这些结果表明，可以使用简单且廉价的过程形成3D结构，而无需使用昂贵的过程（例如光掩膜或蚀刻），并且工艺时间仅在几分钟时就短短，使其适合于质量生产。这项研究的结果还揭示了可以通过事先暴露于紫外线来控制形状的可能性。可以通过准备掩模来控制任何形状，并在连接到光纤或设备时将其应用于指南，可以预期可以显着提高对齐方式的公差。