PDMSを基材とした埋込型マッハツェンダー光導波路の開発

Development of embeded Mach-Zender waveguide using substrate of PDMS

三浦 健太*; 加田 渉*; 猿谷 良太*; 花泉 修*; 石井 保行; 江夏 昌志; 横山 彰人; 佐藤 隆博; 神谷 富裕

Miura, Kenta*; Kada, Wataru*; Saruya, Ryota*; Hanaizumi, Osamu*; Ishii, Yasuyuki; Koka, Masashi; Yokoyama, Akihito; Sato, Takahiro; Kamiya, Tomihiro

ビーム技術開発課では、これまでにPBW (Proton Beam Writing)技術を用いて、シリコン基板上のPMMA (poly-methyl-methacrylate)にマッハツェンダー型光導波路及びこれに熱電極を付加した光スイッチを製作し、低消費電力(43.9mW)での光スイッチ動作を実現した。しかし、導波路外への光リークが多く、信号対雑音比が数dB程度と小さいため、光スイッチとしての性能が不十分であった。本研究では、光学特性の優れたPDMS(poly-dimethyl-siloxane)を材料とし、この薄膜内にマッハツェンダー(MZ)形状を埋め込んだ光導波路を製作した。先ず、PDMSの基材及び架橋剤を10:1で混合して、スピンコートによりシリコン基板上に厚さ30m程度を成膜した。この試料に、TIARAの軽イオンマイクロビームラインで形成したHマイクロビーム(750keV、径1m)を用いて、スキャナーによる走査と照射チャンバー内に設置した真空ステージによる試料移動との組み合わせにより、40mm20mmの範囲にコア径8mのMZ形状光導波路を描画した。光導波路の評価のため、ファイバーレーザーを用いて、光導波路の片側に中心波長=1.55mの光を導入し、反対側でその透過光像を観察した。この結果、100nC/mm程度のフルエンスで描画した光導波路では、漏れ光によるにじみのほとんどない単一のスポットが観測でき、PMMAを用いた場合よりも光伝播特性が良いことが分かった。

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