集束陽子ビーム加工によるPDMS薄膜内包型光スイッチング素子の開発

川端 駿介*; 猿谷 良太*; 加藤 聖*; 新木 潤*; 三浦 健太*; 加田 渉*; 佐藤 隆博; 江夏 昌志; 石井 保行; 神谷 富裕; et al.

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高集積光処理回路用の光スイッチとして、簡素なプロセスで製造できてしかも省電力のものが要求されている。これまでの我々の研究からこのスイッチの材料として樹脂の薄膜に、プロトン・ビーム・ライティング(Proton Beam Writing: PBW)を用いて導波路形状を直描すると、このプロセスのみで光導波路が形成できることが分かった。更に、この導波路に位相偏光用の熱ヒーター電極を付加することで、樹脂の高い熱応答性により省電力で動作する光スイッチの開発が期待される。今回、光学材料のPDMS(polydimethylsiloxane)を用いて光スイッチを試作して、これの動作実験をした。シリコン基板上にスピンコートにより厚さ約30mの薄膜を作製し、これに750keVの集束陽子ビーム(径1m、到達深度約18m)を用いてPBWによりマッハツェンダー(Mach-Zehnder: MZ)干渉計の原理として用いられている形状を直描した。その後、導波路の薄膜表面にTi-Al合金の熱ヒーター電極を付加して、光スイッチを製作した。このスイッチに波長1.55mのレーザー光を入射して光透過性を調べた結果、ヒーター電極の停止又は作動に対応して透過光の有無が観測され、PDMSを材料としたMZ型光スイッチとして動作することが分かった。