【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.21】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23IT0042
利用課題名 / Title
SOI基板上リブ導波路製作
利用した実施機関 / Support Institute
東京工業大学 / Tokyo Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
リソグラフィ/ Lithography,ダイシング/ Dicing,フォトニクス/ Photonics
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
横井 秀樹
所属名 / Affiliation
芝浦工業大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
田巻優輝
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）,機器利用/Equipment Utilization
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
IT-003：マスクレス露光装置
IT-007：走査型電子顕微鏡
IT-027：ダイシングソー及びダイシング補助装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
光通信システムにおいて、非相反な特性を有する光アイソレータは、半導体レーザの発振安定のために必要不可欠な素子である。非相反移相効果を利用して実現される非相反な導波モード－放射モード変換を利用した光アイソレータは、一偏波のみで動作するだけでなく、素子構造が簡単であり、磁化の制御も容易であるという特徴を有する。磁気光学導波路の導波層に高屈折率材料を用いることにより、大きな非相反移相効果が得られる。超音速フリージェットPVD法を用いたSi層を導波層とする磁気光学導波路の製作を目指し、東京工業大学量子ナノエレクトロニクス研究センターのマスクレス露光装置などを利用して、磁性ガーネットクラッド層を成膜するためのSOIリブ導波路を製作した。
実験 / Experimental
Fig.1に磁気光学導波路の製作プロセスを示す。SOI（Silicon On Insulator）基板に対して、マスクレス露光装置を利用して導波路パターンを描画し、Siリブ導波路を形成した。その後、超音速フリージェットPVD法により磁性ガーネット薄膜を成膜することにより、Siを導波層とし、磁性ガーネットをクラッド層とする磁気光学導波路が実現される。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.2に、磁性ガーネット薄膜を堆積した後の磁気光学導波路の断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果を示す。Siリブ導波路上に、超音速フリージェットPVD法により磁性ガーネット薄膜が堆積されている様子が確認できる。製作した磁気光学導波路に対して、光ファイバを介して近赤外光を入射したところ、近視野像が確認できた。マスクレス露光装置等を利用することで、Si導波層を有する磁気光学導波路を設計通りに製作することができた。今後は、導波路に光波を伝搬させた状態で外部磁界を印加し、磁界の方向を反転することで導波光強度が変化するか調べる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 Magneto-optic waveguide with Si guiding layer fabricated by supersonic free-jet PVD.
Fig.2 SEM image of magneto-optic waveguide with Si guiding layer.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
科学研究費補助金 基盤研究(C) 課題番号20K05365 共同研究者 湯本敦史（芝浦工業大学工学部材料工学科）
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- H. Yokoi, A. Yumoto, T. Natsume and Y. Tamaki, “Selective growth of magnetic garnet crystals for optical isolator with Si guiding layer”: European Materials Research Society’s 2023 Spring Meeting, N.111, May 2023
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件