Investigation of disk resonance modes by using Si-grating structured microrings

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回折格子構造を有するリング共振器はリング円周方向に沿って光を伝搬しながら、動径方向に光が閉じこめられる光モードを生成する。本研究は、モード形成機構および物理特性緒を明らかにし、共振器バイオセンサなどへ応用するための基盤を築き上げることを目的とする。本年度では、リング共振器の回折格子構造による同心円状の光共振モードの数値解析を行い、高いQ値を持つ高次モードの生成メカニズムを解明することを実施した。まずは、共振器構造の特徴による高次モードの高いQ値やモードの電磁分布を立証した（論文１，学会発表1）。そこで、リングのサイズ、回折格子の大きさおよび周期性における光共振の特性を把握し、高いQ値を制御する共振機器構造を導き出した。次に、外部の光源から共振器にカップリングするバス導波路の構造による共振モードや電磁分布の発生を検証した。バス導波路の出力のスペクトルを数値解析し、同心円状モードの生成があるが、共振モードが崩れ、Q値が大きく低減される課題があった。そこで、部分的にグレーティング構造を構築したバス導波路との組み合わせにより、従来のリッジ型バス導波路で得られなかった特性など、共振モードを維持しながら、Q値の低減を抑制することを証明した（学会発表2）。これより、共振特性はバス導波路の構造依存性があることより、理論的な関係性を追及している。また、高いQ値と生成できる回折格子構造をもつ共振器を最適化し、SOI基板上にデバイス設計や実装デバイスの作製を進めている。