ナノ微細構造を用いた導波型光デバイスの偏光特性制御

点击翻译按钮获取中文摘要

積層交叉型波長フィルタは,上下の導波路の等価屈折率n_<eq>が一致する波長がフィルタ中心波長となる.下部導波路として用いるSLC-ARROWのTE,TM偏光間の等価屈折率の差(複屈折Δn_<eq>)は小さいが,上部導波路として用いる矩形導波路の複屈折は大きいために等価屈折率が一致する波長が偏光方向によって異なり,偏光依存性が存在する.従って偏光無依存化の実現のためには,所望のフィルタ中心波長においてそれぞれの導波路のn_<eq>とΔn_<eq>を一致させる必要がある.そのために,まず波長よりも十分微細な構造を上部導波路に付加して,構造複屈折によってΔn_<eq>を制御する方法と,次に矩形導波路の断面形状をΔn_<eq>が小さい正方形導波路に近づける方法を提案した.まず初年度の前半では微細構造による構造複屈折制御法を検討したが,装荷するナノ構造体の屈折率を半導体程度に大きくしても複屈折を小さくできないことが判明したので,矩形導波路を正方形にする方法に切り替えた.そして初年度後半には偏光無依存フィルタの解析方法と製作技術を確立し,本年度は製作許容誤差を大きくするため,上部導波路の屈折率を7%程度に縮小してコア幅とコア厚を大きくして,設計・製作を行なった.設計では半値全幅が9.2nm,TM偏光とTE偏光の中心波長差が2.0nmである.さらに正方形導波路のコア幅とコア厚を0.01μm単位で最適化すれば完全に偏光無依存化の設計も可能であるが,現状の製作精度を考慮してコア幅とコア厚は0.1μm単位の設定をして特性を解析した.製作した偏光無依存フィルタの半値幅は10.5nm,TM偏光とTE偏光の中心波長差が2.5nmであり,ほぼ理論解析と一致している.このことから上部導波路の寸法を精密に制御することによって,偏光無依存フィルタが実現できることを明らかにした.