光ファイバ上に展開するマイクロマシニング加工

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本年度の実施計画通り、光ファイバそのものに施す加工は最小限に抑えて、複雑な構造は組み合わせるシリコンデバイス側に含めて組み合わせる方針で技術開発を進めた。昨年度の軸ずれ補正機能を目指したマイクロレンズも一つの試みである。この考えは、ボールレンズをセルフアライメントで中心に精度良く固定するレンズホルダに発展した。光ファイバに施す加工は細径化程度に留めて、シリコンウェハから加工する構造には複雑なMEMSデバイスを用意し、両者を相性良く組み合わせるデバイスを開発した。光ファイバを加熱する複雑なマイクロヒータのアレイデバイスをシリコンデバイス側で用意して、光ファイバもしくは従来からのファイバ型デバイスと組み合わせる試みを行った。具体的には、減衰量可変の長周期ファイバグレーティングおよび短周期ファイバグレーティングのチャーピング用デバイスである。MEMSデバイスとしては、SiNやpoly-Si膜からなる薄膜型デバイス、およびSOI(silicon on insulator)ウェハ中の結晶Siをエッチングして形成したSOIデバイスの2種を製作した。減衰量可変の長周期ファイバグレーティングは、直径12μmの光ファイバに400-500μmの周期構造を温度分布によって転写するデバイスである。マイクロヒータに入力した電力に比例して、長周期ファイバグレーティングによる減衰が増加することを確認した。熱がこもり易い薄膜型デバイスの方が、より効率的な減衰特性を示した。短周期ファイバグレーティングのチャーピング用デバイスにおいては、光ファイバに短周期グレーティングを書き込んだデバイスとマイクロヒータデバイスを組み合わせた。ヒータ抵抗が系統的に変化するよう形状を変化させた。チャーピングに関しては、SOIデバイスの方が再現性の良い結果を示した。ヒータ材料であるpoly-Siの完全に均一なドーピングが現状では難しいからである。スペクトル形状は、反射ピークの長波長側へのシフトとピーク形状の変化が確認された。