MEMS光メタマテリアルによる屈折率の動的制御

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本研究では「メタマテリアルが示す光学特性の構造依存性」と「MEMSによる微細構造の動的な精密位置制御」を活用したMEMS駆動型光メタマテリアルを実現し、屈折率の動的制御を目的としている。本年度は、①光学特性における製作誤差の影響評価、②EITメタマテリアルにより生じる位相差の評価を行った。そして③光領域で応答するMEMS駆動型EITメタマテリアルの製作工程の構築に努めた。可変メタマテリアルによる透過率や位相差の制御域を定量的に評価することができ、また、光メタマテリアル形成技術において製作精度の向上に寄与することができた。①光学特性における製作誤差の影響評価光メタマテリアルが示す光学特性を十分に発揮するため、製作誤差の影響を評価することは応用上重要である。構造の寸法精度や形状精度、密着層の厚さやメタマテリアル構造の厚さ等の製作誤差に注目し、それぞれ評価した。②EITメタマテリアルにより生じる位相差の評価製作したEITメタマテリアルの光学特性が数値計算と良く一致したため、数値計算により位相差およびその光学異方性を評価した。また、屈折率の動的制御実現に向けて、透過係数と反射係数を測定する必要がある。そのため、マッハツェンダー干渉計を自作し、直径約100μm領域の透過位相と反射位相を測定できるシステムを開発した。これらは位相変調素子への応用に向けた重要な成果である。③光領域で応答するMEMS駆動型EITメタマテリアルの製作最終工程の犠牲層除去前までの製作方法を確立することができた。12nm以下の寸法精度でメタマテリアル部およびMEMS静電アクチュエータ部を形成した。また、メタマテリアルを含まない静電アクチュエータを製作し、36Vの電圧印加時に水平方向に97nmの変位が得られた。今後のMEMS駆動型メタマテリアルの実現において重要な基礎技術である。