磁性ガ-ネット膜による低損失な導波路製作及び光増幅に関する研究

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光アイソレータ等の非相反素子を製作するために必要な材料である磁性ガ-ネット膜は、スパッタエッチングを施してリブ導波路を製作すると極めて大きな損失を有し、光の導波が困難となる。導波路形素子実現のため、膜の特性を損なわない三次元加工プロセスを一刻も早く確立することが望まれる。本年度は、磁性ガ-ネット膜の損失増加の機構を調べること、及び損失増加を抑制するための導波路製作方法の確立を目的として研究を行ったので、以下にその成果を述べる。1.損失増加の機構の分析磁性ガ-ネット膜に金属マスク上からスパッタエッチングを施し、膜表面に存在する構成元素の結合状態の変化を共同利用のX線光電子分光装置により分析した。結果より、エッチング時のイオン衝撃により金属マスク下部において生じた酸素欠損が構成元素である鉄イオンの化学状態を変化させ、鉄イオンの価数を三価から二価に還元して光伝搬損失を増加させることが判明した。この変化は二種類の組成の希土類鉄ガ-ネットについて確かめられ、鉄イオンをもつ全てのガ-ネット材料について現れる効果であると推察される。2.損失増加を抑制するための製作過程の確立金属マスクの代わりに、SiO_2をマスクとしてガ-ネット膜をスパッタエッチングするように製作過程を改良した。この過程により製作した直線リブ導波路は金属マスクを用いた場合より大幅に損失が低減し、実際の素子製作に応用できることが判明した。