メソポーラス材料を利用した環境センサーの開発

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本年度は、環境センサー作製の基本となる、光導波路型センサーのセンシング方式の確立に重点を置いて研究を行った。第一に、溶融塩を用いたガラス基板表面へのイオン交換より、ガラス基板に対し、シングルモード型光導波路の作製を行った。第二に、シングルモード型光導波路層内に、レーザー光等で誘起されるTE・TM波を、TE波とTM波に分離するため、RFマグネトロンスパッタ装置により、イオン交換で作製したシングルモード型光導波路上に、この光導波路よりも屈折率の大きな、TiO_2の薄膜光導波路を構築した。この導波路の構築及び、作製条件の最適化を試み、TE波のみ薄膜光導波路内に誘起し、構築区間のみ、TE波、TM波を分離させた。第三に、このイオン交換導波路上に構築した薄膜導波路の上に、多孔質薄膜であるメソポーラス薄膜を作製し、センシング用素子を作製した。このメソポーラス薄膜が被測定ガスに暴露された場合、被測定ガスにより、メソポーラス薄膜の屈折率がわずかに変化する。この変化により、TiO_2薄膜導波路内を伝搬するTE波の位相が変化する。この変化により、暴露前後で、TE, TM波に位相差が生じ、被測定ガスを検出可能となる。第四に、前述したTE, TM波の位相差を測定するため、レーザー光を利用した測定系の構築を行った。TE, TM波の位相差は、導波路からの出射光の偏光状態に現れるため、偏光状態を確認できる系の構築を行った。第五に、ガス暴露を行うため、本系専用のガス暴露チェンバーの設計及び、ガス暴露ラインの設置を行った。以上が、本年度の研究実績の概要であり、センサー評価実験のための系の作製に注力し、研究を行った。