マイクロマシニングによるサブ波長構造制御型効率可変回折光学素子の開発

利用微加工开发亚波长结构控制效率可变衍射光学元件

• 批准号: 15710101
• 负责人: 金森 義明
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15710101/
• 关键词: マイクロマシニング; サブ波長構造; 回析格子; 回折格子

格子周期が入射波長よりも短いサブ波長構造(Subwavelength grating:SWG)は構造に依存した複屈折・有効屈折率特性、入射波との強い結合による共鳴効果を示し、波長選択フィルタ、偏光子、反射防止膜への応用が報告されている。本研究ではマイクロマシニング技術を用いてサブ波長構造の周期を可変制御することにより回折効率の制御を実現するデバイスの開発を目的とする。本年度は、静電アクチュエータを用いてバネ状に形成されたSWGを伸縮させる構造の周期可変SWGを試作し、その光学特性を評価した。製作は次のように行った。まず、Silicon on Insulator(SOI)基板上に電子線描画装置を用いてパターニングを行い、反応性イオンエッチング及び高速原子線エッチングを用いてアクチュエータ及びSWG構造を形成する。最後に可動部下部のシリコン酸化膜層をフッ酸により除去して完成となる。静電アクチュエータは10μm程度の変位量とバネ状に形成されたSWGを引っ張るのに十分な力を発生させるために、コム型アクチュエータとした。製作した周期可変SWGの初期周期は、600nmとした。静電アクチュエータを駆動させることにより(印加電圧:160V)、SWGの周期が715nmへ可変した。デバイスを駆動させつつ、TE偏光入射時の分光反射率特性を計測した。格子周期が600nmから715nmへ変化することにより、波長650nm〜750nmの赤色の波長領域において反射率が減衰した。

Subwavelength grading (SWG) depends on the structure of incident wavelength, refractive index, resonance effect, wavelength selection, polarizer and antireflection film. This study aims to explore the application of wavelength technology in the development of wavelength structure and its control mechanism. This year, we will evaluate the optical properties of the periodic SWG structure formed by the static electricity and the thermal deformation. The production of the second round of the film. The electron beam drawing device on Silicon on Insulator(SOI) substrate is used for the formation of electron beam and SWG structure. Finally, the acid layer on the lower part of the movable part is removed. The static electricity is generated in the range of 10μm, and the SWG is generated in the range of 10 μ m. The initial period of SWG can be changed to 600nm. Electrostatic discharge voltage:160V, SWG period: 715nm Measurement of spectral reflectance characteristics of TE polarized light incident The lattice period is from 600nm to 715nm, and the reflectivity is reduced in the red wavelength range from 650nm to 750nm.

项目成果

小林孝史: "MEMSアクチュエータを用いた周期可変回折格子の製作"2003年(平成15年)秋季 第64回応用物理学会学術講演会 講演予稿集. 3号. 887 (2003)

小林隆：“使用MEMS驱动器制作周期可变衍射光栅”第64届日本应用物理学会学术会议论文集，2003年秋季第3.887号（2003年）

Pitch-variable Subwavelength Gratings Driven by Comb Actuators

由梳状致动器驱动的可变节距亚波长光栅

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of International Conference on Optical MEMS and Their Applications
• 作者: M.Nakamura;M.Ito;T.Kobayashi
• 通讯作者: T.Kobayashi