屈折率分布の自在制御によるルゲート薄膜フィルタの開発とインライン集積化

1.ルゲートフィルタの作製と評価a-SiO_x:H膜は広い屈折率制御範囲1.6〜3.6を有し、数100nm広帯域波長フィルタ材料に適することを前年度見出した。今年度、広帯域性を活かしたユニークなスペクトル特性をもつルゲートフィルタの作製と改良に取り組んだ。(1)リニア型ルゲートフィルタ:波長1300〜1800nmにて反射率0〜100%リニアに変化するルゲートフィルタの設計と作製を新たに行った。反射率変化のリニアリティを保持するのに適切な設計関数を提案して屈折率分布を設計した。屈折率変化の連続性並びに低屈折率の再現性を得るため基板温度モニタを導入することでフィルタを作製した。波長1290〜1650nmにて反射率0〜82%、リニアリティ精度1%以内の良好な特性を得た。また耐環境試験として温度サイクル試験を行いスペクトル特性に有意な劣化が生じないことを確認した。(2)マルチステップ型ルゲートフィルタ:波長1260〜1675nm、O・E・S+C・Lバンドごとに異なる反射率をもつルゲートフィルタを前年度に試作した際に各バンドの平坦性に改善の必要が残っており、今年度は平坦部のスペクトル形状の改善に取り組んだ。隣接バンド間の反射率変化をわずかに緩やかにすることで各バンドの平坦性を50〜75%向上できることを見出し、フィルタを作製して平坦部の改善効果を確認できた。2.光導波路へのインライン集積化ルゲートフィルタを実用化するためチップ化して光導波路へアライメントフリーのインライン集積を試みた。カリウムイオン熱拡散TEC導波路(熱拡大したコアの直径約50μm)を作製し、1mm幅の溝加工を施した。また0.5mm厚のフィルタを4mm角にチップ化した。導波路集積化したフィルタの挿入損失を測定して約4.1dB(導波路の吸収損2dB、TEC化による伝搬損1dB、溝における回折損1dB、フィルタの吸収損0.1dB)を得た。導波路の小型化、溝幅の最適化により挿入損失は低減可能と考えている。

1.ルゲートフィルタの作製と評価a-SiO_x:H膜は広い屈折率制御範囲1.6〜3.6を有し、数100nm広帯域波長フィルタ材料に適することを前年度見出した。今年度、広帯域性を活かしたユニークなスペクトル特性をもつルゲートフィルタの作製と改良に取り組んだ。(1)リニア型ルゲートフィルタ:波長1300〜1800nmにて反射率0〜100%リニアに変化するルゲートフィルタの設計と作製を新たに行った。反射率変化のリニアリティを保持するのに適切な設計関数を提案して屈折率分布を設計した。屈折率変化の連続性並びに低屈折率の再現性を得るため基板温度モニタを導入することでフィルタを作製した。波長1290〜1650nmにて反射率0〜82%、リニアリティ精度1%以内の良好な特性を得た。また耐環境試験として温度サイクル試験を行いスペクトル特性に有意な劣化が生じないことを確認した。(2)マルチステップ型ルゲートフィルタ:波長1260〜1675nm、O・E・S+C・Lバンドごとに異なる反射率をもつルゲートフィルタを前年度に試作した際に各バンドの平坦性に改善の必要が残っており、今年度は平坦部のスペクトル形状の改善に取り組んだ。隣接バンド間の反射率変化をわずかに緩やかにすることで各バンドの平坦性を50〜75%向上できることを見出し、フィルタを作製して平坦部の改善効果を確認できた。2.光導波路へのインライン集積化ルゲートフィルタを実用化するためチップ化して光導波路へアライメントフリーのインライン集積を試みた。カリウムイオン熱拡散TEC導波路(熱拡大したコアの直径約50μm)を作製し、1mm幅の溝加工を施した。また0.5mm厚のフィルタを4mm角にチップ化した。導波路集積化したフィルタの挿入損失を測定して約4.1dB(導波路の吸収損2dB、TEC化による伝搬損1dB、溝における回折損1dB、フィルタの吸収損0.1dB)を得た。導波路の小型化、溝幅の最適化により挿入損失は低減可能と考えている。