ビーム伝搬法による金属光導波線路の導波特性の解明と光機能素子への応用

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前年度は,金属光導波線路の応用として,モード変換を利用した分岐型偏波分割器を提案した.他方,偏波を分割するには,モード変換でなく複屈折性を利用する方法も考えられる.本年度は,複屈折性を利用し,TM波に対して低損失な結合導波路型偏波分割器を取り上げた.偏波分割特性を改善するため,金属膜が装荷された導波路のコア幅をわずかに広げる方法を提案し,諸特性を明らかにした.まず,両導波路のコアが同一である従来構造の特性を評価し,コアが同一の場合には,TE波のクロストークが高くなり,金属膜がない導波路側での消光比が低くなることを示した.そして,十分な偏波分割特性の得られない理由が,金属膜が装荷された導波路でのTE波の位相定数が金属膜のない導波路での位相定数に比べわずかに低くなるためであることを指摘した.次に,位相整合条件を満たすため,金属膜が装荷された導波路側のコア幅をわずかに広げた.結果として,両導波路のコアが同一である従来構造に比べ,低いクロストークと高い消光比が得られることを見出した.このとき,TE及びTM波で97%以上の高い結合効率が得られることを示した.これらの詳細な議論をIEEE/OSAの論文誌で行った.更に,金属を部分的に装荷したTE透過型光導波路を取り上げ,3次元構造の固有モード特性の評価も行っている.3次元虚軸ビーム伝搬法から得られる結果をMarcatiliの方法から得られる結果と比較し,最小伝搬損が波長0.633μmのとき約4dB/mmであることを見出した.これらの成果の一部を国際会議(Conference on Lasers and Electro-Optics)にて報告した.最終的に,平成17〜19年度に得られた研究成果を博士論文にて報告した.