다각형 토로이드 마이크로 광공진기 개발

타나베 연구실에서는 빛을 강하게 가두는 실리카트로이드 미세 광공진기를 다각형으로 실현했습니다. 등방성 에칭, 이방성 에칭, 레이저 리플로우를 조합하여 구조를 제작하고 측정하는 단계까지 진행 중입니다.

기존의 실리카트로이드 공진기는 성능이 매우 높은 반면, 원형이기 때문에 테이퍼 파이버와의 결합 효율을 제어하기 어렵다는 단점이 있었다. 이번에 개발한 8각형 실리카트로이드는 결합 길이를 길게 가져갈 수 있어 안정적인 결합 효율을 기대할 수 있으며, 각 부분이 매끄럽기 때문에 성능도 높게 유지할 수 있습니다. 실리카트로이드 공진기를 이용한 광 주파수 콤이나 미립자 검출 등의 어플리케이션을 실용화하는 데 있어 안정적인 결합은 중요한 요소입니다.

본 성과에서는 (1) 실리콘 희생층 에칭으로 이방성 에칭제인 KOH(수산화칼륨)를 채용하고, 등방성 에칭과 조합하여 구조를 제작하였으며(그림 1), FDTD법으로 해석한 결과, Q = 8.8×106을 얻었다. 또한, 결합에 관해서는 측면 부분과 모서리 부분을 구분하여 결합 효율을 제어할 수 있다는 것을 알 수 있었습니다(그림 2).

본 연구의 일부는 전략적정보통신연구개발촉진제도(SCOPE)의 위탁연구로 수행되었습니다. 또한, 도레이 과학기술 연구비, 게이오대학교 차세대 연구 프로젝트 추진 프로그램의 지원을 받았습니다.