ゼロモード導波路照明システムのコスト削減とサイズ縮小のために、回折格子、光導波路およびゼロモード導波路のオンチップ集積を設計および完成し、集積チップのマイクロナノ構造および性能を検証した。時分割有限差分法を用いて集積チップのシミュレーション設計を行い、マイクロナノ加工手法に基づきオンチップ回折格子、光導波路およびゼロモード導波路アレイ構造を作製し、微細構造を特徴付け、蛍光微小球を用いてチップの性能を検証した。蛍光微小球テストにより、作製した集積チップが蛍光微小球の有効な励起を実現できることを確認した。微細構造の特徴付けにより、回折格子の周期は(352.8±2.6) nm、歯幅は(155.3±2.4) nm、エッチング深さは(67.8±3.5) nmであった。光導波路コア層の幅は(504.05±10.35) nm、高さは(184.9±8.9) nmであり、ゼロモード導波路の直径は(200.2±6.4) nm、深さは(301.3±7.6) nmで、設計要件を満たしている。チップサイズは22 mm×22 mmで、最小線幅は155 nmである。8個の回折格子、約1000個の光導波路、数十万個のゼロモード導波路アレイ構造のオンチップ集積により、ゼロモード導波路の照明に対してコンパクトかつ効果的なソリューションを提供する。

集積光学;光導波路;回折格子;ゼロモード導波路アレイ