単結晶蛍石の超精密旋削加工を用いた微小光共振器の開発

摘要

現存の電気信号処理に代わり，理論的にエネルギーロスのない次世代回路として注目を集めている全光信号処理回路には，光を閉じ込める機能を有するWGM型微小光共振器(以下，微小光共振器)が必要である．製造プロセスの観点から，微小光共振器の材料としてシリカが広く利用されているが，より高性能にするためには，光学特性に優れた単結晶蛍石を用いることが理想である．一方，単結晶蛍石は結晶異方性を持つため，MEMS プロセスを中心とした化学的加工法を適用することが困難であり，形状精度，加工面品位を両立するためには，超精密切削加工法が唯一可能性のあるプロセスである．しかし，超精密切削加工においても結晶異方性の影響は問題となり，場合によってはクラックの発生に伴う光の分散が生じ，共振が起きない．故に，結晶学に基づいて高加工面品位を満たすナノ切削を施さない限り，高性能な単結晶蛍石の微小光共振器は開発できない．著者らは先行研究で，すべり系，へき開に基づいた単結晶蛍石の加工特性解析を行い，超精密切削，旋削におけるクラック生成メカニズムを明らかにしてきた．その結果を受け，本研究では結晶異方性を考慮した延性モード超精密旋削加工を行い，微小光共振器の作製及びその性能評価を行った．