光ポーリングにより誘起される周期型χ^<(2)>構造と光デバイスの創製

Research Project

Project/Area Number	13022239
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Kyoto Institute of Technology
Principal Investigator	堤直人京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (50172036)
Project Period (FY)	2001 – 2002
Project Status	Completed (Fiscal Year 2002)
Budget Amount *help	¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,900,000) Fiscal Year 2002: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000) Fiscal Year 2001: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	高分子のX^<(2)>極性構造制御 / 位相整合 / 光学的非線形現象 / 基本波と2倍波との3次の干渉光 / 光導波路オプティカルポーリング / octupolar成分
Research Abstract	ホストポリマーとしてPMMAを用い,溶液キャスト法により532nmに吸収がないNLO色素tris(8-quinolinolato)-aluminum(Alq)をドープしたフィルムを調製した.レーザー光源にはContinuum社製Model Surelite-10ナノ秒Nd:YAGレーザー(1064nm,320mJ,7nsパルス幅)を用いた.基本波(1064nm)の2倍波(532nm)を発振させるためKTP結晶を用い,それらの干渉波を試料に照射してオプティカルポーリングを行った.WinMopacの計算より,Alqの双極子モーメント(μ)は12.8D,超分子分極率(β)は25.8×10^<-30>esuであった。オプティカルポーリング後のAlqフィルム試料に生じるX^<(2)>構造の異方性を検討するため次のような測定を行った.まず基本波の入射光をAlqフィルム試料に対し垂直に回転させ,発振したSHGの偏光特性解析を行った.このpolarizer rotation測定の結果をフィッティングすることによりX^<(2)>テンソル成分が得られた.さらに各偏光子を固定したsample rotation測定の結果をフィッティングすることよりオーダーパラメーターA_1(双極子モーメントによる寄与)とA_3(オクチュポーラー成分による寄与)の比A_1/A_3=25/2が得られた. 次に,光路長の長い試料のオプティカルポーリングを目的として,光導波路モードオプティカルポーリングを行った.光導波路形成にはプリズムカップリング法を用いた.基本波と2倍波の干渉光を導波路モードアングルθ"で入射させることによりフィルム内に導波路を形成させることができる.干渉光が導波路内を伝播することにより導波路内にX^<(2)>構造が形成され,そこからのSHGを検出した. 通常の共鳴型オプティカルポーリングでは,2倍波の波長領域に色素の吸収があるために,ポーリングに可能なフィルム厚は1μm以下と制限されていたが,今回の非共鳴型オプティカルポーリングではフィルム厚の大きい試料(40μm)からSHGを観測することができた.さらに、光路長を9mmまでに長くした光導波路オプティカルポーリングの結果をFig.3に示す.これより,2倍波波長に吸収がほとんどないNLO色素を用いた系について、オプティカルポーリングによる双極子の配向制御および長距離のX^<(2)>構造形成が可能であることが明らかになった.