バクテリオロドプシンを用いた偏光制御型光スイッチ素子の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650047
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 岡田 佳子 (首藤 佳子) 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (50231212)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富岡 寛顕 埼玉大学, 教育学部, 助教授 (50212072)
• Keywords: バクテリオロドプシン / フォトクロミズム / 偏光記録 / 光スイッチ / 有機非線形材料 / ホログラフィー

Research Abstract

バクテリオロドプシンはバクテリアの細胞膜から単離される色素タンパク質で、光強度だけでなく偏光方向によって異方性を生じるため、偏光ホログラム記録材料として知られている。光の強度(振幅)、位相だけでなく、偏光も情報として利用する、偏光制御型光スイッチ素子を実現するため、入力光の偏光をスイッチすることによって出力光の偏光あるいは強度を制御する方法を提案し、その動作確認を行った。
1.室温でのスイッチング動作の確認
4光波混合光学系で、書き込み光のArイオンレーザの偏光を半波長板を用いて縦・横に変化させ、信号光(He-Neレーザ)の編波面を一定に保ったままで、出力光の偏光を変化させたところ、スイッチング速度はミリ秒のオーダーで高いon/off比が得られた。
2.集光機能をもつスイッチ素子の検討
書き込み光であるArイオンレーザ光の一方に凸レンズを挿入し、平面波と球面波を干渉させ、バクテリオロドプシン薄膜上にゾーンプレートのホログラムを書き込む。これによって信号光(He-Ne)を集光させ、35μmのスポットサイズ(FWHM)と円形の形状をもつ良好な集光特性を得た。さらに書き込み光の一方の偏光を直交させ、信号光の偏光が入力時と出力時で直交することを利用して、exclusive OR(XOR)動作を確認した.今後の課題はさらに異なる波長の信号光および書き込み光の自己位相共役波2次回析光を用いた複雑なスイッチング動作の実現である.

Research Products

• [Publications] Y.Okada-Shudo: "Real-time Image Processing using Polarization Discrimination of Bacteriorhodpsi" Synthetic Metals. 81. 147-149 (1996)
• [Publications] Y.Okada-Shudo: "All-Optical Logic Processor using Polarization Discrimination of Bacteriorhodopsin" Tech.Digest of Conferance on 2nd Japan-France Joint. 39 (1995)
• [Publications] Y.Okada-Shudo: "Holographic zone Plate in Bacterio γhodopsin Film for wave length Division Beam Splitter" Proc.of Third International Conference on Organic Nonlinear Optics.139-140 (1996)
• [Publications] 岡田佳子: "光受容性タンパク質バクテリオロドプシンとは" パリティ. 26-37 (1995)