主鎖型液晶高分子の非線形光学挙動に及ぼす電場印加の効果とその光学素子化への応用

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09222213
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 浅田 忠裕 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10025934)
• Keywords: 2次非線形光学効果 / 主鎖型液晶性高分子 / NLO材料 / トランス・バース型セル / 液晶状態 / 直流電場 / ドメイン反転疑似位相整合 / 積層構造

Research Abstract

我々が先に見出した強い2次非線形光学効果(SHG)を示す主鎖型サーモトロピック液晶性高分子について、NLO材料として有効な加工法を検討した。主鎖型液晶性高分子で大きい光非線形性を有するものは、耐久性のある良好な非線形光学材料となりうることが期待される。2-hydroxy-6-naphthoic acid(HNA)と4-hydroxy-benzoic acid(PHB)を成分とする共重合ポリエステルは主鎖型液晶性高分子であって2次非線形光学効果が大きい。これまでの研究結果から、PHB・HNA(-30-50:70-50)(モル比)のものが液晶性に富んでおり、製膜もしやすく光非線形材料として適していることを見出している。ただの機械的製膜のみによってかなりの程度(5pm/V)のSHGが発現する。より高い非線形光学定数を有する高分子フィルムを得る目的で、サンドウイッチ型セル、トランス・バース型セルを用い、種々の条件で液晶状態における試料に直流電場を印加し、また、コロナ・ポーリングを施し、フィルムに加工した。また、トメイン反転疑似位相整合の可能性についても検討した。液晶状態からの引き出し法によって、比較的表面の滑らかな、かつ均質なフィルムが多量に得られるので、このような機械的製膜法によるフィルムを用いた高効率SHG発現体を得る試みを行った。フィルムは約10-12ミクロンの厚さのものが得られる。このような機械配向フィルムにおいて分極方向がどちらが正か負かは決定しなくても、機械方向とその逆の方向は反対の符号を持つものと推察される。そこで、このフィルムをカットし互いに機械方向をを逆転させ積み重ね、反転方向のドメインの積層構造が出来上がる。界面の散乱を避けるために屈折率液を用いた。これにより、SH光強度は一枚の8-10倍に達することを認めた。
*:例、特開平 9-230401(光第2高調波を発生する有機化学材料、及びこれを用いた光学部品)

Research Products

• [Publications] Tadahiro Asada: "Nonlinear Optical Properties of the Thermotropic Liquid Crystalline Main-Chain Polymers(Aromatic Polyesters)" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 299. 85-90 (1997)
• [Publications] Tadahiro Asada: "Nonlinear Optical Properties of the Main-Chain Type Liquid Crystalline Polymers" Proceedings of SPIE,Liquid Crystals. 3143. 116-127 (1997)
• [Publications] Tadahiro Asada: "Nonlinear Optical Properties of the Main-Chain Type Liquid Crystalline Polymers and Electric Fields" Molecular Crystals and Liquid Crystals. (to be publishec). (1998)