DNA機能材料を用いた光IPルーチング用光信号処理デバイスの研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550304
• Research Institution: Chitose Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 吉田 淳一 千歳科学技術大学, 光科学部, 教授 (40316295)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 王 麗莉 千歳科学技術大学, 光科学部, 訪問研究員 ; 張 公儉 千歳科学技術大学, 光科学部, 助教授 (00305955) ; 小林 壮一 千歳科学技術大学, 光科学部, 教授 (80326595)
• Keywords: 光IP / フォトニックネットワーク / 光デバイス / 有機材料 / 光導波路 / 非線形材料 / 光論理素子 / 波長変換

Research Abstract

本プロジェクトは北海道で豊富に捕れるサケのうち使い道が無くほとんが廃棄されている白子に着目し、そこから抽出したDNAを用いて光学に応用できる機能性薄膜を用いた光デバイスを作製する研究である。DNA-界面活性剤複合体を形成したDNA高分子を用いて作製したDNA-脂質薄膜にスピロピランをドープすることにより、ホストとして通常用いられているPMMAの場合に比べ数倍以上強い蛍光を観測し、同時にスピロピラン固有の顕著なホトクロミック効果を観測した。一方、光デバイスとして望ましい動作特性を得るためには、スピロピラン等のドーピング色素とホストとしてのDNAのお互いの濃度に対する吸収・蛍光条件の最適化が必要なところから、急高度および蛍光強度とDBA/色素濃度の検討を行った。ホトクロミズムはスピロピラン分子の構造変化によりもたらされており、この現象を用いて波長変換が可能である。また、構造変化に伴う屈折率変化を詳細に評価した結果、DNAおよびスピロピランの濃度依存があるが概ね0.2-0.3%の変化であることが判明した。これはDWDM数チャンネル分をカバーする波長選択フィルタとして機能することが分った。これと平行して光導波路加工法の基礎検討としてスピンコートによる薄膜形成を詳細に検討し、数ミクロンの膜形成条件を確立した。以上の述べたように、平成14年度は主に材料科学の面からDNA-脂質薄膜の光学パラメータの測定および導波路加工法の検討を行い、デバイス光学の面からホトクロミック光学色素をドープしたDNA-脂質薄膜において波長変換デバイスの可能性を検討した。次年度は、14年度の結果を用いて導波路デバイスの作製を行うとともに、3次非線形光学材料をドープした光カー効果を用いた論理素子の検討を行う。

Research Products

• [Publications] 王麗莉, 張公倹, 小林壮一, 吉田淳一: "Nonlinear optical materials derived from biopolymer(DNA)-surfactant-Azo dye complex"Proceedings of Asia Pasific Optical and Wireless Communications Conference (October 2002, Shanghai, China). 4905-68. (2002)
• [Publications] 吉田淳一他(分担執筆): "光通信技術の最新資料集6 (p187-190を執筆)"オプトロニクス社. 295 (2002)
• [Publications] 王麗莉, 張公倹, 吉田淳一他(分担執筆): "Nanotechnology toward the Organic Photonics (p373-384を執筆担当)"GooTech社. 384 (2002)