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電気光学高分子を用いた電磁波強度測定技術の構築

研究課題

研究課題/領域番号 11355011
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関東北大学

研究代表者

戒能 俊邦  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (00281709)

研究分担者 谷内 哲夫  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (80260446)
小松 京嗣  東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90261502)
渡辺 明  東北大学, 反応化学研究所, 助教授 (40182901)
研究期間 (年度) 1999 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
37,130千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 2,130千円)
2002年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2001年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2000年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
1999年度: 25,500千円 (直接経費: 25,500千円)
キーワード電磁波測定 / 電気光学高分子 / 接合光導波路 / トリシアノフラン / 光導波路型センサー / 光導波路 / 電磁波センシング / フォトプロセス / フォトブリーチング / トリシアノフラン環 / ポリアリルエーテル / 複屈折 / 電気光学ポリイミド / FOTOPUROSESU / UV硬化エポキシ樹脂 / ポリアリルエーテ / 偏波依存性 / 電磁波強度検出 / アゾ色素 / マトリクス高分子 / チアゾール / 電磁波強度検出素子 / 高分子光導波路 / マトリックス高分子 / 分極処理 / ヘテロ芳香環 / 薄膜
研究概要

本研究は、電磁波強度測定技術として、従来から検討されている結晶材料を用いた技術ではなく、電気光学高分子を用いた技術の構築に関する。特に、極めて大きな光非線形性を有するトリシアノフラン系アクセプタを有する非線形光学分子を結合した電気光学高分子の合成と、その光導波路化、および高分子系の電磁波強度測定材料としての妥当性について報告する。
高い電気光学効果を有する高分子の合成については、高アクセプタ性を有する新規電気光学高分子数種類を合成した。電磁波強度検出用素子として、感度向上の観点からトリシアノ基を有するフラン環をアクセプタとしたアゾ色素をPMMAおよびポリアリルエーテルの側鎖に結合した新規高分子を開発した。ベンゼン環をチアゾール環に置換え、吸収の長波長シフト化による光非線形性の向上を実現した。従来のトップレベルにある類似化合物に比べ、3倍の性能改善を確認した。ポリアリルエーテルをマトリックスとした場合は耐熱性にも優れ、100℃の使用条件でも長期的に安定であるため、電磁波センシング用高分子として信頼性を合わせ持った材料といえる。熱安定性のある電気光学高分子としては、ポリイミドをマトリックスとした系についても検討を行った。
新構成の電磁波検出装置については、電気光学高分子における偏光回転を活用した電磁波強度測定を考え、基本検討として、可視〜近赤外波長領域(650nm〜900nm)での優れた電気光学効果を非線形光学特性評価によって基本構造を確認した。また光導波路型センシングを前提とし、チャネル導波路素子および薄膜導波素子の各々について、基本性能を把握した。
電磁波強度検出用光導波路素子の例として、ポリイミドをベースとした電気光学高分子の光導波路化を行った。光透過性に優れる高分子と組み合わせ、電磁波センシングを行う部分をポリイミド光導波路、それ以外の部分を透明高分子光導波路とする構造を設計・作製した。クラッド用高分子として、紫外線照射による架橋反応で耐熱性が得られるエポキシ樹脂(UV硬化エポキシ)を用いたところ、良好な接着性、加工性が確認できた。フォトリソグラフィープロセス+反応性イオンエッチングによる光導波路化にあたり、レジスト溶剤による電気光学ポリイミドのダメージを避けるためにPVAをバッファ層とした技術を採用し、また、特に紫外線硬化型エポキシ樹脂を透明光導波路部に用い、接合構造の光導波路素子を実現した。センサー構造としては、光ファイバーを組み込むことが必要である。
このように本研究では、電気光学高分子を用いた電磁波センサー作製の見通しを明らかにした。本研究課題の推進により、新しい高分子光機能導波路型デバイスが実現できた。電磁波強度検出用素子としては、今後、光導波路のMZ構造化、およびアンテナ取り付けなどが課題である。

報告書

(5件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2002 2001 2000 その他

すべて 雑誌論文 (9件) 文献書誌 (13件)

  • [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Novel Side-Chain Nonlinear Optical Polymers with Furan Derivative as an Acceptor2002

    • 著者名/発表者名
      A.Kaneko
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys 41

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Synthesis and Characterizatin of Novel Side-Chain Nonlinear Optical Polymers with Furan Derivative as an Acceptor2002

    • 著者名/発表者名
      A.Kaneko
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys 41

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Synthesis and optical properties of azo dye attached novel second order NLO polymers with high thermal stability2001

    • 著者名/発表者名
      T.Ushiwata
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE 4279

      ページ: 17-24

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fabrication of Nonlinear Optical Waveguide2001

    • 著者名/発表者名
      T.Kaino
    • 雑誌名

      Ferroelectrics 257

      ページ: 13-26

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Polymers for Optical Transmission and Optical Signal Processing2000

    • 著者名/発表者名
      T.Kaino
    • 雑誌名

      Reports on Progress in Polymer Physics in Japan 43

      ページ: 433-466

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fabrication of refractive index grating into azo-dye-containing polymer films by irreversible photoinduced bleaching2000

    • 著者名/発表者名
      T.Hattori
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 87(3)

      ページ: 3240-3244

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Waveguide fabrication using organic nonlinear optical materials2000

    • 著者名/発表者名
      T.Kaino
    • 雑誌名

      J. Opt.A : Pure Appl. Opt 2

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Polymers for Optical transmission and Optical Signal Processing2000

    • 著者名/発表者名
      T.Kaino
    • 雑誌名

      Reports on Progress in Polymer Physics in Japan 43

      ページ: 433-466

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Waveguide fabrication using organic nonlinear optical materials2000

    • 著者名/発表者名
      T.Kaino
    • 雑誌名

      J.Opt.A : Pure Appl.Opt 2

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro KANEKO, Etsuya OKAMOTO, Toshikuni KAINO: "Synthesis and Characterization of Novel Side-Chain Nonlinear Optical Polymers with Furan Derivative as an Acceptor"Jpn. J. Appl. Phys. 41(5B). L559-L551 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Takami USHIWATA, Etsuya OKAMOTO, Toshikuni KAINO: "Development of Thermally Stable Novel EO-polymers"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 374. 303-314 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 戒能 俊邦: "モノリシック集積型高分子光デバイスの開発動向"光学. 31(2). 72-80 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Takami USHIWATA, Etsuya OKAMOTO, Kyoji KOMATSU, Toshikuni KAINO: "Synthesis and optical properties of azo dye attached novel second order NLO polymers with high thermal stability"Proc. SPIE. 4279. 17-24 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 戒能 俊邦: "有機光導波路材料技術の動向"電子情報通信学会論文誌. J84-C(9). 744-755 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 戒能 俊邦: "高分子光導波路材料・技術の新展開"未来材料. 1(9). 13-23 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 戒能 俊邦: "光と化学の辞典"丸善. 5 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hattori,T.Kaino et al.: "Fabrication of refractive index grating into azo-dye-containing polymer films by irreversible photoinduced bleaching"J.Appl.Phys. 87・7. 3240-3244 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Kaino: "Waveguide fabrication using organic nonlinear optical materials"J.Optics A : Pure Appl.Opt. 2. R1-R7 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] I.Liakatss,T.Kaino et.al: "Photobleaching Mechanism studies on Side-chain Polyimides"Nonlinear Optics. 25. 241-246 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ushiwata,Y.Kaino 他: "Synthesis and optical Properties of Monodisperse side-Chain Electro-Optic Polymers"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 327. 13-18 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 服部、戒脳他: "フォトブリーチングによるアゾ高分子導波路へのグレーティングの形成とその結合特性"信学技報. OME-99-23. 1-6 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hattori,T.Kaino 他: "Fabrication of refractive index grating into azo-dye-attached EO polymer film by photobleaching"Proc. SPIE. 3796. 320-327 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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