大きな分子分極率を有するポリマーの設計と双極子配向制御

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07246105
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 宮田 清蔵 東京農工大学, 大学院生物システム応用科学研究科, 教授 (90015066)
• 研究分担者: 渡辺 順次 東京工業大学, 工学部, 教授 (90111666) ; 緒方 直哉 上智大学, 理工学部, 教授 (40053574)
• キーワード: 非線形光学効果 / ポッケルス効果 / ゾーン延伸分極処理 / 液晶性高分子 / 光波マニピュレーション / 光変調器 / 高分子

研究概要

近年、情報ハイウェイ、光ローカルエリアネットワークに代表されるように情報交換や、高速情報処理システムの整備が社会的課題となっている。このような高速処理を実現するためには光の振幅・位相の時間的マニピュレーションデバイス、超高速EO光変調デバイスが必要とされている。有機材料は比誘電率が低いことから、超高速・広変調帯域デバイス構築の可能性を秘めている。そこで本研究では、「振幅・位相のマニピュレーション」を行うために必要な「大きな分子超分極率を有するポリマーの設計と双種子の配向制御を目的とする。ゾーン延伸分極処理あるい液晶場を利用しての配向制御を行うことにより、大きな非線形光学定数を有し、かつ安定性の良い画期的な非線形形光学ポリマーを開発する。さらに、その光変調特性を確認し、デバイス作製に必要な基礎的知見を得る。
本研究によって以下のような知見が得られた。
1.βxyyの大きな2次元型電荷移動分子をMOPAC-PM3法などの分子化学計算を用いて設計した。特にアゾメチン系の色素の分子超分極率は、Dispersed Red1のβの3倍の値を有していることが判明した。
2.βxyyの大きな発色団を導入した主鎖型高分子は、分極処理後も極めて安定な非線形光学特性を有していることを見いだした。
3.ゾーン延伸分極処理により極めて高度に色素が配向したフィルムが得られた。
4.分子軸方位に大きな分子超分極率を有する主鎖型液晶ポリマーを溶融重縮合により合成した。これらの液晶は主鎖方向のみならず、膜厚方向にも非線形分極が発現するCSの対称性を有していることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] X.T.Tao: "Phase-Matched Second-Harmonic Generation in Poled Polymers by the use of Birefringence" Nonlinear.Opt.15. 415-418 (1996)
• [文献書誌] S.Fujita: "Phase-Matched Second-Harmonic Light in Fire-Layer Waveguide with Inrersion of Nonliner Optical Susceptibilities" Nonlinear.Opt.15. 493-496 (1996)
• [文献書誌] T.Watanabe: "Nematic Liquid Crystals with Polar Ordering Formed from Simple Aromatic Polyester" Jpn.J.Appl.Phys.35. L505-L507 (1996)
• [文献書誌] J.C.Kim: "Control of Three-Dimensional Refraotiue Indices by Both Drawing and Poling of Functionalized Phenoxy Side-Chain Polymers" Macromolecules. 29. 7177-7185 (1996)
• [文献書誌] J.C.Kim: "Preperation of Retardation Film for Supertwisted Nematic Liquid Crystal Display by Drawing and Poling" Jpn.J.Appl.Phys.36. 232-238 (1996)
• [文献書誌] S.Miyata: "Recent progress of organic nonliner optics in Japan" Synth.Met.81. 99-115 (1996)
• [文献書誌] T.Watanabe: "Apolymeric five-layer nonlinear optical waveguide with a large dimension tolerance and large overlap integural for made conversion phase-matching" Opt.Commun.123. 76-82 (1996)
• [文献書誌] M.Talukder: "Study on Conformations of Polymaric Langmuir-BLodgett Films Prepared by Using Kuha type and Moring wall type deposition Systems" Nonlinear.Opt.15. 77-80 (1996)
• [文献書誌] T.Watanabe: "Nonlinear Optical Properties of Poly (p-Phenylene) Derivatives" Nonlinear.Opt.15. 259-262 (1996)
• [文献書誌] T.Watanabe: "Molecalar Design of Nonlinear Optical Molecules and Polymers Based on Two-Dimensional Charge Transfer Characteristics" Nonlinear.Opt.15. 327-334 (1996)
• [文献書誌] J.C.Kim: "Effect of chromophore density on linear and nonliner optical properties of phenoxy functionalized Side chain polymers" Nonlinear.Opt.15. 379-382 (1996)
• [文献書誌] T.Watanabe: ""Measurement techniques for refractive index and second-order optical nonlinearities" in Nonlinear Optics of Organic Molecular and Polymeric Materials" CRC.Press,Inc.,Boston, 32 (1996)
• [文献書誌] T.Watanabe: ""Phase-matched second harmonic generation in organic materials" in Nonlinear Optics of Organic Molecular and Polymeric Materials" CRC.Press,Inc.,Boston, 40 (1996)
• [文献書誌] H.S.Nalwa: "Nonlinear Optics of Organic Molecular and Polymeric Materials" CRC Press,Inc.,Boston, 885 (1996)
• [文献書誌] H.S.Nalwa: ""Organic materials for second-order nonlinear optics" in Nonlinear Optics of Organic Molecular and Polymeric Materials" CRC Press,Inc.,Boston, 262 (1996)