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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)の偏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。
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向を直交させ、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、exclusiveOR(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。
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