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位相共役波発生効率の偏光特性および時間応答特性は、位相共役波の偏光特性・記録特性を利用した実時間光情報処理デバイスへの応用において最も基礎的な特性となるものである。本研究では、有機色素分散薄膜における飽和吸収を利用した位相共役波発生効率に注目し、色素のエネルギー準位を4準位系で近似したモデルに基づく解析結果と実験結果を比較することにより、位相共役波の特性を明らかにすることを目的とし、非線形透過率、位相共役波の偏光依存性および時間応答特性の測定を行った。その結果、以下のような知見が得られた。
1. 非線形透過率および位相共役波の過渡応答特性を測定した結果、光照射および光強度に依存する過渡応答の変化が観測された。それらの特性と同時に燐光と位相共役波の記録成分の特性を測定した結果、その原因が湿度や薄膜乾燥時の残留溶媒の影響によるものであることが分かった。また、これらの影響は薄膜作成時の乾燥条件や試料の保管条件に注意することにより除去できることが分かった。
2. 上記の点に注意して縮退4光波混合による位相共役波発生効率のポンプ光強度依存性を、ポンプ光とプロープ光を平行に偏光させた場合と直交させた場合で測定した。これらの結果を上記のモデルに基づいて解析した偏光特性と比較した結果、種々の条件の下で解析結果は実験結果を非常によく説明できることが分かった。また、偏光特性の応用上重要なベクトル位相共役波の発生条件についても理論的な予測と実験結果は一致した。
3. 位相共役波を用いた実時間干渉法への応用において、最適な薄膜パラメータや実験条件を予測して干渉実験を行ったところ、ほぼ所望の結果が得られた。
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