光励起に同調した超高速複素屈折率変化に基づく分子フォトニクスデバイスの構築

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11167242
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 長村 利彦 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (90117200)
• キーワード: 複素屈折率変化 / 空間光変調器 / 光誘起電子移動 / 4,4′-ビピリジニウム / イオン対電荷移動錯体 / フェムト秒レーザー / 過渡吸収スペクトル

研究概要

我々の提案している導波モード薄膜の光励起あるいは光反応による複素屈折率変化に基づく新しい空間光変調器において、今年度は、光応答性薄膜として光誘起電子移動によって可視域にサブピコ秒で立ち上がり、10ピコ秒程度の時定数で減衰する過渡吸収を示す4,4′-ビピリジニウム・ヨージドのイオン対電荷移動錯体高分子を主に用いて、フェムト秒レーザー励起による応答を検討した。空間分解能や回折効率などの性能については、安定なフオトクロミズムを示すスピロピランを導波層に用いて検討を行った。
50nmの金膜上にこの高分子薄膜をスピンコートして作成した導波モード配置でプローブとしてHe-Neレーザー(632.8nm)、書き込み光として400nmのフェムト秒レーザーを用いて、プローブ光反射強度の時間変化が光電子増倍管とデジタルオシロスコープで観測された。632.8nmでは、過渡吸収スペクトルおよびそのKramers-Kronig変換から複素屈折率の実部、虚部とも増加することがわかっている。レーザー照射前は全く吸収がないので、レーザー励起に同調して導波モードによる反射率ディップが増加し広角度側に動く。これにより反射強度が増加する。その立ち上がりは、測定系の時間分解能の1ns程度で、光誘起電子移動による過渡吸収に対応した。しかし、減衰の時定数は約3μsと現在最先端の多重量子井戸空間光変調器と同程度であり、過渡吸収から期待される値よりずっと遅かった。さらに詳しい検討が必要である。

研究成果

• [文献書誌] Toshihiko Nagamura: "Ultrafast reflection control based on photoinduced complex refractive index changes in guided mode thin films containing indium phthalocyanine"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (in press).
• [文献書誌] Toshihiko Nagamura: "All-Optical Parallel Switching in Guided Wave Geometry Including Photochromic Compounds"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 344. 199-204 (2000)
• [文献書誌] Hiroshi Inoue: "Ultrafast dynamics of fluorescence-activated CdS nanoparticles in aqueous solutions by femtosecond transient bleaching spectroscopy"Colloids and Surfaces, A : Physicochemical and Engineering Aspects. 169(1-3). 233-239 (2000)
• [文献書誌] W.-S.Xia: "Spectroscopic studies on molecular interactions of photogenerated tricyanovinylstyrylpyridinyl radicals in acetonitrils at room temperature"Journal of Photochemistry and Photobiology, A ; Photochem.. 136(1-2). 35-40 (2000)
• [文献書誌] Toshihiko Nagamura: "Sensors and Optical Switching"Marcel Dekker, Inc., New York(in press).
• [文献書誌] 長村利彦: "超高速分子光情報処理の将来性"日本ビジネスレポート(株). 15 (2000)