| 研究課題/領域番号 |
11355011
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| 研究機関 | 東北大学 |
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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)
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| 研究分担者 |
小松 京嗣 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90261502)
谷内 哲夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (80260446)
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| キーワード | 電気光学高分子 / 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 |
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| 研究概要 |
本年度は電気光学高分子を用い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ノ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。特に、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向上を図った。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。特に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。このマトリックス高分子は、ベンゾニトリルとビスフェノール化合物を反応させたものであり、ベンゾニトリル部に光非線形色素を100mol%結合できる。色素を結合しても0.4dB/cm前後の低損失性を有し、屈折率の偏波依存性(複屈折)も小さい。これらの特性は電磁波センシングにおいて重要なため、この高分子の更なる性能向上を図った。ビスフェノール化合物としてフェノールフタレイン誘導体に着目し、アミド構造の導入によってガラス転位温度を従来のトップデータ204℃にくらべ15℃ほど改善できた。低複屈折実現についてはまだ改良の余地が有る。
一方、電磁波センサー作製のため本電気光学高分子の光導波路化を行った。通常のフォトプロセス+反応性イオンエッチングによって、良好な光導波路の構築が確認できた。さらにフォトブリーチングによって屈折率が制御可能であることを明らかにし、簡便な手法で光導波路作製を実現した。しかしこの電気光学高分子単独の光導波路では、光路長増大に難点が有り、センサー全域をカバーすることは難しい。そこで、耐熱性、光透過性に優れるエポキシ樹脂と組み合わせ、電磁波センシングを行う部分を電気光学高分子光導波路、それ以外の部分をエポキシ光導波路とする構造をとした。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。ただしセンサー構造として光ファイバーを組み込むことが必要であり。実装構造の最適化が近々の課題である。現在、電磁波強度検出用素子として、MZ構造あるいはディジタルY分岐構造の光導波路作製を進めている。
このように本研究では、電気光学高分子を用いた光導波路型センサー作製の見通しを明らかにした。
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