光空間電界による液晶分子のナノ周期配向制御と光情報処理応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550036
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 小野 浩司 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (10283029)
• キーワード: 液晶 / 高分子 / 偏光 / 回折 / 画像処理 / フォトリフラクティ / ホログラム / フーリエ変換光学系

研究概要

平成12年度〜平成13年度奨励研究(A)(課題番号:10283029)によって、光導電性を付与した液晶材料に干渉光を照射することによって、光空間電界の発生と液晶分子の周期的な再配列によって「分子再配列型フォトリフラクイティブ効果」というメカニズムによってホログラム形成が可能であること、当該材料による高効率な位相共役光発生、などの光情報処理応用実証が行われた。さらに、本研究の研究目的に沿い、実験的・理論的検討を行った結果、以下に示す結果を得た。
(1)高分子と液晶の複合体を用いた周期構造形成において、複合体のモルフォロジー(高分子と低分子液晶の相溶性、低分子分散サイズの大きさ)が大きな影響を与えることがわかり、その影響を定量的に評価し、材料改質への知見を得た。
(2)実時間ホログラム応用として、フーリエ変換光学系を用いて、2次元光画像の空間周波数を選択的に再生することを試みた。
(3)高機能光デバイスへの応用として、偏光ホログラムの手法を用いて、周期的な分子配向を薄膜中に固定化し、回折機能と偏光変換機能を併せ持つ光デバイスを提案した。
これらの結果は、本研究で検討している材料系が、実時間応用から高機能光デバイスまで幅広い応用分野を構築可能である可能性を示唆している。特に、偏光と回折機能は、今後のフォトニクス向けの幅広い応用を示唆しており、産業的な波及効果が期待できる。

研究成果

• [文献書誌] A.Emoto., H.Ono, N.Kawatsuki: "Photorefractive mesogenic composites for optical image processing"Proceedings of SPIE 45rd Annual Meeting at Seatle. 4802. 76-84 (2002)
• [文献書誌] N.Kawatsuki., T.Hasegawa., H.Ono, T.Yamamoto: "Scattering linear polarizer based on a polymer blend of photo-cross-linkable polymer liquid crystal and photoinactive polymer"Chem. Lett. 9. 1256-1257 (2002)
• [文献書誌] H.Ono: "Detailed characteristics of photothermal index change in guest-host liquid crystals"J. Nonlinear Opt. Phys. Mater.. 11. 219-237 (2002)
• [文献書誌] H.Ono, K.Shibata: "Simple determination of thermal and thermo-optical constants of liquid crystals by means of a photothermal self-diffracting technique"Jpn. J. Appl. Phys.. 42. 186-193 (2003)
• [文献書誌] H.Ono., T.Takenori, K.Shibata: "Effects of thermal conductivities of substrates on photothermal self-diffraction from guest-host liquid crystals"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. (印刷中).
• [文献書誌] H.Ono., A.Emoto., N.Kawatsuki, T.Hasegawa: "Self-organized phase gratings in photoreactive polymer liquid crystals"Appl. Phys. Lett.. (印刷中).