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

2003 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 / ホログラム / 回折素子 / フーリエ変換 / 画像処理 / 偏光 / 光架橋

研究概要

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が実現されることが見出されている(分子再配列型フォトリフラクティブ効果)。また、機能性色素をドープした液晶では、液晶分子配向の光波制御により巨大な非線形光学効果が発現することも見出されている。また、このような実時間的な効果ではなく、液晶材料の光架橋機能を付与することで、熱的に安定な偏光回折素子の形成が可能であることがわかっている。このような種々の光波制御分子配向制御についてナノレベルを標榜した制御技術の検討と光情報処理分野への応用を目指した結果、光機能性液晶を用いた以下の成果を挙げることができた。
(1)実時間ホログラムによる光画像の空間周波数実時間選択再生の実証
(2)非線形フーリエ変換光学系による画像の明暗反転実時間処理の実証
(3)高分子と液晶の複合化による分子再配列型フォトリフラクティブ効果の高効率化とメカニズム解明
(4)液晶への光制御型凹凸レンズの形成とメカニズム解明
(5)光架橋性液晶高分子への偏光ホログラム形成と偏光変換回折素子への応用実証
これらの諸実証によって、光波の情報処理への高度応用にとって、液晶の光波分子配向制御技術が大きな役割を果たすことが示された。特に、上記(5)に示した、光架橋性液晶高分子を用いた偏光変換回折素子については、光波の回折と同時に偏光状態の変換を行うという従来の回折素子に無い機能を付与した熱的に安定な光学素子を始めて実現したものであり、高速・高密度ホログラム記録だけでなく、光ヘッドに用いる回折素子や、液晶表示素子を高機能化する機能性フィルムなどへの応用が期待される。

研究成果

• [文献書誌] H.Ono, A.Emoto, N.Kawatsuki, T.Hasegawa: "Self-organized phase gratings in photoreactive polymer liquid crystals"Applied Physics Letters. 82. 1359-1361 (2003)
• [文献書誌] N.Kawatsuki, T.Hasegawa, H.Ono, T.Tamoto: "Formation of polarization gratings and surface relief gratings in photo-cross-linkable polymer liquid crystals by polarization holography"Advanced Materials. 15. 991-994 (2003)
• [文献書誌] H.Ono, H.Shimokawa, A.Emoto, N.Kawatsuki: "Photorefractive liquid crystal-polymer dispersion with different morphology"Journal of Applied Physics. 94. 23-30 (2003)
• [文献書誌] H.Ono, A.Emoto, F.Takahashi, N.Kawatsuki, T.Hasegawa: "Highly stable polarization gratings in photo-cross-linkable polymer liquid crystals"Journal of Applied Physics. 94. 1298-1303 (2003)
• [文献書誌] H.Ono, A.Emoto, N.Kawatsuki, T.Hasegawa: "Multiplex diffraction from functionalized polymer liquid crystals and polarization conversion"Optics Express. 11. 2379-2384 (2003)
• [文献書誌] N.Kawatsuki, E.Uchida, H.Ono: "Formation of pure polarization gratings in 4-methoxyazobenzene containing polymer films using off-resonant laser light"Applied Physics Letters. 83. 4544-4546 (2003)