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2017 年度 実績報告書

キラル液晶を用いた自己組織メタサーフェスの構築と波面自在制御デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H02766
研究機関大阪大学

研究代表者

尾崎 雅則  大阪大学, 工学研究科, 教授 (50204186)

研究分担者 藤井 彰彦  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助手 (80304020)
吉田 浩之  大阪大学, 工学研究科, 助教 (80550045)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードキラル液晶 / コレステリック液晶 / パターン配向 / ホログラム
研究実績の概要

コレステリック液晶などのキラル液晶が自己組織的に形成する螺旋構造の方位をパターンニングすることにより、平面からの反射にもかかわらず反射光の波面を任意に制御可能で、集光、偏向、拡散、光渦発生などの機能を持った反射型Flat opticsの開発を目的として研究を実施し、次の成果を得た。光配向膜上に直線偏光の方向が微小領域ごとに異なる光を照射することにより、セル内の局所的な領域で液晶の配向方向を制御したパターン配向素子が作製できる。この配向パターンセルにコレステリック液晶を導入することにより、任意にパターニングした螺旋位相分布を有する素子を作製できる。これまで、そのパターン配向コレステリック素子における反射光の位相分布の確認を行うとともに、それを応用した回折素子、レンズなどを作製してきた。本研究では、モルフォチョウを模した光散乱素子の高性能化および光渦発生素子の広帯域化を行うとともに、新たなデバイスを実現を試みた。すなわち、同一なコレステリック螺旋位相分布においても、入射方向によって反射光に付与される位相が異なることを応用して、二枚の基板上に異なる配向パターンを書き込むことにより、読み出しレーザー光の入射方向によって異なる再生像を有する非対称ホログラムを提案、作製した。このホログラムでは、円偏光選択制を利用して、異なるらせんピッチ、らせん巻き方向を有するコレステリック液晶を積層することにより、入射円偏光により二つの再生像を切り替え可能な擬似カラーホログラムを実現した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予定していた、モルフォチョウを模した反射素子および光渦生成素子の広帯域化は研究立ち上げ時に既に達成され、これらの成果に加えて、半透明非対称ホログラムを実現することができ、予定以上の成果が得られた。

今後の研究の推進方策

29年度で得られた非対称ホログラムをさらに高度化するとともに、パターン配向技術を活用した新たな素子の実現を目指す。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Circularly-polarized, semitransparent and double-sided holograms based on helical photonic structures2017

    • 著者名/発表者名
      Kobashi Junji、Yoshida Hiroyuki、Ozaki Masanori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 16470

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16517-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Transparent hologram based on photo-patterned cholesteric liquid crystals2018

    • 著者名/発表者名
      SeongYong Cho, Masaru Ono, Hiroyuki Yoshida and Masanori Ozaki
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Cholesteric liquid crystal diffractive optical elements for optical vortex generation2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yoshida, Junji Kobashi and Masanori Ozaki
    • 学会等名
      4th International Conference on Optical Angular Momentum
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Freely Controlling Wavefront with Metasurface based on Patterned Helix-Phase of Cholesteric Liquid Crystal2017

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ozaki, Junji Kobashi and Hiroyuki Yoshida
    • 学会等名
      The 17th Optics of Liquid Crystals (OLC2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Double-sided holograms based on the Bragg-Berry effect in soft chiral photonic crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Yoshida, Junji Kobashi, SeongYong Cho, Masaru Ono, and Masanori Ozaki
    • 学会等名
      6th TOYOTA RIKEN International Workshop on Chirality in Soft Matter
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fully Transparent Hologram Using Photo Patterned Cholesteric Liquid Crystals2017

    • 著者名/発表者名
      SeongYong Cho, Hiroyuki Yoshida, and Masanori Ozaki
    • 学会等名
      6th TOYOTA RIKEN International Workshop on Chirality in Soft Matter
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-Patterned Cholesteric Liquid Crystals for Transparent Hologram2017

    • 著者名/発表者名
      SeongYong Cho, Masaru Ono, Hiroyuki Yoshida, and Masanori Ozaki
    • 学会等名
      Global Nanophotonics 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] パターン配向液晶を用いた非対称な反射型回折光学素子2017

    • 著者名/発表者名
      吉田浩之、小橋淳二、毛利文律、尾﨑雅則
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] パターン配向したコレステリック液晶を用いた選択反射型大偏向素子2017

    • 著者名/発表者名
      吉田浩之、毛利文律、小橋淳二、小野優、尾﨑雅則
    • 学会等名
      2017年日本液晶学会討論会
  • [学会発表] パターン配向したコレステリック液晶を用いた反射型ホログラム素子の作製2017

    • 著者名/発表者名
      小野 優、小橋 淳二、趙 成龍、毛利 文律、吉田 浩之、尾﨑 雅則
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会

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公開日: 2018-12-17  

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