研究課題
その特異な光学的性質が注目され、近年飛躍的に応用の幅を広げている光渦の実験研究では、光渦を発生させる為の位相の空間制御デバイスが必要不可欠であり、とりわけその光制御の柔軟性・広帯域性・偏光選択性は光渦の応用の可能性を拡大する基盤要素となる。本研究の目的は、「光機能性液晶材料の多次元光配向技術」を駆使して、上述の光制御特性を併せ持つ「偏光アドレス型のアクティブ光渦発生装置」を新規に構築し、光渦発生を実験により実証することである。前年度までにMEMSミラー・外部偏光制御装置・色素ドープ液晶セルと組み合わせて、偏光アドレス型光渦発生装置の構築に成功している。本年度は、液晶セルの応答速度の高速化の検討と、発生する光渦のビーム品質の向上を試みた。先ず、液晶セルの温度を低下させることで、光渦が発生するまでの時間が短縮される傾向が得られた。この高速化の要因は、温度低下に伴って液晶の複屈折値の向上し、わずかな液晶の配向変換で大きく位相が変調された事にあると推測される。また、アドレス光の光強度を高めると、液晶セルの光吸収に伴う熱の発生によって、液晶が等方相へと遷移し、光渦への変換特性が失われる事を明らかにした。このため、照射可能なアドレス光の光強度に閾値がある事が見出された。MEMSミラー・電気光学変調器からなる偏光投影装置と光機能性液晶セルを組み合わせて、偏光アドレス型の光渦発生装置を構築し、アクティブな光渦発生が可能であることを実証した。光機能性材料の特性を踏まえた数値解析の結果より、広帯域性・偏光選択性を有する光渦発生が可能であることも明らかにしている。なお、応答速度については当初目標としていた数秒オーダーには至らなかった。本研究課題では光渦発生に注目してきたが、光機能性液晶に投影する偏光分布のパターンに応じて新たな波面変換特性が実現されると期待でき、今後の更なる研究展開が望まれる。
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