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光集積回路の実現には、光信号を高効率で伝播するナノからミクロンサイズの微小光導波路が不可欠な開発要素である。最近我々はチアシアニン系有機色素分子を水溶液中で自己組織化させることにより、自身の蛍光を250μm以上伝播する分子ファイバーの合成に成功した。本研究では、有機分子の多様性、および自己組織化現象の特性を活用して、従来の無機物系導波路では実現困難な機能をもった微小導波路の合成を行なう。具体的には、分子への置換基導入、自己組織化環境(溶液濃度、温度など)の制御を行うことで、導波路の伝播特性や形状の制御を行う。並行して、その光学特性(伝播波長および伝播効率)の精密測定法を開発する。
18年度は、チアシアニン分子ファイバーの光学特性(伝播光波長、伝播光率)を定量的に測定可能な顕微分光技術を新規に開発した。ファイバーの一点を回折限界まで絞ったレーザー光で励起し、ファイバー端から出射される伝播光のスペクトルを位置分解分光法を用いて測定する。レーザー光をファイバーに沿って移動させながらスペクトルを測定することで、波長ごとの伝播光率を定量的に計測することを可能にした。この結果、チアシアニン分子ファイバーは530nmから600nmの光に対して低欠損(約0.1dB/100μm)な導波路として機能することが明らかになった。さらに、伝播光の一部分はファイバーの端面で反射され、ファイバーが光学共振器(ファブリー・ペロー共振器)として機能していることがわかった。このことは、ファイバーが光導波路として優れた機能を持つだけではなく、レーザー発振の媒体としても有望であることを示している。
また、チアシアニン誘導体を基板上で自己組織化させることで、直径10ミクロンほどのリング状分子会合体を合成することに成功した。顕微分光法を用いた計測により、このリングは自身の蛍光を少なくとも半周は伝播させることがわかった。
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