有機非線形フォトニッククリスタル並列派長制御デバイス

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13026204
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 原田 建治 筑波大学, 物理工学系, 講師 (30312820)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 谷田貝 豊彦 筑波大学, 物理工学系, 教授 (90087445) ; 伊藤 雅英 筑波大学, 物理工学系, 助教授 (30150874)
• Keywords: 有機非線形光学材料 / アゾベンゼン / 空間光変調器 / フォトニッククリスタル / 光拡散体 / 表面レリーフ

Research Abstract

本研究では、有機非線形光学材料を用いた一次元フォトニッククリスタル空間光変調素子を作成し、波長選択性デバイスへの応用を検討した。まず、デバイス用の新規高分子材料を合成し、従来の無機結晶に優る電気光学定数を有することを確認した。作製したデバイスはTiO_2とSiO_2を光学的厚さλ/4の厚さで交互に積層した誘電体ミラーで、中央層のみが有機非線形光学材料で構成されており、有機材料の膜厚と屈折率によって決まる特定の波長付近のみ透過する特性を持っている。よって、レーザー光照射や電圧印加により、有機薄膜の屈折率を変化させることで、光スイッチや波長選択が可能となる。現在までに、電圧印加による有機薄膜の屈折率変調で、10MHzでの光スイッチに成功した。レーザー光照射による屈折率変調では、20nm程度の波長選択が可能となった。
また、アゾ色素を側鎖に持つポリマーは、吸収波長のレーザー光を照射することにより表面レリーフ形成が簡単に作製できることが知られている。この表面レリーフ構造は、均一な吸収波長の光照射や高温下で消去可能であり、かつ高温下でのコロナ帯電によりレリーフ深さの増強や制御が可能である。そこで有機薄膜上に光拡散体を作成し、光分岐素子への応用についても検討した。3μmを超える凹凸が記録でき、作製時の偏光、開口パターンや記録に使用する拡散体の種類により楕円形や、線状のビーム整形も可能であり、効率よく光を分岐することができた。また光拡散素子のため、波長依存性が少なく、アライメントも容易となる。空間的に利用することができるため、複数対複数の光接続や双方向伝達、多波長伝達への応用が可能である。

Research Products

• [Publications] 須藤泰範 他: "Analysis of spatio temporal copuling in a fermtoseccond pulse shaper by the wigner distibution fumi"Optical Engineering. 40(8). 1717-1723 (2001)
• [Publications] 原田建治 他: "Spatial light manipulation devices using nonlinear polymeric materials"Optical and Quantum Electronics. (掲載予定). (2002)
• [Publications] 原田建治 他: "Holographic recording and it's diffraction efficiency control using photoinduced surface deformation on a20-polymer films"Japanese Journal of Applied Physics. 41(3B)(掲載予定). (2002)