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修士論文:「回折偏光その場観察によ るベクトルホログラム形成過程に関する研究」

論 文 概 要

機 能性回折格子、光学フィルタなどの多様な光デバイスへの応用のため、ホログラム記録に関する研究が盛んに行われている。通常のホログラムは感光材料に対し 干渉光を照射することで光の強度や位相といった情報を複素振幅の空間分布として記録し、デバイスとして利用している。このような通常のホログラムに対し て、偏光反応性媒体を用いることで光の偏光も記録するベクトルホログラムがある。このような材料を使用することで偏光依存や偏光変換などの光学特性が得ら れるため、ベクトルホログラムは更に多機能な光デバイスや、大容量記録を実現する可能性を有している。ベクトルホログラムの代表的な記録材料にアゾベンゼ ン系色素を利用したものがある。アゾベンゼンは光吸収により分子配向することが知られており、その配向に起因する屈折率異方性を利用することによる光学素 子が提案されている。偏光記録媒体としてのアゾベンゼン分子は一般的には高分子に配合して用いられる。このような材料系においては、アゾベンゼン分子の trans-cis光異性化反応による分子再配列と、表面レリーフと呼ばれる材料表面の形状変化などの現象が複合的に起こり、空間的に変調された位相分布 を形成する。アゾベンゼン含有高分子におけるベクトルホログラム形成メカニズムの解明は記録材料としての実用のため重要であり、前述の現象が起こる時間的 な関係を理解が必要である。ベクトルホログラム記録の再生光には形成された空間的位相変調の情報が含まれている。従って、ベクトルホログラムを記録した格 子からの回折光をリアルタイムで観察すれば、位相差の時間的変化を把握出来ると考えられる。本研究ではアゾベンゼン含有高分子膜におけるベクトルホログラ ム形成過程の調査・解明のため、アゾベンゼン含有高分子膜に対し、偏光変調及び強度変調の条件でベクトルホログラム記録を行い、回折光の偏光及び強度を実 時間観察した。また、その測定結果に対し、Jones法を用いた解析を行い、形成された位相分布について検討した。その結果、偏光変調記録では励起光の照 射開始直後に屈折率異方性の格子が形成され、その後、より長い時間をかけて励起光の偏光の組み合わせによって異なる等方的な位相差による格子が形成される ことが分かった。また、強度変調記録の条件では形成過程において格子形成完了時とは異なる分子配向分布が存在することを示す結果が得られた。この配向状態 について表面レリーフの形成に伴う物質移動による過渡的な分子配向分布を想定したモデルを用いることで実験結果を説明できた。

(査読論文)

1.
Transitional reorientation and rotation of molecules during vector holographic recording in azobenzene-containing polymeric films, H. Ono, M. Izawa, T. Sasaki, K. Noda, E. Nishioka and N. Kawatsuki, Jpn. J. Appl. Phys. 52 (2013) 011602.
2.
Temporal formation of optical anisotropy and surface relief during polarization holographic recording in polymethylmethacrylate with azobenzene side groups, T. Sasaki, M. Izawa, K. Noda, E. Nishioka, N. Kawatsuki and H. Ono, Appl. Phys. B 114 (2014) 373-380.

(口頭発表)

1.
2012年3月15日〜18日、第59回応用物理学関係連合講演会、早稲田大学
アゾベンゼン含有高分子への表面レリーフ異方性ホログラム形成の実時間観察
伊沢昌浩、佐々木友之、川月喜弘、小野浩司
2.
2012年11月16日、電子情報通信学会光エレクトロニクス研究会、機械振興会館
回折編光その場観察によるアゾベンゼン含有高分子へのベクトルホログラム形成過程の研究
伊沢昌浩、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
3.
2013年3月27日〜30日、第60回応用物理学会春季学術講演会、神奈川工科大学
アゾベンゼン含有高分子への偏光ホログラム形成過程における回折偏光その場観察
伊沢昌浩、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司

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