RISU_TOP.GIF - 4,722BYTES  川村智巳

修士論文:「液晶分子再配列型フォトリフラクティブ効果の観察と実時間ホログラフィ応用」

論 文 概 要

フォトリフラクティブ効果は、光導電性と電気光学効果の共存する材料において、光強度の空間分布により発生する 光電荷分布に起因する光空間電界によって屈折率が変化する現象である。フォトリフラクティブ効果は、 光化学反応などを利用した他のホログラム媒体の多くとは異なり、光吸収のほとんどない波長領域での発生が可能であり、 体積ホログラムの形成が容易である。フォトリフラクティブ材料は、比較的低い光強度での位相共役波の発生や 実時間ホログラフィのためには効率的な材料である。さらに、干渉光パターンと屈折率分布との間に空間的な位相差が存在し、 その位相差のために二光波結合として知られるビーム間のエネルギーの結合が起きる。この現象は、自己励起型位相共役鏡、 位相共役干渉計、光共振器などの様々な応用に利用できる。

  フォトリフラクティブ効果は、無機材料、有機結晶、高分子複合体、液晶で観測されている。 有機材料は、多彩な分子設計技術と大面積化が容易であり、フォトリフラクティブ効果の応用に必要な 種々の特性を達成できる可能性がある。  

  高分子複合体では、高効率であるものが開発されているが、数十(V/μm)という非常に高い電界の印加が 必要であるという欠点を持っている。液晶では、低い電界で高い効率を得られるが、解像度が低く数十から数百(μm)という 大きな格子周期のものしか形成できないという欠点を持っている。

  我が研究室では、すでに低分子液晶、高分子、光導電性増感剤からなる複合体液晶がフォトリフラクティブ効果を 示すことを見出している。この液晶フォトリフラクティブ材料は、0.1から0.4 (V/μm)という低い印加電界で高効率であり、 高分子の効果で高解像度化や均一なホメオトロピック配向が実現できる。

  本研究では、液晶フォトリフラクティブ材料の基本特性を測定し、その結果よりメカニズムの解明や応用を試みた。 まず、干渉光パターンと屈折率分布との間の位相差を測定し、その結果より光空間電界を算出した。 算出した光空間電界は、非液晶性の高分子材料と比較して低いことが分かった。光空間電界が低いにもかかわらず高効率であるのは、 屈折率の変化が、液晶分子の集団運動により再配列することに起因しているためであると考えられる。次に、ホログラム特性として、 回折効率、応答時間を測定した。その結果、回折効率はおよそ40(%)にも達した。しかし、応答時間は温度に依存し、 もっとも短い場合で200(msec)であった。

  また、測定した特性を踏まえ、実時間ホログラフィ応用として二次元画像のエッジを抽出する画像エッジ増強効果の検討を行った。 その結果、画像エッジ増強効果が観測され、その現象は記録光強度比依存を考慮することにより説明できた。

(査読論文)

1. Response characteristics of high-performance photorefractive mesogenic composites.
H. Ono, A. Hanazawa, T. Kawamura, H. Norisada and N. Kawatsuki
J. Appl. Phys. 86 (1999) 1785-1790.
2. Functioalized mesogenic composite for photorefractive applications.
H. Ono, T. Kawamura, N. Kawatsuki, H. Norisada, and T. Yamamoto
Jpn. J. Appl. Phys. 38 (1999) L1258-L1260.
3. Measurement of photorefractive phase shift in mesogenic composites.
H. Ono, T. Kawamura, N. M. Frias, K. Kitamura, N. Kawatsuki, and H. Norisada
Appl. Phys. Lett. 75 (1999) 3632-3634.
4. Photorefractive mesogenic materials.
H. Ono, T. Kawamura, N. M. Frias, K. Kitamura, N. Kawatsuki, and H. Norisada
Advanced Materials 12 (2000) 143-146.
5. Polymer-dissolved liquid crystal composites for use in real time holography (invited paper).
H. Ono, T. Kawamura, H. Norisada, and N. Kawatsuki
Proceedings of SPIE 45rd Annual Meeting at San Diego. 4167 (2000) 114-123.
6. High sensitive and efficient holographic grating generation in functionalized polymer-dissolved liquid crystal composites.
H. Ono, T. Kawamura, H. Norisada, and N. Kawatsuki
Mol. Cryst. Liq. Cryst. 368 (2001) 319-326
7. Holographic Bragg grating in photorefractive polymer-dissolved liquid-crystal composites.
H. Ono, T. Kawamura, N. M. Frias, K. Kitamura, N. Kawatsuki, H. Norisada, and T. Yamamoto
J. Appl. Phys. 88 (2000) 3853-3858.
8. Intensity filtering of a two-dimensional optical image in high-performance photorefractive mesogenic composites.
H. Ono, T. Kawamura, N. Kawatsuki and H. Norisada
Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 895-897.

(口頭発表)

1. 1999年9月 第60回応用物理学学術講演会予稿集(第3分冊)1090
機能性高分子・低分子液晶複合体のフォトリフラクティブ効果
小野浩司、則定英樹、川村智巳、川月喜弘
2. 1999年9月 液晶学会討論会予稿集 82-83
フォトリフラクティブ高分子・低分子複合体液晶の時間応答特性
小野浩司、川村智巳、則定英樹、川月喜弘
3. 1999年9月 液晶学会討論会予稿集 276-277
高分子・低分子複合体液晶のフォトリフラクティブ回折格子の位相差測定
川村智巳、小野浩司、則定英樹、川月喜弘
4. 1999年10月 電子情報通信学会信学技報 OME99-8999, 99 (1999) 19-23
高分子・低分子複合体液晶のフォトリフラクティブ効果
小野浩司、川村智巳、則定英樹、川月喜弘
5. 2000年3月 第47回応用物理学関係連合講演会予稿集(第3分冊)1251
フォトリフラクティブ高分子・低分子複合体液晶のホログラム特性
川村智巳、小野浩司
6. 2000年5月 第49回高分子学会年次大会予稿集(Polymer Preprints Japan) 49(3) 704
高分子・低分子複合体フォトリフラクティブ材料における高分子の側鎖末端の影響
川月喜弘、則定英樹、山本統平、川村智巳、小野浩司
7. 2000年7月 The 18th International Liquid Crystal Conference (ILCC2000) at Sendai
High sensitive and efficient holographic grating generation in functionalized polymer-dissolved liquid crystal composites.
H. Ono, T. Kawamura, H. Norisada and N. Kawatsuki
8. 2000年8月 SPIE Annual meeting at San Diego (USA) (Invited)
Polymer-dissolved liquid crystal composites for use in real time holography
H. Ono, T. Kawamura, H. Norisada and N. Kawatsuki
9. 2000年12月 Pacifichem 2000 at Hawaii (USA)
Real-time holography realized with polymer-dissolved liquid crystal composites.
H. Ono, T. Kawamura, K. Kitamura , N. Kawatsuki, and H. Norisada
10. 2000年5月 第49回高分子学会年次大会予稿集(Polymer Preprints Japan) 49(3) 704
高分子・低分子複合体フォトリフラクティブ材料における高分子の側鎖末端の影響
川月喜弘、則定英樹、山本統平、川村智巳、小野浩司
11. 2000年10月 液晶学会討論会予稿集
液晶フォトリフラクティブ材料を用いた画像エッジ増強効果
川村智巳、小野浩司、則定英樹、川月喜弘
12. 2000年10月 液晶学会討論会予稿集
高分子・低分子液晶複合体フォトリフラクティブ材料における高分子の側鎖末端と増感剤含量の影響
則定英樹、川月喜弘、川村智巳、北村恵子、小野浩司
13. 2001年3月 第48回応用物理学関係連合講演会予稿集(第3分冊)
高効率液晶フォトリフラクティブ材料と画像処理への応用
川村智巳、小野浩司、則定英樹、川月喜弘、山本統平
14. 2001年3月 第48回応用物理学関係連合講演会予稿集(第3分冊)
液晶フォトリフラクティブ材料を用いた位相共役光発生
北村恵子、川村智巳、小野浩司、則定英樹、川月喜弘、山本統平
15. 2001年9月 液晶学会討論会予稿集
液晶フォトリフラクティブ材料を用いた2次元画像増幅の試み
江本顕雄、川村智巳、小野浩司、川月喜弘、中嶋久幸、山本統平

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