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修士論文:「液晶フォトリフラクティブ材料を用いた縮退4波混合による位相共役光発生」

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、光強度の空間的分布によって局所的に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。また、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2光波結合として知られるビーム間の非対称な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ことが知られている。

  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、液晶等で観察されている。有機系材料は、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。我が研究室では、すでに高分子・低分子液晶・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でき、均一なホメオトロピック配向が実現できる。

  位相共役光は、光関連の分野で大きな興味が持たれている技術の一つである。その独特な特長のため応用も極めて多岐に及んでいるが、その一例として位相補正作用がある。位相補正作用とは、光波の伝搬などに伴う位相歪が補正される現象であり、光共振器、レーザー核融合、光リソグラフィーなどにも応用されている。

  本研究の目的は、本研究室で開発された液晶フォトリフラクティブ材料を用いて位相共役光を発生させ、種々の発生条件(光吸収量、偏光、外部印加電界、等)の影響について明らかにすることである。検討の結果、以下のことが明らかになった。

    1.光吸収のほとんどない波長領域でも高い位相共役反射率が得られる
   2.光吸収による感度の差が位相共役反射率に反映される
   3.フォトリフラクティブ効果特有の位相差が位相共役光発生に寄与している
   4.サンプル中の屈折率格子を消去できる

  以上の結果から、液晶フォトリフラクティブ材料を用いた位相共役光の発生特性が明らかになり、今後の位相共役光の応用検討に有益であると考えられる。

(査読論文)

1. 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.
2. Photorefractive mesogenic materials.
H. Ono, T. Kawamura, N. M. Frias, K. Kitamura, N. Kawatsuki, and H. Norisada
Advanced Materials 12 (2000) 143-146.
3. 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.
4. Optical phase conjugation by degenerate four wave mixing in photorefractive mesoganic composites.
K. Kitamura, H. Ono, H. Norisada and N. Kawatsuki
Proceedings of SPIE International Symposium on Optoelectronics 2001 at San Jose. 4279 (2001) 175-182
5. Characterization of degenerate four wave mixing in photorefractive polymer-dissolved liquid crystal composites.
H. Ono, K. Kitamura, N. Kawatsuki and H. Norisada
Jpn. J. Appl. Phys. 40 (2001) 1323-1333 .
6. Optical phase conjugation from phase-shifted gratings in photorefractive mesogenic compsotes.
H. Ono, K. Kitamura and N. Kawatsuki
Liq. Cryst. 29 (2002) 1339-1345.
7. Phase grating generation and optical phase conjugation in photorefractive polymer dissolved liquid crystal composites.
H. Ono, K. Kitamura and N. Kawatsuki
Liq. Cryst. 31 (2004) 801-806.

(口頭発表)

1. 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対向励起型縮退四波混合
北村恵子、川村智巳、小野浩司、則定英樹、川月喜弘
2. 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
3. 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
4. 2001年1月 SPIE International Symposium on Optoelectronics 2001 at San Jose (USA)
Optical phase conjugation by degenerate four wave mixing in photorefractive mesoganic composites
K. Kitamura, H. Ono, H. Norisada and N. Kawatsuki
5. 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
6. 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の位相シフト格子による位相共役波発生
北村恵子、小野浩司、川月喜弘、中嶋久幸、山本統平
7. 2001年10月 電子情報通信学会信越支部大会予稿集
液晶・高分子複合体を用いたフォトリフラクティブ材料へのRaman-Nath回折格子書き込み特性
下川弘人、北村恵子、小野浩司、中嶋久幸、川月喜弘
8. 2001年12月 応用物理学会北陸・信越支部学術講演会予稿集
フォトリフラクティブ液晶高分子複合体の Raman-Nath 回折
下川弘人、北村恵子、小野浩司、中嶋久幸、川月喜弘
9. 2002年3月 第49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縮退四波混合特性
北村恵子、小野浩司、川月喜弘

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