RISU_TOP.GIF - 4,722BYTES  佐々木友之

博士論文:「液晶分子の光波制御配向による異方的構造体の作成とその光学特性に関する研究

論 文 概 要

液晶の分子配向を光波により制御することで、光学的異方性の空間分布からなる異方的構造体を形成することを目的とし、光応答性を付与した種々の液晶材料に対してホログラム記録を行なうことにより分子配向分布を誘起することを試みた。本研究では、記録媒質の異方性に起因して生じる照射干渉光の空間的偏光変調を記録する3次元ベクトルホログラムという手法を提案し、主としてこの方法を用いて様々な周期的配向分布を形成するとともにその光学特性を詳細に調査した。また、モデル化した配向分布の光学特性を偏光解析法、時間領域差分法等に基づき計算することで、誘起された配向変化の定量的な評価も行なった。

修士論文:「捩れた液晶分子配向構造を含む回折格子形成とその解析

論 文 概 要

本研究は、光学的異方性材料である液晶の分子配向を周期的に変化させることにより、光波の偏光状態を制御することのできる回折格子を作製することを目的として研究を行なった。回折格子は様々な機能を有していることから、光波の持つ重要なパラメータの一つである偏光と組み合わせることにより、光エレクトロニクスやフォトニクスの分野において、複合的で新規な機能を有する光デバイスを実現できる可能性を有している。
 これまでの液晶を用いた回折格子に関する研究は、ある面内において配向を変化させることにより形成する方法が主であり、その特性に関しても既に理論的な説明がなされてきている。そこで本研究は、格子面内だけでなく、格子の厚さ方向にも配向分布を形成させることで、即ち、捩れた配向構造を取り入れることで、より多様な回折特性を有する偏光回折格子を実現することを目的として研究を行なった。格子形成のため、大別して二つの手法を試みた。一つは、周期的な配向分布を有する光架橋性液晶高分子膜を配向膜として用いることで、定常的に捩れた配向構造を含む周期的な配向分布を有する液晶セルを作製する方法で、もう一つは、液晶材料にフォトクロミック分子であるアゾ色素を添加し、偏光ホログラムの手法を用いて格子記録を行なう方法である。実際に作製した格子の回折特性を測定した結果、いずれの手法によっても、高効率で、これまでにない偏光変換機能を有する回折格子を作製できることが分かった。
 また、光架橋性液晶高分子を用いる方法においては、セル内の配向分布をネマチック液晶の弾性理論に基づいて見積もり、得られた空間的な配向分布からの回折を、代表的な偏光解析法の一つであるジョーンズ法と、フラウンホファーの回折理論を用いて計算することで、実際に観測された回折特性を再現することができた。偏光ホログラム記録による方法では、液晶材料の初期的な配向によって、照射干渉光の偏光状態が伝播方向へ変化し、それに伴い膜内部に捩れた配向分布が形成されると考えることで、実験結果を説明することが可能であった。以上のことから、捩れた配向構造を含む回折格子において、捩れ構造と回折特性の関係を理論的に説明できることが分かり、様々な特性を有する偏光回折格子を設計できる可能性を示すことができたと考えられる。

(査読論文)

1. Photoalignment control of liquid crystals on photo-cross-linkable polymer liquid crystal film, N. Kawatsuki, M. Kuwabara, Y Matsuura, T, Sasaki and H. Ono, J. Photopolym. Sci. Technol. 18 (2005) 17-22.
2. Polarization gratings in twisted-nematic liquid crystal composites doped with azobenzene dye, H. Ono, T. Sasaki, A. Emoto, N. Kawatsuki, E. Uchida, Opt. Lett., 30 (2005) 1950-1952.
3. Liquid-crystal phase gratings using photoregulated photocrosslinkable polymer liquid crystal, T. Sasaki, H. Ono, N. Kawatsuki and M. Kuwabara, Appl. Phys. Lett. 87 (2005) 161112-1 - 161112-3.
4. Photoalignment control of liquid crystals on photo-cross-linkable polymer liquid crystal film and its application to polarization gratings (invited paper), N. Kawatsuki, M. Kuwabara , Y. Matsuura, T. Sasaki and H. Ono, Proceedings of SPIE, 5936 (2005) 37-43.
5. Simple detection of light polarization by using crossed polarization gratings, T. Sasaki, A. Hatayama, A. Emoto, H. Ono and N. Kawatsuki, J. Appl. Phys. 100 (2006) 063502.
6. Twisted phase gratings induced by photoregulatged mesogenic molecules on the surface of photoreactive polymer liquid crystal film, H. Ono, T. Sasaki, A. Emoto, E. Uchida and N. Kawatsuki, Appl. Phys. Lett., 89 (2006) 261918.
7. Molecular-oriented photoalignment layer for liquid crystals, N. Kawatsuki, K. Hamano, H. Ono,T. Sasaki and K. Goto, Jpn. J. Appl. Phys. 46 (2007) 339-341.
8. Diffraction properties of nematic phase gratings using photoregulated liquid crystal cell, T. Sasaki, H. Ono, N. Kawatsuki and M. Kuwabara, Jpn. J. Appl. Phys. 46 (2007) 698-702.
9. Holographic twisted nematic gratings recorded in azo-dye doped liquid crystals with homogeneous alignment, T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki, Jpn. J. Appl. Phys. 46 (2007) 1579-1584.
10. Functionalized polarization gratings in azo-dye doped polymer films, T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 472 (2007) 131-136.
11. Anisotropic gratings formed by photoinduced molecular reorientation in dye-doped polymer dissolved liquid crystal composites, T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki, Jpn. J. Appl. Phys. 47 (2008) 441-445.
12. Twisted molecular reorientation by axis-selective surface photoreaction and subsequent self-organization in photocrosslinkable polymer liquid crystals, H. Ono, T. Sasaki and N. Kawatsuki, Jpn. J. Appl. Phys. 47 (2008) 1642-1646.
13. Three-dimensional vector holograms in anisotropic photoreactive liquid crystal composites, T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki, Appl. Opt. 47(2008) 2192-2200.
14. Rotation of director during holographic recording in polymer dispersed liquid crystals, H. Ono, N. R. Mohamad, T. Sasaki, N. Kawatsuki and A. Ogiwara, Liq. Cryst. 35 (2008) 633-639.
15.

Anisotropic photonic structures induced by three-dimensional vector holography in dye-doped liquid crystals, T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki, J. Appl. Phys. 104 (2008) 043524.

16. Effects of phase shift between two photo-alignment substrates on diffraction properties in liquid crystalline grating cells, H. Ono, T. Shinmachi, A. Emoto, T. Shioda and N. Kawatsuki, Appl. Opt. 48 (2009) 309-315.
17. Vector holograms using radially polarized light, H. Ono, H. Wakabayashi, T. Sasaki, A. Emoto, T. Shioda and N. Kawatsuki, Appl. Phys. Lett. 94 (2009) 071114.

(口頭発表)

1. 2004年10月 日本液晶学会討論会予稿集 464
アゾ色素ドープ高分子複合体液晶の光誘起カイラル構造形成と偏光回折格子
佐々木友之、江本顕雄、小野浩司、川月喜弘
2. 2005年1月 生体機能・情報処理シンポジウム予稿集 211-216
アゾ色素ドープ高分子複合体液晶の偏光回折格子
佐々木友之、江本顕雄、小野浩司、川月喜弘
3. 2005年3月 第52回応用物理学関係連合講演会予稿集 第3分冊 1423
アゾ色素ドープ高分子複合体液晶を用いたTN セルでの偏光回折格子
佐々木友之、江本顕雄、小野浩司、川月喜弘
4. 2005年5月 第54回高分子学会年次大会 1Pd164 p1683
光配向膜を用いた偏光回折格子の作製と光学特性
桑原将臣、川月喜弘、小野浩司、江本顕雄、佐々木友之
5. 2005年6月 第30回光学シンポジューム
光架橋性液晶高分子を用いて作製した偏光回折格子液晶セルの回折特性
佐々木友之、小野浩司、桑原将臣、川月喜弘
6. 2005年9月 日本液晶学会討論会 3C06
アゾ色素ドープ高分子複合体の光誘起複屈折による格子形成と回折特性
佐々木友之、小野浩司、川月喜弘
7. 2005年9月 日本液晶学会討論会 PD03
捩れた配向構造を有する液晶回折素子
佐々木友之、小野浩司、川月喜弘
8. 2005年10月 電子情報通信学会信越支部大会講演論文集 251-252
アゾ色素ドープ液晶高分子複合体へのホログラム形成に及ぼすモルフォロジーの影響
中村学、小野浩司、川月喜弘、佐々木友之
9. 2006年2月 The symposium on hybrid nano materials toward future industries
Polarization hologram formed in azo-dye doped polymer dissolved liquid crystals with homogeneous alignment.
T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki
10. 2006年3月 第53回応用物理学関係連合講演会予稿集 第3分冊 1344
アゾ色素ドープ高分子複合体液晶への偏光ホログラム記録における初期配向の影響
佐々木友之、小野浩司、川月喜弘
11. 2006年6月 The 7th International Symposium on the 21th Century COE Program of Nagaoka University of Technology, Bandung, Indonesia
Polarization hologram formed in az-dye doped polymer dissolved liquid crystals with homogeneous alignment.
T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki
12.

2006年9月 日本液晶学会討論会 PD04
光架橋性高分子液晶を用いた表面パターンニングにおける液晶配向
及川慎司、佐々木友之、小野浩司、川月喜弘

13. 2006年9月 日本液晶学会討論会 2A08
ホモジニアス配向のアゾ色素ドープ液晶材料へのホログラム記録による回折格子
佐々木友之、小野浩司、川月喜弘
14. 2006年9月 日本液晶学会討論会 PD05
光架橋性液晶高分子膜の表面光反応を用いた3次元回折格子
佐々木友之、小野浩司、川月喜弘
15. 2006年9月 The symposium of 21th century COE program Nagaoka University of Technology (30th anniversary of Nagaoka University of Technology)
Diffraction properties of liquid crystal gratings with twisted alignment
T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki
16. 2006年9月 The symposium of 21th century COE program Nagaoka University of Technology (30th anniversary of Nagaoka University of Technology)
Phase gratings of liquid crystals formed on periodically oriented photocrosslinkalbe polymer liquid crystal
S. Oikawa, T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki
17. 2006年10月  KJF2006
Functionalzed polarization gratings in azo-dye doped polymer films
T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki
18. 2007年3月 第54回応用物理学関係連合講演会予稿集 第3分冊 1336
色素ドープ液晶の光誘起配列とホログラム記録
佐々木友之、小野浩司、川月喜弘
19. 2007年9月 日本液晶学会討論会
アゾ色素ドープ液晶材料の3次元光配向とホログラム形成
佐々木友之、小野浩司、川月喜弘
20. 2008年3月 第55回応用物理学関係連合講演会予稿集 第3分冊
一軸配向されたアゾ色素ドープ複合体液晶への3次元ベクトルホログラム記録
佐々木友之、川月喜弘、小野浩司
21. 2008年6月 6th International Conference on Optics-photonics Design & Fabrication (ODF08, Taiwan)
Three-dimensional vector hologram in photoreactive polymer dissolved liquid crystal.
T. Sasaki, H. Ono and N. Kawatsuki
22. 2008年9月 第69回応用物理学会学術講演会予稿集 第3分冊
アゾベンゼンをドープ下カイラルネマチック液晶へのベクトルホログラム記録
佐々木友之、江本顕雄、塩田達俊、川月喜弘、小野浩司
23. 2008年9月 電子情報通信学会信越支部大会
Z偏光成分を含む光波の干渉基礎理論の検討とベクトルホログラムへの応用の試み
若林宏幸、佐々木友之、江本顕雄、塩田達俊、川月喜弘、小野浩司
24. 2008年10月 Molecular Electronics and Bioelectronics, Korea-Japan Joint Forum 2008 (KJF2008)
Effects of exposure energy and grating constants of holographic PDLC on director of liquid crystals
N. R. Mohamad, A. Emoto, T. Sasaki, T. Shioda, H. Ono, A. Ogiwara, and N. Kawatsuki
25.

2008年11月 Optics & Photonics Japan 2008
光学異方性を有する記録媒体を用いた3次元ベクトルホログラムの形成
佐々木友之、若林宏幸、江本顕雄、塩田達俊、川月喜弘、小野浩司

26. 2009年3月 第56回応用物理学関係連合講演会
軸対称偏光を用いた多次元ベクトルホログラムの記録・再生特性
若林宏幸、佐々木友之、江本顕雄、塩田達俊、川月喜弘、小野浩司
27. 2009年3月 第56回応用物理学関係連合講演会
光機能性高分子液晶を用いた3次元ベクトルホログラム記録への記録波長の影響
佐々木友之、江本顕雄、塩田達俊、川月喜弘、小野浩司

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