強誘電性液晶のフォトニクス帯での位相整合によるSHG増幅効果

铁电液晶光子带内相位匹配产生的倍频放大效应

基本信息

批准号：
09222205
负责人：
竹添秀男
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09222205/
关键词：
強誘電性液晶フォトニクス帯位相整合 SHG 非線型光学効果

项目摘要

らせん構造を有するコレステリック液晶にらせん軸に沿ってそのらせんピッチと同じ波長の光を入射すると、らせんの掌性と同じ掌性を持つ円偏光が選択的に反射される。この現象は液晶の分野では選択反射として良く知られているが、フォトニクス帯におけるブラッグ反射ということもできる。本研究では、このような反射を受ける光がらせん内部で発生した場合に何が起こるかを問題にする。光学現象としては光第二高調波発生(SHG)を用い、らせん液晶としてはSHG活性な強誘電性スメクティックC^*液晶を用いた。温度を変化させ、らせんピッチを変化させることによって、基本波はらせんに沿って伝播し、発生したSH光はフォトニクス帯近傍に位置するように出来る。このSH光に対する液晶のらせん構造は、半導体レーザーで用いられている分布帰還型(DFB)キャビティのらせん版と考えることもできる。ここでは、さらにらせん軸に沿ってその両側から基本光を入射した。SH光に対する波数ベクトルの実部はフォトニクス帯ではゼロなので、位相整合が達成される。このような系で実験を行い、以下のような特徴を確認した。(1)SHG強度は膜厚に大きく依存する。(2)ピークを示す光学ピッチは膜厚に依存する。(3)2光束を用いた方が1光束を用いたときに比べて百倍以上SHGが大きい。(4)1光束でも2光束でも膜厚が同じならピーク時は同じである。(3)は位相整合条件の重要性を示している。(4)は1光束の場合でもフレネル反射によって弱いながらも2光束と同じ現象が生じていることを示唆している。理論計算を行い、上に述べた基本的な実験事実が良く説明できることを示した。

当与螺距相同波长的光沿着螺旋轴入射到具有螺旋结构的胆甾型液晶时，具有与螺旋旋向性相同的旋向性的圆偏振光被选择性地反射。这种现象在液晶领域被称为选择性反射，但在光子带中也可以称为布拉格反射。在这项研究中，我们研究了当经历这种反射的光在螺旋内部产生时会发生什么。使用光学二次谐波发生(SHG)作为光学现象，并且使用SHG活性铁电近晶C^*液晶作为螺旋液晶。通过改变温度和螺距，基波沿着螺旋传播，产生的SH光可以位于光子带附近。 SH 光液晶的螺旋结构可以被认为是半导体激光器中使用的分布式反馈 (DFB) 腔的螺旋版本。此时，基光进一步沿着螺旋轴向两侧入射。由于SH光的波矢量实部在光子带中为零，因此实现了相位匹配。我们使用这样的系统进行了实验并确认了以下特征。 (1) SHG 强度很大程度上取决于膜厚度。 (2) 显示峰值的光学间距取决于膜厚度。 (3)使用两种光通量时的SHG比使用一种光通量时大100倍以上。 (4) 如果膜厚相同，无论是1束还是2束，峰值时间将相同。 (3) 说明了相位匹配条件的重要性。 (4)表明，即使在一束光的情况下，由于菲涅尔反射，也会发生与两束光相同的现象，尽管很弱。我们进行了理论计算，结果表明上述基本实验事实可以得到很好的解释。