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。

当具有与螺旋螺距相同的波长的光入射在具有螺旋轴螺旋结构的胆固性液体晶体上时，圆形偏振光具有与螺旋结构的螺旋性质相同的棕榈。这种现象在液晶领域众所周知，这是选择性反射，但也可以称为光子带中的bragg反射。这项研究解决了当螺旋形内发生这种反射时会发生什么。作为一种光学现象，使用了第二次谐波生成（SHG），作为螺旋液晶，SHG活跃的铁电晶状体C^*液晶。通过改变温度和螺旋螺距，基本波沿着螺旋式传播，生成的SH灯可以位于光子带附近。 SH光的液晶的这种螺旋结构也可以被视为半导体激光器中使用的分布式反馈（DFB）腔的螺旋形式。在这里，沿着螺旋轴的两侧进一步入射。由于光子带的SH光矢量的实际部分为零，因此可以实现相位匹配。在这样的系统上进行了实验，并确认了以下特征。（1）SHG强度在很大程度上取决于膜的厚度。（2）显示峰的光向取决于膜的厚度。（3）使用两个发光通量时，SHG大于使用一个发光通量时大的100倍。（4）如果膜厚度相同，无论是1还是2，则在高峰时间相同。（3）显示了相位匹配条件的重要性。（4）表明，即使在一个发光通量的情况下，同样的现象也出现为两个发光通量，尽管由于菲涅尔的反射而弱。进行了理论计算，以表明上述基本的实验事实可以很好地解释。